業界動態
改進后用于鉛酸電池阻火器應用
在VRLA(閥控鉛酸)電池中，氫氣(主要)和氧氣形成在電池容器中并且需要被排到空氣中。同時，電池容器需要被密封以防止氧氣進入。這由在預定壓力時釋放氣體且防止正壓而關閉的排氣口來實現。這些電池的排氣口通常包括一般具有Bunsen或瓣閥設計的氯丁橡膠或EPDM(三元乙丙橡膠)閥門。在排氣口操作期間，可能的是，外部火花可以點燃氣體且通過排氣口進入電池內部。如果發生這種情況，電池內的氣體可以點燃并可能引發危害性爆炸。阻火器越來越普遍地安裝在VRLA電池排氣口上以防止這種情況發生。那些阻火盤的厚度通常為3mm，并且通常是具有陶瓷或聚乙烯/聚丙烯材料的燒結結構。那些阻火器用于擴散氣體并且提供曲折路徑以防止外部火花通過阻火盤進入電池內部。
除了這些部件之外，塑料盤通常被安裝在阻火器上以保持其清潔并且將排氣口和阻火器保持在適當位置處。這三種部件之一經常被安裝至電池的每個單元，這樣12V的電池需要安裝18個部件。
可以購買具有這些部件兩個或三個的組件，該組件有時包括附加的塑料外殼或密封。這使得這些部件更容易或/和更快地安裝，但是與單個裝置相比組裝通常成本更高，因此增加成品電池的材料成本。
US2007/0231677A1公開了一種具有排氣系統的電池，其中在排氣管的端部上放置有柔性橡膠帽。該橡膠帽是柔性的并且根據有電池內部生成氣體所產生的壓力而變形，從而打開在其自身內表面和排氣管外表面之間的泄漏路徑，通過該泄漏路徑氣體可以排放到電池外部。該排氣系統的設計很簡單。然而，在氣體快速生成的情況下，柔性帽可能變形，使得泄漏路徑比用于氫氣火焰的熄滅路徑更寬，因此可能使火焰進入電池內部。
因此，需要一種用于鉛酸電池的改進阻火裝置。
提供了一種鉛酸電池，包括具有至少一個排氣孔的殼體以及用于控制氣體通過至少一個排氣孔從電池排出的至少一個阻火塞，其中該阻火塞或每個阻火塞與一個排氣孔相關聯并且具有用于控制氣體從該排氣口排出的閥部件和與排氣孔周圍的電池殼體相鄰或接觸的塞部分，該塞部分與電池殼體一起限定了流動路徑，通過該流動路徑從閥部件釋放的氣體能夠從電池排出，流動路徑的至少一部分具有足夠窄的截面以防止火花沿流動路徑傳播。
在有利實施方式中，本發明提供了一種鉛酸電池，包括具有至少一個排氣孔的殼體以及用于控制氣體通過至少一個排氣孔從電池排出的至少一個阻火塞，其中該阻火塞或每個阻火塞與一個排氣孔相關聯并且具有用于控制氣體從該排氣口排出的閥部件和與排氣孔周圍的電池殼體相鄰或接觸的塞部分，并且塞部分與電池殼體一起限定了一個或多個通道，從閥部件釋放的氣體能夠通過一個或多個通道從電池排出，該通道或每個通道的至少一部分具有足夠窄的截面以防止火花沿通道傳播。
因為在電池使用時電池中將產生氣體，電池內部的壓力增加直到壓力足以使阻火塞的閥部件打開。當閥部件打開，氣體通過排氣孔和通過閥部件釋放并且通過流動路徑(例如在電池殼體和阻火塞的塞部分之間限定的一個或多個通道)排到電池外部。用于控制氣體排放的閥部件和塞部分的結合具有優點，即對于電池的每個排氣孔僅需要設置一個部件(阻火塞)，因此降低了組裝過程的復雜性且在很多情況下有助于降低電池的總體成本，其中，該塞部分與電池殼體一起限定了氣體能從電池中排出的流動路徑，同時防止火花沿流動路徑進入。
阻火塞包括兩個基本部件，第一部件是控制氣體從排氣孔排出的閥部分，第二部件是與電池殼體表面的一部分相鄰或接觸的塞部分，并且塞部分與電池殼體一起限定了流動路徑，例如，具有可以將閥部件釋放的氣體從電池釋放的一個或多個通道。流動路徑很小，火花不能通過。在該實施方式中，流動路徑包括一個或多個通道，一個或多個通道的每個尺寸設計成很小以不讓火花通過。通過這種方式，本發明的阻火塞在一個部件中結合兩種功能，即控制氣體排出和防止火花傳播。
優選地，阻火塞模制成單個部件。在優選實施方式中，阻火塞被注塑方式制成。注塑方式可以通過較低成本快速制造阻火塞。本發明人已經發現在注塑過程中可以使用單個開口模具制造本發明的阻火塞的某些實施方式。也可以使用諸如雙開口模具的其它模具來制造阻火塞的更復雜形狀，并且其也落入本發明范圍內，但是與單開口模具相比使用雙開口模具將增加成本。
