PL109877B1 - Pressure safety device for electric apparatus and method of manufacturing pressure safety device for electric apparatus - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest bezpiecznik cisnie¬ niowy do urzadzenia elektrycznego oraz sposób wytwarzania bezpiecznika cisnieniowego do urza¬ dzenia elektrycznego.W ogniwach elektrochemicznych przy niewlas¬ ciwym ich uzytkowaniu, takim jak elektryczne zwieranie elektrod, przeladowanie, nadmierne rozladowanie, przegrzanie i podobne, wytwarza sie cisnienie gazów, które gdy jest odpowiednio wysokie powoduje rozerwanie pojemnika ogniwa.Ogniwa sa wiec wyposazone w bezpieczniki cis¬ nieniowe dla eliminacji nadmiernych cisnien.Znane bezpieczniki cisnieniowe sa malo precy¬ zyjne, drogie i niewlasciwie uszczelniaja ogniwo.Znane bezpieczniki cisnieniowe w postaci mem¬ brany zamykaja ogniwo dopóki cisnienie wew¬ natrz ogniwa nie stanie sie wystarczajace do ro¬ zerwania membrany. Wysokosc cisnienia rozry¬ wajacego membrane jest okreslana nie przez stabilne wlasciwosci elastyczne materialu membrany lecz przez charakter jej odksztalcenia plastycznego, który zmienia sie wraz ze skladem oraz obróbka me¬ chaniczna i termiczna materialu membrany. Stad, chociaz zamkniecie membrana jest wlasciwe, to koszt precyzyjnego wykonania membrany jest wy¬ soki.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji taniego, czulego na cisnienie bezpiecznika cisnie¬ niowego, który jest niezawodny, precyzyjny, eko- 10 20 25 30 nomiczny, elastyczny i nie wplywa na normalna prace ogniwa.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wy¬ twarzania bezpiecznika cisnieniowego do urzadze¬ nia elektrycznego.Cel wynalazku osiagnieto przez skonstruowanie bezpiecznika cisnieniowego do urzadzenia elek¬ trycznego, który ma pokrywe z otworem oraz plastyczny material przystosowany do zamykania lub czesciowego wypelniania otworu, przy czym plastyczny material jest polaczony z pokrywa.Plastyczny material jest polaczony z powierzchnia pokrywy wokól jej otworu i rozciaga sie ponad powierzchnie pokrywy oraz jest usytuowany w plytkim zaglebieniu pokrywy. Plastyczny material stanowi stopiony klej, a pokrywa jest z two¬ rzywa sztucznego.Cel wynalazku osiagnieto przez podanie sposo¬ bu wytwarzania bezpiecznika cisnieniowego do urzadzenia elektrycznego polegajacego na nakla¬ daniu plastycznego materialu na pokrywe, przy czym pokrywe podgrzewa sie podczas i/lub przed nakladaniem goracego plastycznego materialu na pokrywe do plytkiego zaglebienia i do otworu, zas plastyczny material, korzystnie klej, topi sie na goraco, a nastepnie chlodzi sie i utwardza po skonczeniu nakladania.Cel wynalazku osiagnieto równiez przez poda¬ nie sposobu wytwarzania bezpiecznika cisnienio¬ wego polegajacego na nakladaniu plastycznego 109 877109 3 i materialu na pokrywe w postaci goracego plynu za pomoca dyszy usytuowanej blisko powierzchni, na która sie go naklada, przy czym ilosc ciepla koniecznego do polaczenia plastycznego materiala z powierzchnia pokrywy jest przenoszona od dy¬ szy dozownika do powierzchni pokrywy za pomoca kleju, a nastepnie nalozony plastyczny material chlodzi sie i utwardza.Dotychczas plastyczne materialy klejace nie da¬ waly spodziewanych efektów w wytwarzaniu nie¬ zawodnych polaczen lub wiazan na powierzchni przejscia pomiedzy materialem i pokrywa, a z uwagi na slabe laczenie lub wiazanie, powstale w ten sposób, nie dawaly odpowiedniej wytrzyma¬ losci na wypychanie? przy podwyzszonych, cisnie¬ niach. Stwierdzono, ze ogrzanie powierzchni po-* krywy przed nalozeniem plastycznego materialu klejacego powoduje powstanie trwalego wiazania zdolnego wytrzymac