ES2286055T3 - Disposicion de tapon. - Google Patents
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Abstract
Disposición de tapón para el cierre estanco al gas de una abertura (2) celular de un acumulador, formada de un tapón (4) de cierre que puede introducirse de manera obturante en la abertura (2) celular con una membrana (12) de obturación bidireccional, caracterizada porque el interior (3) celular está unido de forma hidrodinámica para la separación de ácidos a través de una abertura (10) dotada de la membrana (12) de obturación bidireccional en la superficie (11) de revestimiento del tapón (4) de cierre con un espacio (5) hueco formado entre la cubierta superior (6) e inferior (7) de la cubierta (17) del alojamiento.
Description
Disposición de tapón.
La invención se refiere a una disposición de
tapón para el cierre estanco al gas de una abertura celular de un
acumulador, formada de un tapón de cierre que puede introducirse en
la abertura celular de forma obturante.
Del estado de la técnica se conocen en sí los
acumuladores. Se componen de diferentes electrodos, que, siempre
que el acumulador esté configurado de forma multicelular, se
integran para dar células individuales y se disponen en un
alojamiento. En el lado superior el alojamiento está cerrado con una
cubierta. La cubierta del alojamiento se compone a este respecto en
la mayor parte de los casos de una cubierta superior y una inferior,
formándose entre la cubierta superior y la inferior un espacio
hueco para la separación de ácidos. En el documento EP 0 584 528 B1
se describe por ejemplo previamente un acumulador de este tipo.
Los electrodos, en el caso de los acumuladores
de plomo utilizados por norma general para vehículos se componen de
plomo y están formados en forma de rejilla, estando las mallas de la
rejilla en el lado positivo llenas de óxido de plomo y en el lado
negativo, del denominado plomo esponjoso. Como electrolito se
utiliza por norma general ácido sulfúrico, que puede utilizarse o
bien en forma líquida o según el tipo de un gel en forma
concentrada. En procesos de carga se producen reacciones químicas
en el electrolito, que entre otros conducen también a una
producción de gas. Para contrarrestar una generación de presión
incontrolada en el interior del alojamiento del acumulador y en el
peor de los casos, una descompresión de gas en forma de explosión,
el acumulador presenta para la desgasificación aberturas de salida
de gas. Estas están formadas en la mayor parte de los casos en la
zona de la cubierta.
Para la evacuación de los gases fácilmente
inflamables que se producen por ejemplo en el caso de una
evaporación de electrolitos debido a la carga, se conocen por el
estado de la técnica dos posibilidades de desgasificación
fundamentales. Por un lado puede llevarse a cabo la evacuación de
gas de tal manera que los gases se emitan directamente a través de
los tapones que cierran cada una de las aberturas celulares a la
atmósfera que rodea al acumulador. Una evacuación de gas de este
tipo se conoce por ejemplo por el documento EP 0 756 338. Por otro
lado puede realizarse la evacuación de gas a través de un conducto
de desgasificación central. En el caso de esta variante de
desgasificación las células del acumulador individuales están unidas
entre sí a través de un conducto de desgasificación común,
integrado en la mayor parte de los casos en la cubierta de la
batería y que discurre transversalmente con respecto a las células.
Los gases que han de evacuarse se evacuan a través del conducto de
desgasificación en la mayor parte de los casos en el lado frontal de
la cubierta del alojamiento desde la cubierta del acumulador y se
emiten a la atmósfera. Previamente se conoce la variante de
desgasificación mencionada en último lugar entre otros a partir de
los documento EP 0 305 822 A1 y US 5.561.001. En ambas variantes de
desgasificación previamente mencionadas los gases que han de
evacuarse se conducen antes de la salida del acumulador a través de
un disco filtrante poroso, la denominada frita. Esto sirve
especialmente para evitar retrocesos de llama de los gases
fácilmente inflamables de vuelta al interior del acumulador.
En el caso de una manipulación incorrecta del
acumulador o cuando éste se desplaza desde y gira o vuelca de la
posición normal debido a una etapa de montaje requerida
necesariamente, sale ácido de las células del acumulador y fluye al
interior del espacio hueco formado en la cubierta del alojamiento.