為了在電池組裝時使阻火塞有效地安裝在殼體中，阻火塞必須具有一定剛性。然而，阻火塞的閥部件需要足夠柔軟和柔性以通過電池內氣體壓力強行打開閥部件。可選地，阻火塞是熱塑性硫化橡膠材料，例如三元乙丙橡膠(EPDM)材料。可選地，材料的硬度為根據IS0868測得的60-95邵氏硬度A，優選地70-93邵氏硬度A。例如，材料可以是EPDM聚丙烯硫化橡膠。發明人已經發現這種材料可以提供剛性和柔性的良好平衡。一種合適材料是從土耳其的 Enplast 得到的 Enflex VU-420-90A。
流動路徑(例如，位于阻火塞的塞部分和殼體表面之間并且通過阻火塞的塞部分和殼體表面限定的一個或多個通道)應該具有充分的尺寸，從而其能夠處理來自電池的氣體的預期最大可能流量。當然，流動路徑或者每個單個通道的尺寸應設計成至少沿其長度的一部分其內部尺寸小于氫氣火花的熄滅間隙，這樣如果氫氣從電池排放并且被電池外部的火花或其它燃燒源點燃，火花將不能夠沿著通道返回電池內部。熄滅間隙的概念在可燃科學領域中是已知的并且是指與保持火花的任何容器的壁的距離，其中火花因熱損失而熄滅。如果通路或通道的尺寸小于特定的寬度，因為通過側壁的火花的化學熄滅和/或熱傳遞變得足夠大以防止火花，所以火花前部熄滅。因此當熄滅間隙充滿可燃氫氣或混合氣體時，熄滅間隙是阻止火花通過通路傳播的最大通路。熄滅間隙將某種程度上取決于通道內的氫氣濃度、溫度、壓力和幾何形狀，并且本領域的技術人員應當理解這些因素的相關性和它們與已知的阻火器設計的相關性。
流動路徑可以是能夠允許氣流通過且防止火花傳播的任何合適形式。優選地，流動路徑包括一個或多個通道。優選地，塞部分和電池殼體將限定一個以上通道以增加通道作為一個整體的氣體流動能力并且在電池使用時一個或多個通道被阻塞的情況下形成冗余性。優選地有5到100個通道，例如20到70個通道。優選地，該通道或每個通道的截面在任何方向上的跨度不超過0.6_。一個或多個通道可具有任何合適的長度，例如，從2_到20mm,優選地從3mm到10mm。通道可在任何方向上在其全部長度上具有不超過0.6mm的跨度，或者在另一實施方式中該通道或每個通道可在任何方向上在部分長度上具有不超過0.6mm的跨度。截面小于氫氣的熄滅帶隙的通道長度應該足以確保火花不能傳播回通道。一個或多個通道可選的每個都沿至少Imm可選地至少2_并且在另一個實施方式中沿其長度的至少4_具有在任何方向上跨度不超過0.6_截面。電池將優選地不具有用于氫氣的任何泄漏路徑，通過該泄漏路徑氫氣能夠從電池離開而不用通過一個或多個通道。
在接口區域中形成一個或多個通道，在接口區域處阻火塞的塞部分殼體的表面相鄰或接觸。在一個實施方式中，阻火塞的塞部分或者在殼體表面接觸塞部分時該區域內的殼體表面具有或都具有一個或多個凹槽，每一個凹槽部分地限定了通道。優選地，阻火塞的塞部分具有一個或多個凹槽，其與電池殼體一起限定了一個或多個通道。在有多個凹槽設在塞部分的外表面的情況下，例如20個或更多的凹槽，因為帶凹槽的表面是可稍微壓縮的，所以塞部分表面的凹槽使得塞部分更容易地安裝在電池殼體中。進一步，在凹槽被設置在阻火塞的塞部分的實施方式中，本發明的阻火塞能安裝在沒有凹槽的傳統電池殼體中，在這些情況下不需要改變現有的電池殼體。而且，通常與凹槽模制在電池殼體上相比，將凹槽模制在阻火塞上將更容易和更廉價，將凹槽模制在電池殼體上就本質而言通常是更大和更復雜的模制。
凹槽可以具有任何合適的結構，例如，它們可以是直的或者彎曲的。
可選地，塞的尺寸設計成使得間隙形式的通道限定在塞和電池殼體表面之間，間隙具有足夠窄的截面以防止火花沿其傳播。在該實施方式中，流動路徑將是環形間隙的形式。優選地，塞部分和殼體表面之間的間隙不寬于0.6mmο在該實施方式中并且塞表面具有凹槽的情況下，塞的尺寸可以設計成使得限定在凹槽之間的脊部不與電池殼體接觸，或者僅在其一部分長度上接觸電池殼體。例如，在脊部和安裝有塞的電池殼體中的凹部內壁之間具有寬度可達0.1mm的間隙。