podwyzszone cisnienie i umo¬ zliwiajacego wypchniecie przez otwór odpowie- trznika przy uprzednio okreslonych cisnieniach.W obu rozwiazaniach sposobu wedlug wynalaz¬ ku plastyczny material klejacy naklada sie na wewnetrzna, powierzchnie pokrywy czyli na po¬ wierzchnie skierowana do wnetrza ogniwa, gdy ogniwo jest zlozone tak, aby calkowicie wypelnic otwór, a nastepnie calkowicie wypelnic zaglebie¬ nie utworzone w pokrywie, w której jest usytu¬ owany otwór. Material w zaglebieniu pokrywy dziala jako mocna kotwica dla materialu w ot¬ worze i umozliwia dokladniejsze sterowanie cis¬ nieniem wymaganym do otworzenia otworu bez¬ piecznika cisnieniowego. Zaglebienie ulatwia na¬ kladanie plastycznego materialu na pokrywe i do wnetrza otworu.Cisnienie wypychajace plastyczny material do¬ biera sie tak, ze tolerancja wynosi ±10%, co naj¬ mniej trzema sposobami, w zakresie od 7 do 50 kg/cm2, gdyz ogniwa wymagaja tak szerokiego zakresu cisnien.Olsnienie dobiera sie poprzez zmiane srednicy otworu w pokrywie. Mniejszy otwór jest otwiera¬ ny przy wyzszych cisnieniach. niz wiekszy otwór, jezeli uzyta jest ta sama ilosc materialu kleja¬ cego.Cisnienie dobiera sie równiez poprzez zmiane ilosci uzytego materialu klejacego, przy czym wieksza ilosc materialu klejacego powoduje ot¬ warcie bezpiecznika cisnieniowego przy wyzszych cisnieniach niz mniejsza ilosc, jezeli srednica ot¬ woru jest stala.Cisnienie dobiera sie takze poprzez zmiane skladu materialu lub przez uzycie materialów klejacych o róznych lepkosciach. Materialy o du¬ zej lepkosci otwieraja bezpiecznik cisnieniowy przy wyzszych cisnieniach niz materialy o mniej¬ szych lepkosciach, jezeli srednica otworu oraz ilosc materialu sa te same.Dlugosc otworu w pokrywie' bezpiecznika cis¬ nieniowego moze byc równiez zmieniana, dla ste¬ rowania cisnieniem, przy czym nie jest to zale¬ cane, gdyz powoduje zmiany w grubosci pokry¬ wy.Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 4 przedstawia bezpiecznik cisnieniowy w widoku z góry, fig. 2 — bezpiecznik cisnieniowy w przekroju wzdluz linii II—II na fig. 1, fig. 3 — bezpiecznik cisnieniowy zamocowany w ogniwie elektroche¬ micznym, w czesciowym przekroju.Bezpiecznik cisnieniowy 10 ma otwór 3, o malej srednicy, usytuowany przy obrzezu plytkiego za¬ glebienia 4 wykonanego w pokrywie 5 stanowiacej górna czesc ogniwa. Usytuowanie otworu 3 w za¬ glebieniu 4 jest dowolne (fig. 1).Fig. 2 przedstawia pokrywe '5 z nalozonym na \powierzchinie zaglebienia 4 i do oitworu 3 go¬ racym i plastycznym klejacym materialem 6.Gdy w ogniwie zamknietym przez pokrywe 5 zwieksza sie cisnienie, jak to uwidoczniono za pomoca strzalek 8, plastyczny klejacy material 6 w otworze 3 i w plytkim zaglebieniu 4, pokrywy 5 jestc wyciskany poza otwór 3 bezpiecznika cis¬ nieniowego 10, przy uprzednio okreslonym pozio¬ mie cisnienia dla otworzenia otworu 3, co powo¬ duje spadek cisnienia w ogniwie. Korzystnie, plastyczny klejacy material 6 wypelnia calkowi¬ cie otwór 3 bezpiecznika cisnieniowego 10, dla zapewnienia niezawodnego wyciskania otworu 3 i zmniejszenia cisnienia gazu w ogniwie.Elektrochemiczne ogniwo 20 ma pojemnik 22, którego otwarty koniec 24 jest zamkniety za po¬ moca bezpiecznika cisnieniowego 10. Bezpiecznik cisnieniowy 10 jest usytuowany w otwartym kon¬ cu 24, pojemnika 22 tak, ze plytkie zaglebienie 4 jest skierowane do wnetrza elektrycznego ogni¬ wa 20. Gdy cisnienie wewnatrz ogniwa 20 osia¬ gnie wartosc wyzsza niz dopuszczalna, plastyczny material 6 jest wyciskany przez otwór 3 bezpie¬ cznika cisnieniowego, co powoduje zmniejszenie cisnienia i uniemozliwia rozerwanie pojemnika 22.Ogniwo 20 ma dodatkowa elektrode 26 