СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ АККУМУЛЯТОРА
(51) 7 H01M10/04, H01M2/08
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 17.03.2008 - действует
--------------------------------------------------------------------------------
(21) Заявка: 2001122822/09
(22) Дата подачи заявки: 2001.08.14
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.08.14
(43) Дата публикации заявки: 2003.06.27
(45) Опубликовано: 2003.10.20
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2033662 C1, 20.04.1995. SU 862272 А, 07.09.1981. GB 1381265, 22.01.1975.
(71) Заявитель(и): Закрытое акционерное общество "Опытный завод НИИХИТ"
(72) Автор(ы): Токарев Ю.А.; Паршин Ф.Ф.; Лепетан В.В.; Темит А.Н.
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Опытный завод НИИХИТ"
Адрес для переписки: 410015, г.Саратов, ул. Орджоникидзе, 11А, ЗАО "ОЗ НИИХИТ", патентная служба, В.Н.Певневу
(54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ АККУМУЛЯТОРА
Использование - производство химических источников тока с крышками и корпусами из термопластичных материалов. Технический результат - повышение надежности и уменьшение объема повторной подварки. Сущность: между верхним краем корпуса и нижним краем собранного аккумулятора вводят нагретые сварочные электроды, каждый из которых подключен к индивидуальному источнику переменного тока. Расплавление поверхностей ведут с принудительным поджимом. После размягчения электроды удаляют, а расплавленные поверхности соединяют и выдерживают с приложением давления. 4 ил.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к электрической промышленности и может быть использовано при производстве аккумуляторов с крышками и корпусами из термопластичных материалов.
Известен способ герметизации аккумулятора путем расплавления верхнего края корпуса и нижнего края крышки нагретым электродом [1], при котором перед герметизацией крышку отделяют от корпуса, вводят между ними разогретый электрод, сближают свариваемые детали до контакта с электродом и выдерживают до размягчения материала. Далее корпус и крышку размыкают, выводят электрод, смыкают размягченные поверхности и выдерживают под сжимающим усилием до образования сварного шва.
Недостатком этого способа является невысокая надежность сварки из-за невозможности центрирования свариваемых деталей и охлаждения разогретых поверхностей при размыкании крышки и корпуса.
Кроме того, при герметизации аккумуляторов с плотной сборкой возможны нарушения сепарации в электродном блоке из-за неоднократного размыкания корпуса и крышки с герметично выведенными через нее токовыводами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является способ герметизации аккумулятора [2] путем введения нагретых электродов между верхним краем корпуса и нижним краем крышки с центрирующим буртиком, одновременного равномерного расплавления этих поверхностей, удаления электродов, соединения расплавленных поверхностей и выдержку под давлением. При этом толщину электродов выбирают равной 0,3...0,5 толщины стенки корпуса, электроды вводят на величину 1...1,2 толщины стенки, а удаление электродов производят при сомкнутых крышке и корпусе.
Недостатком этого способа является невысокая надежность сварки вследствие необходимости одновременного расплавления всех свариваемых поверхностей. Вместе с тем наличие в конструкции крышки отверстий под токовыводы и центрирующего буртика ведет прогибу при ее остывании после отливки, который полностью устранить невозможно.
Кроме того, при последовательном способе коммутации электродов с источником переменного тока между их краями, подключенными к внешней цепи, необходимо выдерживать гарантированный зазор, исключающий короткое замыкание. Это ведет к неодинаковому прогреву свариваемых поверхностей в углах аккумулятора.
Так как сварочные электроды изготавливают из материалов с высоким омическим сопротивлением, то при работе на постоянном токе возможно появление на них разности температур за счет падения напряжения. Прогрев краев корпуса и крышки при этом также будет неравномерным.
Таким образом, при выдерживании деталей под давлением возможно появление дефектов сварки в местах меньшего прогрева из-за недостаточных величин осадки.
Предлагаемый способ герметизации позволит повысить надежность сварного шва и уменьшить объем повторной подварки.
