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DE69404677T2 - Deckel für batterien mit integriertem entgasungssystem - Google Patents

Deckel für batterien mit integriertem entgasungssystem

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DE69404677T2
DE69404677T2 DE69404677T DE69404677T DE69404677T2 DE 69404677 T2 DE69404677 T2 DE 69404677T2 DE 69404677 T DE69404677 T DE 69404677T DE 69404677 T DE69404677 T DE 69404677T DE 69404677 T2 DE69404677 T2 DE 69404677T2
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batteries
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plug
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Deckel für Batterien, der sowohl bei Batterien vom Typ "Kamina" als auch bei sogenannten Rekombinations-Batterien verwendet werden kann.
  • Batterien vom Typ "Kamina" werden bei besonderen Umweltbedingungen eingesetzt, beispielsweise dann, wenn es ratsam ist, daß die während des Batteriebetriebes entstehenden Gase nicht in die Umgebung, in der die Batterien arbeiten, abgegeben werden. Aus diesem Grunde haben die Kamina-Batterien einen Deckel, der in seinem Inneren einen Kanal zur Gasleitung aufweist, welcher jede Batteriezelle mit den anderen Zellen verbindet. Der Kanal hat am Batteriedeckel wenigstens eine Öffnung, an der ein Schlauch angeschlossen wird, welcher die Aufgabe hat, die in den Zellen während des Batteriebetriebes oder während des Aufladens entstehenden Gase zu sammeln und abzugeben. Der Kanal, der die Elemente miteinander verbindet, ist vorzugsweise im Bereich der Mittellinie der Füllöffnungen für jede Zelle angeordnet. Jeder Stopfen, der in die Füllöffnungen eingesetzt wird, hat an seiner Zylinderwand wenigstens eine mit dem Kanal verbundene Bohrung, so daß die Verbindung zwischen den benachbarten Kanalabschnitten gewährleistet ist. Es ist daher leicht verständlich, daß die Gase, die in jeder Zelle erzeugt werden, durch die Bohrungen jedes Stopf ens der Batteriezelle und über die genannten Öffnungen in den Kanal gelangen, der dann dafür sorgt, daß die Gase, beispielsweise Wasserstoff, durch einen Schlauch oder zwei Schläuche, die am Ende des Kanals angeschlossen sind, nach außen abgegeben werden. Damit sind die Gefahren einer Verpuffung aufgrund einer Wasserstoffansammlung sowie einer Verschmutzung der Umgebung vermieden.
  • Demgegenüber sind die sogenannten Rekombinations-Batterien nach Funktionsprinzipien ausgelegt, die zwischen zwei Platten in jeder Zelle einen besonderen Separator vorsehen. Jede Zelle der Batterie ist hermetisch abgedichtet, so daß die Gase, die sich aufgrund elektrochemischer Reaktionen bilden, im Innern eingeschlossen und für chemische Reaktionen verwendet werden, die die Regeneration der Batterie bewirken, wobei sich die Gase mit den während der elektrochemischen Prozesse erzeugten Ionen wieder verbinden.
  • Um zu vermeiden, daß in der Batterie oder in einer ihrer Zellen oder in mehreren Zellen aufgrund von Überhitzungserscheinungen, die beispielsweise auf einer Leistungsabgabe oberhalb vorgegebener Grenzen oder dergleichen beruhen, Bedingungen entstehen, die die Erzeugung von Gas erhöhten Druckes begünstigen, hat die Batterie in jeder Zelle ein in einer Richtung wirkendes Entlüftungsventil, wodurch die Batterie immer gegen die oben erläuterten pHänomene geschützt ist. Bei den Rekombinations- Batterien sind im allgemeinen keine Stopfen zum Nachfüllen des Elektrolyten vorhanden, weil die Rekombination kein Nachfüllen von Elektrolytflüssigkeit vorsieht. Der Deckel der Rekombinations-Batterien ist daher hermetisch gegen das Batteriegehäuse und dessen Zellen abgedichtet, wobei nur ein einziges kleines Sperrventil für die Entlüftung vorgesehen ist, über das - wie bereits erwähnt - mögliche Überdrücke abgebaut werden können.
  • Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik sind daher zwei verschiedene Deckel für Batteriegehäuse vorgesehen, nämlich einer für die sogenannten "Kamina"-Batterien, bei denen die Gase über ein Sammelrohr nach außen abgegeben werden, und ein weiterer Deckel für die Rekombinations-Batterien, die eine hermetische Abdichtung sowie Entlüftungsventile benötigen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckel für Batterien zur Verfügung zu stellen, der aus einem einzigen Formteil besteht, das mit Vorteil sowohl bei Kamina-Batterien als auch bei Rekombinations-Batterien eingesetzt werden kann.
  • Mit anderen Worten soll es möglich sein, mit einem einzigen Formwerkzeug zwei Deckel mit unterschiedlichen Endeigenschaften zu erzeugen, wobei die Endprodukte durch Hinzufügung weiterer Elemente fertiggestellt werden, um die Deckel an die beiden unterschiedlichen Batterietypen anzupassen.
  • Zur Lösung dieser und weiterer Aufgaben, die nachstehend näher verdeutlicht werden, dient der Deckel gemäß der Erfindung, der gemäß dem Patentanspruch 1 umfasst:
  • - eine im wesentlichen ebene Oberseite mit einem Rand, der durch Schweißen oder Kleben mit dem Blockgehäuse einer Batterie verbunden werden kann,
  • - eine Reihe miteinander fluchtender Öffnungen, von denen jede in eine Zelle der Batterie mündet,
  • - eine Reihe von Stopfen, von denen jeder in eine der Öffnungen eingesetzt ist und wenigstens eine Bohrung aufweist, welche benachbarte Abschnitte eines Kanals zur Weiterleitung der von der Batterie erzeugten Gase miteinander verbindet,
  • - wenigstens einen Kanal zur Weiterleitung der von der Batterie erzeugten Gase, welcher unterhalb der äußeren Oberseite des Deckels ausgebildet ist, alle Zellen der Batterie miteinander verbindet und dessen Enden an der Außenseite des Deckels liegen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende des wenigstens einfach vorgesehenen Kanals durch ein Sperrventil abgeschlossen ist, über welches die im Inneren der Batterie angesammelten Gase austreten können, wenn sich ein vorbestimmter Druck aufgebaut hat, während am anderen Ende des Kanals alternativ ein weiteres Sperrventil oder ein Verschlußstopfen vorgesehen ist, der einen Gasaustritt verhindert, wobei der Deckel nach außen hermetisch durch Dichtungsmittel abgeschlossen ist, die unter dem Kopf jedes Stopfens vorgesehen sind, der in die zugehörige Bohrung des Deckels eingesetzt ist.
  • Mit der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß das in einem einzigen Formwerkzeug hergestellte Kunststoffteil die Möglichkeit eröffnet, dann, wenn eine Batterie fertiggestellt werden soll, bei der die während des Betriebes oder der Aufladung erzeugten Gase gesammelt und über Leitungen nach außen abgegeben werden sollen, wenigstens einen Schlauch an einem der Kanalenden im Deckel der Batterie anzuschließen und das andere Ende mit einem Stopfen zu versehen, wenn dieses nicht mit dem Sammelkanal verbunden ist, während alle Stopfen zum Verschließen der Nachfüllöffnungen der Batterie so ausgebildet sind, daß sie eine gute Abdichtung gewährleisten, beispielsweise über konische Verbindungsflächen zwischen Stopfen und Öffnungsmündung.
  • Wenn jedoch der Deckel zur Fertigstellung einer Rekombinations- Batterie verwendet werden soll, dann wird von den Kanalenden, die von den Deckelrändern vorstehen, wenigstens eines durch ein Sperrventil abgeschlossen, das beispielsweise aus einem Stopfen aus flexiblem Kunststoff oder Gummi besteht, während das andere Kanalende durch Stopfen abgeschlossen wird. Die Stopfen zum Schließen der Füllöffnungen, die hier nicht mehr notwendig sind, werden durch Dichtungselemente, beispielsweise O-Ringe oder dergleichen, versiegelt, welche sich unter dem Kopf jedes Stopfens befinden.
