BRPI1005708A2

BRPI1005708A2 - vedador de perfil com conectores de canto

Info

Publication number: BRPI1005708A2
Application number: BRPI1005708-0A
Authority: BR
Inventors: Peter Kritzer; Frank Schoenberg; Thomas Kramer; Ricki Paul; Frank Lauer; Georg Puett; Olaf Nahrwoold; Thomas Klenk
Original assignee: Freudenberg Carl Kg
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2013-04-02
Also published as: US20110272895A1; EP2385274A1; EP2385274A8; EP2385274B1

Abstract

VEDADOR DE PERFIL COM CONECTORES DE CANTO. A presente invenção refere-se a um vedador (2) para um alojamento, em particular, para um alojamento de bateria ou outro dispositivo de armazenamento de energia eletroquímica, que compreende um corpo de base (5), o corpo de base (5) com vedadores de perfil (6) com superfícies de vedação perfilada (7), e os vedadores de perfil (6) tendo primeiras extremidades (6a) e segundas extremidades (6b), é caracterizado, tendo em conta o problema de especificar uma vedação modular que combina as vantagens de um vedador de perfil com as de um projeto flexível, em que pelo menos dois vedadores de perfil (6) são interligados por um conector de canto (8) em uma extremidade (6a, 6b) de cada vedador.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VEDADOR DE PERFIL COM CONECTORES DE CANTO".

Descrição Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um vedador para um aloja-

mento, especificamente para um alojamento de bateria, ou outro dispositivo de armazenamento de energia eletroquímica que compreende um corpo de base, tendo o corpo de base vedadores de perfil com superfícies de vedação perfiladas, em que os vedadores de perfil têm extremidades primárias e extremidades secundárias.

Estado da Técnica

Os vedadores de perfil extrudados são usados para vedar componentes de superfície grande. Um exemplo são alojamentos que consistem em um tanque com uma tampa adequada. Os vedadores de perfil facilitam um projeto mecânico ideal no

que diz respeito ao comportamento compressivo ou de configuração. Desta forma, as distâncias entre os parafusos de fixação podem ser reduzidas, por exemplo, sem ter que contar com a distorção mecânica entre dois compo- nentes. Isto permitirá que o alojamento seja aberto várias vezes sem distorção ("fenômeno de íon ondulado").

A montagem das vedações de perfil em torno dos cantos freqüentemente é muito difícil, pois as características de vedação se deterioram, como resultado do deslocamento do material associado à curvatura. Quanto mais complicado é o perfil do vedador de perfil, mais problemático isso se torna.

Perfis complexos muitas vezes não são adequados para dobras estreitas. Além disso, isto resulta em altas tolerâncias se os vedadores de perfil forem cortados manualmente de forma inadequada.

Especialmente em lugares onde perfis personalizados tiverem sido utilizados, problemas de vedação ocorrem, principalmente nas dobras. Usando até mesmo vedadores de perfil simples, como uma corda circundante, não é possível produzir pequenos raios de curva de qualquer tamanho.

Além disso, elastômeros podem encolher durante o armazenamento. Portanto, é vantajoso ou cortar os vedadores de perfil extrudados antes de serem usados, ou usar elastômeros que tenham contração relativamente baixa.

Para produção em série, os vedadores do alojamento, assim como os componentes, são produzidos em ferramentas feitas especialmente para essa finalidade. Como regra geral, estes vedadores só podem ser produzidos economicamente em números acima de 1.000 peças, especialmente porque isso requer grande investimento para as ferramentas adequadas e prensas de grande escala.

Por esta razão, para necessidades deste tipo, envolvendo números pequenos, são fabricados, principalmente, vedadores planos feitos de esteiras, ou material em placas. A desvantagem deste processo é que uma grande quantidade de material é desperdiçada. Outra desvantagem é que não é possível adaptar um vedador de perfil para a aplicação. Quando são usadas esteiras, ou material em placas, podem ocorrer problemas durante a fabricação dos vedadores de perfil.

Os contornos de vedação que são aplicadas em capas ou tanques de alojamentos e são posteriormente curadas não facilitam um projeto de perfil otimizado. Além disso, apenas um espectro relativamente pequeno de elastômeros está disponível para contornos de vedação. Outra desvantagem é que os contornos de vedação que são montadas dessa maneira podem se destacar durante a abertura do alojamento e podem, portanto, se tornar inutilizáveis. A fim de fazer um vedador de substituição, é então necessário fornecer a tampa e/ou o tanque para um dispositivo de aplicação de contorno de vedação.

Em vista disto, é desejável que se seja capaz de oferecer vedadores de alojamentos otimizados, mesmo que em pequenas quantidades.