z tlenku metalu, ujemna elektrode 25 z zasadniczo czystego metalu, alkaliczny elektrolit w pochlaniaczu 27 oraz izolacyjna warstwe 28.W jednym z typów elektrochemicznego alka¬ licznego ogniwa wykorzystuje sie elektrode dodat¬ nia z dwutlenku niklu (NiÓ2), elektrode ujemna z zelaza (Fe) oraz elektrolit zawierajacy wodo¬ rotlenek potasu (KOH) z woda destylowana (H20).Elektrochemiczne ogniwa alkaliczne innych typów maja elektrody z dwutlenku niklu (Ni02) i ka¬ dmu (Cd), tlenku srebra (Ag20) i cynku (Zn) lub dwutlenku manganu (Mn02) i cynku (Zn).Pokrywa 5 wykonana jest z nylonu i zastoso¬ wana jako czesc szczytowa ogniwa w alkalicz¬ nych ogniwach rozmiaru AA, przy czym pokrywa 5 ma otwór 3 o srednicy 10 mm. Otwór 3 rozciaga sie od powierzchni zaglebienia 4 pokrywy 5 do powie- K rzchni odsadzenia i ma dlugosc 7,5 mm.Zaglebienie 4 pokrywy 5 jest wstepnie podgrzane do temperatury 70°C. Za¬ glebienie 4 moze byc podgrzane przed nalozeniem plastycznego materialu klejacego 6 do tempera- w tury 95°C. Goracy plastyczny material 6, korzys¬ tnie termoplastyczny poliamid, majacy lepkosc 280 cps przy temperaturze 195°C i 184 cps przy temperaturze 215°C oraz zalecana temperature nakladania od 195°C—212°C, jest nakladany do - otworu 3 i na uprzednio podgrzana powierzchnie5 109 877 6 plytkiego zaglebienia 4. Ilosc plastycznego mater- rialu 6 nakladanego na wewnetrzna powierzchnie pokrywy 5 wynosi od 0,050 do 0,75 g. Plastyczny material 6 . i powierzchnia plytkiego zaglebienia 4 sa tym samym polaczone ze soba, zas bez¬ piecznik cisnieniowy o takich parametrach za¬ czyna dzialac przy cisnieniu 42 kg/cm2 ± 4 kg/cm2.Plastyczny material 6 klejacy, zamykajacy otw6r 3 bezpiecznika cisnieniowego 10, musi la¬ czyc sie z otaczajaca go powierzchnia plytkiego zaglebienia 4 pokrywy 5. Laczenie plastycznego materialu 6 z powierzchnia plytkiego zaglebienia 4 i z bocznymi sciankami otworu 3 jest istotne z kilku powodów. Jednym z powodów jest to, ze plastyczny material klejacy 6 ma wytrzymac za¬ lozone cisnienia i musi byc wyciskany przez -otwór 3 bezpiecznika cisnieniowego 10, gdy jest poddawany dzialaniu wyzszego cisnienia. Polacze¬ nie pomiedzy plastycznym materialem 6 i po¬ wierzchnia .plytkiego zaglebienia 4 poimaga utrzy¬ mac elektr-oliit w ogniwie i chronic ogniwo przed wchlanianiem* szkodliwych zanieczyszczen. Odpo¬ wiedni plastyczny material klejacy zawiera ter¬ moplastyczny poliamidowy material podstawowy, korzystnie silikon, gume silikonowa, inne gumy i podobne. Plastyczny material klejacy moze za¬ wierac wypelniacz, dla zmniejszenia plynnosci i/lub zwiekszenia wytrzymalosci materialu. Wy¬ pelniacze zawieraja proszek azbestowy, talk, gline, material wlóknisty i podobne.Pokrywa 5 jest wykonana z dowolnego, od¬ powiedniego, zasadniczo sztywnego materialu, ta¬ kiego jak metal, stop metalu, ceramika, zywica termoutwardzalna lub termoplastyczna, na który nie oddzialuja skladniki ogniwa elektrycznego.Z uwagi na niski koszt, dobra izolacje elektrycz¬ na, mala przenikalnosc dla gazu, wytrzymalosc i trwalosc zalecane sa zywice termoplastyczne, takie jak poliamidy, korzystnie nylon, polipropyle¬ ny, polietylen i zmodyfikowane polistyreny lub zywice u1vwardzalne, takie jak epoksydy i wie¬ kszosc fluoropochodnych weglowodorów.Bezpiecznik cisnieniowy moze byc stosowany nie tylko w ogniwach alkalicznych lecz równiez w urzadzeniach elektrycznych takich jak konden¬ satory i podobne.Zastrzezenia patentowe 1. Bezpiecznik cisnieniowy do urzadzenia ele¬ ktrycznego majacego czesc z otworem i srodek 5 zamykajacy otwór, znamienny tym, ze ma pokry¬ we (5) z otworem (3) oraz plastyczny material (6), przystosowany do zamykania lub czesciowego wypelniania otworu (3), przy czym plastyczny ma¬ terial (6) jest polaczony z pokrywa (5). 