Frita de venteo y alivio de presión por estallido para una batería.

Una tapa de batería que comprende:

un sistema de venteo que incluye una abertura en la tapa de la batería;

una frita, situada en la abertura, que permite que los gases escapen a la vez que impide que el líquido escape; y

medios de retención para sostener dicha frita en dicha tapa;

caracterizada por que la frita actúa como un disco de descarga cuando una presión dentro de dicha batería superauna presión predeterminada que hace estallar dicha frita en dicha tapa impidiendo la explosión de la batería,sosteniendo los medios de retención la frita en la tapa hasta que dicha presión predeterminada se supera.

Frita de venteo y alivio de presión por estallido para una batería Antecedentes de la invención La patente norteamericana 6.110.617 divulga una batería de plomo inundada que incluye una carcasa que rodea una pluralidad de células que tienen un electrólito líquido en las mismas y una tapa que incorpora terminales positivo y negativo y que tiene una pluralidad de orificios de venteo. Los orificios de venteo están tapados por al menos un cierre que tiene una cavidad de venteo en el mismo y un disco de politetrafluoroetileno poroso relativamente rígido que tiene propiedades hidrofóbicas sella la cavidad de venteo.

La patente norteamericana 3.507.708 divulga una membrana fabricada de una pieza microporosa de un hidrocarburo alifático perhalogenado, preferiblemente politetrafluoroetileno o politetrafluormonocloroetileno, con respecto a la que el ángulo de mojado o contacto del líquido que va a ser detenido es sustancialmente mayor de 90°. Esta membrana puede formar parte de un tope para células primarias o secundarias para evitar la salida del electrólito líquido de tales células, a la vez que permite la salida de los gases producidos en las células.

La patente norteamericana 5.348.570 divulga un mecanismo de venteo que incluye tres miembros. Un difusor se sitúa en el orificio del segundo miembro. Una película de Gortex y una malla metálica están retenidas en el orificio del tercer miembro mediante un reborde enrollado. El difusor y la película de Gortex actúan para mantener el líquido en un lado del respiradero permitiendo mientras que los gases pasen libremente a través del mismo.

La patente norteamericana 5.422.199 divulga un sistema de venteo para una batería de almacenamiento eléctrico que comprende un tapón de venteo asociado con cada orificio de proceso. Los tapones de venteo tienen una pared lateral generalmente cilíndrica, un extremo superior cerrado, un extremo inferior abierto y una cavidad central. Una abertura de venteo se sitúa en la pared lateral del tapón de venteo y está en comunicación gaseosa con el colector y la cavidad central del tapón de venteo. Un difusor se sitúa dentro de la cavidad central del tapón de venteo entre la abertura de venteo y el extremo inferior del tapón de venteo. El difusor está adaptado para permitir el paso de gases y para retardar el paso del electrólito desde la cavidad de la célula a través de la cavidad central del tapón de venteo.

La patente norteamericana 5.981.099 divulga una batería de almacenamiento con un número de células que tiene una abertura de acceso a cada célula. En cada abertura de acceso se sitúa una válvula. La válvula incluye generalmente un alojamiento para un tapón, una junta tórica de sellado, un protector de llama y un miembro de válvula.

La patente norteamericana 6.092.812 divulga un elemento de cubierta para una abertura en el cuerpo de un vehículo de motor, tal como una ventana o un techo solar, que tiene una abertura de ventilación para intercambiar aire entre el interior y exterior del vehículo. Una membrana permeable permite el paso de aire pero impide la entrada de agua al interior. La membrana está asegurada mediante un anillo de sellado.

La patente norteamericana 6.521.024 divulga una placa de sellado con una válvula separada de prevención de explosión y una abertura de respiración. Una placa de ruptura especial se emplea en la abertura de la válvula de prevención de explosión. La solicitud WO99/48161 divulga una tapa para una batería que comprende un sistema de venteo que incluye una abertura en la tapa de la batería, una frita situada en la abertura que permite que escapen los gases a la vez que impide que el líquido escape y unos medios de retención para mantener dicha frita en dicha tapa.

Sumario de la invención La presente invención tiene por objeto una mejora en una tapa de batería que tiene una abertura de venteo, la mejora es una frita que tiene dos funciones; a saber, actúa para permitir que los gases escapen a la vez que impide que el líquido escape y además actúa como un disco de descarga cuando una presión dentro de la batería supera una presión predeterminada que hace estallar la frita de la tapa evitando la explosión de la batería.