Sistemas de bateria de grande porte e/ou outros dispositivos eletroquímicos de armazenamento, como supercapacitores, estão sendo usados em um número crescente de aplicações.

Por exemplo, em veículos elétricos, ou veículos híbridos, em sistemas de transporte industrial, como empilhadeiras ou robôs, em caminhões e em veículos utilitários esportivos. Aplicações adicionais podem ser encontradas em veículos ferroviários e aeronaves.

Em todas estas aplicações, as baterias são normalmente feitas de uma multiplicidade de células individuais, que são montadas em um alojamento de bateria. As tensões típicas usadas nestes dispositivos de armazenamento de energia podem ser de até 1.000 V. Amperagens de mais de 100 A são possíveis. As dimensões típicas dos alojamentos de bateria são de 500 mm χ 800 mm.

O objetivo do alojamento da bateria é proteger os componentes internos do ambiente. A entrada de água, ou outros fluidos condutores no alojamento da bateria é particularmente prejudicial, uma vez que estes fluidos podem causar um curto-circuito em caso de contato com os componentes transportadores de corrente, e podem reagir violentamente com os componentes ativos das células, especialmente com o lítio, caso este em que gás hidrogênio é liberado, por exemplo. Além disso, pode ocorrer corrosão do sistema eletrônico de controle e/ou do sistema de gestão da bateria.

Uma vez que os sistemas de bateria são muito caros, deve ser possível abrir o alojamento da bateria com freqüência. Caso contrário, um contato solto na eletrônica de controle poderia ser reparado somente após abrir um alojamento de bateria, através de soldagem, por exemplo. O processo de se abrir por soldagem tem um alto risco, no entanto, pois os componentes da bateria sensíveis a temperatura podem sofrer danos prolongados.

Os alojamentos de dispositivos de armazenamento de energia de grande porte geralmente consistem em um tanque, no qual os componentes são colocados, e uma tampa. A tampa e o tanque são feitos de metal, ou plástico de alta resistência. Eles estão firmemente unidos e conectados um ao outro. Vedadores elastoméricos são freqüentemente usados como vedação.

Como regra geral, o alojamento da bateria e/ou a conexão do alojamento da bateria com a vedação, deve oferecer proteção contra poeira, proteção contra contato ocasional com água do lado de fora, assim como proteção contra água de fontes externas, tais como equipamentos de limpeza, lavadores de alta pressão, por exemplo.

O alojamento da bateria deve cumprir com os requisitos de segurança classe IP 67. Durante este teste, água é aplicada a partir do lado de fora, a uma pressão de 10 Kpa(0,1 bar) (coluna d'água de 1 m) durante um período de 30 min. Após este teste, não deve haver água dentro do alojamento da bateria. Para aplicações especiais, como baterias para veículos de uso fora de estrada, ou embarcações elétricas, requisitos adicionais ainda podem ser necessários, tais como conformidade com a classe de segurança IP 68. Além disso, pode ser necessário proteger o interior de um

alojamento de bateria contra radiação eletromagnética estática e/ou garantir que a bateria não emita radiação eletromagnética estática, o que traria conseqüências para o projeto de vedação. Além disso, o vedador deve ser capaz de compensar tolerâncias da qualidade da superfície, bem como a distorção dos componentes do alojamento da bateria.

Os requisitos acima mencionados podem também ser neces- sários em outras aplicações, como para painéis de controle, estações de carga para dispositivos eletromóveis e janelas.

Vedadores planos vulcanizados são atualmente conhecidos a partir do estado da técnica. Estes podem incluir um perfil para compensação de tolerância ideal, permitir uma montagem rápida e uma estrutura em etapas.

A desvantagem destes vedadores é que eles necessitam de ferramentas de grande porte. Isso envolve custos elevados. A fabricação torna-se, portanto, vantajosa apenas com quantidades de mais de 1.000 peças. Os vedadores são definidos para um projeto e para um usuário e normalmente são limitados à produção em série. Também é conhecido um método de aplicar uma vedação na tampa, ou no tanque, por meio da aplicação de contornos. Neste contexto, é vantajoso que tais vedações possam ser aplicadas de forma flexível o alojamentos de bateria de tamanhos diferentes. A desvantagem é que quase nenhum perfil pode ser aplicado, que a superfície deve ser pré-tratada, se necessário, através de desengorduramento ou ativação, que componentes de grande porte, tais como tampas, devem ser manipulados, e que um aparelho de aplicação de contornos deve estar disponível.Durante a abertura do alojamento da bateria, o vedador normalmente é destruído, porque ele adere aleatoriamente à tampa e/ou ao tanque.

