Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2022194402A1 - Druckausgleichsvorrichtung - Google Patents

Druckausgleichsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2022194402A1
WO2022194402A1 PCT/EP2021/074888 EP2021074888W WO2022194402A1 WO 2022194402 A1 WO2022194402 A1 WO 2022194402A1 EP 2021074888 W EP2021074888 W EP 2021074888W WO 2022194402 A1 WO2022194402 A1 WO 2022194402A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
membrane
housing
cutting element
compensation device
pressure compensation
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/074888
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
André Daubner
Volker Buchmann
Original Assignee
Konzelmann Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konzelmann Gmbh filed Critical Konzelmann Gmbh
Priority to JP2023557045A priority Critical patent/JP2024511362A/ja
Priority to US18/279,620 priority patent/US20240145848A1/en
Priority to KR1020237035413A priority patent/KR20230173101A/ko
Priority to EP21777450.4A priority patent/EP4308835A1/de
Priority to CN202180095428.7A priority patent/CN117120757A/zh
Priority to IL305878A priority patent/IL305878A/en
Publication of WO2022194402A1 publication Critical patent/WO2022194402A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0446—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces
    • F16K17/0453—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces the member being a diaphragm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
    • F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a pressure equalization device for equalizing an internal pressure in a receiving housing of an electrochemical or electrotechnical device, in particular for a battery housing, with a housing that has at least one gas passage opening, the gas passage opening being sealed by means of a gas-permeable or gas-tight membrane which is in or on a membrane receptacle in the housing, is blocked, and wherein the membrane is assigned a cutting element which is designed and positioned in such a way that when the membrane is deformed, the cutting element destroys the membrane at least at one point in order to establish a flow connection between an inner side of the To create pressure compensation device and an outside of the pressure compensation device through the gas passage opening.
  • Such a pressure compensation device is known from DE 102011 080325 A1.
  • This known pressure compensation device has a carrier element which has a flange section with bores for attachment to a battery housing.
  • the carrier element covers the edge of an opening in the battery housing.
  • the carrier element is connected to a membrane which blocks a gas passage opening of the carrier element.
  • the membrane is stretched between the carrier element and a clamping piece and sealed all around held.
  • a housing-like protective element is also used, which has a cutting element in a central area. This cutting element faces the membrane.
  • the protective element serves to prevent access to the membrane from the outside of the pressure compensation device.
  • the protective element has gas passage openings.
  • the membrane is gas permeable but essentially water repellent.
  • the water-repellent function is such that water from the environment cannot or only insignificantly get from the outside into the area of the inside.
  • gas exchange between the environment and the battery housing can take place via the membrane. This is possible because the membrane is gas permeable. If a sudden bursting pressure occurs, for example due to a fault in the battery housing, the membrane will bulge outwards. A distance is provided between the cutting element and the outside of the membrane, which determines the allowable deformation of the membrane in such a case of damage. If the membrane is curved beyond the permissible deformation, it hits the cutting element, which is designed as a point. The cutting element damages the membrane, causing it to tear. The gas can then quickly escape from the battery housing through the gas passage opening into the environment. Thus, the battery case is prevented from exploding.
  • the pressure compensation device known from the prior art has a complex design.
  • the inevitable dimensional tolerances between the individual device components do not ensure that the cutting element is always exactly at the same distance from the surface of the membrane in different pressure equalization devices of the same type.
  • the bursting behavior in the event of an overload is therefore not exactly reproducible.
  • the cutting element is coupled directly or indirectly to the housing by means of a spring section in such a way that that with a deformation of the membrane, the cutting element is at least partially adjusted.
  • a reproducible bursting behavior is ensured via the spring behavior of the spring section.
  • a spring characteristic can be set with the spring section or a spring characteristic results with the spring section.
  • the cutting element has a deflection piece directly or indirectly adjoining the cutting element, with which it bears against the membrane at least in an operating position of the membrane.
  • the deflection piece rests against the diaphragm, in particular rests flatly, in the non-pressurized basic position of the membrane, especially when the same ambient pressure is present in the area of the inside and the outside.
  • the deflection piece of the membrane is already assigned to the basic position with a precise fit, which results in a particularly well reproducible bursting behavior.
  • the deflection piece and/or the spring section of the cutting element is/are connected to the membrane at least in regions, in particular is/are connected to the membrane in a form-fitting manner.
  • the cutting element In order to reduce the outlay on parts and assembly, provision can be made for the cutting element to be connected in one piece to the housing.
  • the gas passage opening is delimited by an inner wall of the housing, it being preferably provided that the inner wall is designed to be circumferential and that the cutting element in the direction of the gas passage opening is delimited by the inner wall protrudes and preferably protrudes like a tongue from the inner wall.
  • a pressure compensation device can be such that the cutting element has edges on opposite sides, which laterally delimit the cutting element, and that the cutting element, at a distance from the inner wall, directly or indirectly adjoins the edges. If it is also provided that the edges preferably converge at least in regions in the direction from the inner wall to the free end of the cutting element, then a defined cutting element can be created in a simple manner in the area of the converging end sections of the edges. Within the scope of the invention, an edge or near the edges can also have or form at least one cutting element.
  • At least the free end of the cutting element and/or the edges and/or another area of the cutting element arranged at a distance from the inner wall of the housing has or forms a cutting edge.
  • the housing has a membrane receptacle with a connecting section, and that the membrane is connected to the connecting section with a fastening section running all the way around.
  • the membrane is back-injected with the housing in a plastic injection molding process. The connection and sealing of the membrane is integrated into the housing in the injection molding process. In this case, the membrane is then connected to the housing in a materially bonded manner.
  • the membrane it is also possible for the membrane to be connected to a manufactured housing, in particular to be connected in a materially bonded manner.
  • the contact section merges into the connecting section in a planar manner. This enables the membrane to be fitted with a precise fit on the contact section. It is particularly advantageous if the contact section merges seamlessly into the connecting section, so that these two component areas form a uniform surface
  • a conceivable variant of the invention is such that the membrane has an outside of the membrane and an opposite inside of the membrane, that the outside of the membrane faces the outside of the housing and the inside of the membrane faces the inside of the housing, and that the cutting element faces the outside of the membrane faces, in particular rests on this in the non-pressurized basic position of the membrane.
  • a path limiter is provided which holds a stop at a distance from the cutting element towards the outside of the housing, and that the cutting element strikes the stop when the membrane is deformed.
  • the design of the pressure compensation device can be such that the membrane deforms during operational use. With the deformation of the membrane, an adjustment of the cutting element is also made possible. As described above, the cutting element moves against the force of the spring portion. As a result, a spring characteristic with a corresponding force effect on the cutting edge of the cutting element can be implemented.
  • a conceivable variant of the invention is such that the housing has a sealing section with a circumferential seal and/or an energy director, with the seal and/or the energy director being arranged as a separate component in the area of a mounting surface, or that the seal and/or the energy director in the area a mounting surface is formed integrally with the housing.
  • the surface that serves to support the pressure compensation device on the receiving housing of the electrochemical or electrotechnical device can be used as the mounting surface.
  • a circumferential projection can be used as the energy director. This can be used to melt in the connection area between the receiving housing and the housing in order to create a connection and/or seal.
  • an integral connection is produced, for example by means of ultrasonic welding, laser welding or friction welding.
  • the connection partners are connected to one another by cold or hot caulking.
  • an integral connection between the connection partners is also produced.
  • the cutting edge of the cutting element can be a linear cutting edge or a cutting edge with a different shape. Furthermore, the cutting edge of the cutting element can also form a punctiform cutting edge.
  • the membrane can be watertight or essentially watertight.
  • the membrane can be designed in particular as a surface element, in particular as a plastic film.
  • a polyester material for example a polyethylene terephthalate or a polycarbonate, can be used for the membrane, or it can also consist entirely of such a material.
  • the membrane is preferably designed in the form of a circular disk. This results in advantageous properties when deforming the membrane.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first embodiment of a pressure equalization device
  • FIG. 2 shows the pressure compensation device according to FIG. 1 in full section
  • FIG. 4 shows the pressure compensation device according to FIG. 3 in a view from above
  • FIG. 5 shows a third embodiment variant of a pressure equalization device in a perspective view and in full section along the line of section marked IV-IV in FIG
  • FIG. 6 shows the pressure compensation device according to FIG. 5 in a view from below.
  • FIG. 1 shows a pressure compensation device 10 in a perspective view.
  • This pressure compensation device 10 has a housing 20 .
  • the housing 20 forms an outside 20.1 and an inside 20.2.