Breve descripción de los dibujos La fig. 1 es una vista isométrica de una batería con un modo de realización de una tapa que tiene las características de la frita de la presente invención;

la fig. 2 es una vista en perspectiva de la tapa de la batería retirada de la batería mostrada en la fig. 1 y con la tapa del colector retirada de la tapa de la batería;

la fig. 3 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea 3-3 de la fig. 2, que ilustra un modo de realización para retener la frita de la presente invención;

la fig. 4 es una vista isométrica de la tapa del colector, en sección transversal parcial, que ilustra que la estructura específica de retención de la frita es una junta tórica;

la fig. 5 es una vista isométrica de otro modo de realización de una tapa de la batería que tiene las características de la frita de la presente invención;

la fig. 6 es una vista superior de la tapa de la batería mostrada en la fig. 5;

la fig. 7 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea 7-7 de la fig. 6 e ilustra otro modo de realización para retener la frita de la presente invención;

la fig. 8 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea 7-7 de la fig. 6; sin embargo, esta ilustra aún otro modo de realización para retener la frita de la presente invención.

Breve descripción de la presente invención La presente invención es una mejora para los sistemas de venteo de baterías, especialmente baterías del tipo de plomo que se utilizan comercialmente en vehículos automóviles. Recientes cambios en la industria de automoción requieren ahora, en algunos casos, que las baterías sobrevivan a un estado de inversión sin dañar el vehículo o el medio ambiente. Uno de los fabricantes líderes de la industria de automoción, BMW, marca la tendencia con su norma interna.

Las baterías de plomo pueden acumular presión durante la carga y/o la exposición al calor. Estas baterías usan una “frita” para proporcionar un venteo de los gases a fin de aliviar la presión. Una “frita” se define como un miembro poroso que permite que los gases escapen a través de la frita en una abertura de venteo mientras que impide que el líquido (electrólito) escape. La frita elegida está fabricada de politetrafluoroetileno (PTFE) . Tal frita de PTFE se describe en la patente norteamericana 6.110.617. Como se establece en la misma, una frita especial se encuentra disponible con el nombre comercial de Permeon!, un producto de Performance Plastics Products (3P) .

El voltaje de la batería y el tamaño de la carcasa de la batería son factores en el diseño de una frita. A medida que aumenta la tensión, así lo hace generalmente el tamaño de la carcasa. A medida que aumenta el tamaño de la carcasa, el tamaño de la abertura de venteo aumenta generalmente. Por lo tanto, no existe una frita única que ajuste en todas las baterías. La porosidad o el grado de permeación de la frita de PTFE está predeterminado por la prueba de estado de inversión de BMW, es decir, no existe pérdida de líquido a través de la frita cuando la batería se sitúa de modo que el líquido en la batería podría escapar de la carcasa de la batería a través de la abertura de venteo si no fuera por la frita.

Una frita con la porosidad predeterminada o el grado de permeación predeterminado para una batería concreta que tiene un voltaje conocido se fabrica mezclando PTFE con un agente esponjante tal como polimetilmetacrilato (PMMA) y un lubricante tal como un disolvente basado en hidrocarburos. Un disolvente adecuado es el disolvente de parafina Isopar, comercializado por Exxon Chemical Company. Fritas adecuadas pueden ser fabricadas con PTFE utilizando una mezcla que varía entre un 1 % en peso y un 35 % en peso de PMMA y un 1 % en peso y un 7 % en peso de Isopar. El grosor de la frita dependerá del potencial diseñado de acumular presión en la batería, es decir, el fabricante establece una acumulación de presión máxima para determinar el grosor de las paredes de la carcasa de la batería y otros parámetros esenciales de la batería. Estas presiones varían habitualmente con la tensión de la batería. Una batería de 4 V puede tener una acumulación de presión de diseño de 6894, 76 pascales (1 psi (68, 94757 milibares) ) , mientras que una batería de 36 V puede tener 34473, 8 pascales (5 psi (344, 74 milibares) ) . Es evidente que la frita se diseña para ventear la acumulación de gases y tiene tasas de permeación que... [Seguir leyendo]

1. Una tapa de batería que comprende: un sistema de venteo que incluye una abertura en la tapa de la batería; una frita, situada en la abertura, que permite que los gases escapen a la vez que impide que el líquido escape; y

medios de retención para sostener dicha frita en dicha tapa; caracterizada por que la frita actúa como un disco de descarga cuando una presión dentro de dicha batería supera una presión predeterminada que hace estallar dicha frita en dicha tapa impidiendo la explosión de la batería, sosteniendo los medios de retención la frita en la tapa hasta que dicha presión predeterminada se supera.

2. Una tapa de batería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha frita está fabricada de un 10 politetrafluoroetileno modificado.

3. Una tapa de batería de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en la que dichos medios de retención son una junta tórica situada delante de la frita.

4. Una tapa de batería de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, en la que dichos medios de retención son un alojamiento en el que se asegura dicha frita hasta que se supera dicha presión predeterminada en la batería.

5. Una tapa de batería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichos medios de retención son un reborde sobre dicha tapa, estando situada la frita contra dicho reborde.

6. Una tapa de batería de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dicha junta tórica tiene una dureza entre 70 y

80.

7. Una tapa de batería de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la presión predeterminada es 20 aproximadamente entre un 5 % y un 10 % de la presión de diseño máxima.

8. Una tapa de batería de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicho plástico moldeado es polipropileno.

Fig. 1

Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5

Fig. 6 Fig. 7

Fig. 8