Além disso, vedadores perfurados a partir de material sólido, por exemplo placas, em particular feitos de materiais de célula fechada, como "borracha microcelular", são conhecidos. Estes podem ser produzidos facilmente, quase sem nenhum custos de ferramental. Uma desvantagem, por outro lado, é que nenhum perfil topográfico pode ser produzido nos mesmos a fim de obter compensação de tolerância. Além disso, estes vedadores geram uma quantidade relativamente grande de desperdício de material, já que no processo de perfuração, o material que é deixado no meio de uma placa não pode mais ser usado. Além disso, as tolerâncias de espessura do material em placas podem prejudicar as características de vedação do material em placas, ponto este em que um conjunto de compressão residual pode ocorrer. Com grandes superfícies de pressão, a compensação de tolerância é baixa, e com estruturas estreitas, os vedadores são difíceis de se manipular. Além disso, materiais de espuma, especialmente, têm um conjunto de compressão relativamente desfavorável.

Vedadores de perfil que são colados juntos, ou vulcanizados nas juntas, também são conhecidos. Esses vedadores permitem que um perfil seja formado. Uma desvantagem é, no entanto, que com o encolhimento do material pode ocorrer que as geometrias pretendidas não sejam mais fiéis à dimensão. Além disso, os vedadores não podem ser facilmente manipulados e não podem mais ser alterados após a vulcanização. A substituição de seções individuais de vedadores, que possam ter se tornados inutilizáveis pelo envelhecimento químico, ou ataque térmico, por exemplo, é difícil, ou só é possível através da substituição de toda a vedação.

O resultado é, portanto, a seguinte situação atual:

Para grandes quantidades, um vedador pode ser dimensionado perfeitamente. No entanto, isso requer ferramentas caras, de forma que este tipo de vedação se torna econômico apenas em grandes quantidades.

Para protótipos e itens pré-série, não há melhor solução até o

momento.

Vedadores produzidos a partir de material sólido não podem ser estruturados topograficamente e, portanto, possuem capacidade limitada de compensação de tolerância. Além disso, no que diz respeito à flexibilidade e com respeito ao seu dimensionamento, eles geralmente não cumprem com as exigências dos fabricantes de baterias.

Apresentação da invenção O problema abordado pela invenção é, portanto, especificar uma

vedação modular que combine as vantagens de um vedador de perfil com as de um projeto flexível.

A presente invenção resolve o problema mencionado acima através dos recursos da reivindicação 1. De acordo com tal reivindicação, um vedador do tipo mencio-

nado no início é caracterizado em que pelo menos dois vedadores de perfil são conectados um ao outro por um conector de canto em uma extremidade de cada vedador.

De acordo com a invenção, tem sido reconhecido que um vedador de perfil pode ser criado como um projeto de vedação de perímetro total, com a ajuda de conectores de canto. Portanto, vedadores de perfil otimizados podem ser usados sobre uma área grande, sem ter que dobrá-los nos cantos. Como resultado deste projeto, os componentes do alojamento podem ser unidos um ao outro por períodos prolongados.Ao mesmo tempo, o projeto é tolerante em relação a variações do comprimento do vedador de perfil. O sistema de alojamento-tampa ainda permanece apertado, mesmo que o vedador de perfil seja cortado um pouco curto demais dentro das tolerâncias.Surpreendentemente, esse sistema modular também é fechado contra qualquer contato com líquido a partir do exterior. Como a superfície de contato de um lado, geralmente no tanque de um alojamento de bateria, é maior do que do outro lado, especialmente na tampa, ela pode ser aberta sem problemas, sem que o vedador de perfil adira à tampa. Isso garantirá com que o alojamento possa ser aberto novamente várias vezes sem danificar o vedador.

Uma vantagem específica do sistema de vedação flexível reside também em aplicações em que, dependendo do componente, especificamente grandes variações nas dimensões de fabricação devem ser esperadas, devido aos processos de fabricação, tamanhos, etc. Neste caso, os vedadores que são produzidos com uma ferramenta normalmente vedarão de forma segura apenas a extensão dimensional média, mas problemas de vedação podem ser esperados nas extensões extremas. Por outro lado, esta abordagem modular nova, neste caso, facilita a utilização de uma única junta de canto especial mais grossa ou mais fina, ou um único vedador de perfil mais grosso ou mais fino para vedar de forma segura defeitos isolados, ou desvios extremos das tolerâncias. Além disso, um conector de canto, ou seja, a conexão do vedador de perfil, pode assim ser especificamente otimizado em termos de durezas diferentes de uma tampa, ou conexão de flange. Em áreas, por exemplo, em que alta pressão de superfície está disponível, vedadores de perfil feitos de materiais ou projetos mais duros, e em áreas onde as distâncias entre os parafusos são grandes, variantes especialmente macia podem ser usadas. O problema enunciado no início é, portanto, resolvido.