  • the housing 20 is operationally installed with a receiving housing, in particular an electrochemical or electrotechnical device, for example a battery housing, then the inside 20.2 is associated with the interior of the receiving housing.
  • the outside 20.1 faces away from the interior of the receiving housing and is assigned to the environment.
  • the housing 20 forms a cover 21. This is closed at the top with a cover surface 24.
  • the housing 20 has a sealing section 22 on the cover 21 opposite the top surface 24 .
  • the sealing section 22 can be provided as an annular peripheral projection on the housing
  • the housing 20 may be formed and is preferably in front of an outside of the housing 20 in the radial direction.
  • the sealing section 22 forms, facing the inside 20.2, a mounting surface 22.1.
  • This mounting surface 22.1 is preferably designed as a closed surface in the form of a ring, which more preferably extends in the radial direction.
  • a seal can be provided circumferentially, which is formed in the area of the sealing section 22, for example using a 2-component injection molding process, and protrudes in the direction of the inside 20.2.
  • an energy director 22.2 can also be provided protruding from the mounting surface 22.1, as shown in FIG.
  • the energy director 22.2 can be designed as a circumferential bead.
  • the top surface 24 of the housing 20 goes, preferably via a rounded transition into an outer wall 23 of the cover
  • the housing 20 forms an inner wall 25 surrounding a gas passage opening 26.2.
  • the gas passage opening 26.2 can be closed by means of a membrane 50.
  • the membrane 50 is designed as a flat element and preferably consists of a gas-permeable or gas-tight plastic film.
  • the membrane 50 is designed to be essentially watertight and is preferably designed to be tear-resistant with sufficient strength to prevent an unintentional failure of the membrane 50 is prevented by the application of water pressure from outside 20.1.
  • the membrane 50 has a membrane outside 51 which faces the outside of the housing 20 20.1. Opposite the membrane outside 51, the membrane 50 has a membrane inside 52, which is the inside 20.2. of the housing 20 faces.
  • the membrane 50 can have a circumferential fastening section 53 which can in particular be designed in the shape of a ring. With this fastening section 53, the membrane 50 is connected in a gas-tight manner to a connecting section 26.1 of a membrane receptacle 26, preferably connected in a materially bonded manner. In particular, the membrane 50 can be back-injected here with the housing 20 in a plastic injection molding process.
  • the connecting section 26.2 is designed as a ring-shaped peripheral surface 26.1 on the membrane receptacle 26.
  • the connecting section 26.1 runs around the gas passage opening 26.2 in the form of a ring.
  • FIGS. 1 and 2 also show that a cutting element 30 is provided on the housing 20 and is preferably connected to the housing 20 in one piece.
  • the cutting element 30 is particularly preferably connected to the inner wall 25 of the housing 20 in one piece.
  • the cutting element 30 is connected to the housing 20 via a spring portion 31 . Furthermore, the entire cutting element 30 can additionally also be designed to be spring-elastic or form the spring section 31 .
  • the cutting element 30 has a cutting edge 34 .
  • the cutting edge 34 can be punctiform, linear, curved or formed in some other way.
  • the cutting element 30 can protrude from the housing 20, in particular from the inner wall 25, in a tongue-like manner, in particular protruding radially inwards into the region of the gas passage opening 26.2.
  • the cutting element 30 can have edges 32, 33 in the circumferential direction of the wall 25 on opposite sides. These two edges 32, 33 preferably converge, starting from the connection point to the housing 20, in the direction of the free end of the cutting element 30.
  • a convexly curved contour is arranged at the free end of the cutting element 30, which the cutting edge 34, preferably with an arcuate cutting edge 34 forms.
  • the cutting edge 34 can also have a different contour.
  • FIG. 2 shows that the cutting element 30 forms a contact section 35 on its side facing the inside 20.2 of the housing 20.
  • This contact section 35 rests on the outside 51 of the membrane. It is preferably the case that the contact section 35 rests on the outside 51 of the membrane when the pressure compensation device 10 is in a pressureless state. Particularly preferably, it can be provided that the contact section 35 is materially connected to the outside 51 of the membrane, at least in certain areas.
  • FIG. 2 also shows that the underside of the contact section 35 forms a surface that merges flat into the connecting section 26.1. A cohesive connection between the outside of the membrane 51 and the cutting element 30 or the connecting section 26.1 can be produced across this connection point.
  • the cutting element 30 forms a deflection piece 36 that faces the outside of the housing 20 20.1.
  • a travel limiter 40 can be provided on the housing 20 .
  • the path limiter 40 can be designed as a separate component and connected to the housing 20 via a connecting section 42 .
  • the travel limiter 40 is connected in one piece to the housing 20 via this connecting section 42 .
  • the travel limiter 20 has a stop 44 which is preferably held at a distance from the housing contour, preferably at a distance from the inner wall 25, by means of a spacer 43.
  • the path limiter 40 is arranged at a distance from the cutting element 30 in the direction of the outside 20.1 of the housing 20. In this case, the path limiter 40 can face the deflection piece 36 of the cutting element 30 with an underside 41 .
  • the pressure compensation device 10 is inserted into an opening in a receiving housing of an electrotechnical or electrochemical assembly.
  • the mounting surface 22.1 covers the edge of this opening.
  • Energy is introduced into the energy director 22.2 via a suitable energy-generating device, for example a laser welding device or an ultrasonic welding device. This melts and connects to the receiving housing in the area of the mounting surface 22.1. In this way, a circumferentially sealed connection is established between the housing 20 and the receiving housing.
  • the pressure in the receiving housing changes due to operational reasons. If the pressure in the receiving housing increases, the membrane 50 arches towards the outside 20.1. The cutting element 30 is deflected resiliently at its spring section 31 towards the outside 20.1. If the pressure in the receiving housing drops, the membrane 50 arches towards the inside 20.2.
  • the membrane 50 arches in the direction of the outside 20.1.
  • the cutting element 30 is deflected again until its deflection piece 36 hits the stop 44 of the travel limiter 40 .
  • the cutting element 30 of the membrane 50 against a high resistance. This resistance causes the blade 34 to cut the membrane 50 and then rupture it. In this way, the internal pressure in the receiving housing can relax via the gas passage opening 26.2.
  • the cutting element 30 and the spring section 31 are designed in such a way that the cutting element 34 already cuts through the membrane 50 before the deflection piece 36 hits the stop 44 .
  • the path limiter 40 then forms a safety feature which ensures in any case that the membrane 50 is destroyed if an impermissibly high pressure arises in the receiving housing.
  • FIGS. 1 and 2 A further variant of a pressure compensation device 10 is shown in FIGS.
  • the design of this pressure equalization device 10 corresponds to that of the pressure equalization device 10 according to FIGS. 1 and 2. In order to avoid repetition, reference can therefore be made to the above explanations.
  • the pressure compensation device 10 according to FIGS. 3 and 4 does not have a travel limiter 40.
  • the cutting element 30 and the spring section 31 are designed in such a way that the cutting element 34 reliably destroys the membrane 50 in the event of an impermissible deformation of the membrane.
  • FIGS. 5 and 6 a further embodiment variant of a pressure compensation device 10 is shown.
  • this pressure equalization device 10 corresponds to the pressure equalization device 10 according to FIGS. 3 and 4 or according to FIGS. 1 and 2, for which reason reference is made to the above statements. Therefore, only the differences between the design variants are explained below.
  • the cover has a on its outer periphery
  • Tool holder on in order to mount the pressure compensation device 10 can.
  • the tool holder is designed as an external hexagon.
  • Pressure equalization device 10 has a protruding integrally formed fastening part 28. With this fastening part 28, the pressure equalization device 10 can be mounted in the opening of the receiving housing.
  • the fastening part 28 preferably has a threaded section 28.1, which is preferably designed as an external thread. With this external thread, the housing 20 can be screwed into an internal thread of the receiving housing.
  • the fastening part 28 can have a peripheral inner wall, resulting in a gas passage area which is in gas-conducting connection with the gas passage opening 26.2. Housing 20 is.
  • connection piece 27 can be integrally formed.
  • the connection piece 27 forms a discharge area 27.1, which surrounds a gas duct 27.3.
  • the gas guide 27.3 can be in air-conducting connection with the gas passage opening 26.2.
  • the connection piece 27 forms a connecting piece 27.2 with an outlet opening 27.4.
  • a suitable derivation can be fastened in the area of the connecting piece 27.2.
  • FIG. 1 also show that a circumferential sealing section 22, for example with a circumferential groove, can be provided in the area of the mounting surface 22.1. A seal can be inserted into this circumferential groove.
  • a sealing element prefferably be molded onto the sealing section, in particular into the circumferential groove, in particular molded onto the housing 20 in a 2-component injection molding process or foamed into the groove.
  • the housing 20 can be made of plastic within the scope of the invention, in particular it can be designed in one piece as a plastic injection molded part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse (20) das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) aufweist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) mittels einer gaspermeablen oder gasdichten Membran (50), die in oder an einer Membranaufnahme (26) in dem Gehäuse (20) aufgenommen ist, gesperrt ist, und wobei der Membran (50) ein Schneidelement (30) zugeordnet ist, das derart ausgebildet und positioniert ist, dass bei einer Verformung der Membran (30) das Schneidelement (30) die Membran (50) zumindest an einer Stelle zerstört, um eine Strömungsverbindung zwischen einer Innenseite (21.2) der Druckausgleichsvorrichtung (10) und einer Außenseite (21.1) der Druckausgleichsvorrichtung (10) durch die Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) hindurch zu schaffen. Um bei einer solchen Druckausgleichsvorrichtung (10) eine zuverlässige Funktionalität verwirklichen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schneidelement (30) mittels eines Federabschnitts (31) mittelbar oder unmittelbar an das Gehäuse (20) derart angekoppelt ist, dass bei einer Verformung der Membran (50) das Schneidelement zumindest bereichsweise verstellt wird.

