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entsprechend den Oberbegriffen der Anspruche 1, 2,28 und 29 sowie die Verwendung der Ver- schtussvomchtung gemäss Anspruch 30.
Üblicherweise werden Behälter für Flussigkeiten mit dicht schliessenden Verschlüssen, z. B.
Schraubkappen, gegenüber unbeabsichtigtem Austreten der Flüssigkeit aus dem Behälter geschert Diese Art des Verschlusses ist jedoch für Behälter, In denen kontrollierte Reaktionen ablaufen, wie dies bei sogenannten Sekundärelementen für die Stromversorgung, z. B. Akkumulatoren, der Fall Ist, nur bedingt möglich, und zwar wenn anderweitig eine Möglichkeit geschaffen wird, bei der Reaktion auftretende Gase aus den Behälter abzuleiten. So ist z. B. aus der DE 94 07 172 U ein Akkumulator bekannt, in dessen Deckel horizontal verlaufende Entgasungskanäle vorgesehen sind, welche den Innenraum der Zellen mit einem In einer Seitenwand des Deckels ausgebildeten Seitenkanal verbinden, der durch eine Abdeckplatte dicht verschlossen ist.
Der Entgasungskanal weist eine Gasauslassöffnung auf, welche durch einen gasdurchlassigen, porösen Körper verschlossen ist, sodass das gesamte geförderte Gas durch diesen Körper hindurchtreten muss. Neben dem konstruktiven Aufwand ist bei dieser Lösung vor allem von Nachteil, dass diese Fritte unter Umständen durch Verkrustung infolge mit dem Gas geförderter Elektrolytflüssigkeit derart zuwächst, dass im Inneren des Akkumulators ein zu hoher Überdruck entsteht.
Aus der EP 0 570 703 B ist eine Doppeldeckelvariante bekannt, bei der zwischen dem Basisdeckel und einer dazu Im Abstand angeordneten Abdeckplatte ein Gassammeiraum zur Säureabscheidung ausgebildet ist, welcher mit mindestens einer einen Zündschutz aufweisenden Entgasungsöffnung versehen ist und welcher in der Abdeckplatte für jede Zelle eine durch einen Verschlussstopfen verschliessbare Füll- und Kontrollöffnung aufweist. Das Volumen einer Gasaustnttsstelle ist dabei so bemessen, dass bei kurzzeitiger Klppung bis zu 180 nicht mehr Säure aus dem Gasraum der Zelle austreten kann, als von dem ihr zugeordneten Hohlraum aufgenommen wird.
Nachteilig ist daran, dass zwar die Kippsicherheit verbessert ist, aber aufgrund der konstruktven Ausgestaltung der Gasaustrittstelle eine Verkrustung der Fritte aufgrund fehlender Aerosolabscheidung nach wie vor auftreten kann und damit unter Umständen ein Gasaustntt verhindert wird
Zur Erhöhung der Sicherheit in puncto Gasaustritt werden im Stand der Technik weiters unterschiedlichste Ausbildungen von Verschlussstopfen sowohl für herkömmliche als auch für sogenannte Rekombinationsakkumulatoren beschrieben. So ist z. B. aus der EP 0 756 338 A ein Stopfen mit einer Ventilanordnung für einen Rekombinationsakkumulator bekannt, der wiederum ein Filterelement, welches das Zelleninnere von der Aussenatmosphäre trennt und zur Vermeidung von Rückzundungen entweichender Gase aus dem Zellinneren dient, aufweist.
Vor diesem Filterelement ist In Richtung der Zellen die Ventilanordnung an einem als ein gesondertes Bauteil ausgebildeten, eine Verbindung zwischen dem Zelleninneren und dem Einlass der Ventilanordnung herstellenden Einsatz angeordnet. Normalerweise ist an dieser Ventilanordnung eine Dichtlippe geschlossen. Bei Auftreten eines bestimmten Mindestdruckes öffnet sich die Ventilanordnung derart, dass aufgrund einer Materialschwächung des Ventildeckels im Bereich der Dichtlippe eine Strömungsverbindung zwischen Zelleninnenraum und Atmosphäre hergestellt wird.
Das Problem der austretenden Säure ist bei derartigen Akkumulatortypen nicht vorhanden
Das Stopfensystem nach der EP 0 920 063 A weist ebenfalls eine Ventilanordnung Im Stopfen auf, welche ab einem gewissen Mindestdruck eine Stromungsverbindung zu einem Gasaustrittskanal, in dem wiederum ein Filterelement als Rückzündsicherung eingesetzt ist, freigibt. Zum Schutz der Gummimembran des Ventilelementes gegenüber mit dem Gasstrom mitgerissene Flüssigkeit ist vor dem Ventilelement konstruktiv eine Schikane durch Ausbildung von aufeinander zulaufenden Trennwänden mit zwischen diesen Trennwänden angeordnetem Durchtrittsspalt ausgebildet.
Die DE 198 30 557 A beschreibt einen Stopfen für einen Blei-Säure-Akkumulator, bei welchem vor einem Filterelement aus einem porösen Substrat, welches mit einer Polytetraflourethylenmembran überzogen ist, ein Aerosolabschelder ausgebildet ist. Zum Abbau plötzlich auftretender Uberdrücke im Zelleninneren ist Im Bereich des Filterelementes eine kanalartige Aussparung In dem ringformigen Lagersitz für das Filterelement vorgesehen, wobei das Filterelement selbst durch ein Druckelement gegen diesen Lagersitz vorgespannt wird. Im Bereich dieser kanalartigen Formgebung ist der Kupplungsdruck geringer, sodass sich bei Überdruck das Filterelement an dieser Stelle ortlich heben kann und damit eine Strömungsverbindung unter Umgehung des Filterelementes zur Atmosphäre freigibt.