Evidentemente esto no se desea, porque el ácido que sale en el caso
de una presión interna correspondientemente alta a través de la
abertura de desgasificación se hace pasar desde el alojamiento del
acumulador hacia fuera. Esta circunstancia es especialmente
desventajosa cuando los acumuladores que van a utilizarse como
baterías de arranque para vehículos han de desplazarse tras un
montaje final para la introducción en el vehículo mediante giro o
vuelco desde la posición normal y debido a esta circunstancia sale
ácido desde los acumuladores.
El documento EP 0 920 063 A1 da a conocer un
sistema de tapón para el cierre de aberturas celulares de un
acumulador con un elemento central de válvula introducido en la tapa
de válvula. El elemento de válvula cerraría en el caso normal la
unión hidrodinámica entre un espacio de volumen formado por una
distancia reducida del cuerpo de tapón y de la cubierta de
alojamiento y el interior celular. Por el contrario en el caso de
una sobrepresión en el interior celular el elemento de válvula se
abre y deja fluir gas desde el interior celular a la atmósfera a
través de un canal de desgasificación.
El documento de patente estadounidense 4.052.534
da a conocer un tapón de cierre para una batería de un coche con un
espacio hueco dispuesto en el propio tapón de cierre para evacuar
gas del interior celular a la atmósfera. La membrana bidireccional
sólo es permeable al gas y tiene ranuras para reducir la
solicitación de la membrana durante la apertura y cierre. No es
posible un reflujo de vapor de gas condensado al interior
celular.
El documento de patente estadounidense 6.051.332
da a conocer un tapón de válvula para un acumulador de plomo con
una válvula anular central y una membrana, que está dispuesta
horizontalmente por debajo del tapón de cierre. No es posible un
reflujo de líquido al interior celular en la dispo-
sición.
sición.
La invención se basa por tanto con la prevención
de las desventajas anteriormente mencionadas en el objetivo de
proporcionar una disposición de tapón con una membrana de obturación
bidireccional, que permite una desgasificación suficiente y al
mismo tiempo evita considerablemente una salida de ácido también al
volcar o girar el acumulador. Además la disposición de tapón ha de
fabricarse de manera económica, ser de montaje sencillo y adaptarse
a diferentes formas de construcción de acumuladores.
Para solucionar este objetivo se propone con la
invención una disposición de tapón para el cierre estanco al gas de
una abertura celular de un acumulador, que está formada por un tapón
de cierre que puede introducirse en la abertura celular de manera
obturante con una membrana de obturación bidireccional, estando
unido el interior celular para la separación de ácidos a través de
una abertura dotada de la membrana de obturación bidireccional en
la superficie de revestimiento del tapón de cierre de manera
hidrodinámica con un espacio hueco formado entre la cubierta
superior e inferior de la cubierta de alojamiento.
Un acumulador dotado de la disposición de tapón
según la invención es considerablemente insensible con respecto a
la salida de ácido en relación a movimientos de giro o vuelco. Si
bien la abertura dotada de una membrana de obturación en la
superficie de revestimiento del tapón de cierre posibilita la
desgasificación de las células del acumulador, evita de manera
eficaz que de manera involuntaria salga ácido del interior de la
célula en el caso de una manipulación incorrecta o debido a una
posición inclinada condicionada por el montaje y fluya al interior
del espacio hueco formado en la cubierta de alojamiento. La membrana
de obturación bidireccional posibilita además el reflujo lento de
ácido para el caso en el que debido a una presión interna
sobreelevada, por ejemplo en caso de sobrecarga, durante el proceso
de desgasificación llegue ácido desde la célula al espacio hueco de
la cubierta de alojamiento. El ácido que entonces se acumula en el
espacio hueco puede fluir de vuelta al interior celular a través de
la abertura formada en la superficie de revestimiento del tapón de
cierre, pasando por la membrana de obturación en el sentido
opuesto.