Pelo menos um vedador de perfil pode ser curvado coaxialmente com a aplicação de pressão em sua superfície de vedação. Isso torna mais fácil uma vedação confiável. O vedador de perfil funciona especialmente bem quando ele cede em direção ao exterior, sob a ação da força acima. A seção transversal do vedador que forma uma "cavidade", conforme é usado para vedações de perfil normais, resulta em um fluxo de vazamento surpreendente, que ocorre em torno do vedador de perfil no conector de canto. Dependendo da superfície da cavidade, este vazamento só acontece após uma vida útil prolongada.

Pelo menos um vedador de perfil pode incluir uma cavidade interna, cercada por material de vedação de perfil. Isso facilita o abaulamento do vedador de perfil na aplicação de pressão.

Os conectores de canto podem ser mais macios do que os vedadores de perfil. Os conectores de canto estão sujeitos a requisitos comparativamente mais baixos em termos de sua elasticidade, já que o vedador de perfil assume a função de vedação. Por esta razão, um conector de canto deve ser mais macio do que o vedador de perfil. O material mais macio também tem a vantagem de poder seguir o abaulamento do vedador de perfil pressurizado em que é positivamente deslocado, o que garante o efeito de vedação.

Os conectores de canto poderiam ser produzidos a partir de um material polido de elastômero macio. Tais materiais têm a vantagem de não ter poros, o que durante o processamento, como a perfuração, deixa para trás uma superfície aberta e/ou áspera.

Os conectores de canto podem ser produzidos a partir de um material elástico de célula fechada, ou seja, um material de espuma. Isto tem a vantagem de um peso menor e uma resistência ainda melhor durante o abaulamento do vedador de perfil. Com o material de espuma, verificou-se que materiais com tamanhos médios de poros fechados inferiores a 0,1 mm poderiam ser usados sem problemas de vedação.

Com materiais com tamanhos de poro médio dos poros fechados superiores a 0,3 mm, problemas de vedação podem ocorrer, dependendo das circunstâncias, o que pode ser atribuído à alta aspereza dos poros cortados.

Os conectores de canto poderiam ter uma estrutura de múltiplas camadas. Desta forma, as forças ao longo de um caminho de deformação podem ser ajustadas. Os conectores de canto poderiam consistir em materiais com uma dureza diferente ao longo de sua altura. Desta forma, um caminho de deformação otimizado/relação de força que aumenta gradualmente pode ser alcançado.

Os conectores de canto poderiam ter recortes para segurar as extremidades dos vedadores de perfil. Para este efeito, recortes são formados nos conectores de canto em que um vedador de perfil é inserido.

Um recorte nos conectores de canto deve ter dimensões especiais, a fim de interagir com o vedador de perfil. Através da forma especial do recorte, diferenças comparativamente grandes podem ser toleradas quando os vedadores de perfil são cortados em comprimento.

A seção transversal dos recortes pode ser trapezoidal. Portanto, uma extremidade de um vedador de perfil pode ser cunhada.

A forma trapezoidal poderia ser formada de tal forma que o recorte alargue ou torne-se cônico na direção do vedador de perfil.

Os recortes podem ter flancos laterais curvados para rolamento contra o vedador de perfil. Desta forma, é possível uma cunha particularmente forte de uma extremidade do vedador de perfil.

Os conectores de canto e os vedadores de perfil podem ser conectados uns aos outros. A conexão entre o conector de canto e o vedador de perfil pode ser puramente mecânica, como por meio de uma conexão plugue-luva. Entre o conector de canto e o vedador de perfil, uma conexão

adicional similar a um gel, ou muito macia, pode ser aplicada mecanicamente, o que também suporta a conexão plugue-luva.

Os conectores de canto e os vedadores de perfil poderiam ser interligados por fixação química e/ou térmica. A conexão entre o conector de canto e o vedador de perfil pode ainda ser feitas através da aplicação de adesivos, por vulcanização, ou por soldadura, utilizando também uma pistola de ar quente.

Os conectores de canto e os vedadores de perfil poderiam ter superfícies de rolamento em que uma fita adesiva, ou um adesivo, é arranjado. Os conectores de canto e/ou os vedadores de perfil poderiam ser fixados na tampa ou no tanque por meio de fita adesiva, especificamente, fita adesiva de dupla-face. Para este efeito, o tanque e/ou a tampa podem ser equipados com uma fita adesiva de dupla-face, que é puxada para fora antes da montagem. Os conectores de canto e/ou os vedadores de perfil poderiam ser colados à superfície da tampa ou do tanque por meio de adesivo. Isto suporta a capacidade de montagem dos componentes por um lado e, por outro lado, garante ainda que o vedador permaneça sempre no lado desejado, se o alojamento for desmontado.