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Aus der DE 197 03 444 C ist ein Stopfen bekannt, bei dem vor der Gasaustrittsöffnung ein Filtereiement aus z. B. Polytetraflourethylen angeordnet ist. Zum Schutz dieser Membran vor mit dem Gasstrom mitgerissener Elektrolytflüssigkeit Ist zwischen der Membran und dem Gasraum oberhalb des Elektrolyten ein Aerosolabscheider angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, einen Behälter derart zu verschlie- ssen, dass ein fallweise auftretender Überdruck im Behälter sicher abgebaut werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird jeweils unabhängig durch die Merkmale In den Kennzeichenteilen der Ansprüche 1,2 und 28 bis 30 gelöst. Von Vorteil ist dabei, dass aufgrund des zumindest teilweise aus einem Elastomer ausgebildeten Verschlusselementes eine Möglichkeit geschaffen wird, dass dieses Verschlusselement, wenn die Gasdurchlassigkelt desselben vermindert ist, dem anstehenden Druck ausweichen kann, wodurch ein zusätzlicher Strömungskanal freigegeben wird.
Von Vorteil ist dabei weiters, dass das Verschlusselement derart ausgebildet werden kann, dass dieses, wenn dieses selbst nicht gasdurchlässig ist, so beabstandet zu den den Kanal in der Verschlussvorrichtung seitlich begrenzenden Oberflächen angeordnet werden kann, dass aufgrund einer geringen Spaltbreite zwar die Gasdurchlässigkeit gewährleistet werden kann, aber gleichzeitig die Verschlussvorrichtung zumindest über einen gewissen Zeitraum zumindest annähernd flüssigkeitsundurchlässig ist. Dabei ist von Vorteil, dass aufgrund der elastomeren Eigenschaften des Verschlusselementes dieses in einer Ruheposition gehaltert werden kann, wobei sich die Spaltbreite zwischen der Seitenwandoberfläche und dem Verschlusselement vergrössert und dadurch gegebenenfalls oberhalb des Verschlusselementes kondensierte Flüssigkeit wieder in den Behälter zurücklaufen kann.
Weiters ist von Vorteil, dass das Verschlusselement selbst direkt an den Grundkörper der Verschlussvorrichtung angespritzt werden kann, wodurch sich die Anzahl der Bauteile der Verschlussvorrichtung und damit der Montageaufwand entsprechend verringern lässt, sodass insgesamt die Produktionskosten verringert werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verschlussvorrichtung sind in den Ansprüchen 3 bis 27 angegeben.
Durch die flüssigkeitsundurchlässige Ausbildung der Membranen entsprechend Anspruch 3 ist es möglich, die Verschlussvorrichtung teilweise aus einem Material zu fertigen, welches zwar einerseits elastische Eigenschaften aufweisen kann, aber andererseits kein Elastomer ist.
Dabei ist von Vorteil, wenn an dieser Membran entsprechend Anspruch 4 ein Dichtelement angeordnet Ist, wodurch das Dichteverhalten des als Membran ausgebildeten Verschlusselementes über Vorspannkräfte, welche von dem Druckelement ausgeübt werden, gezielt eingestellt werden kann.
Von Vorteil ist weiters, wenn dieses Dichtelement entsprechend Anspruch 5 angespritzt Ist, sodass sich dadurch die Herstellung des Verschlusselementes vereinfachen lässt.
Möglich sind weiters Ausbildungen der Verschlussvorrichtung entsprechend den Ansprüchen 6 bis 8, womit das Ausweichverhalten des Dichtelementes bei vorherrschendem Überdruck im Behälter entsprechend einstellbar ist.
Durch die Anordnung einer Lagerfläche entsprechend Anspruch 9 ist es möglich, für das Verschlusselement eine grössere Auflagefläche zur Verfügung zu stellen, wodurch die Genauigkeit der Montage des Verschlusselementes im Kanal vermindert sein kann.
Vorteilhaft bei der Weiterbildung nach Anspruch 10 ist der geringere Herstellungsaufwand für die Verschlussvorrichtung.
Dabei sind Ausbildungen nach den Ansprüchen 11 bzw. 12 vorteilhaft, da damit Elastomere aus einem breiten Spektrum mit unterschiedlichsten Eigenschaften ausgewählt werden konnen und somit das Ansprechverhalten des Verschlusselementes bei vorherrschendem Überdruck entsprechend voreinstellbar 1St.
Vorteilhaft ist weiters die Ausbildung nach Anspruch 13, womit bei entsprechender Vorspannung des Verschlusselementes eine breite Dichtfläche ermöglicht wird.
Es ist weiters möglich, diese Lagerfläche entsprechend Anspruch 14 weiterzubilden, wodurch zumindest ein zusätzlicher Sicherheitskanal zum Druckabbau hergestellt werden kann bzw. können diese rillenartigen Vertiefungen von so geringer Tiefe sein, dass über diese Vertiefungen eine ständige Kommunikation zwischen der Atmosphäre und dem Behälterinnenraum möglich ist, ohne dass Flüssigkeit aus dem Behälterinnenraum über diese Vertiefungen austreten kann.