Для этого в отличие от известного способа, включающего сборку аккумулятора, введение нагретых электродов между верхним краем корпуса и нижним краем крышки для одновременного расплавления их поверхностей, удаление электродов, соединение расплавленных поверхностей и выдержку с приложением давления, расплавление поверхностей деталей электродами ведут с принудительным поджимом, исключающим значительные упругие деформации, а электрическую коммутацию каждого электрода выполняют от индивидуального источника переменного тока.
Способ дает возможность увеличения осадки в местах меньшего прогрева, выравнивания свариваемых поверхностей подплавлением, удаления окисной пленки, а индивидуальное подключение каждого электрода к источнику переменного тока позволяет сводить их до соприкосновения друг с другом без опасности короткого замыкания.
На фиг.1 изображен корпус аккумулятора, закрытого крышкой, перед началом герметизации, вид спереди; на фиг.2 - аккумулятор перед началом герметизации, вид сверху; на фиг.3 - корпус и крышка в момент расплавления краев нагретыми электродами; на фиг.4 - выдержка соединенных разогретых поверхностей с приложением давления.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
В корпус 1 аккумулятора устанавливают блок электродов 2 с герметично выведенными через крышку 3 с центрирующим буртиком 4 токовыводами 5. Одновременно с четырех сторон вводят в зону стыка корпуса и крышки нагретые электроды 6 до соприкосновения их боковых кромок 7, а плунжером 8 поджимают расплавляемые края к электродам усилием P1. Расплавляют материал в околошовной зоне, выравнивая свариваемые поверхности; при этом величина прогрева в месте наибольшей деформации S деталей должна быть достаточной для образования прочного шва 9. После выдержки необходимого времени электроды 6 выводят из зоны сварки, удаляя окисную пленку, смыкают корпус 1 с крышкой 3 и выдерживают стык под усилием Р2, перпендикулярным плоскости герметизации.
Сведение электродов до соприкосновения друг с другом позволяет создать одинаковые тепловые условия во всех углах свариваемых деталей, а величина усилия принудительного поджима, исключающая упругие деформации, позволяет получать изделия стабильных размеров без больших остаточных напряжений в материале шва.
Принудительный поджим во время разогрева позволяет удалять окисную пленку с поверхностей свариваемых деталей из стыка наружу при отводе ножей; это является одним из самых важных факторов получения качественного сварного шва.
Описанный способ может быть применен для герметизации никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов.
Например, в корпус аккумулятора, выполненный из сополимера пропилена 22015-16К ГОСТ 26996-86 и имеющий толщину стенки 2,2 мм, устанавливали блок электродов, закрепленный на крышке из того же материала, имевшей величину максимальной деформации S=0,8 мм. По периметру крышки располагался центрирующий буртик толщиной 2 мм и высотой 4 мм, входящий в корпус с максимальным зазором 0,3 мм. Нагретые электроды с рабочей толщиной 0,5 мм, подключенные к индивидуальным источникам переменного тока, одновременно вводили в зону сварки до соприкосновения их боковых краев с одновременным приложением усилия принудительного поджима P1=0,4 кН, расплавляя края пластмассовых деталей.
Затем, не размыкая крышку и корпус, электроды выводили, а стык смыкали и выдерживали под усилием Р2=1,5 кН.
Источники информации
1. Патент Англии 1381265, кл. Н 1 В, 1971.
2. Патент РФ 2033662, кл. Н 01 М 2/08, 1992.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ герметизации аккумулятора, включающий его сборку, введение нагретых электродов между верхним краем корпуса и нижним краем крышки для одновременного расплавления их поверхностей, удаление электродов, не размыкая крышку и корпус, соединение расплавленных поверхностей и выдержку с приложением давления, отличающийся тем, что расплавление поверхностей деталей электродами ведут с принудительным поджимом, исключающим упругие деформации, а электрическую коммутацию каждого электрода выполняют от индивидуального источника переменного тока.