Pelo menos um conector de canto pode ser integrados em um parafuso ou uma bucha. Os conectores de canto podem ser vulcanizados a um parafuso ou uma bucha e/ou podem ser firmemente conectados aos mesmos, de modo que o parafuso e/ou a buchas e o conector de canto sejam integrados em um único componente. Isto tem a vantagem de que os parafusos, que são necessários para a montagem de um alojamento de qualquer maneira, podem funcionar como conectores de canto.

Em vista disto, o conector de canto poderia ter um recorte, especificamente um furo, através do qual um parafuso e/ou um parafuso e uma bucha são inseridos.

Pelo menos um conector de canto poderia ter um fim de curso. O conector de canto poderia ter uma luva e/ou uma bucha para esta finalidade, o que garante uma distância constante e, portanto, uma pressão de contato constante no vedador. Para este efeito, as buchas poderiam ser firmemente ligadas ao conector de canto, em especial por meio de colagem, ou vulcanização.

Os conectores de canto e/ou os vedadores de perfil poderiam ter partículas eletricamente condutoras. O vedador de perfil e/ou o vedador de perfil e os conectores de canto podem ser equipados com partículas eletricamente condutoras. Isso irá assegurar que nenhuma radiação eletromagnética interferente possa ser emitida a partir de e/ou entrar em um alojamento da bateria. Esta radiação pode ocorrer, por exemplo, se correntes que mudam rapidamente forem retiradas da bateria. Tal radiação pode ter efeitos prejudiciais para os outros componentes sensíveis do veículo, em particular o sistema de monitoramento da bateria, ou a eletrônica do veículo. As partículas e/ou as fibras mencionadas acima podem ser constituídas de fuligem, grafite, nanotubos de carbono, grafenos, ou metal, por exemplo.

Os conectores de canto podem ser fabricados a partir de um material. Processos típicos para isso incluem perfuração, corte através de uma serra, laser, ou a jato d'água, ou outros métodos de remoção mecânica, por exemplo.

Os conectores de canto também poderiam ser fabricados a partir de um perfil em seções, onde as peças individuais do conector de canto são então cortadas em fatias. Neste caso, a altura dos conectores de canto pode ser adaptada à altura do vedador de perfil e/ou à pressão de contato do tanque e da tampa.

Um alojamento, especificamente um alojamento de bateria, poderia ser fornecido com um vedador do tipo descrito aqui.

As modalidades atuais podem ser expandidas para outros sistemas e/ou aplicações, em particular para aplicações em que um espaço interior deve ser permanentemente protegido de um espaço exterior. Neste caso, o espaço exterior pode ser carregado com gás, ou um meio aquoso, ou à base de óleo. Dependendo do meio e das condições ambientais, particularmente da temperatura, o material de vedação deve ser projetado de acordo. O vedador pode ser usado em painéis de controle, ou alojamentos protetores, por exemplo, que contenham componentes sensíveis, ou constituintes no interior.

As modalidades atuais também pode ser expandidas para aplicações em que um espaço exterior deve ser permanentemente protegido contra um espaço interior e/ou para os quais deve ser assegurado que um meio não pode escapar do espaço interior. Tais aplicações são possíveis em relação a motores, transmissões, química, reatores farmacêuticos, químicos, ou também bioquímicos, farmacêutico-químicos, tanques, etc. Neste contexto, o meio no espaço interior é um componente do sistema, tal como óleo de lubrificação, combustível, líquido de arrefecimento, ou similar, ou um componente que é armazenado ou acumulado no interior.

As abreviaturas utilizadas no relatório descritivo e/ou nas reivindicações são explicadas abaixo:

NBR significa borracha de butadieno nitrila. HNBR significa borracha de butadieno nitrila hidrogenada. EPDM significa borracha de etileno propileno dieno. FKM significa fluorelastômero e ACM significa borracha de acrilato.

IP 67 descreve a classe de proteção, ou seja, proteção contra água, de acordo com a norma DIN EN 60529 e/ou DIN 40050 Parte 9. Aqui, a classe de proteção compreende:

A) Total proteção contra choque elétrico; proteção contra penetração de poeira (à prova de poeira)

B) Proteção contra a penetração de água durante a imersão. Breve descrição dos desenhos

que mostra:

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um tanque, um vedador, e uma tampa de um alojamento de bateria,

A figura 2 é uma projeção horizontal de um vedador, que consiste de vedadores de perfil e conectores de canto,

A figura 3 é uma vista detalhada de um conector de canto com vedadores de perfil do tipo plug-in, A figura 4 é uma vista transversal da seção transversal de um

perfil de vedação,

A figura 5 é uma vista seccional da seção transversal de um perfil de vedação sob carga,

A figura 6 é um vedador com perfil inadequado com uma cavidade que está aberta para o exterior,

A figura 7 é a representação de um fluxo de vazamento, A figura 8 mostra diferentes modalidades dos recortes em conectores de canto,

A figura 9 mostra recortes em conectores de canto com flancos laterais arqueados,

A figura 10 mostra modalidades diferentes adicionais de conectores de canto, e A figura 11 mostra modalidades diferentes adicionais de conectores de canto, em particular de um conector de canto com três recortes, assim como conectores lineares.