Con la configuración según la invención se
garantiza de manera ventajosa que el ácido no sale del acumulador
de forma involuntaria incluso cuando éste se vuelva o gira desde su
posición normal. Esto es especialmente ventajoso para el montaje de
acumuladores que sirven como baterías de arranque para vehículos.
Así utilizando instalaciones de montaje enteramente automáticas
pueden montarse los acumuladores respectivos en los vehículos, sin
que en este caso tuviera que evitarse un giro o vuelco de los
acumuladores. Más bien se garantiza independientemente del hecho de
con qué ángulo de giro o vuelco deben moverse los acumuladores para
un montaje en posición exacta, que no sale ácido del acumulador.
Según una característica de la invención la
membrana de obturación está dotada al menos en un punto de una
perforación con formación de una abertura de paso. De este modo se
garantiza por un lado de manera ventajosa, que puede salir gas
libremente durante un proceso de desgasificación del interior
celular, aunque por otro lado también el ácido que se encuentra en
el espacio hueco de la cubierta de alojamiento pueda volver de nuevo
al interior celular. Con ello se conduce tanto el ácido separado en
el espacio hueco como también el ácido que ha entrado
involuntariamente en el espacio hueco debido a un giro o vuelco del
acumulador de vuelta al interior celular. A este respecto ha
resultado ser especialmente ventajosa formación a modo de hendidura
de la perforación.
Según una proposición alternativa la membrana de
obturación está formada por dos membranas parciales flexibles en
cada caso fijadas por un lado. Este tipo de configuración también
posibilita de una manera ventajosa tanto la salida de gas como
también la recirculación de ácido acumulado en el espacio hueco. A
este respecto según una característica adicional de la invención la
membrana parcial está dispuesta de manera giratoria en la dirección
al espacio hueco. Esta disposición apoya de una manera ventajosa la
desgasificación que actúa en la dirección al espacio hueco. Las
hendiduras formadas debido a la disposición de dos partes de las
membranas parciales posibilitan también en estas alternativas de
realización el reflujo lento del ácido acumulado en el espacio
hueco. Debido a la configuración flexible de las membranas parciales
se evita además de manera ventajosa una obstrucción de la abertura
cerrada por la membrana de obturación mediante partículas, que
pueden liberarse en la célula, de modo que en todas las condiciones
de funcionamiento es posible una desgasificación segura del
acumulador.
Según una característica adicional de la
invención la abertura formada en la superficie de revestimiento del
tapón de cierre está dispuesta en un tapón de cierre introducido en
la abertura celular de manera opuesta al acceso de espacio hueco.
Con esta medida según la invención se garantiza, que con un
acumulador listo para su funcionamiento las aberturas formadas en
los tapones de cierre siempre están colocadas de tal manera, que
por un lado puede tener lugar una desgasificación libre y por otro
lado, una posible recirculación de ácido. Según una ventaja
especial de la invención el borde inferior de la abertura formada en
la superficie de revestimiento del tapón de cierre está dispuesto
por debajo del borde inferior de la abertura de acceso del espacio
hueco. Con ello se consigue, que tanto el ácido que ha fluido al
interior del espacio hueco como también el condensado formado en el
espacio hueco se acumule directamente antes de la membrana de
obturación en forma de esclusa y poco a poco fluya de vuelta al
interior celular. Por lo tanto se evitan residuos en el espacio
hueco.
Según una característica adicional de la
invención el tapón de cierre presente en el lado de la cabeza una
obturación circundante, que en un tapón de cierre introducido en la
abertura celular en la zona del tapón superior está en contacto de
manera obturante con la pared que rodea la abertura celular y obtura
el espacio hueco con respecto a la atmósfera que rodea al
acumulador. Con ello se impide una salida descontrolada de gases o
líquidos que se encuentran en el espacio hueco a la atmósfera que
rodea el acumulador. También se contrarresta en el sentido inverso
de flujo una entrada de fluidos al interior del acumulador. Según
una ventaja especial de la invención la obturación circundante es
una obturación toroidal, preferiblemente un anillo en O.