  • Der Vorteil, der mit der Konstruktion gemäß der Erfindung erreicht wird, ist offensichtlich, denn zur Herstellung von Kamina-Batterien muß der Deckel herkömmlicher Konstruktionen nicht wesentlich verändert werden; allenfalls sind nur marginale Änderungen notwendig. Bei Einsatz des Deckels gemäß der Erfindung für Rekombinations-Batterien stellt man hingegen fest, daß die Ventile, von denen bisher für jede Batteriezelle jeweils eines notwendig war, drastisch reduziert werden, da höchstens zwei Ventile an den Enden des Kanals vorgesehen sind, der sich innerhalb des Deckels befindet, und daß ferner ausreichend ist, zur hermetischen Abdichtung des Deckels O-Ringe oder dergleichen anzubringen, die in die Stopfen eingesetzt werden. Durch wahlweises Anbringen von Dichtungselementen in den Stopfen und von Entlüftungsventilen an den Enden der Verbindung ist es möglich, von der Ausführung des Deckels vom Typ Kamina auf die Ausführung vom Typ Rekombination überzugehen. Das ist ein erheblicher Vorteil sowohl für die Vereinheitlichung der Einzelteile als auch für Wirtschaftlichkeit, was den Rekombinations- Deckel betrifft, der gegenwärtig mit Spezial-Formwerkzeugen hergestellt wird und der vor allem auch Rückschlagventile in einer Zahl benötigt, die gleich der Zahl der Zellen der Batterie ist.
  • Ein weiterer Vorteil bei der Herstellung des Deckels gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei Verwendung einer Rekombinations-Battene über den Kanal, der sämtliche Zellen der Batterie miteinander verbindet, in jeder Zelle derselbe Druck aufrechterhalten wird, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Batterie auswirkt.
  • Ferner ist es möglich, über Rohre oder Schläuche mehrere, nebeneinander stehende Batterien miteinander zu verbinden, wozu nur zwei Ventile am Anfang und am Ende der Leitungskanalkette angebracht werden. Auch dies wirkt sich vorteilhaft auf gleichmäßige Drücke in den einzelnen Batteriezellen aus.
  • Die Stabilisierung des Druckes an allen Zellen von Rekombinations-Batterien, die mit einem Deckel gemäß der Erfindung ausgerüstet sind, erlaubt ferner den Einsatz von Deckeln und Batteriegehäusen, die aus Polypropylen gegossen oder gespritzt sind anstatt aus ABS wie herkömmliche Deckel und Gehäuse; auch hierdurch werden die Herstellungskosten für die Produkte gesenkt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das ohne Einschränkungen in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
  • Figur 1 einen Deckel gemäß der Erfindung in seiner Gesamtheit,
  • Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Deckels der Figur 1, der für die Montage an Kamina-Batterien fertiggestellt ist, und
  • Figur 3 den Deckel der Figur 1, der zum Einsatz an Rekombinations-Batterien vorbereitet ist.
  • In Figur 1 ist zu erkennen, daß der im Spritzgußverfahren vorzugsweise aus Polypropylen hergestellte Deckel gemäß der Erfindung, der insgesamt mit 1 bezeichnet ist, zwei Löcher für den Durchtritt der Pole 2 und 3 sowie eine weitere Reihe von miteinander fluchtenden Öffnungen 4 aufweist, deren Zahl der Zahl der Zellen der Batterie entspricht, im gezeigten Falle sechs.
  • Figur 2 zeigt, daß der Deckel 1 unten einen Kanal 5 hat, der durch die Verbindungsmittellinie der Öffnungen 4 verläuft und sich unterhalb der Oberseite 6 des Deckels 1 befindet. Die in Figur 2 mit 7 und 8 bezeichneten Enden des Kanals 5 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Schlauch 9 verbunden, was das Ende 7 betrifft, während das Ende 8 von einem Stopfen 10 abgeschlossen ist.
  • In jede Öffnung 4 ist ein Stopfen 11 eingesetzt, der zwei diametral gegenüberliegende Bohrungen 12 und 13 aufweist, die so angeordnet sind, daß die von jeder Zelle 14 kommenden Gase in den Sammelkanal 5 strömen können, so daß die von jeder Zelle 14 erzeugten Gase über den Schlauch 9 nach außen abgegeben werden können.
  • Es ist vorteilhaft, wenn jede Öffnung 4 oben einen erweiterten Bereich 15 hat, der den Kopf des Stopfens 11 aufnehmen kann. Der Boden dieses erweiterten Mündungsabschnittes hat einen flachen Ringteil und eine ringförmige Schulter 16 mit im wesentlichen dreieckigem Profil. Auf diese Weise bildet das Profil 16 einerseits eine kegelstumpfförmige Einmündung für den Stopfen, der unter seinem Kopf eine entsprechende Form hat, so daß sich beim Aufschrauben des Stopf ens in die öffnung eine nahezu hermetische Abdichtung ergibt. Auf der anderen Seite begrenzt die ringförmige Schulter 16 den Sitz für die Aufnahme eines O- Ringes.