Vorteilhaft sind weiters Ausbildungen der Verschlussvorrichtung entsprechend den Ansprüchen
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15 bis 19, da damit das Druckelement derart in die Verschlussvorrichtung, d. h. in den Kanal derselben einsetzbar ist, dass unter normalen Bedingungen in diesen Bereichen eine hohe Dichtigkeit bewerkstelligt werden kann und unter anderem auch die Halterung des Druckelementes im Kanal verbessert wird.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 20 kann eine Längsverschiebbarkeit des Druckelementes ermoglicht werden, sodass in der Folge die Strömungsverbindung, welche aufgrund der Auslenkung des elastomeren Teils des Verschlusselementes entsteht, einen grösseren Querschnitt aufweisen kann.
Durch die Ausbildung entsprechend Anspruch 21 ist es möglich, dass ein Rückzünden von aus einem Behälter entweichenden brennbaren Gasen in den Behälterinnenraum verhindert werden kann.
Vorteilhaft bei der Ausgestaltung nach Anspruch 22 ist, dass das Druckelement in seiner Form vereinfacht werden kann.
Schliesslich ist aber auch eine Ausführung der Verschlussvornchtung entsprechend den Anspruchen 23 bis 27 möglich, womit auf einfache Weise entsprechend der Ausbildung des Verschlusskörpers die Dichtheit der Verschlussvorrichtung gegenüber austretenden Flüssigkeiten selbst dann verbessert werden kann, wenn ein mit der Verschlussvorrichtung verschlossener Behälter auf den Kopf gestellt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden schematischen Darstellungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 die erfindungsgemässe Verschlussvorrichtung in Seitenansicht geschnitten ;
Fig. 2 das Druckelement der Verschlussvorrichtung nach Fig. 1 ;
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;schnitten ;
Fig. 5 einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung In Seitenan- sicht geschnitten ;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Ausfuhrungsvariante der Verschlussvorrichtung nach Fig 5, geschnitten gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5 ;
Fig. 7 einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung in Seitenan- sicht geschnitten ;
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Verschlussvorrichtung nach Flg 7, geschnitten gemass der
Linie VIII-VIII in Fig. 7
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden konnen. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen.
Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausfuhrungsbeisplelen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen
In Fig. 1 Ist eine erfindungsgemässe Verschlussvorrichtung 1 gezeigt. Dies Verschlussvorrichtung 1 besteht aus einem ausseren Grundkörper 2, der bei dieser Ausführungsvariante die Form eines Stoppels mit rundem Querschnitt aufweist, wie er z. B. für die Einfüllöffnungen in Akkumulatorgehäusen verwendet wird.
Zwischen einem ersten Endbereich 3, welcher im eingebauten Zustand in Richtung der Akkumulatorzelle, der dieser Verschlusskörper 1 zugeordnet ist, zeigt und einem zweiten Endbereich 4, welcher dem ersten Endbereich 3 entlang einer Längsmittelachse 5 gegenüberliegend angeordnet ist, ist ein durchgehender Kanal 6 ausgebildet. Dieser Kanal 6 dient vornehmlich dazu, aus dem Akkumulator während des Ladezyklus auftretende Gase, insbesondere Wasserstoff, in die den Akkumulator umgebende Atmosphäre abzuleiten.
Der Grundkörper 2 kann aus üblichen Werkstoffen, wie z. B Kunststoffen, beispielsweise Polypropylen oder dergleichen, hergestellt sein.
Um der Verschlussvorrichtung 1 im Akkumulator, insbesondere im Akkumulatordeckel, einen
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sicheren Halt zu geben, weist dieser ein Aussengewinde 7 zumindest im Bereich des ersten, unte- ren Endbereiches 3 auf.
Da die Verschlussvorrichtung 1 nicht ausschliesslich auf Akkumulatoren beschränkt ist, d. h. auf die bevorzugte Verwendung für Akkumulatoren beschränkt ist-denkbar sind sämtliche Anwendungsfälle, in denen Behälter verschlossen werden sollen, in welchen die Gefahr besteht, dass z. B. durch chemische Reaktionen gasförmige Produkte entstehen und dadurch im dicht verschlossenen
Behälter ein Überdruck im Behälterinnenraum auftreten kann, der unter Umständen zur Zerstörung des Behälters führt, aber auch für Behälter, in denen Flüssigkeiten mit hohem Gasdruck aufbewahrt werden-, ist die äussere Form des Grundkörpers 2 als Stoppel nicht zwingend vorgegeben.
So ist es z. B. möglich, dass der Grundkörper 2 als Schraubkappe ausgebildet ist bzw. können auch andere als runde Formen, wie z. B. im Querschnitt quadratische, rechteckige, polygonale etc., ausgebildet werden. Auch ist die Anordnung des Aussengewindes 7 nur als bevorzugte Ausführungsvariante anzusehen und können auch andere Verbindungstechniken, wie z. B. Klebeverbindungen, Schweissverbindungen, aber auch ein Reibschluss möglich sein.
Das Aussengewinde 7 ist derart ausgebildet, dass es in ein Innengewinde eines nicht dargestellten Behälterdeckels, z. B. für einen Akkumulator, eingreift.
Zwischen den Endbereichen 3 und 4 ist an einer äusseren Oberfläche 8 des Grundkörpers 2 ein Dichtelement 9 angeordnet. Dieses Dichtelement 9 kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein, der in eine nutförmige, umlaufende Ausnehmung 10 eingreift und über die äussere Oberfläche 8 vorsteht. Durch dieses Dichtelement 9 wird im eingebauten Zustand der Verschlussvorrichtung 1 eine entsprechende gas- und flüssigkeitsdichte Halterung ermöglicht.
