阅读说明：本技术 用于壳体的安全阀以及用于储存电能的储能器 (Safety valve for a housing and energy store for storing electrical energy ) 是由 A·戴恩德尔 于 2018-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于壳体的安全阀(1),该安全阀用于在达到或超过壳体中的规定的破裂压力时释放壳体的壳体开口。在此规定,在安全阀(1)的由弹性体制成的基体(2)中形成有沿周向方向连续的接纳槽(10),该接纳槽用于形状配合地接纳壳体的保持接片。本发明还涉及一种用于储存电能的储能器。(The invention relates to a safety valve (1) for a housing, for releasing a housing opening of the housing when a defined rupture pressure in the housing is reached or exceeded. Provision is made for a receiving groove (10) which is continuous in the circumferential direction and is intended for the form-fitting reception of a retaining web of the housing to be formed in a base body (2) of the safety valve (1) made of an elastomer. The invention also relates to an energy storage device for storing electrical energy.)

用于壳体的安全阀以及用于储存电能的储能器

技术领域

本发明涉及一种用于壳体的安全阀，该安全阀用于在达到或超过壳体中的规定的破裂压力时释放壳体的壳体开口。本发明还涉及一种用于储存电能的储能器。

背景技术

由现有技术例如已知文献EP 1 321 993 B1。该文献涉及一种电池安全阀，其包括具有厚度的阀板、形成在阀板上的破裂槽、以及位于破裂槽的内部区域中的一个或多个破裂辅助槽，其中，破裂辅助槽包括下述的构造，即，阀板在破裂辅助槽上的剩余厚度比阀板在破裂槽上的剩余厚度大，并且破裂辅助槽的至少一个端部与破裂槽连接。在此规定，在阀板上形成的破裂槽是环形的破裂槽，并且阀板的破裂辅助槽的底部部段比阀板的破裂槽的底部部段宽。

此外，从文献DE 10 2015 221 738 A1中已知一种破裂设备，该破裂设备适用于在压力作用下裂开，该破裂设备具有破裂片，其中，破裂片具有至少一个破裂缺口，用于在压力作用下裂开，其中，至少一个破裂缺口借助于切削设备产生，其中，破裂片具有至少一个不同于破裂缺口的、用于校准切削设备的校准缺口。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于壳体的安全阀，该安全阀相对于已知的安全阀具有优点，特别是易于制造并且易于安装在壳体上。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的用于壳体的安全阀来实现。在此规定，在安全阀的由弹性体制成的基体中设计有沿周向方向连续的接纳槽，该接纳槽用于形状配合地接纳壳体的保持接片。

安全阀用于流体密封地封闭壳体或壳体的壳体开口。安全阀这样设计，即，在存在于壳体中的压力小于破裂压力时，安全阀流体密封地封闭壳体或壳体开口。然而，如果壳体中的压力达到或超过破裂压力，那么安全阀打开，并且在壳体的壳体内部空间与壳体的外部环境之间建立流动连接。存在于壳体中的压力可以相应地通过安全阀卸载。

壳体例如是用于储存电能的储能器的组成部分。相应地，在壳体中布置有至少一个电池单体，其例如设计为锂离子电池单体。优选地，多个这样的电池单体布置在壳体中。通过壳体保护电池单体使其免受外部影响、例如湿气和/或机械力作用。为此目的，壳体设计为密封的或者至少基本上密封的。

为了平衡在壳体内部空间中的内部压力与外部环境中的环境压力之间的压力差，壳体可以具有至少一个压力平衡元件。该压力平衡元件可以平衡例如由温度波动或不同的环境压力引起的压力差。这种压力平衡元件例如具有至少一个可变形的或可压缩的元件。然而，压力平衡元件优选密封地封闭壳体或者布置在密封的壳体中。

如果在壳体中出现内部压力的突然的和/或强烈的压力上升——例如由于电池单体的机械损坏、强烈的加热、过量充电或类似情况引起的压力上升，则该压力上升不再能够单纯通过压力平衡元件来平衡或可能需要非常大量的压力平衡元件。为了尽管在压力升高时也能防止不受控制的脱气或甚至壳体破裂，设置安全阀。原则上可以使用破裂元件作为安全阀。

根据本发明的安全阀例如具有基体，在该基体中设计有卸压开口。卸压开口首先利用膜片封闭。膜片与基体一体地和材料统一地形成。该膜片这样构造，即，一旦壳体中的内部压力达到破裂压力，膜片就破裂。在此，破裂压力以相对压力的形式给出，即以相对于环境压力的相对压力的形式给出。代替破裂压力，也可以使用破裂压力差，当在内部压力与环境压力之间的压力差达到或超过该破裂压力差时，膜片破裂。