Según una característica adicional de la
invención el tapón de cierre presenta en el lado de la base
igualmente una obturación circundante, que en un tapón de cierre
introducido en la abertura celular en la zona de la cubierta
inferior está en contacto de manera obturante con la pared que rodea
la abertura celular y obtura el espacio hueco con respecto al
interior celular. En este caso la obturación circundante está
formada preferiblemente como obturación por platinas. A este
respecto la ventaja de una obturación por platinas se basa
especialmente en que pueden compensarse tolerancias entre las
aberturas celulares de la cubierta superior y la inferior, de modo
que en caso de acoplar la cubierta superior y la inferior se
posibilita una compensación de tolerancias en caso de un
desplazamiento de la posición central. Con la obturación del
interior celular con respecto al espacio hueco se evita una entrada
descontrolada del electrolito desde el interior celular al interior
del espacio hueco. Como consecuencia de la obturación del tapón de
cierre tanto en el lado de la base como también en el lado de la
cabeza puede garantizarse por lo tanto que sólo se produce una
desgasificación a través de la abertura prevista para ello en la
superficie de revestimiento del tapón de cierre. Según la invención
la membrana de obturación bidireccional garantiza además, que
además de una desgasificación del interior celular también es
posible una recirculación de condesado y/o el ácido que ha entrado
al interior del espacio hueco.
Según una característica adicional de la
invención tanto la obturación toroidal como también la obturación
por platinas están moldeadas en cada caso de una pieza en el tapón
de cierre. De este modo se posibilita una fabricación sencilla y
sobre todo económica del tapón de cierre. En este caso según una
proposición especialmente ventajosa de la invención la membrana de
obturación está moldeada igualmente de una pieza en el tapón de
cierre, formando la obturación toroidal y la obturación por
platinas así como la membrana de obturación en el procedimiento de
dos componentes por medio de fundición por inyección en una única
etapa de procedimiento. Un tapón de cierre fabricado de la manera
anteriormente mencionada puede variarse mediante ligeras
modificaciones de la forma y el tamaño, de modo que según el
principio de unidades modulares pueden fabricarse diferentes tapones
de cierre para la adaptación a diferentes formas de construcción de
acumuladores. Adicionalmente los tapones de cierre dotados de
elementos de obturación moldeados de una pieza son fáciles de
montar.
A partir de la siguiente descripción del dibujo
correspondiente se deducen características y ventajas adicionales de
la invención. A este respecto muestran:
la figura 1 una vista lateral parcial seccionada
de la disposición de tapón según la invención;
la figura 2 un corte parcial según la figura
1;
la figura 3 una vista lateral seccionada del
tapón de cierre según la invención;
la figura 4 una vista seccionada según la línea
de corte IV-IV según la figura 3;
la figura 5 un corte parcial según la figura
4;
la figura 6 una vista lateral del tapón de
cierre según la invención.
La figura 1 muestra un una vista lateral parcial
seccionada la disposición 1 de tapón según la invención. El
alojamiento 16 abierto hacia arriba está cerrado mediante una
cubierta 17. La cubierta 17 se compone a su vez de una cubierta 7
inferior así como una cubierta 6 superior correspondiente. En este
caso en la figura 1 sólo se indica la zona sobre una de las células
3. La cubierta 7 inferior presenta almas 18 dirigidas hacia arriba.
La cubierta 6 superior está formada correspondientemente a ésta y
presenta almas 19 dirigidas hacia abajo, que están unidas fijamente
a las almas 18 de la cubierta 7 inferior. Esto puede conseguirse por
ejemplo mediante pegado. Las almas 18 y 19 definen en el espacio 5
hueco de la cubierta 17 una ramificación en laberinto con formación
de un conducto de desgasificación.
La cubierta 17 dispone de una abertura 2
celular. La abertura 2 celular está cerrada con un tapón 4 de
cierre. Para este fin la abertura 2 celular está dotada de una
rosca interior y el tapón 4 de cierre de una rosca exterior
correspondiente a ésta.
