DE2206649B2 - Verfahren zum abdichten von teilen eines akkumulators und anwendung des verfahrens zur herstellung von zellenverbinder, polbolzendurchfuehrungen und deckelabdichtung, sowie deren ausbildung - Google Patents
Verfahren zum abdichten von teilen eines akkumulators und anwendung des verfahrens zur herstellung von zellenverbinder, polbolzendurchfuehrungen und deckelabdichtung, sowie deren ausbildungInfo
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Description
Ein Akkumulator besteht gewöhnlich aus mehreren Zeüen, die mit Polbolzen für den äußeren Anschluß und
mit Zellenverbindern versehen sind. Nach neueren Herstellungsverfahren werden die Zellenverbinder in
den Zellentrennwänden angeordnet, wodurch das Batteriegewicht sowie der elektrische Widerstand
verringert werden. Dies hat zu Schwierigkeiten beim Abdichten der Zellenverbinder geführt, die noch durch
die Verbindung hochstoßfester thermoplastischer Materialien für die Herstellung dünnwandiger Batteriegehäuse
vermehrt wurden. Auf das Eingießen von Melalleitern an Ort und Stelle, wie dies bei Hartgummigehäussn
vorgenommen wurde, mußte verzichtet werden und ferner mußten heute Maßnahmen zur
Verbindung des Deckels mit dem übrigen Teil des Gehäuses entwickelt werden.
Es sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, aus thermoplastischem Material hergestellte
M Abschnitte von Batteriegehäusen zu verbinden und die
durch dünne Wände verlaufenden elektrischen Zellenverbinder abzudichten, und zwar durch Einspritzen von
Klebern, wie Epoxydharzen, Polystyrollösungen oder -schmelzen oder geschmolzenen Bitumenmischungen in
J5 einen zwischen zwei miteinander zu verbindenden
Teilen freigehaltenen Spalt, jedoch konnten diese Maßnahmen wegen der geringen Haftung der Dichtmasse
an dem thermoplastischen Material und in manchen Fällen wegen der verhältnismäßig geringen
■tu Festigkeit der Kleber verglichen mit der des thermoplastischen
Material des Batteriegehäuses nicht befriedigen. Beim Einspritzen geschmolzener Thermoplaste
ergaben sich sogenannte »Kaltverbindungsstellen« ohne Verklebung, und man war auf einen Formschluß
der miteinander zu verbindenden Bauteile angewiesen, was sich unter anderem als unzureichend für die
Aufnahme der bei der Verwendung der Batterie auftratenden mechanischen Stoßbelastungen erwies.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen fester und lecksicherer
Verbindungsstellen anzugeben. Die Aufgabe isi ϊγΠπ-dungsgemäß
durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Urn den dünneren Rand der Wand zumindest teilweise anzuschmelzen und dadurch eine Schmelzverbindungsstelle
zu bilden, ist eine beträchtliche Wärmemenge erforderlich, so daß die eingespritzte Dichtmasse
sich auf einer ausreichend über dem Schmelzpunkt des Wandmaterials befindlichen Temperatur, jedoch mit
tu einem ausreichenden Sicherheitsabstand unterhalb
derjenigen Temperatur, befindet, bei der eine beträchtliche thermische Qualitätsverschlechterung auftreten
würde. Die Temperatur, bis zu der die eingespritzte Masse erhitzt werden darf, richtet sich nach dem
'>r> Polymer, aus dem die Dichtmasse aufgebaut ist und das
mit dem zur Herstellung des Gehäuses verwendeten Material kompatibel sein muß.