Das Dichtelement 9 kann als gesonderter Bauteil der Verschlussvorrichtung 1 ausgebildet sein, denkbar sind aber auch Varianten, in denen dieses Dichtelement 9, welches z. B. aus einem Elastomer, z. B. Gummi, bestehen kann, an der äusseren Oberfläche 8 des Grundkorpers 2 angespritzt ist. Ebenso ist es denkbar, dass z. B. bei Ausbildung des Grundkörpers 2 als Schraubkappe dieses Dichtelement 9 an eine innere Oberfläche des Grundkörpers 2 angeordnet ist.
Bevorzugt ist der Querschnitt in der Draufsicht auf die Verschlussvorrichtung 1 im zweiten, oberen Endbereich 4 erweitert, wobei ein Übergangsbereich konisch verlaufend ausgebildet sein kann.
Es wird damit möglich, die in diesem Endbereich 4 angeordneten Bauteile, welche im folgenden noch näher beschrieben werden, grösser zu dimensionieren, da damit auch der Durchmesser des Kanals 6 in diesem Endbereich 4 grösser als im Endbereich 3 sein kann.
Im unteren Endbereich 3 (im speziellen Fall der Ausführungsvariante nach Fig. 1 zwischen dem Endbereich 3 und dem Dichtelement 9) ist im Kanal 6 ein sogenannter Aerosolabscheider 11 angeordnet. Dieser Aerosolabscheider 11 kann wie In der DE 197 03 444 C beschrieben ausgebildet sein, denkbar sind aber auch andere Vananten, z. B. wie aus der DE 198 30 557 A bekannt.
In der Ausführungsvariante nach Fig. 1 ist der Aerosolabscheider 11 entsprechend der erstgenannten DE-C als eigener Bauteil ausgebildet. Dieser Aerosolabscheider 11 weist dabei, wie in der DE-C beschrieben, mehrere Bohrungen bzw. Ausnehmungen 12 bis 14 auf, wobei die Bohrung 13 senkrecht auf die Ausnehmung 12 bzw. 14 angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine Umlenkung der aufsteigenden Gase bzw. des aufsteigenden Aerosols erreicht und zu dem durch die Querschnittsveränderung eine Geschwindigkeitserhohung erreicht, wobei die mit dem Gas mitgerissene Flüssigkeit, z. B. Schwefelsäure, aufgrund des höheren spezifischen Gewichtes abgeschieden bzw. kondensiert wird und in den Behälterinnenraum, d. h. die Akkumulatorzelle, zurückläuft.
Um einen sicheren Halt des Aerosolabschneiders 11 im Kanal 6 zu ermöglichen, ist der maximale äussere Durchmesser des Aerosolabscheiders nur geringfügig kleiner als der Durchmesser des Kanals 6 im Endbereich 3, in dem der Aerosolabscheider 11 angeordnet ist, ausgebildet, wobei in einem im Endbereich 3 zugeordneten Bereich 15 des Aerosolabscheiders 11 ein insbesondere ringförmig umlaufender Vorsprung 16, der als Dichtlippe ausgebildet sein kann, angeordnet ist Als Gegenstück hierzu ist im Endbereich 3 an einer inneren Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 eine wiederum insbesondere umlaufende nngformige Nut 18 ausgebildet, in welche der Vorsprung 16 eingreift und der Aerosolabscheider 11 somit gegen ein Verschieben entlang der Längsmittelachse 5 gesichert ist.
Die Anordnung dieses Vorsprunges 16 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Denkbar sind auch Varianten, in denen der Aerosolabscheider 11 allein durch Reibschluss im Kanal 6 gehalten
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wird, bzw. ist es möglich, dass der Aerosolabscheider 11 an seiner äusseren Oberfläche ein Gewinde aufweist, wobei im Kanal 6 an der Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 ein Gegengewinde ausgebildet sein kann, sodass der Aerosolabscheider 11 einschraubbar ausgeführt werden kann. Moglich sind weiters Ausführungen, bei denen zwischen dem Aerosolabscheider 11 und der Oberfläche 17 ein Dichtelement, z. B. eine Gummidichtung, angeordnet wird.
Für weitere Einzelheiten zu dem Aerosolabscheider 11 sei auf die DE 197 03 444 C verwiesen, deren Inhalt als Teil der vorliegenden Beschreibung anzusehen ist.
Im Endbereich 4 ist ein Verschlusselement 19 im Kanal 6 angeordnet. Dieses Verschlusselement 19 liegt auf einer Lagerfläche 20, welche durch einen zumindest bereichsweise, vorzugsweise umlaufenden ringförmigen Steg, welcher in Richtung auf die Längsmittelachse 5 von der Oberflache 17 des Grundkörpers 2 vorspringt, insbesondere aus dem Grundkörper 2 einstückig gebildet 1St. Das Verschlusselement 19 ist In der Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung 1 nach Fig. 1 als Membran z. B aus Polypropylen, Polyethylen, Polytetraflourethylen oder Polyvinylidenflourid gebildet, insbesondere aus einem gereckten mikroporösen Polytetraflourethylen. Weiters ist es möglich, dass diese Membran oleophobiert ist bzw. kann diese auch mehrschichtig sein.
Vorzugsweise ist diese Membran aus einem Material gefertigt, welches flüssigkeitsabweisend ist.