除了安全阀的具有膜片的设计方案之外，替代方案也可以规定，一旦达到或超过破裂压力，安全阀就整体从壳体上脱落。在这种情况下，基体和位于该基体中的接纳槽这样设计，即，一旦达到破裂压力，则与壳体的形状配合的连接松脱。此外，安全阀这样构造，即，在连接松脱时由存在于壳体中的压力将安全阀从壳体开口中移出。

为了能够将安全阀简单且快速地固定在壳体上，在任何情况下都规定，在基体中设计有接纳槽，该接纳槽用于形状配合地接纳壳体的保持接片。换句话说，提供了安全阀或安全阀基体在壳体上的形状配合的固定。就此而言，安全阀可以通过套装到壳体上或通过插入到壳体开口中而以简单的方式和方法固定在壳体中。

为了能够简单地安装或引入安全阀，基体弹性地设计并且为此由弹性体构成。因为在安全阀的具有膜片的实施方案中，膜片与基体一体地和材料统一地形成，所以所述膜片也由弹性体、即与基体相同的弹性体构成。优选地，整个安全阀——与其余设计无关地——一体地和材料统一地形成，即整体地由弹性体制成。这使得能够特别简单且成本有利地制造安全阀，例如通过注塑或类似方法。

基体的弹性一方面使得壳体的保持接片能够简单地装入到接纳部中，以便将安全阀形状配合地固定在壳体上。另一方面，基体的弹性确保壳体或壳体开口的可靠密封。为此，接纳槽优选地设计成小于保持接片的尺寸，从而使基体在其安装在壳体上之后由于其弹性而连续地挤压到壳体上，特别是挤压到保持接片上。就此而言，在将安全阀安装在壳体开口中或壳体开口上之后，不需要采取附加的措施来密封壳体。

一方面，所述的安全阀可以以非常低的成本制造，因为其优选地由例如通过注塑制造的一个单个部件组成。另一方面也实现了安全阀在壳体上的简单安装，这是因为简单地套装到壳体上或插入到壳体中就足以将该安全阀可靠地且密封壳体开口地固定在壳体上。

本发明的一个改进方案规定，弹性体被设计为EPDM。乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)特别适合于密封。该乙烯-丙烯-二烯橡胶的特征在于相对于外部影响和高温的高耐受性。使用这样的乙烯-丙烯-二烯橡胶来形成基体和膜片确保了安全阀的优异的使用寿命。

本发明的一个优选的设计方案提出了如下的基体，在该基体中设计有卸压开口，该卸压开口利用与基体一体地和材料统一地形成的膜片封闭，并且该膜片被设计为用于在规定的破裂压力下破裂。上面已经指出了这一点。这种设计方案能实现特别精确地限定破裂压力。

在本发明的另一个实施方式的范围内可以规定，接纳槽沿径向方向向内——特别是朝向卸压开口的方向——开放，或者设计为沿径向方向向外——特别是在安全阀的背离卸压开口的侧上——开放。在前一种情况下，接纳槽因此沿径向方向关于安全阀或卸压开口的纵向中轴线向内开放，在后一种情况下向外开放。

接纳槽的向内开放的实施方式例如能实现将安全阀套装到壳体的接纳接管上，该接纳接管具有沿径向方向向外指向的保持接片。这种设计方案的优异之处特别是在于特别简单的安装，这是因为在将安全阀安装到接纳接管上时，基体沿径向方向向外扩张。就此而言，为了安装安全阀，仅需要很小的安装力。

如果接纳槽沿径向方向向外开放，那么安全阀优选地设置为用于装入到壳体的壳体开口中。在这种情况下，保持接片以壳体开口的边缘的形式存在。在安全阀的这种设计方案中，基体在安装安全阀时沿径向方向向内变形。为此，比起提到的前述实施方式需要施加更大的安装力。然而相反地，也通过安全阀实现了更好地密封壳体开口。

本发明的另一个优选的实施方式规定，保持接片以设计在壳体壁中的壳体开口的边缘的形式或以壳体的接纳接管的形状配合突出部的形式存在。上面已经指出了这一点。对于安全阀的实施方式，在壳体中边缘闭合地形成的壳体开口的边缘优选地用作保持接片，在该实施方式中，接纳槽在背离卸压开口的方向上开放。除了已经提到的优点之外，该变型方案的优异之处还在于壳体的简单的设计方案，这是因为在壳体壁中可仅形成壳体开口。替代地，保持接片可以形成在壳体的接纳接管上并且在那里以形状配合突出部的形式存在。形状配合突出部优选地沿周向方向完全地包围接纳接管，即连续地构造，以便实现安全阀在壳体上的固定且密封的配合。