In manchen Fällen kann es ausreichen, eine
Dichtmasse einzuspritzen, die aus einem reinen Polymer der gleichen Art wie das, aus dem das Gehäuse
hergestellt ist, besieht, insbesondere wenn die spezifische Wärme des Materials hoch ist und das Polymer
eine beträchtliche Temperaturerhöhung oberhalb seines Schmelzpunktes auszuhalten vermag. Allgemeiner ausgedrückt,
kann die spritzgegossene Dichtmasse aus dem gleichen Polymer aufgebaut werden, das einen Hauptbestandteil
des thermoplastischen Wandmaterials bildet. Wahlweise kann die spritzgegossene Dichtmasse
auch aus einem Gemisch gebildet werden, das als einen Anteil den Hauptbestandteil des thermoplastischen
Wandmaterials enthält.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, daß der spritzgegossenen Dichtmasse als Anteil eine
Füllmasse zugesetzt wird, die eine höhere Wärmekapazität als der Hauptbestandteil der Spritzgußmasse hat.
Zu diesem Zweck geeignete Füllmassen enthalten Minerale oder Metalle mit einem hohen spezifischen
Gewicht und einer verhältnismäßig hohen spezifischen Wärme. Eine besonders große Erhöhung der Wärmekapazität
verschiedenartiger Polymere läßt sich durch Zugabe von Füllmassen erreichen, die aus Eisenoxiden,
wie Hämatit oder Magnetit, Mangan, Zink oder Titan oder einigen feinverteilten Metallen z. B. Nickel, Eisen
oder Chrom, ausgewählt sind. Füllmassenanteile bis zu 30 Vol.-% lassen sich mit guten Ergebnissen benutzen.
Die zur Herstellung von Batteriegehäusen üblicherweise verwendeten thermoplastischen Materialien umfassen
Polystyrol (entweder gewöhnliches oder angelassenes), Polymere aus Acrylnitril, Butadien- Styrol,
Polyäthylen (geringer, mittlerer oder hoher Dichte), Polypropylen, Copolymere von Propylen und Äthylen
sowie verschiedene aus den obenerwähnten Materialien zusammengesetzte Materialgemische, die auch Weichmacher
enthalten können.
Es wurde festgestellt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schmelzverbindungsstellen
mit hervorragender Festigkeit durch Einspritzen von Polypropylen als Dichtmasse in Verbindung mit
Wänden, die aus Copolymeren von Propylen ouer Polyäthylen hergestellt sind, erzielt werden. Gleich gute
Verbindungsstellen wurden zwischen Polystyrol und seinen Copolymeren erreicht, jedoch ergibt sich keine
Schmelzverbindung beim Einspritzen von Polystyrol in einen Behälter mit Wänden aus Polypropylen, oder
umgekehrt.
Die Wand im Bereich des Randes erhält eine beträchtlich geringere Wandstärke, und dies wird
vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Rand in einem oder mehreren Absätzen abgeschrägt wird, im einfachsten
Fall mit einer einfachen geraden Abschrägung, so daß ein Rand mit einem V-förmigen Querschnitt
entsteht. Wahlweise können die Seitenflächen des im Querschnitt V-förmigen Randes auch konkav oder es
kann auch eine Zunge von reckteckigem Querschnitt ausgebildet werden.
Falls durch die Verbindungsstelle eine Abdichtung eines durch eine öffnung in einer Wand verlaufenden
Zellenverbinders oder Polbolzens gebildet werden soll, erstreckt sich der Rand verringerter Wandstärke um die
öffnung und zwischen dem Leiter und diesem Rand wird ein Spalt freigehalten, wobei der Gußkörper aus
dem thermoplastischen Dichtmaterial in den durch diesen Spalt gebildeten Raum eingespritzt und dadurch
auf die oben beschriebene Weise mit dem dünneren Rand der öffnung eine Schmelzverbindungsstelle und
gleichzeitig um den elektrischen Leiter eine eingegossene
Dichtung gebildet wird. Da sich das eingespritzte Material beim Erstarren zusammenzieht, ergibt sich
eine sehr sichere Abdichtung.
