WO1992022932A1

WO1992022932A1 - Dichtungsventil für behälteröffnungen

Info

Publication number: WO1992022932A1
Application number: PCT/DE1992/000424
Authority: WO
Inventors: Gerd Schollenberger
Original assignee: Busak + Luyken Gmbh & Co
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1992-12-23
Also published as: KR970007517B1; US5455124A; ES2078046T3; DE59203047D1; JPH07101605B2; EP0588823B1; JPH06503205A; EP0588823A1; ATE125644T1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsventil für Behälteröffnungen bestehend aus einem Deckelteil und einem daran angeformten umlaufenden Wandteil. Bei einer Anwendung als Entgasungsventil für Akkumulatorbatterien ist das Dichtungsventil (20) kappenförmig ausgebildet und hat einen an der Innenseite der Kappenwand umlaufenden Dichtungswulst (24), der eine ausgeprägte Dichtungskante hat. Auf der Innenseite der Kappe sind vom Kappendeckel bis zum Dichtungswulst (24) reichende Steuerkanäle (25, 25', 25'') ausgebildet, die eine Einstellung eines zur Entgasung der Akkumulatorbatterie führenden Überdrucks auf einen bestimmtem Druckbereich gestatten.

Description

Dichtunαsventil für Behälterδffnungen

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsventil für Behälter¬ öffnungen und besteht aus einem Deckelteil und einem daran angeformten Wandteil.

Die Zellen von Akkumulatorbatterien benötigen ein Entgasungs¬ ventil, welches das Austreten von Batteriesäure und H2-Gas bei normalen Druckverhältnissen sicher verhindert und bei definierten Überdrücken innerhalb der Batteriezelle öffnet und eine Entgasung gestattet. Da solche Akkumulatorbatterien, insbesondere Bleiakkumulatoren für Kraftfahrzeuge Massen¬ artikel sind, müssen deren Entgasungsventile möglichst kos¬ tengünstig hergestellt werden können.

Bei früheren Batterieausführungen war es üblich, einen Ver¬ schlußstopfen mittels eines Schraubgewindes in eine Zellen- δffnung einzuschrauben. Dieser Stopfen wies eine feine Boh¬ rung auf, die eine Entgasung der Batteriezelle auch bei eingedrehtem Verschlußstopfen ermöglichte. Dabei trat jedoch häufig Batterieflüssigkeit nach außen und bewirkte eine Korrosion der die Batterie umgebenden Blechteile.

Eine weitere bekannte Lösung bestand darin, über einen zylin¬ drischen Entgasungsstutzen der Akkumulatorbatterie eine zylindrisch ausgebildete Dichtungskappe zu stülpen, die aus einem gummielastischen Werkstoff bestand. Jedoch traten bei der Massenfertigung dieser bekannten Dichtungskappen aus einem aus Elastizitätsgründen geforderten gummielastischen Werkstoff, z. B. Silikonkautschuk, PU, thermoplastische Elastomere unvermeidlich große Toleranzschwankungen des Innendurchmessers auf. wodurch sich die Fertigungsausbeute nachteilig verringerte oder die Dichtungswirkung in Frage gestellt war. Zur Sicherstellung der Funktion war eine 100 % Kontrolle notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein als Entgasungsventil für Akkumulatorbatterien geeignetes Dichtungsventil so zu ermög¬ lichen, daß ein sicheres Entgasen bei gleichzeitiger Dicht¬ heit gegen Austreten der Batterieflüssigkeit und eine kosten¬ günstige Herstellung bei großer Ausbeute erreicht wird.