本发明的一个改进方案规定，接纳槽——在安全阀的纵剖面中观察——一方面由第一接片界定并且另一方面由与第一接片间隔开地布置的第二接片界定，其中，这些接片从基体伸出，在第一接片上在该第一接片的背离接纳槽的侧上设计有上升斜面使得第一接片在将安全阀压入壳体开口中时或者在压套到接纳接管上时弹性弹出。

接纳槽沿以纵向中轴线为基准的轴向方向观察由两个接片、即第一接片和第二接片界定。在此，这两个接片彼此间隔开地布置，特别地，这两个接片平行地或彼此至少近似平行地延伸。接片从基体伸出，即通过该基体、优选仅通过该基体相互连接。

在接片之间的间距优选地如此确定尺寸，即，在将保持接片装入到接纳槽中之后，一方面第一接片贴靠在保持接片上，另一方面第二接片也贴靠在保持接片上。优选地，在安全阀的松弛状态下，在接片之间的间距小于保持接片沿轴向方向的延伸距离，使得在安全阀安装在壳体上之后，保持接片以夹紧的方式被保持在接片之间。

为了简化将保持接片引入到接纳槽中，在接片之一、即第一接片上设计有上升斜面。该上升斜面沿轴向方向观察背离接纳槽，从而当安全阀被安装时，保持接片使第一接片弹性地偏移。就此而言，确保了安全阀在壳体上的极其简单的安装。

本发明的另一个设计方案规定，密封接片连接在第二接片上，或者密封接片布置在基体的背离第二接片的侧上，其中，密封接片在纵剖面中观察至少部分地覆盖接纳槽和/或第一接片。密封接片用于在安装安全阀之后密封壳体开口。密封接片特别这样设计，即，在将安全阀安装在壳体上之后，该密封接片紧贴在壳体的壁上，其中，该壁具有壳体开口或接纳接管。

密封接片例如可以直接连接到第二接片上或者从该第二接片出发沿径向方向向外延伸。替代地，当然也可能的是，密封接片从基体出发。然而在此，密封接片也优选地沿径向方向向外延伸。特别在前一种的情况下规定，密封接片沿轴向方向至少部分地覆盖接纳槽和/或第一接片。

优选地，密封接片完全地覆盖接纳槽并且至少部分地覆盖第一接片。在将安全阀安装在壳体上时，通过壳体相应地使密封接片弹性地偏移，从而使得该密封接片随后可靠地、密封地贴靠在壳体上或者壳体壁上。如果密封接片布置在基体的背离第二接片的侧上，则密封接片沿轴向方向观察优选完全覆盖第一接片。密封接片优选地沿周向方向连续地形成，以便获得特别好的密封效果。

本发明的另一个实施方式规定，在卸压开口中布置有多个可弹性变形的关闭元件，这些关闭元件在关闭位置中封闭卸压开口并且在第二位置中释放该卸压开口以实现通流，其中，这些关闭元件在第一位置中借助于膜片相互连接并且保持在第一位置中。就此而言，卸压开口不仅仅由膜片封闭。更确切地说，附加地设置关闭元件，该关闭元件可至少局部地弹性变形。优选地，关闭元件可弹性变形地形成在基体上或者从该基体伸出。

在第一位置中，关闭元件这样相互贴靠，使得它们完全封闭卸压开口。膜片将关闭元件相互保持在一起并且将关闭元件保持在第一位置中。一方面膜片确保了，只要内部压力小于破裂压力，关闭元件就保留在第一位置中。另一方面，如果关闭元件不完全密封地相互贴靠，则膜片消除了在关闭元件之间残余的流动路径。

也就是说，膜片不仅用于流体密封地封闭卸压开口，而且还用于将关闭元件保持在第一位置中，其中，关闭元件可以有助于或至少有助于对卸压开口的流体密封的封闭。关闭元件优选地具有比膜片明显更大的壁厚，特别是关闭元件的壁厚是膜片的壁厚的至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少10倍、至少25倍、至少50倍或至少100倍。