Für einen Zellenverbinder wird die Öffnune als nach.
oben offene Ausnehmung im oberen Rand der Zellentrennwand ausgebildet. Das eingespritzte Material
füllt den Raum zwischen dem Zellenverbinder und den Rändern der Ausnehmung sowie auch die
Einschuböffnung der Ausnehmung, so daß diese mit der IU oberen Kante der Wand abschließt. Diese Anordnung
hat beim Zusammenbau einer mehrzelligen Batterie einen besonderen Vorteil, da die einzelnen Plattengruppen
vor dem Einsetzen in das Gehäuse durch Anschweißen an ihre zugeordneten Leisten miteinander
verbunden werden können. Die gesamte Plattenanordnung kann in das Gehäuse eingesetzt werden.
Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den
Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zellenverbinders
zum Einsetzen in eine Ausnehmung einer Zellentrennwand;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Zellenverbinder in Fig.l;
F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung der fertigen Zellenverbindung;
Fig.4 einen Schnitt durch eine Polbolzendurchführung;
F i g. 5 eine vergrößerte Teildarstellung der in F i g. 4 gezeigten Polbolzendurchführung;
F i g. 6 die Aufsicht einer vollständigen Batterie und
Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt durch zwei Verbindungen zwischen Blockkasten und Blockdeckel.
Fig.l zeigt eine Zellenverbindung 1, bei der die einstückig mit einem Bolzen 1 gegossenen Leisten 2 und
3 an die Batterieplatten jeweils benachbarter Zellen angeschweißt sind. In der Praxis wird eine vollständige
Anordnung von Batterieplatten mit den Zellenverbindern zusammengebaut, bevor sie in das Batteriegehäuse
positioniert wird, wobei jeder Bolzen 1, der die Zellenpole 9 und 10 verbindet, in einer oben offenen
Ausnehmung 5 in der entsprechenden Zellentrennwand 6 einsitzt. Wie Fig.l zeigt, ist die Ausnehmung 5
vorzugsweise U-förmig ausgebildet, jedoch lassen sich gewünschtenfalls auch andere Formen, z. B. Rechteckschlitze,
verwenden. Der Rand 7 der Zellentrennwand im Bereich der Ausnehmung 5 ist spitz zulaufend
ausgebildet, so daß sich eine V-Form ergibt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
w Zwischen dem Bolzen 1 und dem Rand 7 ist ein Spalt
freigelassen, wobei aus F i g. 2 hervorgeht, daß die Zellenpole 9 und 10, die einen Teil der Leisten 2 bzw. 3
bilden, engsitzend auf jeder Seite der Zellentrennwand 6 anliegen, so daß sie die lagegerechte Halterung der
Anordnung unterstützen und die Unterseite des Raumes bilden, in den das thermoplastische Materia) eingespritzt
wird. Nach dem Einbau der Anordnung wird eine in gestrichelten Linien dargestellte Spritzgußform 12
angebaut, deren Fornihohlraum den Bolzen 1 umgibt, no Dann wird bei 13 thermoplastisches Material eingespritzt,
das den Gußkörper 14 bildet und so den Raum zwischen dem Bolzen 1 und dem Rand 7 ausfüllt und
gleichzeitig die Ausnehmung 5 verschließt und in gleicher Höhe und mit dem gleichen Profil wie der
iv) obere Rand der Zellentrennwand 16 abschließt, wie dies
bei 15 in F i g. 3 ersichtlich ist. Das Dichtmaterial wird mit einer Temperatur eingespritzt, die so weit oberhalb
des Schmelzpunktes des Materials der Zellenirennwand
liegt, daß die Wärmeenergie des eingespritzten Materials ausreicht, den schmalen Rand 7 zu schmelzen
und dadurch auf die oben beschriebene Weise ein Zusammenschmelzen zu bewirken; beim Abkühlen des
eingespritzten Materials zieht sich dieses zusammen und bildet um den Bolzen 1 eine engsitzende
Abdichtung.
In entsprechender Weise wird eine Polbolzendurchführung hergestellt, wie dies in F i g. 4 und 5 gezeigt ist.