Implementação da invenção A figura 1 ilustra um alojamento de bateria 1, que tem um

vedador 2. A figura 1 ilustra um alojamento de bateria 1, com três componentes essenciais, a saber, um tanque 3, uma tampa 4, e um vedador 2 posicionado entre esses dois. Em princípio, os sistemas soldados podem também ser considerados. Mas um projeto que pode ser desmontado garante que em caso de defeitos no interior da bateria, tais como contatos soltos ou vazamento do sistema de arrefecimento, o alojamento de bateria 1 possa ser aberto e os danos possam ser reparados. Com um alojamento da bateria soldado 1, mesmo um pequeno defeito resultaria em ter que tirar de operação a bateria inteira cara. A figura 2 mostra uma projeção horizontal do vedador 2 para o

alojamento de bateria 1, composto por um corpo de base 5, o corpo de base com vedadores de perfil 6 com superfícies de vedação perfiladas 7, e os vedadores de perfil 6, tendo primeiras extremidades 6a e segundas extremidades 6b e em que pelo menos dois vedadores de perfil 6 são interconectados por um conector de canto 8 em uma extremidade 6a de cada vedador.Os conectores de canto 8 e os vedadores de perfil 6 podem ser conectados um ao outro.

A figura 2 mostra que o vedador 2 é composto por vedadores perfil dispostos de forma modular 6 os quais são colocados em conectores de canto 8. Estes circundam um tanque 3 de acordo com a figura 1. Os vedadores de perfil 6 e/ou conectores de canto 8 são moldados com parafusos 9, onde um batente de extremidade é garantido usando luvas e/ou anilhas.

Os vedadores de perfil 6 consistem de determinados materiais. Como a água do lado de fora pode estar presente apenas ocasionalmente, em adição aos conhecidos "componentes de vedação de água", conhecido como elastômeros EPDM, NBR também podem ser usados. NBR é vantajoso, já que só tem uma contração pequena seguindo extrusão, e portanto pode ser cortado no tamanho para armazenamento. Elastômeros de HNBR1 fluoroelastômero, borracha de silicone ou outros materiais elastôméricos também podem ser usados para aplicações especiais.

Os conectores de canto 8 e/ou os vedadores de perfil 6 podem

conter partículas eletricamente condutivas. A fim de proteger contra a radiação eletromagnética, substâncias eletricamente condutoras, em particular metal ou carbono, podem ser misturadas aos elastômeros.

Estes vedadores de perfil possuem dureza típica variando de 50- 80 shore. Para aplicações em que um alojamento tem que ser vedado, externa e/ou no interior do qual o óleo está presente, materiais resistentes ao óleo podem ser usados para os vedadores de perfil 6. Para este propósito, NBR é apropriado para condições moderadas. HNBR, ACM ou também FKM devem ser invocados para temperaturas elevadas. Uma pressão negativa foi aplicada no interior do alojamento de

bateria 1 ilustrado na figura 1, e foi armazenada em água. Durante o experimento, a pressão que tinha sido alcançada até foi gravada, a fim de tirar conclusões sobre vazamentos ou perda de vazão causada por uma possível perda de pressão, além de uma verificação posterior visual. O procedimento de ensaio é modelado em torno de 67 IP, que é

descrito em um padrão, em que a água aplicada a partir do exterior, a uma pressão de 10 Kpa(0,1 bar) (corresponde a um metro de cabeça de água) não deve produzir um vazamento no vedador 2, após um período de 30 min.

O princípio de vedação usado nos testes realizados foi um vedador 2 que pode ser disposto de forma modular, constituído por conectores de canto 8 e vedadores de perfil 6. Devido às condições ambientais relativamente não-exigentes, os vedadores de perfil 6 podem consistir em elastômeros tradicionais, tais como EPDM ou NBR. NBR tem a vantagem de que, na seqüência de corte e armazenamento do vedador de perfil 6, em geral, nenhuma contração linear é observada. Para ambientes mais inóspitos, em óleo quente particular, os elastômeros de alta valência, como HNBR, ACM ou FKM, podem ser usados. Materiais elastômeros de EPDM ou FKM podem satisfazer as exigências especiais em baixas temperaturas de menos do que -30°C, por exemplo. Tais requisitos são atendidos por sistemas de bateria, por exemplo, que são usados como sistemas de backup para ferrovias.