  • Der soeben beschriebene Deckel, der in Figur 2 gezeigt ist, ist vor allem als Deckel für Batterien vom Typ Kamina geeignet.
  • Wenn hingegen die Deckel zur Montage an Rekombinations-Batterien bereitgestellt werden sollen, wird die notwendige Abdichtung zum hermetischen Verschließen nach außen dadurch herbeigeführt, daß unter jedem Kompf jedes Stopfens 11 ein O-Ring 17 gelegt wird, und zwar zwischen den flachen Bereich des Bodens 15 und die ringförmige Schuler 16. Wenn dann der Stopfen 11 in seinen Sitz in der Öffnung 4 geschraubt wird, wird der O-Ring zusammengedrückt, so daß die Öffnungen hermetisch abgeschlossen werden.
  • Die Enden 7 und 8 des Kanals 5, die in dem Deckel der Figur 3 ebenfalls vorhanden sind, da dasselbe Formteil verwendet wurde, werden mit zwei in einer Richtung wirkenden Ventile 19 und 20 versehen, die so ausgelegt sind, daß sie die im Inneren der Batteriezellen entstehenden Gase entweichen lassen, wenn der Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet. Selbstverständlich macht es keinen Unterschied, wenn eines der beiden Sperrventile, beispielsweise das Ventil 20, durch einen einfachen, abdichtenden Stopfen ersetzt wird, der ein Ausströmen des Gases verhindert.
  • Es wurde aufgezeigt, daß durch Einsatz von O-Ringen und einem oder zwei Ventilen an den Enden des Kanals im Deckel dieser so abgeändert wird, daß aus einem Deckel für den Einsatz an Batterien vom Typ "Kamina" ein Deckel für die Anwendung bei Rekombinations-Batterien wird.

Claims (3)

1. Deckel für Batterien der Rekombinations-Bauart, umfassend:
- eine im wesentlichen ebene Oberseite (6) mit einem Rand, der durch Schweißen oder Kleben mit dem Blockgehäuse einer Batterie verbunden werden kann,
- eine Reihe miteinander fluchtender Öffnungen (4), von denen jede in eine Zelle der Batterie mündet,
- eine Reihe von Stopfen (11), von denen jeder in eine der Öffnungen eingesetzt ist und wenigstens eine Bohrung (12, 13) aufweiset, welche benachbarte Abschnitte eines Kanals zur Weiterleitung der von der Batterie erzeugten Gase miteinander verbindet,
- wenigstens einen Kanal (5) zur Weiterleitung der von der Batterie erzeugten Gase, welcher unterhalb der äußeren Oberseite des Deckels (6) ausgebildet ist, alle Zellen der Batterie miteinander verbindet und dessen Enden an der Außenseite des Deckels liegen,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende (7, 8) des wenigstens einfach vorgesehenen Kanals (5) durch ein Sperrventil (19, 20) abgeschlossen ist, über welches die im Inneren der Batterie angesammelten Gase austreten können, wenn sich ein vorbestimmter Druck aufgebaut hat, während am anderen Ende des Kanals alternativ ein weiteres Sperrventil (19, 20) oder ein Verschlußstopfen vorgesehen ist, der einen Gasaustritt verhindert, wobei der Deckel nach außen hermetisch durch Dichtungsmittel (17) abgeschlossen ist, die unter dem Kopf jedes Stopfens vorgesehen sind, der in die zugehörige Bohrung des Deckels eingesetzt ist.
2. Deckel für Batterien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Füllöffnung (4) jeder Zelle ein oberer Sitz (15) zur Aufnahme des Kopfes jedes Stopfens (11) vorgesehen ist, welcher Sitz auf seiner Bodenfläche eine Schulter (16) mit dreieckigem Querschnitt hat, die auf einer Seite einen kegelstumpfförmigen Rand für die formschlüssige Abstützung des entsprechenden Profils am Kopf des Stopfens bildet und auf der anderen Seite eine Aufnahme für einen O-Ring definiert.
3. Deckel für Batterien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus Polypropylen hergestellt ist.
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