(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (13) B1 (51) IntCl7: B29C 59/16 H01M 2/04 (54) Akumulator z obudową z tworzywa sztucznego (30) Pierwszeństwo: ,EP, (73) Uprawniony z patentu: Accumulatorenwerke Hoppecke Carl Zoellner & Sohn GmbH & Co. KG., Brilon, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 10/98 (72) Twórcy wynalazku: Gerhard Pospiech, Brilon, DE Günter Saßmannshausen, Brilon, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/03 (74) Pełnomocnik: Borowska-Kryśka Urszula, PATPOL Spółka z o.o. PL B1 (57) 1. Akumulator z obudową z tworzywa sztucznego, przy czym przynajmniej część obudowy stanowi obudowa z izolacyjnych tworzyw sztucznych, znamienny tym, że na części obudowy akumulatora wykonanej z izolacyjnych tworzyw sztucznych znajdują się obszary przewodzące utworzone poprzez doprowadzenie energii termicznej.

2 Akumulator z obudową z tworzywa sztucznego Zastrzeżenia patentowe 1. Akumulator z obudową z tworzywa sztucznego, przy czym przynajmniej część obudowy stanowi obudowa z izolacyjnych tworzyw sztucznych, znamienny tym, że na części obudowy akumulatora wykonanej z izolacyjnych tworzyw sztucznych znajdują się obszary przewodzące utworzone poprzez doprowadzenie energii termicznej. 2. Akumulator według zastrz. 1, znamienny tym, że część obudowy zawierająca obszary przewodzące, stanowi pokrywę (1). 3. Akumulator według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obszary przewodzące pokrywy (1) tworzą kratkę obejmującą pasma poziome (7) i pasma pionowe (8). 4. Akumulator według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obszary przewodzące połączone są z przynajmniej jednym biegunem. 5. Akumulator według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że z każdym z biegunów połączona jest jedna z kratek utworzona z przewodzących obszarów i izolowana względem innej kratki. * * * Przedmiotem wynalazku jest akumulator z obudową z tworzywa sztucznego, przy czym przynajmniej część obudowy stanowi obudowa z izolacyjnych tworzyw sztucznych. Izolacyjne tworzywa sztuczne mają zwykle rezystancję powierzchniową >1010 Ω x cm (om razy centymetr), najczęściej rzędu wielkości od 1012 do 1017 Ω x cm. Przy stykaniu się z innymi materiałami lub przez nawarstwianie się elektrycznie naładowanych cząstek, tego rodzaju izolacyjne tworzywa sztuczne powodują powstawanie naładowania elektrostatycznego o znacznej energii. Takie naładowania elektrostatyczne powodują na powierzchniach przyciąganie pyłu, a tym samym zanieczyszczenie tych powierzchni. Wskutek istnienia ładunków mogą też tworzyć się iskrzenia powodujące eksplozje łatwo zapalnych mieszanek takich jak pył/powietrze, para/powietrze, gaz/powietrze. Znane środki do oddziaływania na naładowanie elektrostatyczne polegają na wytworzeniu przewodzącego otoczenia względnie wytworzeniu na powierzchniach z tworzywa sztucznego powierzchni przewodzącej. Należą do tego takie środki jak jonizacja powietrza za pom ocą promieniowania lub elektrod emitujących, wyładowań przewodowych i warunków eksploatacyjnych na przykład w postaci powietrza o dużej względnej wilgotności wynoszącej powyżej 65%. Jednym z najskuteczniejszych środków jest obniżenie rezystancji powierzchniowej, co przeprowadza się za pomocą tak zwanych środków antyelektrostatycznych w postaci związków chemicznych z wolnymi parami elektronów. Obniżenie to dochodzi do zakresu < 1010 Ω x cm, nie jest jednak ono zbyt duże. Związki te można natryskiwać na powierzchnie z tworzywa sztucznego, lub domieszywać do tworzyw sztucznych przed ich kształtowaniem. Za pomocą wilgotnego powietrza tworzy się cienkie przewodzące błonki cieczy, których skuteczność maleje jednak wraz z upływem czasu na przykład po około 6 miesiącach. Również utleniająca obróbka powierzchni z tworzywa sztucznego prowadzi do tworzenia się błonki z wody. Można również na nieobrobione tworzywa sztuczne nanieść stale przewodzące warstwy takie jak lakiery, folie i tym podobne, aby oddziaływać na rezystancję właściwą mającą zwykle wartość pomiędzy 1012 do 1017 Ω x cm. Znane jest również stosowanie sadzy, które stosownie do właściwości powierzchni (cm2/gr) wprowadza się do tworzyw sztucznych w ilości wynoszącej 5% do 20%. Rezystancja skośna zmniejsza się przy tym zgodnie z rezystancją powierzchniową do wartości < 108 Ω x cm.