A figura 3 mostra que os conectores de canto 8 têm recortes 10

para manutenção das extremidades 6a dos vedadores perfil 6. A figura 3 mostra uma visão detalhada de um conector de canto 8, nos recortes 10 dos quais perfis 6 estão inseridos. O material que é usado para o conector de canto 8 deve, em qualquer caso, ser mais suave do que o vedador de perfil 6. O material pode consistir de material sólido mole, mas também de espumas de células fechadas.

Como o conector de canto 8 não tem de compensar tolerâncias de altura, os requisitos para as suas propriedades elásticas são baixos. O tamanho dos poros com espumas de célula fechada deve ser menor que 0,3 mm, especialmente para aplicações exigentes, pois, caso contrário o líquido pode empurrar passado na superfície de ligação entre a espuma e o vedador de perfil 6.

A figura 4 mostra que pelo menos um perfil de vedação 6 tem uma cavidade interna 11 que está encerrado pelo material de vedação de perfil. A figura 4 mostra um vedador de perfil 6, que circunda uma cavidade 11. Sob a aplicação de uma carga de cima, a seção transversal deve defletir para o exterior. O vedador de perfil 6, portanto, de preferência tem uma cavidade interna 11, que apoia esta deflexão, de modo que isso ocorre mesmo com pressões relativamente baixas. Um batente de extremidade da seção transversal é de preferência previsto. A presença de nervuras de vedação longitudinal 12, que agem para compensar tolerâncias, é vantajosa. Pelo menos um conector de canto 8 tem um batente de extremidade.

A figura 5 mostra que pelo menos um vedador de perfil 6 pode ser curvado coaxialmente com a aplicação de pressão sobre a sua superfície de vedação 7. A figura 5 mostra que a vedação perfil 6 está estruturada de tal forma que com a aplicação de carga mecânica durante a montagem do alojamento de bateria 1, como uma distorção, o material recua através das faces de flanco 13 do vedador de perfil 6 e, portanto, deflete para o exterior. Aqui é importante que, durante essa deflexão, nenhuma parte da face de flanco 13 permaneça dentro da linha de descarga do flanco. Portanto, um vão entre vedador de perfil 6 e o conector de canto 8 através da distorção do tanque 3 com a tampa 4 é espremido através da deflexão do vedador de perfil 6, o que contraria o vazamento. Essa deflexão pode ser assistida por uma cavidade 11 dentro do vedador de perfil 6. Esta cavidade 11 tem a vantagem adicional de que o vedador de perfil 6 obtém um bom efeito de vedação e boa compensação de tolerância em pressões relativamente baixas e/ou relativamente baixa compressão.

Além disso, é também vantajoso dispor nervuras 12 sobre a superfície de vedação 7 do vedador de perfil 6, que se estendem longitudinalmente no vedador de perfil 6. Estas nervuras 12 resultando mais uma vez em uma efeito de vedação melhorado. A figura 6 mostra um perfil de vedação 6 'com uma superfície de

vedação côncava 7'. Com uma face de flanco côncava de dobra para o interior, como é o caso mais freqüente com os vedadores de perfil, uma cavidade lateral 11 ',ou seja, uma cavidade que está aberta do lado, pode resultar, por meio da qual a água pode entrar no interior do alojamento de bateria por meio de um fluxo de vazamento surpreendente, em torno da traseira, por assim dizer. Isso é mostrado na figura. 7. Esses vedadores de perfil 6' devem ser absolutamente evitados. Por este motivo, vedadores de perfil 6 sem cavidades são usados para executar a invenção.

A figura 8 apresenta conectores de canto 8 com recortes diferentes 10. Os conectores de canto 8 devem ser suficientemente macios para que eles possam acompanhar uma face de flanco 13 que se curva para o exterior. Os conectores de canto 8 devem ser capazes de ser compactados, por assim dizer. Isto pode ser conseguido utilizando elastôme- ros que são claramente mais macios em comparação com o vedador de perfil 6 ou também usando espumas de elastômero de célula fechada.

Espumas de célula aberta permitem um fluxo de vazamento através da matriz de material. Mas as experiências mostraram também que os materiais de célula fechada são inadequados se seus poros são muito grandes. Aqui, rugosidade excessiva é criada na borda de vedação do vedador de perfil para conector de borda, através do qual água e/ou líquido podem migrar. Para aplicações em condições que são menos críticas, esse material pode ser usado, no entanto, dependendo das circunstâncias.

Os conectores de borda usados são mostrados na figura 8. Todos os conectores de borda 8 têm recortes 10, em que os vedadores de perfil 6 podem ser inseridos e/ou carregados através de uma abertura de boca. Esses recortes são limitados por um flanco de batente traseiro 14, bem como flancos laterais 15.

