[发明专利]用于电化学设备壳体的压力平衡装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于平衡电化学设备壳体中的内部压力的平衡装置，其中，压力平衡装置包括至少一个气体穿通开口和至少一个膜片元件，该膜片元件具有可依赖于内部压力变化变形的透气的膜片，通过该膜片来阻断气体穿通开口。

背景技术

具备大内容积和薄壁部的封闭容器不能完全密封地相对于外壁隔开。为了防止壳体的破裂或鼓胀，与外部环境连续的空气交换是有必需的。然而，壳体的内部空间应该受到保护，以防污物和水渗入。

因此，用于前面所提及的类型的这样的壳体的如下压力平衡装置是公知的，所述压力平衡装置包括如下的膜片或者薄膜，其具有一定的透气性，特别是空气透过性，也还具有不透水性的。

如果在壳体内部，在短的时间内产生很高的过压（例如当在储能壳体内部的电池单元失效时）的话，则这个临界压力必须能够迅速地消减，以便防止壳体的损坏。

为了实现对于壳体的这种破裂保护，公知的是：将特别是由金属片材制造的破裂安全隔膜（Berstscheiben）或者安全瓣板或者阀门用到壳体壁中。

发明内容

本发明基于如下任务，即：完成一种开头所提及类型的压力平衡装置，该压力平衡装置不但在电化学设备正常运行中实现了电化学设备壳体的内部空间与该壳体的外部空间之间可靠的压力平衡，也在壳体中的内部压力过高的情况下保证可靠的破裂保护，其中，该压力平衡装置简单地构造并且可简单地制造。

在具有权利要求1前序部分的特征的压力平衡装置中，所述任务依据本发明以如下方式解决，即：该压力平衡装置包括紧急排气元件，紧急排气元件被这样构造和布置，即：该紧急排气元件当膜片达到临界变形时，以如下方式损坏膜片，即，该膜片为了壳体的紧急排气而至少部分地释放气体穿通开口。

因此，依据本发明的解决方案基于如下方案，即：在对壳体的外部空间中的高水压有高耐受性的同时，将电化学设备壳体的压力平衡功能和紧急排气功能组合到一个而且是同一个构件中。

稳定但多孔的进而透气的膜片的使用实现了压力平衡功能以及保护壳体的内部空间在电化学设备的正常运行中防止水和污物渗入。

例如呈紧急排气针形式的紧急排气元件的使用保证对于壳体所需要的破裂保护，在压力升高至临界压力时，该紧急排气针给多孔的膜片加设预定断裂部位，该预定断裂部位促成膜片所希望的失效。

与此相对照地，在公知的设备中，总是需要两个不同的结构元件，即：用于当电化学设备的正常运行中，在由于环境出现压力波动时进行压力平衡的第一元件以及用于当电化学设备壳体中的内部压力发生爆炸式升高时迅速降低压力的第二元件。在此，第一元件必须具有一定的透气性和耐水压性，以进行压力平衡，并且第二元件在临界的压力升高下，必须通过释放足够大的气体穿通横截面以实现迅速的压力平衡。

如果用于压力平衡的元件构造为膜片，该膜片构造得如此薄，以使得该膜片在临界压力时自行撕裂，那么总是存在如下风险，即，膜片的这种失效不仅通过临界的内部压力的加载而出现，而且也不希望地通过由壳体的外部空间的水压加载而出现。

与之相对照地，在依据本发明的压力平衡装置中使用具备多孔特性的膜片，为了保证壳体的内部空间与外部空间之间的压力平衡，该膜片具有的一定的透气性，但如此地设计：该膜片为了保护壳体的内部空间防止灰尘和水渗入，而具有足够的耐水压性。

在壳体的内部空间处在临界压力升高的情况下，依据本发明的压力平衡装置的膜片不会自行撕裂，而是当膜片由于紧急排气元件对其的作用而损坏时才会撕破，其中，损坏方式为：膜片由于这种损坏在很短的时间内（在几个毫秒内）失效，并且为壳体的紧急排气释放足够大的横截面。

紧急排气元件可以特别地构造为优选地位置固定的或者静止的紧急排气针。通过以电化学设备壳体中升高的内部压力来加载，膜片向紧急排气针拱起。在壳体内部空间中的临界过压下，膜片碰到紧急排气针，其中，紧急排气针给膜片加设预损坏部，该预损坏部在几个毫秒内导致膜片的最终失效，从而使得膜片释放足够大的、用于紧急排气的横截面，并且不再阻断压力平衡装置的气体穿通开口。

通过（在膜片无凸起部的静止状态中，也就是说，当电化学设备壳体中的内部压力相应于壳体外部空间中的外部压力的情况下）调整紧急排气元件（特别是紧急排气针）与膜片之间的间距，可以个别而精地调整促使膜片损坏的破裂压力。

在本发明的一种优选的设计方案中，膜片包括多孔的合成材料，并且优选地基本上完全由这种多孔的合成材料制成。

特别地可以设置为：膜片包括含氟聚合物材料，并且优选基本上完全由含氟聚合物材料制成。