3 Przy małych zmianach stężeń sadzy w tworzywie sztucznym zmiany rezystancji zachodzą w zakresie wielokrotności potęgi liczby dziesięć tak, że dokładne dobranie wielkości rezystancji praktycznie jest niemożliwe. Zwłaszcza przy zastosowaniu do obudów z tworzywa sztucznego do akumulatorów, zwykle akumulatorów ołowiowych, w których przez wtopienie biegunów, dodatniego i ujemnego w tworzywo sztuczne przyłożone jest do niego napięcie, wskazane i konieczne jest dokładne i powtarzalne dobranie rezystancji w celu uniknięcia zapłonu gazów wybuchowych pod wpływem pól elektrostatycznych. Przy przykładowym napięciu 12V i rezystancji 104 Ω x cm, zgodnie z prawem Ohma płynie prąd w zakresie miliamperów. Wskutek tego prądu rozładowania (samorozładowywania się akumulatora) konieczne jest utrzymywanie najmniejszej rezystancji o wartości nie mniejszej niż 105 Ω x cm, która jednak ze względu na uprzednio opisane właściwości rezystancji powodowane stężeniem sadzy w tworzywie sztucznym, nie może być dokładnie dobrana ani też dokładnie dotrzymywana. Można ewentualnie jeden z biegunów akumulatora izolować względem tworzywa sztucznego, jednakże koszty dodatkowej izolacji dodają się tu do kosztów związanych ze stosunkowo dużą domieszką sadzy, co dodatkowo powoduje nieprzewidywalne zmiany własności tworzywa sztucznego tak, że nie można zagwarantować innych wymagań. Zadaniem wynalazku jest opracowanie akumulatora z obudową przynajmniej częściowo z izolacyjnych tworzyw sztucznych, który poprzez dokładne dobranie wartości rezystancji jest mało podatny na eksplozję i zanieczyszczenia. Akumulator z obudową z tworzywa sztucznego, przy czym przynajmniej część obudowy stanowi obudowa z izolacyjnych tworzyw sztucznych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na części obudowy akumulatora wykonanej z izolacyjnych tworzyw sztucznych znajdują się obszary przewodzące utworzone poprzez doprowadzenie energii termicznej. W akumulatorze według wynalazku część obudowy zawierająca obszary przewodzące, stanowi pokrywę. Obszary przewodzące pokrywy tworzą kratkę obejmującą pasma poziome i pasma pionowe. Korzystnie, w akumulatorze według wynalazku obszary przewodzące połączone są z przynajmniej jednym biegunem. Z każdym z biegunów połączona jest jedna z kratek utworzona z przewodzących obszarów i izolowana względem innej kratki. W sposób zaskakujący okazało się, że zwłaszcza w tworzywach sztucznych z domieszkami sadzy i rezystancjach właściwych > 1010 Ω x cm przy wprowadzaniu energii termicznej na powierzchnię, w obszarze wprowadzania energii rezystancja obniża się do wartości < 108 Ω x cm. Potrzebne jest tylko w tym celu wprowadzenie energii o wartości < 2 J/cm2. Doprowadzanie energii korzystnie dokonuje się krótkotrwale i to do elementu z tworzywa sztucznego w stanie utwardzonym. Zgodnie ze szczególnie korzystnym przykładem wykonania wynalazku doprowadza się energię za pomocą promienia laserowego. Wskutek tego w prosty sposób można dokładnie ustalić rozmiary obszarów o zredukowanej rezystancji, to znaczy przykładowo głębokość, szerokość i długość pasm o zmniejszonej