應當理解，雖然阻火塞部分的材料通常具有某一柔軟度和彈力，但是該材料不會柔軟至使得流動路徑(例如一個或多個通道)被施加在電池殼體和塞部分之間的力關閉并且因此流動路徑(例如一個或多個通道)將具有較好限定的尺寸和形狀，這與例如在US2007/0231677A1中所描述的某些已知阻火系統形成對比，在該已知阻火系統中，泄漏通道被電池內的氣體壓力打開并且泄漏通道的尺寸因此一定程度上基于來自電池的氣流等級。
阻火塞的塞部分可以是任何合適的形狀。在一個實施方式中，塞部分具有環形截面，并且在該實施方式中一個或多個凹槽被優選地形成在塞部分的周邊外表面中。有利地，塞部分具有至少一個平的面，通過操作者或組裝機器可以輕易地將力施加到該平的面上，以在電池組裝期間將塞推入電池殼體內的凹部中。
塞部分可以具有單獨的功能，即與電池殼體一起限定了用于使氣體通過排氣孔和閥部件排出的流動路徑。但是，在優選實施方式中，塞部分還具有其他功能，安裝在電池殼體內的凹部時幫助將阻火塞保持在排氣孔上的適當位置處。任選地，該排氣孔或每個排氣孔形成在殼體內的凹部的底部內，并且阻火塞的塞部分被接納在凹部內。優選的，每個阻火塞的塞部分被壓到電池殼體內的凹部中。任選地，每個凹部具有稍微反向錐部，這樣與最接近電池外部的端部處相比在朝向電池內部處的凹部更寬，因此進一步有助于將塞部分保持在適當位置。
有利的是，塞部分具有環形截面并且具有5-20mm優選6_20mm的直徑。閥部件可以具有任何合適的形式，例如Bunsen閥門或瓣狀閥門。通常閥部件將被設計成:當電池的附加壓力達到某水平時，閥門將被打開，因此使氣體通過閥部件從電池排出并且然后經流動路徑到達電池外部。可選地，閥部件被設計成在附加壓力超過Ipsi (例如1.1-1Opsi優選地1.2-8psi)時，打開閥部件。
在一個實施方式中，閥部件是柔性構件，其接觸繞排氣孔的殼體以在排氣孔上形成柔性密封。柔性構件可直接從阻火塞的塞部分延伸或可通過中間部件或其他構件連接至塞部分。可選地，柔性構件直接從塞部分延伸。可選地，閥部件是從塞部分延伸的柔性裙部。可選地，柔性裙部大體呈截頭錐形。在另一個實施方式中，柔性裙部是杯形并且在孔上形成圓頂形狀。可選地，裙部的厚度在遠離塞部分的方向中沿其長度減少，也就是說，裙部沿其長度方向成錐形從而在裙部接觸排氣孔周圍的殼體的端部處裙部更柔軟。可替代地，裙部可以沿其長度具有近乎相同的厚度。因為在電池內形成其他時，額外壓力最終將使柔性構件(例如裙部)變形并且離開排氣孔周圍的殼體，從而形成將氣體從排氣孔排出的間隙。
任選地，該阻火塞或每個阻火塞還包括通過排氣口延伸進電池內部并且在排氣孔中作為推入配合件的構件，從而有助于將塞保持在排氣孔上的適當位置處。相應地，該阻火塞或每個阻火塞也包括從阻火塞通過相關排氣孔延伸的并且接觸排氣孔內壁的保持構件，從而有助于將阻火塞保持在適當位置。保持構件可以具有任何合適形式，但是當然其形狀應該設計成當被安裝時，它不完全阻擋排氣孔并且防止氣體從排氣孔漏出。相應地，因此保持構件將通常具有不同于排氣孔的形狀的截面。任選地，保持構件具有至少部分呈錐形的端部以幫助保持構件在排氣孔內的定位。
還提供了 一種用于鉛酸電池的阻火塞，其包括用于控制氣體從鉛酸電池的排氣孔排出的閥部件和外表面上具有一個或多個凹槽的塞部分。有利地，在其長度的至少Imm中，該凹槽或每個凹槽具有不超過0.6mm的深度。優選地，阻火塞具有多個凹槽。優選地，該凹槽或每個凹槽具有至少6mm長度和不超過0.6mm的深度。可選地，阻火塞還包括保持構件，其大小和形狀設計成適合安裝在鉛酸電池的排氣孔內，從而有助于將塞保持在排氣孔上的適當位置處。
可應用在任何類型的產生氫氣的鉛酸電池。可選地，電池是閥控鉛酸(VRLA)電池。任選地，電池可以是多單元電池(mult1-cell battery),例如，12V電池。電池殼體可以具有任何合適的形式。
可選地，殼體包括蓋子，并且在一個實施方式中該排氣孔或每個排氣孔位于蓋子中。
通常，電池的每個單元將具有至少一個排氣孔。在制造電池時，排氣孔也可被用為酸填充孔。
上一篇：廢氣焚燒用阻火器要求
下一篇：防爆柴油機用阻火器說明