Description

Druckausgleichsvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung aufweist, wobei die Gas- Durchtrittsöffnung mittels einer gaspermeablen oder gasdichten Membran, die in oder an einer Membranaufnahme in dem Gehäuse aufgenommen ist, gesperrt ist, und wobei der Membran ein Schneidelement zugeordnet ist, das derart ausgebildet und positioniert ist, dass bei einer Verformung der Membran das Schneidelement die Membran zumindest an einer Stelle zerstört, um eine Strömungsverbindung zwischen einer Innenseite der Druckausgleichsvorrichtung und einer Außenseite der Druckausgleichsvorrichtung durch die Gas-Durchtrittsöffnung hindurch zu schaffen.
Eine solche Druckausgleichsvorrichtung ist aus der DE 102011 080325 A1 bekannt. Diese bekannte Druckausgleichsvorrichtung weist ein Trägerelement auf, das einen Flanschabschnitt mit Bohrungen zur Befestigung an einem Batteriegehäuse besitzt. Dabei überdeckt das Trägerelement den Rand eines Durchbruchs des Batteriegehäuses. Das Trägerelement ist mit einer Membran verbunden, die eine Gas-Durchtrittsöffnung des Trägerelements sperrt. Die Membran ist dabei zwischen dem Trägerelement und einem Klemmstück gespannt und umlaufend abgedichtet gehalten. Es ist weiterhin ein gehäuseartiges Schutzelement verwendet, welches in einem zentralen Bereich ein Schneidelement aufweist. Dieses Schneidelement steht der Membran gegenüber. Das Schutzelement dient dazu den Zugriff auf die Membran von der Außenseite der Druckausgleichsvorrichtung zu verhindern. Das Schutzelement besitzt Gas-Durchgangsöffnungen. Die Membran ist gasdurchlässig, jedoch im Wesentlichen wasserabweisend. Die wasserabweisende Funktion ist dabei so, dass Wasser aus der Umgebung nicht oder nur unwesentlich von der Außenseite in den Bereich der Innenseite gelangen kann. Während des normalen Betriebs kann über die Membran ein Gasausgleich zwischen der Umgebung und dem Batteriegehäuse stattfinden. Dies ist möglich, weil die Membran gasdurchlässig ist. Entsteht nun, beispielsweise aufgrund einer Störung im Batteriegehäuse, ein schlagartiger Berstdruck, so wird die Membran nach außen gewölbt. Zwischen dem Schneidelement und der Außenseite der Membran ist ein Abstand vorgesehen, der die zulässige Verformung der Membran in einem solchen Schadensfall festlegt. Wird die Membran über die zulässige Verformung hinaus gewölbt, so trifft sie auf das Schneidelement, das als Spitze ausgebildet ist. Das Schneidelement schädigt die Membran, sodass diese zerreißt. Das Gas kann dann schnell aus dem Batteriegehäuse durch die Gas-Durchtrittsöffnung in die Umgebung entweichen. Somit ist verhindert, dass das Batteriegehäuse explodiert.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Druckausgleichsvorrichtung ist aufwendig gestaltet. Zudem wird über die sich zwangsläufig einstellenden Maßtoleranzen zwischen den einzelnen Vorrichtungsbauteilen nicht sichergestellt, dass das Schneidelement bei unterschiedlichen Druckausgleichsvorrichtungen der gleichen Bauart immer exakt im gleichen Abstand zu der Oberfläche der Membran steht. Daher ergibt sich kein exakt reproduzierbar das Berstverhalten im Überlastfall.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine stabile Druckausgleichsvorrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, die mit geringem Teile- und Montageaufwand ein reproduzierbares Berstverhalten sicherstellt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Schneidelement mittels eines Federabschnitts mittelbar oder unmittelbar an das Gehäuse derart angekoppelt ist, dass bei einer Verformung der Membran das Schneidelement zumindest bereichsweise verstellt wird. Erfindungsgemäß wird über das Federverhalten des Federabschnitt ein reproduzierbares Berstverhalten sichergestellt. Insbesondere kann beispielsweise mit dem Federabschnitt eine Federkennlinien eingestellt werden bzw. ergibt sich mit dem Federabschnitt eine Federkennlinien. Mit zunehmender Verformung der Membran erhöht sich auch die über den Federabschnitt bereitgestellte Gegenkraft auf die Membran. Die Federkraft des Federabschnitts wird auf das Schneidelement übertragen und steht mithin an einer Schneide des Schneidelements an. Ab einem bestimmten Verstellweg des Schneidelements wird dann die Federkraft so hoch, dass die Schneide die Membran schneidet und diese dann die Gas-Durchtritts Öffnung freigibt.
Um einen definierten Auslenkvorgang für das Schneidelement sicherstellen zu können, kann es vorgesehen sein, dass das Schneidelement mittelbar oder unmittelbar an das Schneidelement anschließend ein Auslenkstück aufweist, mit dem es zumindest in einer Betriebsstellung der Membran an der Membran anliegt.
Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Auslenkstück in der nicht druckbeaufschlagten Grundstellung der Membran, insbesondere dann, wenn im Bereich der Innenseite und der Außenseite der gleiche Umgebungsdruck ansteht, das Auslenkstück an der Membran anliegt, insbesondere flächig anliegt. Hierbei ist das Auslenkstück der Membran bereits in der Grundstellung passgenau zugeordnet, wodurch sich ein besonders gut reproduzierbares Berstverhalten ergibt.
Überraschenderweise ergibt sich eine besonders gute Funktionalität für das Schneidelement, wenn vorgesehen ist, dass das das Auslenkstück und/oder der Federabschnitt des Schneidelements zumindest bereichsweise mit der Membran verbunden, insbesondere formschlüssig mit der Membran verbunden ist/sind.
Zur Verringerung des Teile-und Montageaufwand kann es vorgesehen sein, dass das Schneidelement einteilig mit dem Gehäuse verbunden ist. Zur Verwirklichung einer platzsparend aufgebauten Druckausgleichsvorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Gas-Durchtrittsöffnung von einer Innenwand des Gehäuses begrenzt ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Innenwand umlaufend ausgebildet ist, und dass das Schneidelement in Richtung auf die Gas- Durchtrittsöffnung von der Innenwand vorsteht und vorzugsweise zungenförmig von der Innenwand absteht.
Eine erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung kann dergestalt sein, dass das Schneidelement an gegenüberliegenden Seiten Ränder aufweist, die das Schneidelement seitlich begrenzen, und dass sich an die Ränder das Schneidelement, beabstandet zu der Innenwand mittelbar oder unmittelbar anschließt. Wenn dabei zudem vorgesehen ist, dass die Ränder vorzugsweise in Richtung von der Innenwand zum freien Ende des Schneidelements zumindest bereichsweise konvergieren, dann kann auf einfache Weise ein definiertes Schneidelement im Bereich der konvergieren Endabschnitte der Ränder geschaffen werden. Im Rahmen der Erfindung können auch ein Rand oder bei der Ränder jeweils zumindest ein Schneidelement aufweisen oder bilden.