Dieses Verschlusselement 19 weist eine äussere Form auf, welche dem Kanal 6 angepasst ist, sodass vorzugsweise zwischen der Oberfläche 17 der den Kanal 6 seitlich begrenzenden Seitenwand des Grundkörpers 2 und dem Verschlusselement 19 ein kleiner Abstand gebildet wird und ist insbesondere scheibenförmig ausgebildet. Am äusseren Umfang dieses scheibenförmigen Verschlusselementes 19 ist erfindungsgemäss ein ringförmiges Dichtelement 21 angeordnet. Dieses Dichtelement 21 ist bevorzugt aus einem Elastomer, z. B. Gummi, Kautschuk, gebildet. Bevorzugt ist das Verschlusselement 19 einstückig ausgebildet, insbesondere kann das Dichtelement 21 an der Membran angespritzt sein.
Das Verschlusselement 19, insbesondere dessen Dichtelement 21, wird mittels eines Druckelementes 22 gegen die Lagerfläche 20 gehaltert, insbesondere vorgespannt. Das Druckelement 22 ist bei vorliegender Ausführungsvariante ringförmig ausgebildet und weist bevorzugt eine Höhe auf, sodass unter Mitberücksichtigung der Höhe des Dichtelementes 21 das Druckelement 22 nicht über den Endbereich 4, d. h. eine Endfläche 23 des Grundkörpers 2, vorsteht.
Entlang dieser Höhe 24 (Fig. 2) ist von einer ersten Druckelementenfläche 25 (Fig. 2), welche im eingebauten Zustand des Druckelementes 22 in Richtung auf den Aerosolabschelder 11 weist, in Richtung auf eine zweite Druckelementflache 26 (Fig. 2), welche sich in etwa in Höhe der Endfläche 23 des Grundkörpers 2 befindet, zumindest eine durchgehende Aussparung 27 (Fig. 2), eine sogenannte Freistellung in einer Wand 28 (Fig. 2) des Druckelements 22, angeordnet. Der Ausdruck durchgehend bezieht sich dabei darauf, dass, nachdem das Druckelement 22 ringförmig ausgebildet ist, eine kanalartige Strömungsverbindung zwischen einer äusseren Wandoberfläche 29 (Fig. 2) und einer inneren Wandoberfläche 30 (Fig. 1) ausgebildet wird.
Bevorzugt sind In dem Druckelement 22 mehrere Aussparungen 27 über den Umfang verteilt angeordnet, insbesondere zwei einander gegenüberliegende Aussparungen 27 in der Wand 28.
Durch diese Aussparung (en) 27 wird erfindungsgemäss der Vorteil erreicht, dass im Zusammenspiel mit dem Dichtelement 21 des Verschlusselementes 19 bei einem unbeabsichtigten Druckanstieg in einem durch einen durch die Verschlussvorrichtung 1 verschlossenen Behälter das Dichtelement 21 aufgrund seiner elastomeren Eigenschaften zumindest bereichsweise in diese Aussparung ausweichen kann, wie dies in Fig. 2 strichliert angedeutet ist, da im Bereich der Aussparung 27 die Vorspannung des Dichtelementes 21 durch das Druckelement 22 geringer ist. Durch dieses Ausweichen wird, da der Durchmesser des Dichtelementes im Vergleich zum Durchmesser des Kanals 9 kleiner ist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, eine Strömungsverbindung uber die Aussparung 27 zu der den Behälter umgebenden Atmosphäre hergestellt und in der Folge der Überdruck im Behälter abgebaut.
Nach dem Druckabbau kann das Dichtelement 21 aufgrund seiner eiastomeren Eigenschaften wieder in seine ebene Normalstellung zurückkehren. Die Grösse der Aussparung 27 kann je nach Bedarf und an den zu erwartenden Behälterüberdruck bzw. an bestimmte Sicherheitskriterien für den Behälter entsprechend angepasst werden.
Es ist weiters möglich, wie in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt, dass in der Aussparung 27 eine Trennwand 31, die die Aussparung 27 zumindest annähernd in zwei Teilbereiche unterteilt, angeordnet ist. Eine Trennwandhöhe 32 ist bevorzugt kleiner als eine Aussparungshöhe 33 in Richtung
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der Längsmittelachse 5, d. h. dass im Ruhezustand das Dichtelement 21 nicht an dieser Trennwand 31 anliegt. Durch die Anordnung der Trennwand 31 kann der Vorteil erreicht werden, dass ein zu starkes Auslenken des Dichtelementes 21 aus seiner Ruhelage bei Druckanstieg vermieden wird.
Das Druckelement 22 ist in seinem Aussendurchmesser so bemessen, dass es zumindest annahernd dem Innendurchmesser des Kanals 6 Im Endbereich 3 entspricht und beispielsweise durch Reibschluss im Kanal 6 gehaltert wird.
Bevorzugt ist an der äusseren Wandoberfläche 29 des Druckelementes 22, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein ringförmiger, umlaufender Vorsprung 34, insbesondere eine Dichtlippe, ausgebildet. Dieser Vorsprung 34 greift im eingebauten Zustand des Druckelementes 22 in eine korrespondierende, ringförmig umlaufende Nut 35 (Flg. 1) an der inneren, den Kanal 6 begrenzenden Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 ein. Damit wird nicht nur der Vorteil des sicheren Haltes des Druckelementes 22 im Kanal 6 ermöglicht, sondern gleichzeitig durch die Ausbildung des Vorsprunges 34 als Dichtungslippe eine seitliche Abdichtung
Bevorzugt ist die Höhe der Nut 35 in Richtung der Längsmittelachse 5 an die Abmessung des Vorsprunges 34 in dieser Richtung angepasst.
