СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТОКОВЫВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 1997 года по МПК H01M2/06 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве электpических аккумуляторов.

Известен способ герметизации токовывода электрического аккумулятора путем выполнения отверстия в крышке аккумулятора, размещения в нем токовывода, установки уплотнительных эластичных колец и последующего сжатия уплотнительных колец при закреплении (заявка Великобритании N 2066554, кл. Н 01 М 2/06, 1979).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании этого способа герметизации, относится ненадежность герметизации электрического аккумулятора.

Это объясняется тем, что развальцовка верхней части коллектора и соответственно прижим изолирующего элемента осуществляются на конечной стадии сборки аккумулятора, что не позволяет достичь максимального прижима из-за вероятности продавливания нижней частью металлического коллектора сепарации и закорачивания источника тока. Недостаточное поджатие ведет к разгерметизации аккумулятора, что нарушает электролитный баланс и снижает срок службы.

Известен также способ герметизации электрического аккумулятора путем выполнения отверстия в корпусе, размещения в нем токовывода, установки уплотнительных эластичных колец и последующего закрепления сжатием уплотнительных колец шляпкой токовывода к корпусу аккумулятора (заявка Японии N 59-71254, кл. Н 01 М 2/06, 1984).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата пpи использовании этого способа герметизации, относится также ненадежность аккумулятора вследствие следующих причин: во-первых, при сильном сжатии (что необходимо для надежной герметизации) резиновое кольцо будет неизбежно выдавливаться (предпосылка течи) из-под шляпки в сторону наименьшего сопротивления между шляпкой токовывода и корпусом из-за отсутствия в этом зазоре конструктивного элемента, ограничивающего объемные преобразования; во-вторых, если, с целью исключения выдавливания кольца, уменьшить сжатие прокладки, то это также будет способствовать течи из-за аномальной ползучести щелочи (особенно при поляризации электродов).

Наиболее близким способом геpметизации электрического аккумулятора к заявленному объекту по совокупности признаков является способ герметизации электрического аккумулятора путем выполнения отверстия в токоотводе и в крышке или стенке аккумулятора в месте установки соединительного элемента, прикрепления напротив отверстия колпачка с осевым отверстием для размещения соединительного элемента, размещения уплотнительного эластичного кольца, установки соединительного элемента и последующего закрепления его (патент Великобритании N 1496478, кл. Н 01 М 2/06, 1977) принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа герметизации электрического аккумулятора является также ненадежность герметизации изготовленного аккумулятора.

Это вызвано тем, что колпачок устанавливают без закрепления его в моноузел на верхнем крае отверстия крышки, т.е. он фактически опирается своим кольцевым пазом на кольцевой выступ крышки, а его фиксацию и ориентацию осуществляют посредством адгезионных сил затвердевшего в кольцевом пространстве герметика, что не может служить гарантией надежности при эксплуатации источника тока в условиях вибрации и осевых знакопеременных нагрузок в связи с возможностью разъединения незакрепленного стыковочного узла.

Низкая надежность герметизации обусловлена еще и тем, что полюсный вывод батареи, являясь продолжением мостика блока аккумулятора, крепится к нему жестко и нагрузки, действующие на блок спонтанно, передаются на вывод и гасятся посредством вертикальных микросдвигов затвердевшего герметика (при тряске, ударных осевых нагрузках, вибрации и т.п.), вследствие чего происходит постепенная потеря связи, ухудшается сцепление, нарушается целостность пары "герметик вывод", происходит отслоение затвердевшей композиции от поверхности вывода, что нарушает условия герметичности.

Кроме того, в плоских и работающих при избыточном давлении электрических аккумуляторах данное техническое решение неприемлемо из-за низкой надежности узла герметизации, его громоздкости и довольно сложного исполнения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение нового способа герметизации токовывода электрического аккумулятора из известного ряда таких же способов герметизации аккумуляторов, который по сравнению с другими представителями этого ряда обеспечил бы аккумуляторам более надежную герметизацию.

Техническим результатом, полученным при осуществлении изобретения является повышение надежности герметизации токовыводов аккумуляторов, которая обеспечивается предлагаемым способом герметизации.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе герметизации токовывода электрического аккумулятора путем выполнения отверстия в токовыводе и в крышке или стенке аккумулятора в месте установки соединительного элемента, прикрепления напротив отверстия колпачка с осевым отверстием для размещения соединительного элемента, размещения уплотнительного эластичного кольца, установки соединительного элемента и последующего его закрепления, колпачок выполняют гибким и перед его прикреплением под ним помещают уплотнительное кольцо, а закрепление соединительного элемента производят по достижении сжатия колпачка и уплотнительного кольца.