Erfindungsgemäß kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest das freie Ende des Schneidelements und/oder die Ränder und/oder ein sonstiger, von der Innenwand des Gehäuses beabstandet angeordneter Bereich des Schneidelements eine Schneide aufweist oder bildet.
Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine Membranaufnahme mit einem Verbindungsabschnitt aufweist, und dass die Membran mit einem Befestigungsabschnitt umlaufend mit dem Verbindungsabschnitt verbunden ist. Hierdurch ergibt sich eine einfache Bauweise. Insbesondere kann es hierbei auch vorgesehen sein, dass die Membran in einem Kunststoff- Spritzgussverfahren mit dem Gehäuse hinterspritzt ist. Dabei wird entsprechend die Verbindung und Abdichtung der Membran dem Gehäuse in das Spritzgussverfahren integriert. Dabei ist dann die Membran mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Membran mit einem gefertigten Gehäuse verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden wird. Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Anlageabschnitt in den Verbindungsabschnitt flächig übergeht. Dies ermöglicht eine passgenaue Anlage der Membran an dem Anlageabschnitt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Anlageabschnitt absatzlos in den Verbindungsabschnitt übergeht, diese beiden Bauteilbereiche mithin eine einheitliche Fläche bilden
Eine denkbare Erfindungsvariante ist dergestalt, dass die Membran eine Membran- Außenseite und gegenüberliegend eine Membran-Innenseite aufweist, dass die Membran-Außenseite der Außenseite des Gehäuses und die Membran-Innenseite der Innenseite des Gehäuses zugewandt ist, und dass das Schneidelement der Membran-Außenseite gegenübersteht, insbesondere auf dieser in der nicht druckbeaufschlagten Grundstellung der Membran aufliegt.
Gemäß einer möglichen Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass ein Wegbegrenzer vorgesehen ist der in Richtung zur Außenseite des Gehäuses hin beabstandet zu dem Schneidelement einen Anschlag hält, und dass das Schneidelement an dem Anschlag bei einer Verformung der Membran anschlägt. Hierbei kann die Gestaltung der Druckausgleichsvorrichtung insbesondere so sein, dass während des Betriebseinsatzes sich die Membran verformt. Mit der Verformung der Membran wird auch eine Verstellung des Schneidelements ermöglicht. Wie dies oben beschrieben wurde, verstellt sich das Schneidelement gegen die Kraft des Federabschnitts. Hierdurch kann eine Federkennlinie mit entsprechender Krafteinwirkung auf die Schneide des Schneidelements verwirklicht werden. Sobald das Schneidelement auf den Anschlag trifft, wird im Kraft-Federdiagramm ein steiler Anstieg der auf die Schneide des Schneidelements wirkenden Kraft erzeugt und im Anschluss die Membran dann bei einem unzulässig hohem Druck mit dem Schneidelement zerstört. Auf diese Weise lässt sich besonders zuverlässig ein reproduzierbares Berstverhalten einstellen.
Hierbei ergibt sich eine einfache Bauweise mit geringem Teile-und Montageaufwand, wenn vorgesehen ist, dass der Wegbegrenzer mittels eines Verbindungsabschnitts einteilig mit dem Gehäuse verbunden ist. Weiterhin kann eine kompakte Bauweise dadurch verwirklicht werden, dass der Anschlag des Wegbegrenzers mittels eines Abstandsstücks beabstandet zu der Innenwand des Gehäuses, welche zumindest bereichsweise die Gas- Durchtrittsöffnung bildet, gehalten ist.
Eine denkbare Erfindungsvariante ist dergestalt, dass das Gehäuse einen Dichtabschnitt mit einer umlaufenden Dichtung und oder einem Energierichtungsgeber aufweist, wobei die Dichtung und/oder der Energierichtungsgeber als separates Bauteil im Bereich einer Montagefläche angeordnet ist, oder dass die Dichtung und/oder der Energierichtungsgeber im Bereich einer Montagefläche einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet ist. Als Montagefläche kann die Fläche genutzt werden, die zur Abstützung der Druckausgleichsvorrichtung an dem Aufnahmegehäuse der elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung dient. Als Energierichtungsgeber kann beispielsweise ein umlaufender Vorsprung verwendet sein. Dieser kann dazu genutzt werden, um im Verbindungsbereich zwischen dem Aufnahmegehäuse und dem Gehäuse auf zu schmelzen um dadurch eine Verbindung und/oder Abdichtung herzustellen. Denkbar ist, dass dabei eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels einer Ultraschall-Schweißungen, Laserschweißen oder, Reibschweißen hergestellt wird. Auch ist es denkbar, dass die Verbindungspartner durch Kalt- oder Heißverstemmen miteinander verbunden werden. Weiterhin ist es denkbar, dass auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Verbindungspartnern hergestellt wird.
Im Rahmen der Erfindung kann die Schneide des Schneidelements eine lineare oder anders förmig verlaufende Schneide sein. Weiterhin kann die Schneide des Schneidelements auch eine punktförmige Schneide bilden.
Im Rahmen der Erfindung kann die Membran wasserdicht oder im Wesentlichen wasserdicht ausgeführt sein die Membran kann insbesondere als Flächenelement, insbesondere als Kunststofffolie ausgebildet sein. Für die Membran kann ein Polyester-Material, beispielsweise ein Polyethylenterephthalat oder ein Polycarbonat aufweisen, oder aber auch vollständig aus einem solchen Material bestehen. Die Membran ist vorzugsweise in Form einer kreisrunden Scheibe ausgebildet. Hierdurch ergeben sich vorteilhafte Eigenschaften bei der Verformung der Membran.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in perspektivischer Darstellung eine 1. Ausführungsvariante einer Druckausgleichsvorrichtung,
Figur 2 die Druckausgleichsvorrichtung gemäß Figur 1 im Vollschnitt,
Figur 3 in Seitenansicht eine weitere Ausgestaltungsvariante einer
Druckausgleichsvorrichtung,
Figur 4 die Druckausgleichsvorrichtung gemäß Figur 3 in Ansicht von oben,
Figur 5 eine 3. Ausführungsvariante einer Druckausgleichsvorrichtung in perspektivischer Darstellung und im Vollschnitt entlang des in Figur 6 mit IV-IV markierten Schnittverlaufs und