Möglich ist aber auch, wie dies in Fig. 2 im rechten Teil strichliert dargestellt ist, dass die Höhe der Nut 35 im Vergleich zu der Höhe des Vorsprunges 34 grösser ist, sodass eine Bewegung des Druckelementes 22 in Richtung der Längsmittelachse 5 ermöglicht wird. Damit kann der Vorteil erreicht werden, dass zusätzlich zur Auslenkung des Dichtelementes 21 des Verschlusselementes 19 aus seiner Ruhelage im Bereich der Aussparung 27 bei einem plötzlichen Druckanstieg der damit freigegebene Strömungskanal durch Ausweichen des Druckelementes 22 in Richtung auf die Endfläche 23 Im Endbereich 4 des Grundkörpers 2 in seinem Querschnitt vergrössert wird, sodass der Druckabbau rascher von statten geht. Es kann sich dabei auch von Vorteil erweisen, wenn die Grösse der Aussparung 27 und die Höhe der Nut 35 aufeinander abgestimmt werden.
Das Druckelement 22 kann ausgehend von der Druckelementfläche 25 in Richtung auf die Druckelementfläche 26 eine insbesondere sich konisch verjüngende Querschnittsveränderung, aufweisen, wie dies in Fig. 2 strichliert angedeutet ist. Damit kann der Vorteil erreicht werden, dass bel Ausbildung des Verschlusselementes 19 als Membran aus einem Gewebe diese sich bei Druckanstieg in Richtung auf den Endbereich 4 des Grundkörpers 2 wölben kann, ohne dass sie dabei durch scharfe Kanten des Druckelementes 22 zerstört wird.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das Verschlusselement 19 auch andersartig ausgebildet sein kann, z. B. als poröse, d. h. Poren aufweisende Fritte.
Durch die Erfindung wird also einerseits der Vorteil erreicht, dass bei plötzlichem Druckanstieg eine zusätzliche Möglichkeit zum Druckabbau und dass andererseits bei einer allfälligen Undurchlässigkeit z. B. durch Verkrustung des Verschlusselementes 19 eine Sicherheit, d. h. eine Notlaufeigenschaft der Verschlussvorrichtung 1 zur Verfügung steht.
Das Druckelement 22 kann bei vorliegender Ausführungsvariante als Akkumulatorstopfen einen in den Kanal 6 weisenden ringförmigen Vorsprung 36 (Fig. 1) aufweisen, auf welchem eine Rückzündungssicherung 37, welche den Kanal 6 der Verschlussvorrichtung 1 im eingebauten Zustand gegenüber der Aussenatmosphäre abschliesst, gehaltert ist. Bevorzugt erfolgt die Halterung uber einen Reibschluss zwischen Druckelement 22 und Rückzündungssicherung 37, wozu die Durchmesser dieser beiden Bauteile entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Diese Rückzündungssicherung 37 kann entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet sein, z.
B. als gasdurchlässige, poröse Fritte aus einem Silikat oder Kunststoff, und soll verhindern, dass aufsteigender Wasserstoff, welcher beim Ladevorgang des Akkumulators gebildet werden kann und gegebenenfalls ausserhalb des Akkumulators durch eine Zündquelle gezündet wird, bis in das Akkumulatorinnere durchgezündet wird.
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Grundkörper 2 der Verschlussvorrichtung 1, insbesondere auf den Endbereich 3, d. h. die Endfläche 23. In dieser Endfläche 23 können Vertiefungen 38 angeordnet sein, um ein Entfernen der Verschlussvorrichtung 1 mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeuges zu ermöglichen.
Weiters ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass im Endbereich 3 in der den Kanal 6 begrenzenden Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 zumindest eine, bevorzugt mehrere, Ausnehmungen 39 ausgebildet sind. Diese Ausnehmungen 39 verlaufen von der Endfläche 23 In Richtung auf den unteren Endbereich 3 des Grundkörpers 2 bis in die Nut 34 zur Aufnahme des Druckelementes 22 (aus Ubersicht-
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iichkeitsgründen sind In Fig. 3 das Druckelement 22, das Verschlusselement 19 sowie der Aerosolabscheider 11 nicht dargestellt). Weiters weisen die Ausnehmungen 39 eine Tiefe 40 in Richtung auf den äusseren Umfang des Grundkörpers 2 in diesem Bereich auf, welche der Tiefe der Nut 35 entspricht.
Damit greift der Vorsprung 34, d. h. die Dichtlippe des Druckelementes 22 im Bereich dieser Ausnehmungen 39 nicht in die Nut 35 (Fig. 1) ein, d. h. die Nut 35 ist in diesen Bereichen unterbrochen, wodurch es möglich wird, dass bei Druckanstieg der Vorsprung 34 in diesen Bereichen nachgibt und somit ein weiterer Strömungskanal zum Abströmen des Gases für den Falle, dass auch die Rückzündungssicherung 37 keine Gasdurchlässigkeit mehr aufweist, zur Verfügung steht.