Para la obturación del tapón 4 de cierre con
respecto a la cubierta 6 superior está prevista una obturación 8
toroidal, que con un tapón de cierre enroscado está en contacto con
la cubierta 6 superior de manera obturante. Mediante la obturación
8 toroidal, que preferiblemente está configurada como anillo en O,
el espacio 5 hueco está obturado con respecto a la atmósfera que
rodea el acumulador. En el lado de la base el tapón 4 de cierre
presenta una obturación 9 por platinas circundante. La obturación 9
por platinas está en contacto en la zona de la cubierta 7 inferior
de manera obturante con la pared que rodea a la abertura 2 celular y
obtura el espacio 5 hueco con respecto al interior 3 celular.
Directamente por encima de la obturación 9 por
platinas la superficie 11 de revestimiento del tapón 4 de cierre
está dotada de una abertura 10. Esta abertura 10 se encuentra con un
tapón 4 de cierre enroscado directamente opuesta al acceso 15 del
espacio hueco, estando dispuesto el borde inferior de la abertura 10
algo por debajo del borde inferior del acceso 15 del espacio hueco.
Sobre la abertura 10 formada en la superficie 11 de revestimiento
del tapón 4 de cierre el interior 3 celular está unido de forma
hidrodinámica con el espacio 5 hueco formado en la cubierta 17. La
abertura 10 posibilita por lo tanto una desgasificación de la célula
3. Para evitar, que con un vuelco o giro del acumulador el ácido 20
fluya descontroladamente a través de la abertura 10 al interior del
espacio 5 hueco de la cubierta 17, la abertura 10 está cerrada con
una membrana 12 de obturación.
La membrana 12 de obturación está configurada
como membrana de obturación bidireccional. Por un lado se garantiza
la desgasificación de la célula 3, por otro lado el vapor de ácido
que se separa en el espacio 5 hueco puede llegar a través de la
abertura 10 de vuelta al interior 3 celular. También para el caso en
el que se haga pasar ácido a una presión interna
correspondientemente elevada desde el interior 3 celular al espacio
5 hueco, es posible un reflujo. Por lo tanto mediante la
disposición 1 de tapón según la invención puede garantizarse que el
ácido no salga del alojamiento de acumulador incluso cuando el
acumulador se gire o vuelque desde su posición normal.
Según una forma de realización preferida la
membrana 12 de obturación está formada con formación de varias
hendiduras 14 de paso de en cada caso dos membranas 13 parciales
flexibles fijadas en un lado. Las membranas 13 parciales están
dispuestas en este caso en la dirección al espacio 5 hueco de manera
giratoria. Con ello se apoya de manera ventajosa una
desgasificación de la célula 3, de modo que el vapor de ácido puede
separarse en el espacio 5 hueco de la cubierta 17, permitiendo las
hendiduras 14 una recirculación del ácido que se encuentra en el
espacio 5 hueco de vuelta al interior 3 celular. No obstante la
membrana 12 de obturación evita una salida del ácido 20 que se
encuentra en el interior 3 celular al interior del espacio 5 hueco
debido a un vuelco del acumulador.
La figura 2 muestra en una representación
ampliada el corte II según la figura 1. Puede reconocerse claramente
en este caso la disposición de una membrana 13 parcial con
formación de hendiduras 14 de paso.
La figura 3 muestra en una vista lateral
seccionada el tapón 4 de cierre según la invención. En comparación
con la representación según la figura 1 el tapón 4 de cierre de la
figura 3 está representado con un giro de 90º. En esta figura puede
reconocerse claramente la membrana 12 de obturación formada de dos
membranas 13 parciales. Las dos membranas 13 parciales están
dispuestas en forma de brazos de obturación con formación de
hendiduras 14 de paso contiguos entre sí. Las membranas 13 parciales
están dispuestas a este respecto en la dirección al espacio 5 hueco
de manera giratoria. Esta relación debe deducirse especialmente de
la figura 4 o de la ampliación de sección según la figura 5.