Заявленный способ герметизации токовывода аккумулятора увеличивает надежность узла герметизации токовывода аккумулятора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображена последовательность закрепления уплотнительного кольца посредством приварки колпачка к заготовке полимерного корпуса; на фиг. 2 последовательность сборки узла герметизации токовывода; на фиг.3 фрагмент заготовки корпуса с уплотнительным кольцом и колпачком в разрезе; на фиг. 4 разрез узла герметизации токовывода с соединительным элементом в виде заклепки; на фиг.5 разрез узла герметизации токовывода с болтовым соединительным элементом и частью жесткого корпуса.

Заявленный способ герметизации токовывода аккумулятора осуществляется следующим образом.

В корпусе 1, выполненном в виде карточки (параллелепипеда), или крышке (не показано) вырубают отверстие 2, в которое вставляют центрирующий опорный стержень 3, надевают на него уплотнительное кольцо 4 и колпачок 5 с осевым отверстием. Колпачок выполняют из гибкого материала, например полимера или тонкого металла. Затем колпачок прикрепляют к стенке корпуса (или крышки) против отверстия. На чертеже изображено прикрепление колпачка из полимера тепловой сваркой по контуру полым электродом 6. После прикрепления колпачка удаляют центрирующий стержень и через осевое отверстие колпачка размещают соединительный элемент 7, например в виде заклепки с глухим отверстием или в виде болта. Затем на соединительный элемент с внешней его стороны надевают токовывод 8 посредством выполненного в нем отверстия и шайбу 9. После этого закрепляют соединительный элемент либо развальцовкой глухого отверстия заклепки, либо завинчиванием гайки 10 болта по достижении сжатия колпачка и уплотнительного кольца. Вследствие этого происходит герметизация узла токовывода.

Пример 1. Берут двухслойную полимерную пленку (политерм), один слой - полиэтилен, другой полиамид толщиной 0,15 м, вырезают заготовку корпуса размером 68 • 93 мм и вырубают на противоположных сторонах карточки два отверстия диаметром 3 мм. Затем размещают эту карточку на приспособление с двумя центрирующими стержнями, надевают на них уплотнительные резиновые кольца толщиной 1 мм с наружным диаметром d_н 5 мм и отверстием d_от 2,5 мм. Поверх кольца надевают гибкий колпачок из политерма с диаметром d_ш 11 мм и отверстием d. _о.ш. 3 мм таким образом, чтобы более легкоплавкие слои (полиэтиленовые) были направлены навстречу друг другу. Затем рабочим инструментом тепловой сварочной машины, полым цилиндром, нагретым до 120^o С, приваривают гибкий колпачок по контуру к заготовке корпуса. После этого в соосные отверстия колпачка, уплотнительного кольца и отверстия корпуса вставляют металлические заклепки с диаметром шляпки 6 мм и диаметром тела 3 мм с глухим отверстием таким образом, чтобы шляпки заклепок были со стороны более легкоплавкого слоя полиэтилена, затем на заклепки надевают ленточный токовывод, шайбу и развальцовывают тело заклепки. Толщина узла герметизации получалась 1,6-1,8 мм.

После этого заготовку сваривают в пакет, помещают внутрь блока аккумулятора НКГ-0,75, приваривают токоотводы к токовыводам электрода, сваривают верхний шов.

Испытания показали надежность узла герметизации.

Пример 2. В условиях примера 1 корпус выполняют в виде жесткого параллелепипеда, а в качестве соединительного элемента используют болт с гайкой. В результате этого при навинчивании гайки происходит уплотнение за счет сжатия колпачка и уплотнительного кольца.

В заявляемом способе прижим узла герметизации можно осуществлять различными соединениями помимо вышеуказанных, а колпачок с уплотнительным кольцом может устанавливаться как с внешней, так и с внутренней стороны корпуса (крышки) аккумулятора.

Использование предлагаемого способа герметизации токовывода обеспечивает надежную герметизацию аккумулятора.

Таким образом, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Использование: производство электpических аккумуляторов. Сущность изобретения: в корпусе вырубают отверстие, в которое устанавливают центрирующий стержень, надевают на него уплотнительное кольцо, а поверх кольца - колпачок с осевым отверстием, который прикрепляют к корпусу пpотив отверстия, после чего удаляют центpиpующий стеpжень и в отверстии размещают соединительный элемент в виде заклепки с глухим отвеpстием или болта, на который с внешней стороны надевают токовывод с отверстием и шайбу и закрепляют соединительный элемент либо развальцовкой глухого отверстия, либо завинчиванием гайки бота. 5 ил.

Способ герметизации токовывода электрического аккумулятора путем выполнения отверстия в токовыводе и в крышке или стенке аккумулятора в месте установки соединительного элемента, прикрепления напротив отверстия колпачка с осевым отверстием для размещения соединительного элемента, размещения уплотнительного эластичного кольца, установки соединительного элемента и последующего его закрепления, отличающийся тем, что колпачок выполняют гибким и перед его прикреплением под ним помещают уплотнительное кольцо, а закрепление соединительного элемента производят по достижении сжатия колпачка и уплотнительного кольца.