Aus Fig. 3 ist zu dem ersichtlich, dass in einer bevorzugten Ausführungsvariante die Lagerflache 20 zumindest eine, bevorzugt mehrere rillenartige Vertiefungen 41 aufweist. Diese erstrecken sich dabei über die gesamte Breite der Lagerfläche 20 in Richtung zumindest annähernd senkrecht auf die Langsmittelachse 5. Bevorzugt weisen diese Vertiefungen eine sehr geringe Tiefe auf, z. B im Bereich zwischen 0, 05 mm und 0, 015 mm, bevorzugt 0, 1 mm.
Durch diese Vertiefung 41 wird der Vorteil erreicht, dass bei entsprechender Ausbildung des Druckelementes 22, d. h. dass ein Aussendurchmesser der Wand 28 (Fig. 2) geringer ist als ein Innendurchmesser des Kanal 6 in diesem Bereich bei eingebautem Zustand des Druckelementes 22, zwischen diesem und der Oberfläche 17 des Kanals 6 ein insbesondere umlaufender Strömungskanal ausgebildet ist, sodass bereits in der Ruhestellung des Verschlusselementes, insbesondere des Dichtelementes 21, ein ständiger offener Strömungskanal um das Verschlusselement 19 herum über die Aussparung (en) 27 und/oder die Ausnehmungen 39 für den Druckabbau zur Verfügung steht. Die Tiefe 40 der Ausnehmungen 39 kann dabei an die sich in dem jeweiligen Behälter befindliche Flüssigkeit, insbesondere die Elektrolytflüssigkeit bei Akkumulatoren, d. h.
Schwefelsäure, angepasst sein, sodass also lediglich ein Abströmen des Gases möglich ist, nicht jedoch ein Flüssigkeitsdurchtritt, wodurch es über diese Strömungskanäle über die Gebrauchsdauer dieses Akkumulators zu keinem Flüssigkeitsveriust kommt. Diese Vertiefungen 41 stellen vorteilhaft eine weitere Sicherheit in punkto Druckabbau und damit eine weitere Notlaufeigenschaft der Verschlussvorrichtung 1 dar.
Die Vorspannung des Verschlusselementes 19 gegen die Lagerfläche 20 mit dem Druckelement 22 ist vorzugsweise so gewählt, dass die rillenartige Vertiefungen 41 frei bleiben, d. h. dass also auch Im "geschlossenen" Zustand des Verschlusselementes 19 eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinnenraum und der umgebenden Atmosphäre für Gase besteht. Die Vorspannung ist also insbesondere nicht so gross, dass die rillenartigen Vertiefungen 41 durch das Dichtelement 21 verschlossen werden.
In Fig. 4 ist ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Verschlussvorrichtung 1 dargestellt. Insbesondere zeigt Fig. 4 einen Teil des Grundkörpers 2, das Druckelement 22 sowie das Verschlusselement 19. In dieser Ausführungsvariante sind im Druckelement 22 keine Aussparungen 27 vorgesehen, sondern sind an deren Stelle an der Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 bis in den Endbereich 4, d. h. bis zur Endflache 23 sich erstreckende Aussparungen 42 in der den Kanal 6 begrenzenden Wandung des Grundkörpers 2 vorgesehen.
Das Druckelement 22 ist dabei im Kanal 6 so angeordnet, dass es in seiner Normalstellung diese Aussparungen 42 über den Vorsprung 34, d. h. die Dichtlippe verschliesst. Weiters ist die den Vorsprung 34 aufnehmende Nut 35 derart ausgebildet, dass ein Verschieben des Druckelementes 22 in Richtung der Langsmittelachse 5 entsprechend Doppelpfeil 43 möglich ist. Dadurch kann bei einem plötzlichen Druckanstieg im Innenraum des Behälters, beispielsweise bei nicht ausreichender Gasdurchlässigkeit des Verschlusselementes 19, das Druckelement 22 in Richtung auf die Endfläche 23 des Grundkörpers 2 ausweichen und werden während dieses Ausweichvorganges die Aussparungen 42 freigegeben, sodass eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälternnenraum und der Aussenatmosphäre hergestellt wird.
In Fig. 5 und 6 ist schematisch eine andere Variante der Erfindung dargestellt. Insbesondere betrifft diese Ausführungsvariante eine andere Ausgestaltung des Verschlusselementes 19.
Erfindungsgemäss ist das Verschlusselement 19 nicht ausschliesslich so zu verstehen, dass es den Kanal 6 vollständig verschliesst, sondern kann vielmehr zwischen dem Verschlusselement 19 und der dem Kanal 6 zugewandten Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 ein Spalt 44 ausgebildet sein, der zwar einerseits gasdurchlässig ist, dessen Breite jedoch so bemessen ist, dass ein Flüssigkeitsdurchtritt zumindest annähernd vollständig verhindert wird. So kann beispielsweise die
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auch mehrere Halteelemente 48 an der den Kanal 6 seitlich begrenzenden Oberflache 17 des Grundkörpers 2 gehaltert, insbesondere angeformt Ist, z. B. durch direktes Anspritzen.
Die Halteelemente 48 sind bevorzugt aus einem elastomeren Werkstoff gebildet, die ein entsprechendes Auslenken des Verschlusskorpers 47 aus seiner Ruhestellung in die den Kanal 6 verschliessende Stellung - gemàss Doppelpfeil 49 - ermöglicht. Denkbar sind aber auch diverse Federvarianten.
Das Verschlusselement 19 Ist bei dieser Ausführungsvariante im Kanal 6 unterhalb einer Querschnittsverjüngung des Kanals 6 angeordnet. Diese Querschnittsverjüngung kann beispielsweise durch einen im Kanal 6 umlaufenden Steg 50 mit L-formigem Querschnitt gebildet sein, wobei der Schenkel des L in Richtung auf den Verschlusskörper 47 - in Fig. 7 dargestellt - zeigt.