Der Polbolzen 20 ist vorher einstückig mit einem Pol 21 und einem unteren Flansch 22 gegossen. Der Polbolzen
verläuft durch eine Bohrung des Deckels 23, dessen Rand 24 im Bereich der Bohrung dicker ausgebildet ist,
um den Deckel an dieser Stelle zu verstärken, wobei der Flansch 22 an den Rand 24 zu liegen kommt.
Unmittelbar oberhalb des Flansches 22 hat der Polbolzen 20 über ein kurzes Stück 25 eine Einschnürung,
so daß ein ausreichender Raum für das eingespritzte thermoplastische Material 26 freigehalten
wird. Um den Rand der Öffnung ist ein hochstehender V-förmiger Abschnitt 28 verringerter Wandstärke
ausgebildet, und beim Einspritzen des Materials 26 mittels einer nicht gezeigten Spritzgußform entsteht
eine Schmelzverbindung mit dem spitz zulaufenden Rand des Abschnitts 28 sowie aufgrund der beim
Abkühlen erfolgenden Kontraktion des Materials eine Dichtung mit dem Polbolzen 20. Die vergrößerte
Darstellung der Fig. 5 zeigt, wie die Spitze des V-förmigen Abschnitts 28 beim Einspritzen des heißen
Materials 26 angeschmolzen wird, so daß es sich mit dem Material 26 verbindet und die Schmelzverbindungsstelle
entsteht.
Wie ersichtlich, bildet das eingespritzte Material einen Ansatz, der über die Oberfläche des Deckels 23
vorsteht, und durch Pigmentierung des Materials 26 kann die Polarität des Polbolzens 20 sehr deutlich
angezeigt werden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die Herstellung einer Verbindung zwischen den Zellenwänden und eines
Deckels 30 mit nach unten vorstehenden entsDrechcnden Wandabschnitten. Fig.6 zeigt in der Aufsicht eine
Batterie mit Polbolzen 31 an zwei Ecken und fünf durch gestrichelte Linien dargestellte Zellentrennwände 32
Die Außenwand des Gehäuses ist mit 33 bezeichnet.
•s Fig. 7 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Schnitt
durch eine Außenwand 33 und eine Zellentrennwand 32 Der obere Rand jeder dieser Wände ist abgeschrägt, so
daß sich V-förmige Abschnitte 35 ergeben; entsprechende V-förmige Abschnitte 36 sind am Nutboden der
ίο vom Deckel 30 nach unten verlaufenden Wandabschnitte
ausgebildet, die beidseitig an den Wänden 32 bzw, 33 anliegen. Der Deckel 30 ist auf einer umlaufender
Schulter 39 abgestützt, so daß ein Raum zwischen den V-förmigen Abschnitten 35 und 36 zum Einführen der
thermoplastischen Dichtmasse freigehalten wird.
Es wäre möglich, das thermoplastische Material durch eine einzige Gießöffnung einzuspritzen; dies wäre
jedoch ein zeitaufwendiger Vorgang mit der Gefahr daß sich das Material verfestigen würde, bevor der
gesamte Raum ausgefüllt wäre. Wie Fig. 6 zeigt, sind
daher mehrere Gießöffnungen entweder oben oder seitlich am Deckel 30 ausgebildet. Beispielsweise ist für
jede Zellentrennwand 32 eine Gießöffnung 41 in der Oberseite des Deckels ausgebildet, und ferner an jedem
2r) Deckelende eine öffnung 42 und auf jeder Deckelseitc
zwei öffnungen 43. Durch Einspritzen der thermoplastischen Diehtmassc gleichzeitig entweder durch sämtliche
obere Öffnungen oder sämtliche seitliche öffnungen kann der Raum sehr rasch gefüllt werden, ohne daß sich
jo das thermoplastische Material merklich abkühlt, so daß
die V-förmigen Abschnitte 35 und 36 über die volle Länge des Hohlraums geschmolzen werden.