Figur 6 die Druckausgleichsvorrichtung gemäß Figur 5 in Ansicht von unten.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Druckausgleichsvorrichtung 10. Diese Druckausgleichsvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 20 auf. Das Gehäuse 20 bildet eine Außenseite 20.1 und eine Innenseite 20.2.
Wenn das Gehäuse 20 betriebsmäßig mit einem Aufnahmegehäuse, insbesondere einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, beispielsweise einem Akkumulatorengehäuse, verbaut ist, so ist die Innenseite 20.2 dem Innenraum des Aufnahmegehäuses zugeordnet. Die Außenseite 20.1 hingegen ist dem Innenraum des Aufnahmegehäuses abgewandt der Umgebung zugeordnet. Im Bereich der Außenseite 20.1 bildet das Gehäuse 20 eine Abdeckung 21. Diese ist noch oben mit einer Deckfläche 24 abgeschlossen. Gegenüberliegend der Deckfläche 24 weist das Gehäuse 20 einen Dichtabschnitt 22 an der Abdeckung 21 auf.
Der Dichtabschnitt 22 kann als ringförmig umlaufender Vorsprung an dem Gehäuse
20 angeformt sein und steht vorzugsweise in radialer Richtung über eine Außenseite des Gehäuses 20 vor.
Der Dichtabschnitt 22 bildet, der Innenseite 20.2 zugekehrt, eine Montagefläche 22.1. Vorzugsweise ist diese Montagefläche 22.1 als ringförmig umlaufend geschlossene Fläche ausgebildet, die sich weiter bevorzugt in radialer Richtung erstreckt. Im Bereich der Montagefläche 22.1 kann eine Dichtung umlaufend vorgesehen sein, die beispielsweise im 2-Komponenten-Spritzgussverfahren im Bereich des Dichtabschnitt 22 angeformt ist und in Richtung zur Innenseite 20.2 vorsteht.
Zusätzlich oder alternativ zu der Dichtung kann auch einen Energierichtungsgeber 22.2 abstehend an der Montagefläche 22.1 vorgesehen sein, wie Figur 2 zeigt. Der Energierichtungsgeber 22.2 kann als umlaufender Wulst ausgebildet sein.
Für eine kompakte Bauweise geht die Deckfläche 24 des Gehäuses 20, vorzugsweise über einen Rundungsübergang in eine Außenwand 23 der Abdeckung
21 über.
Das Gehäuse 20 bildet eine Innenwand 25, die eine Gas-Durchtrittsöffnung 26.2 umgibt.
Die Gas-Durchtrittsöffnung 26.2 kann mittels einer Membran 50 verschlossen werden. Die Membran 50 ist als Flächen-Element ausgestaltet und besteht vorzugsweise aus einer gaspermeablen oder gasdichten Kunststofffolie. Die Membran 50 ist im Wesentlichen wasserdicht ausgebildet und vorzugsweise reißfest hinreichend so stark ausgelegt, dass ein ungewolltes Versagen der Membran 50 durch eine Beaufschlagung mit Wasserdruck von der Außenseite 20.1 her verhindert ist.
Die Membran 50 weist eine Membran-Außenseite 51 auf, die der Außenseite 20.1 des Gehäuses 20 zugekehrt ist. Gegenüberliegend der Membran-Außenseite 51 besitzt die Membran 50 eine Membran-Innenseite 52, die der Innenseite 20.2. des Gehäuses 20 zugewandt ist.
Wie Figur 2 erkennen lässt, kann die Membran 50 einen umlaufenden Befestigungsabschnitt 53 aufweisen, der insbesondere ringförmig ausgebildet sein kann. Mit diesem Befestigungsabschnitt 53 ist die Membran 50 gasdicht mit einem Verbindungsabschnitt 26.1 einer Membranaufnahme 26 verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Insbesondere kann die Membran 50 hier mit dem Gehäuse 20 im Kunststoff-Spritzgussverfahren hinterspritzt sein.
Der Verbindungsabschnitt 26.2 ist als ringförmig umlaufende Fläche 26.1 an der Membranaufnahme 26 ausgebildet. Insbesondere läuft der Verbindungsabschnitt 26.1 um die Gas-Durchtrittsöffnung 26.2 ringförmig um.
Die Figuren 1 und 2 zeigen weiterhin, dass an dem Gehäuse 20 ein Schneidelement 30 vorgesehen ist, das vorzugsweise einteilig mit dem Gehäuse 20 verbunden ist. Besonders bevorzugt ist das Schneidelement 30 einteilig mit der Innenwand 25 des Gehäuses 20 verbunden.
Wie die Zeichnungen zeigen, steht das Schneidelement 30 über einen Federabschnitt 31 mit dem Gehäuse 20 in Verbindung. Weiterhin kann auch das gesamte Schneidelement 30 zusätzlich zudem federelastisch ausgebildet sein oder den Federabschnitt 31 bilden.
Das Schneidelement 30 weist eine Schneide 34 auf. Die Schneide 34 kann punktförmig, linienförmig, geschwungen oder in sonstiger Weise ausgebildet sein. Das Schneidelement 30 kann, wie dies die Zeichnungen zeigen, von dem Gehäuse 20, insbesondere von der Innenwand 25 zungenförmig vorstehen, insbesondere radial nach innen in den Bereich der Gas-Durchtrittsöffnung 26.2 vorstehen.
Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, kann das Schneidelement 30 in Umfangsrichtung der Wand 25, an gegenüberliegenden Seiten Ränder 32,33 aufweisen. Vorzugsweise konvergieren diese beiden Ränder 32,33 ausgehend von der Anbindungsstelle an das Gehäuse 20 in Richtung zu dem freien Ende des Schneidelements 30. Am freien Ende des Schneidelements 30 ist eine konvex gewölbte Kontur angeordnet, welche die Schneide 34, vorzugsweise mit einer bogenförmigen Schneide 34 bildet. Wie dies oben erwähnt wurde, kann die Schneide 34 jedoch auch eine andere Kontur aufweisen.
Figur 2 zeigt, dass das Schneidelement 30 auf seiner, der Innenseite 20.2 des Gehäuses 20 zugewandten Seite einen Anlageabschnitt 35 bildet. Dieser Anlageabschnitt 35 liegt auf der Membran-Außenseite 51 an. Vorzugsweise ist es so, dass der Anlageabschnitt 35 im drucklosen Zustand der Druckausgleichsvorrichtung 10 auf der Membran-Außenseite 51 aufliegt. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass der Anlageabschnitt 35, zumindest bereichsweise stoffschlüssig mit der Membran-Außenseite 51 verbunden ist.
Figur 2 zeigt weiterhin, dass die Unterseite des Anlageabschnitt 35 eine Fläche bildet, die plan in den Verbindungsabschnitt 26.1 übergeht. Über diese Verbindungsstelle hinweg kann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Membran-Außenseite 51 und dem Schneidelement 30 bzw. dem Verbindungsabschnitt 26.1 hergestellt sein.
Das Schneidelement 30 bildet ein Auslenkstück 36, dass der Außenseite 20.1 des Gehäuses 20 zugewandt ist.
An dem Gehäuse 20 kann ein Wegbegrenzer 40 vorgesehen sein. Der Wegbegrenzer 40 kann dabei als separates Bauteil ausgebildet und mit dem Gehäuse 20 über einen Verbindungsabschnitt 42 verbunden sein. Vorzugsweise kann es auch vorgesehen sein, dass der Wegbegrenzer 40 einteilig über diesen Verbindungsabschnitt 42 mit dem Gehäuse 20 verbunden ist.
Der Wegbegrenzer 20 weist einen Anschlag 44 auf, der vorzugsweise mittels eines Abstandsstücks 43 beabstandet zu der Gehäusekontur, vorzugsweise beabstandet zu der Innenwand 25 gehalten ist.