Bei dieser Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung 1 wird die Gasdurchlässigkeit einerseits dadurch erreicht, dass der Verschlusskörper 47 in seiner Ruhestellung nicht über den gesamten Umfang des Kanals 6 gehaltert ist. Ebenso ist es möglich, dass z. B. im Verschlusskörper 47 eine gasdurchlässige Membran angeordnet ist.
Die Flüssigkeitsdichtheit wird in der Folge dadurch erreicht, dass bei einem Verschwenken des Behälters, insbesondere wenn dieser auf den Kopf, d. h. die Verschlussvorrichtung 1 gestellt wird, der Verschlusskörper 47 aufgrund seiner elastischen Halterung aus seiner Ruheposition in Richtung auf den Steg 50 aufgelenkt wird und damit eine verbleibende Öffnung 51, welch durch den Steg 50 gebildet wird, verschliesst.
Dazu kann, wie in Fig. 7 strichliert dargestellt, im Verschlusskörper 47 eine zum Schenkel des L-förmigen Steges korrespondierende Vertiefung 52, in der gegebenenfalls eine zusätzliche Dichtung angeordnet ist, vorhanden sein, sodass also der Verschlusskörper 47 den Steg 50, d. h. den auf den Verschlusskörper 47 weisenden Schenkel des L-förmigen Steges 50 zumindest bereichsweise umschliesst
Selbstverständlich können einzelne Bestandteile einer Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung 1 auch in den anderen Ausführungsvarianten angeordnet werden bzw. sein.
Zur Prüfung der Flüssigkeitsdichtheit von mit der erfindungsgemässen Verschlussvorrichtung 22 ausgerüsteten Akkumulatoren wurden diese im voligeladenen Zustand und bel Maximalstand des Elektrolyten nacheinander jeweils 24 Stunden um 450 zur x-bzw y-Achse gekippt gelagert Danach wurde der Akkumulator 10 min. mit 20 Ampere geladen. Es konnte dabei keine ausgetretene Säure auf einem untergelegte Löschblatt festgestellt werden.
Auch bei einer sogenannten Schüttelbeanspruchung des Akkumulators bei 22 Herz mit 6 g konnte kein Austreten von Säure festgestellt werden. Auch bei den sogenannten Roll-over-Tests bzw. Druckaufbautests, die von der Kfz-Industrie vorgeschrieben werden, konnte keine austretende Säure festgestellt werden
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Verschlusseinrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstàblrch und/ oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2, 3 ; 4 ; 5, 6 ; 7, 8 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen
Bezugszeichenaufstellung 1 Verschlussvorrichtung 2 Grundkorper 3 Endbereich 4 Endbereich 5 Längsmittelachse 6 Kanal 7 Aussengewinde 8 Oberfläche 9 Dichtelement 36 Vorsprung 37 Rückzündungssicherung 38 Vertiefung 39 Ausnehmung 40 Tiefe 41 Vertiefung 42 Aussparung 43 Doppelpfeil 44 Spalt
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10 Ausnehmung 11 Aerosolabscheider 12 Ausnehmung 13 Bohrung 14 Ausnehmung 15 Bereich 16 Vorsprung 17 Oberfläche 18 Nut 19 Verschlusselement 20 Lagerfläche 21 Dichtelement 22 Druckelement 23 Endfläche 24 Höhe 25
Druckelementendfläche 26 Druckelementendfläche 27 Aussparung 28 Wand 29 Wandoberfläche 30 Wandoberfläche 31 Trennwand 32 Trennwandhöhe 33 Aussparungshöhe 34 Vorsprung 35 Nut 45 Anschlag 46 Kerbe 47 Verschlusskörper 48 Halteelement 49 Doppelpfeil 50 Steg 51 Öffnung 52 Vertiefung PATENTANSPRÜCHE : 1.
Verschlussvorrichtung bestehend aus einem Grundkörper mit einem ersten Endbereich und einem zweiten, diesem gegenüberliegend angeordneten Endbereich, wobei zwischen den beiden Endbereichen ein durchgehender Kanal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal (6) ein Verschlusselement (19), welches zumindest teilweise aus einem
Elastomer gebildet Ist, zumindest bereichsweise beabstandet von zumindest einer den
Kanal (6) seitlich begrenzenden Oberfläche (17) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wei- ches gegebenenfalls von einem Druckelement (22) fixiert ist, wobei das Druckelement (22) in zumindest einer seiner Seitenwände zumindest eine Aussparung (27) aufweist, mit der eine Strömungsverbindung für ein Gas zwischen den beiden Endbereichen (3,4) herstell- bar ist.
2. Verschlussvorrichtung bestehend aus einem Grundkörper mit einem ersten Endbereich und einem zweiten, diesem gegenüberliegend angeordneten Endbereich, wobei zwischen den beiden Endbereichen ein durchgehender Kanal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf vom ersten zum zweiten Endbereich (3,4) ein Verschlusselement (19) an- geordnet ist, welches durch eine gasdurchlassige Membran zumindest teilweise gebildet
Ist, die mit einem Druckelement (22) fixiert ist, wobei das Druckelement (22) in zumindest einer seiner Seitenwände zumindest eine Aussparung (27) aufweist, mit der bel einer Gas- undurchlässigkeit der Membran eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Endbe- reichen (3,4) herstellbar ist.