Der zur Lösung der obigen Aufgabe dienende Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen rings um den Wandteil des Dichtungsventils laufenden Dichtungswulst vorzusehen, der zum einen die Dichtungs- und zum anderen die Entgasungsfunktion hat. Durch diesen Dichtungswulst werden die Toleranzschwan¬ kungen des Innendurchmessers bei der Großserienherstellung aufgefangen. Ferner werden die zwischen Außenwand des Entga¬ sungsstutzens und Innenwand der oben beschriebenen bekannten Dichtungskappe auftretenden Adhäsionskräfte vermieden, die bisher eine sichere Entgasung in Frage stellten.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das erfindungsgemäße Dichtungsventil Kappenform und der Dichtungswulst verläuft auf der Innenseite des Wandteils der Kappe. Bevorzugt weist der Dichtungswulst mindestens eine ausgeprägte Kante auf, die sich im Fall der Dichtungskappe an die Außenwand des Entga¬ sungsstutzens anpreßt. Prinzipiell sind alle gummielastischen Werkstoffe zur Her¬ stellung des erfindungsgemäßen Dichtungsventils geeignet; bevorzugt werden jedoch beispielsweise Fluorelastomere FPM, FKM, EPDM sowie auch Silikonkautschukmaterialien verwendet.

Das Dichtungsventil ist bevorzugt kreiszylindrisch geformt, und der Deckelteil ist flach ausgebildet. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsart ist im Falle des kappenfδrmigen Dichtungsventils mindestens ein Steuerkanal auf der Innen¬ seite der Kappe vorgesehen, der vom Deckelteil bis zum Dich¬ tungswulst führt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn drei Steuerkanäl .symme¬ trisch jeweils um 120° versetzt angeordnet sind.

Die bis zum Rand des Dichtungswulstes führenden Steuerkanäle bewirken, daß bei einem bestimmten Überdruck im Inneren der Batteriezelle das Dichtungsventil genau an den Stellen öff¬ net, wo die Steuerkanäle am Dichtungswulst enden; dadurch läßt sich ein definierter Entgasungsdruck von circa 80 bis 120 mbar einstellen.

Bei einer weiter verbesserten Ausführungsart ist der Rand des Dichtungsventils mit Einkerbungen versehen, deren Anzahl der Anzahl der Steuerkanäle entspricht und die jeweils mit dem Steuerkanal bzw. den Steuerkanälen fluchten. Diese Randein¬ kerbungen gehen so tief, daß sie die ausgeprägte Kante des Dichtungswulstes nicht schneiden und ihr der ausgeprägten Kante gegenüberliegender Kerbengrund ist etwa so breit wie die Steuerkanäle.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Randein¬ kerbungen ein etwa kreisbogenfδrmiges Profil und zum Rand der Dichtungskappe hin eine scharfe Kante haben. Mit Hilfe der Randeinkerbungen läßt sich der bestimmte Überdruck im Inneren der Batteriezelle, bei dem eine Entgasung stattfindet vor¬ teilhafterweise noch genauer einstellen.

Die Dicke des Dichtungswulstes kann leicht je nach Anwen¬ dungsfall durch Versuchsreihen festgelegt werden, ist jedoch bevorzugt geringer als die Wandstärke des Wandteils.

Zweckmäßigerweise beträgt die Tiefe des Steuerkanals bzw. der Steuerkanäle etwa die Hälfte der Dicke des Wandteils.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist das erfindungs¬ gemäße Dichtungsventil nicht kappenfδrmig sondern stopfen- förmig ausgebildet, wobei der Dichtungswulst und gegebenen¬ falls die Steuerkanäle an der Außenwand vorgesehen sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeich¬ nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine grundsätzliche Ausführungsart eines erfindungs¬ gemäßen Dichtungsventils;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsart eines Dichtungs¬ ventils mit Steuerkanälen; und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsart bei der das erfin¬ dungsgemäße Dichtungsventil stopfenartig ausgebildet ist; Fig. 4 eine auf der Ausführungsart von Fig.2 beruhende weiter verbesserte Ausführung eines Dichtungsven¬ tils.

Die in Fig. 1 A und B im Schnitt und in Draufsicht darge¬ stellte, mit 10 bezeichnete kappenför ige Ausführung weist einen senkrecht zu einem kreisrunden Deckelteil 12 ragenden zylindrischen Wandteil 13 auf, an dessen Innenseite ein Ringwulst 14 vorgesehen ist. Die Darstellung in Fig. 1 B zeigt, daß der Dichtungswulst 14 ringsum geschlossen ist. Fig. 1 C zeigt verschieden geformte Dichtungswulstkonturen 14, 14', 14' ' und 14'''. Wesentlich ist, daß der Dichtungs¬ wulst mindestens eine Wulstkante aufweist, die in Fig.. 1 C mit 15, 16, 15¹ , 152, 16¹ und 16² bezeichnet ist.