Der Wegbegrenzer 40 ist in Richtung zu der Außenseite 20.1 des Gehäuses 20 beabstandet zu dem Schneidelement 30 angeordnet. Dabei kann der Wegbegrenzer 40 mit einer Unterseite 41 dem Auslenkstück 36 des Schneidelements 30 gegenüberstehen.
Für die Montage wird die Druckausgleichsvorrichtung 10 in eine Öffnung eines Aufnahmegehäuses einer elektrotechnischen oder elektrochemischen Baueinheit eingesetzt. Dabei überdeckt die Montagefläche 22.1 den Rand dieser Öffnung. Über eine geeignete Energie-Erzeugungseinrichtung, beispielsweise ein Laserschweißgerät oder ein Ultraschweißgerät, wird Energie in den Energierichtungsgeber 22.2 eingebracht. Dieser schmilzt dabei auf und verbindet sich mit dem Aufnahmegehäuse stoffschlüssig im Bereich der Montagefläche 22.1. Auf diese Weise wird eine umlaufend dichte Verbindung zwischen dem Gehäuse 20 und dem Aufnahmegehäuse hergestellt.
Während des Betriebseinsatzes ändert sich betriebsbedingt der Druck im Aufnahmegehäuse. Steigt der Druck im Aufnahmegehäuse, so wölbt sich die Membran 50 in Richtung zur Außenseite 20.1. Dabei wird das Schneidelement 30 an seinem Federabschnitt 31 federelastisch in Richtung zur Außenseite 20.1 hin ausgelenkt. Sinkt der Druck im Aufnahmegehäuse, so wölbt sich die Membran 50 in Richtung zur Innenseite 20.2.
Entsteht nun ein unzulässig hoher Berstdruck im Aufnahmegehäuse so wölbt sich die Membran 50 in Richtung zur Außenseite 20.1. Dabei wird das Schneidelement 30 wieder ausgelenkt, bis es mit seinem Auslenkstück 36 auf den Anschlag 44 des Wegbegrenzers 40 trifft. Spätestens dann stellt das Schneidelement 30 der Membran 50 einen hohen Widerstand entgegen. Dieser Widerstand bewirkt, dass die Schneide 34 die Membran 50 zerschneidet und diese dann zerreißt. Auf diese Weise kann sich der Innendruck im Aufnahmegehäuse über die Gas-Durchtrittsöffnung 26.2 entspannen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Schneidelement 30 und der Federabschnitt 31 so ausgelegt sind, dass das Schneidelement 34 die Membran 50 bereits zerschneidet, bevor das Auslenkstück 36 auf den Anschlag 44 trifft. In diesem Fall bildet der Wegbegrenzer 40 dann ein Sicherheitsmerkmal, welches auf jeden Fall gewährleistet, dass die Membran 50 zerstört wird, wenn ein unzulässig hoher Druck im Aufnahmegehäuse entsteht.
In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Variante einer Druckausgleichsvorrichtung 10 gezeigt. Diese Druckausgleichsvorrichtung 10 entspricht in ihrer Bauweise der Druckausgleichsvorrichtung 10 gemäß den Figuren 1 und 2. Zur Vermeidung von Wiederholungen kann daher auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen werden.
Im Unterschied zu der Ausgestaltungsvariante gemäß den Figuren 1 und 2 weist die Druckausgleichsvorrichtung 10 gemäß den Figuren 3 und 4 jedoch keinen Wegbegrenzer 40 auf. Entsprechend sind das Schneidelement 30 bzw. der Federabschnitt 31 so ausgelegt, dass bei einer unzulässigen Verformung der Membran das Schneidelement 34 die Membran 50 zuverlässig zerstört.
In den Figuren 5 und 6 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante einer Druckausgleichsvorrichtung 10 dargestellt. Prinzipiell entspricht diese Druckausgleichsvorrichtung 10 der Druckausgleichsvorrichtung 10 gemäß den Figuren 3 und 4, bzw. gemäß den Figuren 1 und 2, weswegen auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird. Nachstehend werden daher nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsvarianten erläutert. Wie Figur 6 zeigt, weist die Abdeckung an ihrem Außenumfang eine
Werkzeugaufnahme auf, um die Druckausgleichsvorrichtung 10 montieren zu können. Insbesondere ist die Werkzeugaufnahme als Außensechskant ausgestaltet.
Im Bereich der Innenseite 20.2 des Gehäuses 20 besitzt die
Druckausgleichsvorrichtung 10 ein abstehend angeformtes Befestigungsteil 28. Mit diesem Befestigungsteil 28 kann die Druckausgleichsvorrichtung 10 in der Öffnung des Aufnahmegehäuses montiert werden. Vorzugsweise besitzt der Befestigungsteil 28 einen Gewindeabschnitt 28.1, der vorzugsweise als Außengewinde ausgebildet ist. Mit diesem Außengewinde kann das Gehäuse 20 in ein Innengewinde des Aufnahmegehäuses eingeschraubt werden. Der Befestigungsteil 28 kann eine umlaufende Innenwand aufweisen, sodass sich ein Gas-Durchtritts-Bereich ergibt, der in gasleitender Verbindung mit der Gas-Durchtrittsöffnung 26.2. Gehäuses 20 steht.
Im Bereich der Außenseite 20.1 kann, wie Figur 5 zeigt, ein Anschlussstück 27 einteilig angeformt sein. Das Anschlussstück 27 bildet einen Ableitbereich 27.1, der eine Gasführung 27.3 umgibt. Die Gasführung 27.3 kann mit der Gas-Durchtritts Öffnung 26.2 in luftleitender Verbindung stehen. An seinem freien Ende bildet das Anschlussstück 27 einen Anschlussstutzen 27.2 mit einer Austrittsöffnung 27.4. Im Bereich des Anschlussstutzen 27.2 kann eine geeignete Ableitung befestigt werden.
Die Zeichnungen veranschaulichen weiterhin, dass im Bereich der Montagefläche 22.1 ein umlaufender Dichtabschnitt 22, beispielsweise mit einer umlaufenden Nut vorgesehen sein kann. In diese umlaufende Nut kann eine Dichtung eingelegt werden.
Denkbar ist es auch, dass an den Dichtabschnitt, insbesondere in die umlaufende Nut, ein Dichtelement angeformt, insbesondere im 2-Komponenten- Spritzgussverfahren an das Gehäuse 20 angeformt oder in die Nut eingeschäumt, ist. Wie dies vorstehend bereits erläutert wurde, kann im Rahmen der Erfindung das Gehäuse 20 aus Kunststoff bestehen, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil einteilig ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche
1. Druckausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse (20) das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) aufweist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) mittels einer gaspermeablen oder gasdichten Membran (50), die in oder an einer Membranaufnahme (26) in dem Gehäuse (20) aufgenommen ist, gesperrt ist, und wobei der Membran (50) ein Schneidelement (30) zugeordnet ist, das derart ausgebildet und positioniert ist, dass bei einer Verformung der Membran (30) das Schneidelement (30) die Membran (50) zumindest an einer Stelle zerstört, um eine Strömungsverbindung zwischen einer Innenseite (21.2) der Druckausgleichsvorrichtung (10) und einer Außenseite (21.1) der Druckausgleichsvorrichtung (10) durch die Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) hindurch zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) mittels eines Federabschnitts (31) mittelbar oder unmittelbar an das Gehäuse (20) derart angekoppelt ist, dass bei einer Verformung der Membran (50) das Schneidelement zumindest bereichsweise verstellt wird.
2. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) mittelbar oder unmittelbar an das Schneidelement (30) anschließend ein Auslenkstück (36) aufweist, mit dem es zumindest in einer Betriebsstellung der Membran (50) an der Membran (50) anliegt.
3. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslenkstück (36) in der nicht druckbeaufschlagten Grundstellung der Membran (50), insbesondere dann, wenn im Bereich der Innenseite (20.2) und der Außenseite (20.1) der gleiche Umgebungsdruck ansteht, das Auslenkstück (36) an der Membran anliegt, insbesondere flächig anliegt.
4. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das Auslenkstück (36) und/oder der Federabschnitt (31) des Schneidelements (30) zumindest bereichsweise mit der Membran (50) verbunden, insbesondere formschlüssig mit der Membran (50) verbunden ist/sind.
5. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) einteilig mit dem Gehäuse (20) verbunden ist.
6. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) von einer Innenwand (25) des Gehäuses (20) begrenzt ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Innenwand (25) umlaufend ausgebildet ist, und dass das Schneidelement (30) in Richtung auf die Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) von der Innenwand vorsteht und vorzugsweise zungenförmig von der Innenwand (25) absteht.
7. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) an gegenüberliegenden Seiten Ränder (32,33) aufweist, die das Schneidelement (30) seitlich begrenzen, und dass sich an die Ränder (32,33) das Schneidelement (34), beabstandet zu der Innenwand mittelbar oder unmittelbar anschließt, und wobei die Ränder (32,33) vorzugsweise in Richtung von der Innenwand (25) zum freien Ende des Schneidelements (30) zumindest bereichsweise konvergieren.
8. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das freie Ende des Schneidelements (30) und/oder die Ränder (32) und/oder ein sonstiger, von der Innenwand des Gehäuses (20) beabstandet angeordneter Bereich des Schneidelements (30) eine Schneide (34) aufweist oder bildet.
9. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) eine Membranaufnahme (26) mit einem Verbindungsabschnitt (26.1) aufweist, dass die Membran (50) mit einem Befestigungsabschnitt (53) umlaufend mit dem Verbindungsabschnitt (26.1) verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist, und dass vorzugsweise der Anlageabschnitt (35) in den Verbindungsabschnitt (26.1) flächig übergeht.
10. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (50) eine Membran-Außenseite (51) und gegenüberliegend eine Membran-Innenseite (52) aufweist, dass die Membran- Außenseite (51) der Außenseite (20.1) des Gehäuses (20) und die Membran- Innenseite (52) der Innenseite (20.2) des Gehäuses (20) zugewandt ist, und dass das Schneidelement (30) der Membran-Außenseite (51) gegenübersteht, insbesondere auf dieser in der nicht druckbeaufschlagten Grundstellung der Membran (50) aufliegt.
11. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegbegrenzer(40) vorgesehen ist der in Richtung zur Außenseite (20.1) des Gehäuses (20) hin beabstandet zu dem Schneidelement (30) einen Anschlag (44) hält, und dass das Schneidelement (30) an dem Anschlag (44) bei einer Verformung der Membran (50) anschlägt.
12. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegbegrenzer (40) mittels eines Verbindungsabschnitts (42) einteilig mit dem Gehäuse (20) verbunden ist.
13. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (44) des Wegbegrenzers (40) mittels eines Abstandsstücks (43) beabstandet zu der Innenwand (23) des Gehäuses (20), welche zumindest bereichsweise die Gas-Durchtrittsöffnung bildet, gehalten ist.
14. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) einen Dichtabschnitt (22) mit einer umlaufenden Dichtung und oder einem Energierichtungsgeber (22.2) aufweist, wobei die Dichtung und/oder der Energierichtungsgeber (22.2) als separates Bauteil im Bereich einer Montagefläche (22.1) angeordnet ist, oder dass die Dichtung und/oder der Energierichtungsgeber (22.2) im Bereich einer Montagefläche (22.1) einteilig mit dem Gehäuse (20) ausgebildet ist.
15. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) eine einteilig angeformte Abdeckung (21) aufweist, die vorzugsweise umlaufend um die Gas Durchtrittsöffnung (26.2) verlaufend ausgebildet ist und die radial nach außen am Gehäuse (20) vorsteht.
16. Druckausgleichsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Außenseite (20.1) des Gehäuses ein abstehendes Anschlussstück (27) angeformt ist, das mit einem Ableitbereich (27.1) in gasleitender Verbindung mit der Gas Durchtrittsöffnung (26.2) steht und hier eine Gasführung (27.3) bildet, wobei die Gasführung 27.3 eine Austrittsöffnung (27.4 bildet.
17. Druckausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Innenseite (20.2) des Gehäuses (20) ein Befestigungsteil (28) abstehend angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, eine Verbindung des Gehäuses (20) mit dem Aufnahmegehäuse der elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung zu bilden, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Befestigungsteil (28) einen Gewindeabschnitt (28.1), vorzugsweise ein Außengewinde, aufweist, und wobei der Befestigungsteil (28) mit einer Innenwand (28.2) eine Gasdurchführung begrenzt, die mit der Gas-Durchtrittsöffnung (26.2) in gasleitender Verbindung steht.
PCT/EP2021/074888 2021-03-19 2021-09-10 Druckausgleichsvorrichtung WO2022194402A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023557045A JP2024511362A (ja) 2021-03-19 2021-09-10 圧力補償装置
US18/279,620 US20240145848A1 (en) 2021-03-19 2021-09-10 Pressure equalization device
KR1020237035413A KR20230173101A (ko) 2021-03-19 2021-09-10 압력 균형 장치
EP21777450.4A EP4308835A1 (de) 2021-03-19 2021-09-10 Druckausgleichsvorrichtung
CN202180095428.7A CN117120757A (zh) 2021-03-19 2021-09-10 压力平衡装置
IL305878A IL305878A (en) 2021-03-19 2021-09-10 A device for comparing pressure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021106903.3A DE102021106903A1 (de) 2021-03-19 2021-03-19 Druckausgleichsvorrichtung
DE102021106903.3 2021-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022194402A1 true WO2022194402A1 (de) 2022-09-22