10 2. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plastyczny material (6) jest polaczony z powierzchnia pokrywy (5) wokól jej otworu (3) i jest usytuowany ponad powierzchnie pokrywy (5). 15 3. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze plastyczny material (6) jest usytuowany, w plytkim zaglebieniu (4) pokrywy (5). 20 4. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze plastyczny material (6) stano¬ wi stopiony klej. 5. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze pokrywa (5) jest z tworzywa 25 sztucznego. 6. Sposób wytwarzania bezpiecznika cisnienio¬ wego do urzadzenia elektrycznego, znamienny tym, ze naklada sie plastyczny material na po¬ krywe, przy czym pokrywe podgrzewa sie pod¬ czas i/lub przed nakladaniem goracego plasty¬ cznego materialu na pokrywe do plytkiego za¬ glebienia i do otworu, zas plastyczny material, korzystnie klej, topi sie na goraco, a nastepnie chlodzi sie i utwardza po skonczeniu nakladania. 7. Sposób wytwarzania bezpiecznika cisnienio¬ wego do urzadzenia elektrycznego, znamienny tym, ze naklada sie plastyczny material na po¬ krywe w postaci goracego \ plynu za pomoca dy- 40 szy usytuowanej blisko powierzchni, na która sie go naklada, przy czym ilosc ciepla koniecznego do polaczenia plastycznego materialu z powierz¬ chnia pokrywy jest przenoszona od dyszy do¬ zownika do powierzchni pokrywy za pomoca kleju, 45 a nastepnie nalozony plastyczny material chlodzi sie i utwardza.Vfctf cUl109 877 FIG.1 I 1 FIG. 2 FIG.3 PZGraf. Koszalin D-151 115 egz. A-4 Cena 45 zl PL PL PL PL PL PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Bezpiecznik cisnieniowy do urzadzenia ele¬ ktrycznego majacego czesc z otworem i srodek 5 zamykajacy otwór, znamienny tym, ze ma pokry¬ we (5) z otworem (3) oraz plastyczny material (6), przystosowany do zamykania lub czesciowego wypelniania otworu (3), przy czym plastyczny ma¬ terial (6) jest polaczony z pokrywa (5). 10

2. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plastyczny material (6) jest polaczony z powierzchnia pokrywy (5) wokól jej otworu (3) i jest usytuowany ponad powierzchnie pokrywy (5). 15

3. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze plastyczny material (6) jest usytuowany, w plytkim zaglebieniu (4) pokrywy (5). 20

4. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze plastyczny material (6) stano¬ wi stopiony klej.

5. Bezpiecznik cisnieniowy, wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze pokrywa (5) jest z tworzywa 25 sztucznego.

6. Sposób wytwarzania bezpiecznika cisnienio¬ wego do urzadzenia elektrycznego, znamienny tym, ze naklada sie plastyczny material na po¬ krywe, przy czym pokrywe podgrzewa sie pod¬ czas i/lub przed nakladaniem goracego plasty¬ cznego materialu na pokrywe do plytkiego za¬ glebienia i do otworu, zas plastyczny material, korzystnie klej, topi sie na goraco, a nastepnie chlodzi sie i utwardza po skonczeniu nakladania.

7. Sposób wytwarzania bezpiecznika cisnienio¬ wego do urzadzenia elektrycznego, znamienny tym, ze naklada sie plastyczny material na po¬ krywe w postaci goracego \ plynu za pomoca dy- 40 szy usytuowanej blisko powierzchni, na która sie go naklada, przy czym ilosc ciepla koniecznego do polaczenia plastycznego materialu z powierz¬ chnia pokrywy jest przenoszona od dyszy do¬ zownika do powierzchni pokrywy za pomoca kleju, 45 a nastepnie nalozony plastyczny material chlodzi sie i utwardza. Vfctf cUl109 877 FIG.1 I 1 FIG. 2 FIG.3 PZGraf. Koszalin D-151 115 egz. A-4 Cena 45 zl PL PL PL PL PL PL PL