Der in dieser Weise ausgebildete Dichtungswulst ermöglicht den Ausgleich von bei der Massenfertigung des Dichtungs¬ ventils auftretenden Toleranzschwankungen des Innendurch¬ messers des Wandteils 13, da der Dichtungswulst an der Außen¬ wand des Entgasungsstutzens nur längs seiner Wulstkante angepreßt ist. Dagegen liegt die Innenseite des Wandteils im wesentlichen frei von der Außenwand des Entgasungsstutzens. Dadurch treten die beschriebenen, unerwünschten Adhäsions¬ kräfte zwischen der Innenseite des Wandteils und der Außen¬ wand des Entgasungsstutzens nicht auf und es läßt sich ein gewünschter Entgasungs-druck durch das erfindungsgemäße Dichtungsventil einhalten.

In Fig. 2 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsart je¬ weils im Schnitt (Fig. 2 A) und in Draufsicht (Fig. 2 B) gezeigt. Diese mit 20 bezeichnete Ausführungsart ist eben- falls kreiszylindrisch geformt und weist zusätzlich zu dem Dichtungswulst 24 drei gegeneinander jeweils um 120° ver¬ setzte Steuerkanäle 25, 25* und .25' ' auf. In Fig. 2 A ist ersichtlich, daß diese Steuerkanäle auf der Innenseite von einem Deckelteil 22 bis zum Dichtungswulst 24 auf der Innen¬ seite des Wandteils 23 führen.Die Innenseite des Kappenrandes verläuft schräg zur Kante des Dichtungswulstes 24 und bildet dadurch eine das Aufstecken der Kappe erleichternde Einlauf¬ oder Zentrierschräge 26. Bei dieser bevorzugten Ausführungs¬ form tritt die Entgasung lediglich an den mit X, Y, Z be¬ zeichneten Stellen am Dichtungswulst 24 auf. Dadurch läßt sich der Entgasungsdruck noch definierter einstellen. Aus Stabilitätsgründen führen die Steuerkanäle 25, 25' und 25' ' nicht bis zum Mittelpunkt des Deckelteils 22, wie Fig. 2 B deutlich zeigt.

Auch bei dieser Ausführungsart werden die Abmessungen des Dichtungsventils den Erfordernissen entsprechend gewählt, die Anzahl und Dicke und die Kontur des Dichtungswulstes 24 und gegebenenfalls auch die Tiefe der Steuerkanäle durch Ver¬ suchsreihen ermittelt.

Eine alternative Ausführungsform 30 eines erfindungsgemäßen Dichtungsventils zeigt Fig. 3 A und B. Ein Dichtungswulst 34 ist ringförmig um die Außenwand eines Wandteils 33 vorge¬ sehen. Der Wandteil 33 ragt senkrecht zu einem Deckelteil 32. Das Dichtungsventil 30 wird nicht über einen Öffnungsstutzen gestülpt sondern in eine Öffnungsbohrung eines Behälters eingesteckt. Selbstverständlich sind auch beim Dichtungs¬ ventil 30 Steuerkanäle 36, 36', 36* 'an den Außenseiten des Deckelteils 32 und des Wandteils 33 vorgesehen. Um die Dich¬ tungswirkung noch weiter zu verstärken, kann gegebenenfalls ein zentraler Stopfen 35 in das Dichtungsventil 30 gemäß Fig. 3 eingesetzt werden. Für die Herstellung der verschiedenen beschriebenen Ausführungen des erfindungsgemäßen Dichtungs¬ ventils werden gummielastische Materialien, beispielsweise Silikonkautschuk PU, PVC und bevorzugt Fluorelastomere, wie FPM, FKM verwendet. Ein solches Fluor- elastomer wird unter der Handelsmarke "Viton" von der Firma DuPont angeboten.

Der Stopfen 35 gemäß Fig. 3 kann beispielsweise auch aus einem zähelastischen oder metallischen Werkstoff bestehen und auch an seinem oberen, äußeren Rand einen Kragen tragen, der eine Hemmung gegen zu weites Einstecken des Stopfens bildet.