Family

ID=77913088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/074888 WO2022194402A1 (de) 2021-03-19 2021-09-10 Druckausgleichsvorrichtung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240145848A1 (de)
EP (1) EP4308835A1 (de)
JP (1) JP2024511362A (de)
KR (1) KR20230173101A (de)
CN (1) CN117120757A (de)
DE (1) DE102021106903A1 (de)
IL (1) IL305878A (de)
WO (1) WO2022194402A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022119107A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Bodo Konzelmann KG. Druckausgleichsvorrichtung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4432445A1 (de) * 2023-03-14 2024-09-18 Cellforce Group GmbH Vereinfachte montage einer berstmembran durch verstärkung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415708A (en) * 1973-11-14 1975-11-26 Black Sivalls & Bryson Inc Safety pressure relief device
US5720380A (en) * 1995-12-01 1998-02-24 Oklahoma Safety Equipment Co. Reverse buckling disk with incorporated knife
WO2002029296A1 (en) * 2000-10-02 2002-04-11 John Goddard Pressure release bursting disc
US20040028995A1 (en) * 2002-08-09 2004-02-12 Alexander Shelekhin Electrochemical cell with flat casing and vent
US20050103786A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-19 Fike Corporation Non-fragmenting pressure relief apparatus
EP1591703A2 (de) * 1999-12-30 2005-11-02 Process Equipment Inc. Sicherheitventil mit Sollbruchstelle
DE102011080325A1 (de) 2011-08-03 2013-02-07 Elringklinger Ag Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse einer elektrochemischen Vorrichtung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2252519A1 (en) 1973-11-26 1975-06-20 Labem Safety valve for pressurised storage container - overpressure releases plunger to rupture sealing diaphragm
JPH11273652A (ja) 1998-03-25 1999-10-08 Hitachi Metals Ltd 導電脆性材料及びその製造方法とこれらを用いた二次電池用電流遮断非復帰型安全装置及びこれらの安全装置を用いた二次電池
DE102009000802A1 (de) 2009-02-12 2010-08-19 Robert Bosch Gmbh Überdruckventil für einen Verpackungsbehälter
CA3078980A1 (en) 2017-10-12 2019-04-18 Bs&B Innovations Limited Rupture disk

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415708A (en) * 1973-11-14 1975-11-26 Black Sivalls & Bryson Inc Safety pressure relief device
US5720380A (en) * 1995-12-01 1998-02-24 Oklahoma Safety Equipment Co. Reverse buckling disk with incorporated knife
EP1591703A2 (de) * 1999-12-30 2005-11-02 Process Equipment Inc. Sicherheitventil mit Sollbruchstelle
WO2002029296A1 (en) * 2000-10-02 2002-04-11 John Goddard Pressure release bursting disc
US20040028995A1 (en) * 2002-08-09 2004-02-12 Alexander Shelekhin Electrochemical cell with flat casing and vent
US20050103786A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-19 Fike Corporation Non-fragmenting pressure relief apparatus
DE102011080325A1 (de) 2011-08-03 2013-02-07 Elringklinger Ag Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse einer elektrochemischen Vorrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022119107A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Bodo Konzelmann KG. Druckausgleichsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021106903A1 (de) 2022-09-22
CN117120757A (zh) 2023-11-24
KR20230173101A (ko) 2023-12-26
EP4308835A1 (de) 2024-01-24
JP2024511362A (ja) 2024-03-13
IL305878A (en) 2023-11-01
US20240145848A1 (en) 2024-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020141044A1 (de) Entgasungseinheit und elektronikgehäuse, insbesondere batteriegehäuse
WO2022194402A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung
EP2425474B1 (de) Ventilstopfen
EP2554882A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse einer elektrochemischen Vorrichtung
DE102019133307A1 (de) Entgasungseinheit zur Anordnung an einem Behälter und Anordnung mit einer solchen Entgasungseinheit
DE102007034049B3 (de) Piezoelektrisches Ventil
DE102015106983A1 (de) Fluidisches Sicherheitsventil und damit ausgestattete Batteriekomponente
EP3153755B1 (de) Quetschflansch mit montagekontrolle
EP3439746A1 (de) Schnellöffnungsventil für einen druckbeaufschlagten löschfluidbehälter, und löschfluidbehälter mit selbigem
EP4268318A1 (de) Notentgasungsvorrichtung
DE102020129933A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung
EP0554535A1 (de) Verschlussstopfen für elektrische Akkumulatoren
EP1036261A1 (de) Verschlussdeckel
EP0799738B1 (de) Kraftstoffbehälter aus Kunststoff
DE102020112565B4 (de) Druckentlastungsventil
WO2024022690A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung
DE102021001258A1 (de) Ventil zum Druckausgleich und/oder zur Notentlüftung eines Behälters, vorzugsweise eines Gehäuses einer Fahrzeugbatterie, sowie Behälter mit einem solchen Ventil
DE102021100816A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung
DE3932269C2 (de) Druckbegrenzungsventil für einen Hydraulikkreis
DE102011013298A1 (de) Beschlag und Duschabtrennung
DE102021122477A1 (de) Druckausgleichsvorrichtung
DE69901009T2 (de) Gasdruckregler
DE4041124C2 (de) Sicherheitsventil für galvanische Zellen oder für ein Batteriegehäuse
DE102020101756B4 (de) Berstschutzeinheit
DE102022003358A1 (de) Druckausgleichselement für Batteriegehäuse

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21777450

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 305878

Country of ref document: IL

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202347061823

Country of ref document: IN

Ref document number: 2301005816

Country of ref document: TH

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023557045

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020237035413

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2021777450

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021777450

Country of ref document: EP

Effective date: 20231019