La figura 6 muestra el tapón 4 de cierre según
la invención en una vista lateral. La obturación 8 toroidal,
obturación 9 por platinas así como la membrana 12 de obturación
compuesta por membranas 13 parciales se moldea de una pieza en el
tapón 4 de cierre y se fabrica en el procedimiento de dos
componentes por medio de fundición por inyección. De este modo se
consigue una fabricación especialmente económica. Además existe la
posibilidad, de adaptar el tapón 4 de cierre según la invención a
diferentes formas de construcción de acumuladores mediante
variaciones de procedimiento fáciles de realizar.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabuldisposición de tapón
2
\tabulabertura celular
3
\tabulcélula
4
\tabultapón de cierre
5
\tabulespacio hueco
6
\tabulcubierta superior
7
\tabulcubierta inferior
8
\tabulobturación toroidal
9
\tabulobturación por platinas
10
\tabulabertura
11
\tabulsuperficie de revestimiento
12
\tabulmembrana de obturación
13
\tabulmembrana parcial
14
\tabulhendidura
15
\tabulacceso del espacio hueco
16
\tabulalojamiento
17
\tabulcubierta
18
\tabulalma
19
\tabulalma
20
\tabulácido.
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (12)
1. Disposición de tapón para el cierre estanco
al gas de una abertura (2) celular de un acumulador, formada de un
tapón (4) de cierre que puede introducirse de manera obturante en la
abertura (2) celular con una membrana (12) de obturación
bidireccional, caracterizada porque el interior (3) celular
está unido de forma hidrodinámica para la separación de ácidos a
través de una abertura (10) dotada de la membrana (12) de obturación
bidireccional en la superficie (11) de revestimiento del tapón (4)
de cierre con un espacio (5) hueco formado entre la cubierta
superior (6) e inferior (7) de la cubierta (17) del alojamiento.
2. Disposición de tapón según la reivindicación
1, caracterizada porque la membrana (12) de obturación está
dotada en al menos un punto de una perforación (14) con formación de
una abertura de paso.
3. Disposición de tapón según las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la perforación
es una hendidura (14).
4. Disposición de tapón según la reivindicación
1, caracterizada porque la membrana (12) de obturación está
formada en cada caso de dos membranas (13) parciales flexibles
fijadas por un lado.
5. Disposición de tapón según la reivindicación
4, caracterizada porque las membranas (13) parciales están
dispuestas en dirección al espacio (5) hueco de manera
giratoria.
6. Disposición de tapón según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la abertura
(10) formada en la superficie (11) de revestimiento del tapón (4)
de cierre está dispuesta en un tapón (4) de cierre introducido en
la abertura (2) celular de manera opuesta al acceso (15) del espacio
hueco.
7. Disposición de tapón según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tapón
(4) de cierre presenta en el lado de la cabeza una obturación (8)
circundante, que en un tapón (4) de cierre introducido en la
abertura (2) celular en la zona del tapón (6) superior está en
contacto de manera obturante con la pared que rodea la abertura (2)
celular y obtura el espacio (5) hueco con respecto a la atmósfera
que rodea al acumulador.
8. Disposición de tapón según la reivindicación
7, caracterizada porque la obturación circundante es una
obturación (8) toroidal, preferiblemente un anillo en forma de
O.
9. Disposición de tapón según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tapón
(4) de cierre presenta en el lado de la base una obturación (9)
circundante, que en un tapón (4) de cierre introducido en la
abertura (2) celular en la zona de la cubierta (7) inferior está en
contacto de manera obturante con la pared que rodea la abertura (2)
celular y obtura el espacio (5) hueco con respecto al interior (3)
celular.
10. Disposición de tapón según la reivindicación
9, caracterizada porque la obturación circundante es una
obturación (9) por platinas.
11. Disposición de tapón según la reivindicación
10, caracterizada porque la obturación (9) por platinas está
formada para la compensación de tolerancias.
12. Disposición de tapón según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque tanto la
obturación (8) circundante toroidal como también la obturación (9)
por platinas están moldeadas en cada caso de una pieza en el tapón
(4) de cierre.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE10023747A DE10023747A1 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Stopfenanordnung |
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|---|---|
| ES2286055T3 true ES2286055T3 (es) | 2007-12-01 |
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