Fig. 4 zeigt eine weiter verbesserte Ausführung eines Dich¬ tungsventils gemäß der Erfindung, die auf der Ausführung gemäß Fig.2 beruht. Die mit den entsprechenden Teilen in Fig.2 übereinstimmenden Teile sind in Fig.4 mit denselben Bezugziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal be¬ schrieben.

Die allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnete Ausfüh¬ rungsart ist durch Randeinkerbungen 41, 41' und 41' ' gekenn¬ zeichnet, die jeweils mit den Steuerkanälen 25 in ihrem Kerbengrund fluchten und etwa doppelt so breit wie die Steu¬ erkanäle 25 sind. Die Randeinkerbungen 41. 41* und 41' ' haben bevorzugt ein fertigungstechnisch besonders günstiges Profil und sind z. B. kreisbogenfδrmig ausgebildet. Die Tiefe der Randeinkerbungen reicht nicht bis zur ausgeprägten Kante des Dichtungswulstes. Besonders günstig ist es, wenn die Einker¬ bungen in dem zur Kante 24 des Dichtungswulstes weisenden Bereich scharfe Kanten 42, 42' und 42' ' bilden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in Fig. 4 gezeigte besonders vorteilhafte Ausführungsform mit drei Steuerkanälen 25, 25' und 25'' und entsprechend drei Randein¬ kerbungen 41, 41' und 41' ' beschränkt. Prinzipiell kann eine für den jeweiligen Anwendungsfall zweckmäßige Anzahl von Steuerkanälen und eine entsprechende Anzahl von Randeinker¬ bungen gewählt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Dichtungsventil für Behälterδffnungen aus gummielas- tischem Material, bestehend aus einem Deckelteil (12; 22; 32) und einem daran angeformten umlaufenden Wandteil (13; 23; 33) , gekennzeichnet durch einen rings um den Wandteil lau¬ fenden Dichtungswulst (14; 14'; 14' ' ; 14' ^• ' ; 24;- 34).

2. Dichtungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kappe ausgebildet ist und der Dichtungswulst auf der Innenseite der Kappenwand verläuft.

3. Dichtungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Dichtungswulst mindestens eine ausge¬ prägte Dichtungskante aufweist.

4. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der vorange¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wand¬ teil kreiszylindrisch und der Deckelteil flach ausge¬ bildet, und daß der Dichtungswulst überall gleich dick ist.

5. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Steuer¬ kanal (25) auf der Innenseite der Kappe vorgesehen ist, der vom Kappendeckel bis zum Dichtungswulst (24) führt.

6. Dichtungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei symmetrische Steuerkanäle (25, 25' , 25'') je¬ weils um 120° versetzt vorgesehen sind.

7. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der vorange¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Dichtungswulstes geringer als die Wandstärke des Wandteils ist.

8. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Steuer¬ kanals (25) bzw. der Steuerkanäle (25, 25*, 25*'_.). etwa die Hälfte der Wandstärke der Kappenwand beträgt.

9. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Kappenrand Ein¬ kerbungen (41, 41', 41") vorgesehen sind, die mit den Steuerkanälen (25, 25', 25'') fluchten und deren Anzahl der Anzahl der Steuerkanäle entspricht, wobei die Tiefe der Randeinkerbungen so gewählt ist, daß die ausgeprägte Dichtungskante des Dichtungswulstes nicht von den Rand¬ einkerbungen geschnitten wird.

10. Dichtungsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Randeinkerbungen an dem der ausge¬ prägten Dichtungskante gegenüberliegenden Kerbengrund etwa der Breite der Steuerkanäle entspricht.

11. Dichtungs entil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Randeinkerbungen so geformt sind, daß der neben der ausgeprägten Dichtungskante verlaufende Ab- schnitt des Kerbengrunds eine scharfe Kante (42, 42', 42' ') bildet.

12. Entgasungsventil für Entgasungsöffnungen von Akkumulator- Batteriezellen, dadurch gekennzeichnet, daß das als Kappe ausgeführte Dichtungsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11 über einen Entgasungsstutzen der Batteriezelle gesteckt ist.