关闭元件以如下方式构造和布置在基体上，即，在膜片破裂之后，从壳体中溢出的流体能朝向第二位置的方向挤压关闭元件。然而，关闭元件被弹性地这样构造，即，关闭元件的弹性将关闭元件朝向第一位置的方向挤压。在流体从壳体中溢出并且相应地建立压力平衡之后，关闭元件就此而言优选再次位于第一位置中，在该第一位置中，关闭元件封闭卸压开口。然而由于膜片破裂，关闭元件现在在明显小于破裂压力的打开压力下便已释放卸压开口。安全阀的所描述的设计方案具有这样的优点，即，在膜片破裂之后也确保壳体的一定的密封性。

本发明的另一个实施方式规定，所述多个关闭元件中的每个关闭元件在背离基体的侧上具有两个弹性地相互连接的接片，这两个接片朝向基体的方向彼此融合。这些接片在其面对基体的侧上相对彼此成角度，例如相互垂直。关闭元件就此而言基本上构造成V形。接片的壁厚朝向基体的方向——优选连续地——增大，从而接片朝向基体的方向彼此融合并且共同融入到基体中。通过这个设计方案确保了在膜片破裂时可靠地释放卸压开口。同时，实现了关闭元件的足够的弹性，以便在压力平衡之后将关闭元件再次转移或挤压到第一位置中。

本发明的另一个优选的设计方案规定，所述接片中的每个接片在第一位置中贴靠在所述关闭元件中的另一个关闭元件的接片之一上并且通过膜片与其连接。两个关闭元件的接片在第一位置中基本上彼此平行地布置并且通过膜片相互连接。这种设计方案可以特别简单地通过注塑方法来制造。例如按照软管管口的方式制造安全阀，其中，与其不同的是，在制造之后不去除膜片。这使得能够特别简单且成本有利地制造安全阀。

最后，在本发明的一个优选的设计方案的范围内可以规定，安全阀被设置为注塑件。如已经阐述的那样，这实现了安全阀的特别简单且成本有利的制造。

本发明还涉及一种用于储存电能的储能器，该储能器具有至少一个布置在封闭的壳体中的电池单体和布置在壳体的壳体开口中的安全阀，所述安全阀用于在达到或超过壳体中的规定的破裂压力时释放壳体的壳体开口，所述安全阀特别是根据在本说明书的范围内的实施方案的安全阀。在此规定，在安全阀的由弹性体制成的基体上设计有沿周向方向连续的接纳槽，该接纳槽用于形状配合地接纳壳体的保持接片。

已经指出了安全阀或储能器的这种设计方案的优点。不仅储能器、而且安全阀都可以按照在本说明书的范围内的实施方式进行改进，从而就此而言参考这些实施方式。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明，而不限制本发明。

图中示出：

图1示出用于壳体的安全阀的第一实施方式的示意图，

图2示出安全阀的第一实施方式的示意性剖面图，

图3示出安全阀的第二实施方式的示意图，

图4示出安全阀的第三实施方式的示意图，

图5示出安全阀的第三实施方式的另一示意图。

图6示出安全阀的第四实施方式的示意图。

具体实施方式

图1示出用于壳体的安全阀1的第一实施方式的示意图。安全阀1具有基体2，在该基体中设计有在此不可见的卸压开口3。在这里所示的实施例中，从基体2伸出多个关闭元件4、例如四个关闭元件4。关闭元件4与基体2一体地和材料统一地形成。示出位于第一位置中的关闭元件4，在该第一位置中关闭元件封闭卸压开口3。在第一位置中，关闭元件与膜片5连接，该膜片与关闭元件并进而与基体2一体地和材料统一地形成。

膜片5将关闭元件4保持在第一位置中，也就是说首先防止通过关闭元件4释放卸压开口3。膜片5这样设计，即，该膜片在规定的破裂压力下破裂，从而随后允许关闭元件4从第一位置中朝向第二位置的方向转移，在所述第二位置中卸压开口3被释放。

在此可以看出，关闭元件4分别由两个弹性地相互连接的接片6和7构成，所述接片相对彼此成角度，使得关闭元件4中的每个关闭元件基本上具有V形。关闭元件4中的每个关闭元件的接片6和7弹性地相互连接并且朝向基体2的方向彼此融合。膜片5在安全阀上这样设计，即，在关闭元件4的第一位置上，每个接片6与相应的关闭元件4的相应相邻的接片7连接。

为了借助于安全阀1实现壳体的足够的密封，安全阀1具有密封接片8，该密封接片沿以安全阀1的在此未示出的纵向中轴线9为基准的周向方向连续地形成。密封接片8就此来说形成密封环。

图2示出安全阀1沿着纵向中轴线9剖开的示意性纵向剖面图。可以看出，在基体2中设计有沿周向方向连续的接纳槽10，该接纳槽用于形状配合地接纳壳体的保持接片。接纳槽10在此位于第一接片11与第二接片12之间。接片11和12由基体2形成并且在这里所示的实施例中沿背离卸压开口3的方向突出。该接片这样布置和设计，使得接纳槽10在背离卸压开口3的方向上开放。