Somit werden gleichzeitig zwei Schmelzverbindungsstellen zwischen dem eingespritzten Material und dem
j5 Abschnitt 35 einerseits und dem eingespritzten Material
und dem Abschnitt 36 andererseits gebildet und eine indirekte Verbindung zwischen diesen Abschnitten
hergestellt, und der Deckel 30 wird fest mit dem übrigen Teil des Gehäuses verbunden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Verfahren zum Abdichten eines Akkumulators durch Einspritzen eines thermoplastischen Materials
in einen Hohlraum, der mindestens teilweise durch thermoplastisches Material des Akkumulators gebildet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abzudichtende Rand des thermoplastischen Materials spitz zulaufend ausgebildet wird und ein
Dichtmaterial mit einer oberhalb der Schmelztemperatur des Akkumulatormaterials liegenden Temperatur
eingespritzt wird, wodurch ein Zusammenschmelzen mit dem spitz zulaufenden Rand erzielt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespritze Dichtmaterial aus
demselben Polymer aufgeba'it ist, das einen Hauptbestandteil des thermoplastischen Akkumulatormaterials
bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespritzte Dichtmaterial
aus einem Gemisch gebildet ist, das den Hauptbestandteil des thermoplastischen Akkumulatormaterials
enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem eingespritzten
Dichtmaterial eine Füllmasse zugesetzt ist, die eine höhere Wärmekapazität als der Hauptbestandteil
des Dichtmaterials hat.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand im Querschnitt
V-förmig ausgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des im Querschnitt
V-förmigen Randes konkav ausgebildet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand im Querschnitt
rechteckig ausgebildet wird.
8. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Herstellung einer Zellenverbindung.
9. Zellenverbindung hergestellt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellehpole (9, 10)
im unteren Teil an der Zellentrennwand (6) anliegende Vorsprünge aufweisen und im oberen
Teil mit einem Bolzen (1) miteinander verbunden sind, der durch eine nach oben offene Ausnehmung
(5) der Zellentrennwand führt und der Raum zwischen den Zellenpolen und der Zelientrennwand
und der nicht vom Bolzen ausgefüllte Raum der Ausnehmung ausgespritzt ist.
10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung einer Polbolzendurchführung.
11. Polbolzendurchführung hergestellt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial
im Bereich der öffnung die Außenfläche des Blockdeckels überragt und der obere Rand der
Deckelbohrung mit dem spitz zulaufenden Rand versehen ist.
12. Polbolzendurchführung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Polbolzen mit
einem innenliegenden Flansch (22) versehen ist, der größer als die Deckelbohrung ist.
13. Polbolzendurchführung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmaterial
zwecks Anzeige der Polarität des Polbolzens gefärbt ist.
14. Verbindung von Blockkasten und Blockdeckel eines Akkumulators, bei dem die Zellenwände in am
Blockdeckel vorgesehene Nuten eingesetzt sind, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Zellwände (32, 33) und der Nutboden V-förmige
Abschnitte (35 bzw. 36) aufweist.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19722206649 Withdrawn DE2206649B2 (de) | 1971-02-11 | 1972-02-11 | Verfahren zum abdichten von teilen eines akkumulators und anwendung des verfahrens zur herstellung von zellenverbinder, polbolzendurchfuehrungen und deckelabdichtung, sowie deren ausbildung |
Country Status (6)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE2206649B2 (de) |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU570352B2 (en) * | 1985-01-17 | 1988-03-10 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | Reduced height electrodes in storage battery |
| DE102019134649A1 (de) * | 2019-12-17 | 2021-06-17 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Batterie für ein Kraftfahrzeug |
-
1971
- 1971-02-11 GB GB447371A patent/GB1381265A/en not_active Expired
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- 1972-02-11 DE DE19722206649 patent/DE2206649B2/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2206649A1 (de) | 1972-10-05 |
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