rezystancji. Alternatywnie można stosować inne sposoby doprowadzania energii, na przykład płomień gazowy, promieniowanie, wyładowanie i tym podobne. Według wynalazku można wykonywać struktury podobne do jednowarstwowych płytek z obwodami elektronicznymi. W szczególnie korzystny sposób można wykonywać struktury w postaci kratek, przy czym można umieszczać wiele oddzielonych od siebie płaskich przewodzących pasm. W akumulatorze według wynalazku w ekonomiczny i bardzo skuteczny sposób wytwarza się przewodzące obszary na izolacyjnych tworzywach sztucznych. W szczególnym przypadku zastosowania powierzchni akumulatora, do odprowadzania ładunków konieczne jest doprowadzenie pasm przewodzących co najmniej do jednego z biegunów. W korzystny sposób można z każdym z biegunów połączyć osobno kratki, przy czym mogą być one wykonane w różnych płaszczyznach wzajemnie się pokrywających.

4 Akumulator, według wynalazku ma zmniejszoną możliwość zanieczyszczania się, a przede wszystkim wykazuje znacznie zmniejszone niebezpieczeństwo eksplozji powodowanej zapłonem gazów wybuchowych przez wyładowania powierzchniowe. Akumulator w obudowie z izolacyjnym tworzywem sztucznym, zawiera obszary przewodzące wytworzone przez doprowadzanie energii termicznej. Izolacyjne tworzywo sztuczne, z którego wytwarza się obudowy akumulatorów jest już ogólnie znane, a wynalazek nadaje się zwłaszcza przy zastosowaniu izolacyjnych tworzyw sztucznych z domieszką sadzy. W korzystny sposób przewodzące obszary wykonane są w pokrywie akumulatora, a szczególnie korzystnie w postaci odpowiednich struktur. Struktury te są korzystnie strukturami w postaci kratek, z których każda połączona jest z jednym z biegunów, przy czym z każdym z biegunów połączona jest oddzielna kratka izolowana od innej kratki. Właściwości akumulatora według wynalazku pod względem braku podatności na eksplozję i zanieczyszczenia uległy znacznemu polepszeniu przy niewielkich nakładach ekonomicznych. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schematyczny widok części obszaru obudowy akumulatora. Na rysunku przedstawiona jest schematycznie pokrywa 1 akumulatora ołowiowego, która składa się z dolnej pokrywy 2, na której żebra 3 tworzą komory odpowiadające ogniwom. Inne żebra 4 służą do utworzenia labiryntu zatrzymującego kwas akumulatora. Jeszcze inne żebra otaczają otwory dojścia 5 do danego ogniwa. Wykonanie obudowy akumulatora względnie pokrywy obudowy akumulatora w niniejszym wynalazku nie ma istotnego znaczenia. W znany sposób biegun akumulatora 6 przechodzi poprzez pokrywę. W innym miejscu przechodzi przez pokrywę drugi nie przedstawiony biegun. Wskutek wtopienia dodatniego i ujemnego bieguna w tworzywo sztuczne, do izolacyjnego sztucznego tworzywa pokrywy 2 przyłożone jest napięcie. Do przewodzenia, kontroli i odprowadzania napięć, w pokrywie wykonana jest kratka utworzona przez poziome pasma 7 i pionowe pasma 8. Poziome pasma 7 i pionowe pasma 8 stanowią przewodzące obszary, które wytworzone są na przykład przez działanie promienia laserowego w tworzywie sztucznym.

5 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.