可以清楚地看出，第一接片11具有上升斜面13，该上升斜面能实现安全阀1的简单安装，这是因为第一接片11在安装安全阀1时由/被壳体的保持接片沿径向方向向内偏移，直至保持接片到达接纳槽10。此外可以看出，密封接片8在这里所示的实施例中从第二接片10伸出，即沿径向方向向外延伸。密封接片8在此这样布置和取向，使得该密封接片沿轴向方向观察完全地蔓延过接纳槽10并且至少部分地覆盖第一接片11。借助于密封接片8的这种设计方案确保了：密封接片8在安全阀1安装在壳体上之后可靠地、密封地贴靠在壳体上或者壳体的壁上。

图3示出安全阀1的第二实施方式的示意图。该第二实施方式基本上类似于上述实施方式，因此可以参考上述实施方式，并且以下仅对区别进行说明。区别在于，接纳槽10在此不再在背离卸压开口3的方向上开放，而是朝向卸压开口3的方向开放。相应地，在这里示出的安全阀1在第二实施方式中被设计为用于施加到壳体的接纳接管上，其中，保持接片设计在接纳接管上。此外，不存在密封接片8，当然也可以可选地形成该密封接片。安全阀1的第二实施方式的工作原理与根据第一实施方式的安全阀1相同或至少基本上相同。

图4示出安全阀1的第三实施方式的示意性剖面图。原则上再次参考上述实施方案，并且下面仅指出区别。区别在于，代替关闭元件5仅存在唯一一个关闭元件14，该关闭元件通过膜片5与基体2、特别是第二接片12连接。如在上述第二个实施方式中那样，接纳槽10沿径向方向向内、也就是说朝向卸压开口3的方向开放。

再次设置的密封接片8沿径向方向向外延伸，即从基体2上伸出。该密封接片沿轴向方向完全蔓延过第一接片11，以便确保密封接片8可靠地贴靠在壳体上或者壳体壁上。当然，第四实施方式的安全阀1关于接纳槽10的取向也可以替代地类似于第一实施方式构造，从而接纳槽10沿径向方向朝外部开放。在这种情况下，接片11和12也根据与第一实施方式相对应的实施方式构造。

图5示出安全阀1的第三实施方式的另一示意图。可以看出，膜片5沿周向方向不是完全地、而是仅仅部分地包围关闭元件14。由此，关闭元件在铰接区域15中与膜片5无关地与基体2连接，特别是弹性地、可摆动地、以通过(铰接件)支承的方式可摆动地连接。在膜片5由于达到破裂压力而破裂时，关闭元件14不完全从基体2脱离，而是保持在该基体上。

因此，一方面可靠地防止了关闭元件14的损失，并且另一方面可靠地防止了其它元件的损坏或由于关闭元件14脱离而引起的伤害。例如，膜片5在周向方向上以至少315°、至少330°或至少345°的圆周角包围关闭元件，并且铰接区域相应地以最高45°、最高30°或最高15°的圆周角包围关闭元件。

图6示出安全阀1的第四实施方式。关于接纳槽10的取向，其相应于第一实施方式，从而原则上参考相应的实施方案。替代地，当然也可以根据第二和第三实施例，实现接纳槽10沿径向方向向内的取向。为此也参考相应的实施方案。

然而与其它实施方式不同，第四实施方式不具有卸压开口3、关闭元件4或关闭元件14，并且也不具有膜片5。更确切地说，安全阀1按照塞子的方式插入壳体开口中，在该壳体开口处，安全阀通过接纳槽10或者接片11和12和保持接片的共同作用而被保持。密封接片8在此密封地贴靠在壳体上，从而产生出色的密封性。

在达到或超过破裂压力时，基体2这样弹性地变形，使得形状配合连接松开。相应地，破裂压力可以将安全阀1整体从壳体开口中移出。安全阀1在横剖面中观察原则上可以具有任意的形状。然而优选地，该安全阀是圆形的或椭圆形的。

安全阀1的所述设计方案的特征一方面在于其成本有利的制造，另一方面在于其可简单且密封地安装在壳体上。至少基体2、关闭元件4和14以及膜片5由弹性体、优选由EPDM制成。特别优选地，整个安全阀1由弹性体制成。安全阀1可以作为注塑件存在，也就是说通过注塑形成。这确保了安全阀1的特别简单且成本有利的制造。