Dependendo da modalidade, flancos de batente 14 e flancos laterais 15 podem formar um ângulo reto, um obtuso, ou um agudo. Também é concebível para os ângulos entre o flanco de batente 14 e os dois flancos laterais 15 serem de tamanhos diferentes. Um recorte 10, que é aberto ao exterior, em que a abertura da

boca é maior do que o flanco de batente 14 (ilustração de topo da figura 8.) permite que os vedadores de perfil 6 sejam inseridos facilmente. O recorte tem uma seção transversal trapezoidal. A forma trapezoidal é formada de tal forma que o recorte 10 se alarga em direção do vedador de perfil 6. Um recorte 10 que se expande para o interior, em que a abertura

da boca é menor do que o flanco de batente 14 (ilustração de centro na figura 8.) resulta em melhor vedação se os vedadores de perfil 6 perfil são demasiadamente curtos ou encolheram em seu comprimento. A forma trapezoidal aqui é formada de tal forma que o recorte 10 afunila na direção do vedador de perfil 6.

Um recorte retangular (ilustração inferior na figura 8.) é particu- larmente fácil de produzir.

A figura 9 apresenta conectores de canto 8 em que um ou ambos os flancos laterais 16 abaulamentos que estão faceando na direção do vedador de perfil 6.

Aqui também, o recorte 10 pode ser aberto em um formato trapezoidal para o exterior ou para o interior e/ou pode ter uma forma fundamentalmente retangular. A figura 9 mostra que os recortes 10 têm flancos laterais arqueados 16 para se apoiarem contra o vedador de perfil 6.

A figura 10 mostra modalidades padrão de conectores de canto 8, com recorte retangular 10 (a), dois recortes trapezoidais 10 com o lado mais estreito como flanco de batente 14 (b), e/ou como abertura de boca (c) e uma modalidade com flancos laterais arqueados 16 (d).

Cada um dos conectores de canto 8 mostrados aqui foi projetado em três materiais diferentes, a fim de investigar suas características de vedação. Esses materiais compreendem uma espuma de silicone, com um diâmetro médio de poros maior do que 0,3 mm, uma borracha EPDM celular com um tamanho médio de poro menor que 0,1 mm e um material sólido de EPDM A-KD 30°.

Além disso, os experimentos com uma espuma de silicone de célula aberta e com as modalidades, nos termos da figura 10-A foram realizados.

A figura 11 mostra novas modalidades de conectores de canto 8. Os dois recortes 10 podem ser dispostos em um ângulo de 90° entre si. Esta é a melhor modalidade para alojamentos retangulares.

Os dois recortes 10 podem ser dispostos em um ângulo para o outro que se desvia de 90°. A modalidade mostrada na parte inferior na figura. 11 pode ser usada para alojamentos em forma trapezoidal ou também para os segmentos de alojamento parcialmente arredondados. Os dois recortes 10 também podem ser dispostos em um ângulo de 180° entre si (parte superior esquerda da modalidade na figura 11). Esses componentes ou conectores de canto 8 podem ser usados como elementos de ligação e/ou de extensão.O conector de canto 8 pode ter mais de dois recortes 10. Esta modalidade mostrada na direita na figura. 11 pode ser usada com alojamentos complexos ou para a separação dos vários espaços interiores do ambiente e de um outro. Os componentes de vedação, vedador de perfil 6 ou conector de

canto 8 e/ou vedador de perfil 6 e conector de canto 8, podem ser colocados em ranhuras especiais de um alojamento. Tal ranhura resulta em uma capacidade melhorada de montagem e/ou melhoria de fixação. Quaisquer etapas que ocorrem neste contexto devem ser consideradas quando dimensionando as espessuras dos componentes de vedação. Alternativa- mente, os componentes de vedação podem ser aplicado em uma borda.

Além disso, ao dimensionar a ranhura, um batente de extremidade e, portanto, uma compactação específica do vedador pode ser assegurada.

A tabela a seguir fornece uma visão geral dos experimentos

realizados e seus resultados. Neste contexto, as declarações são aplicáveis para todos os tipos de geometrias de conectores de canto 8.__

Material sólido EPDM Espuma EPDM (célula- fechada), tamanho de poro médio <0,1 mm Espuma de silicone (célula-fechada), tamanho de poro médio < 0,3 mm Espuma de silicone (célula- aberta), tamanho de poro > 0,3 mm Água + + (-) _ Água com agente de enxaguar + + (-) - Água a 50 0C + + - - Tampa, tolerância + ++ - - Comprimento de vedador de perfil, tolerância +* ++*

* Aqui, em comparação com os outros tipos de geometria, a

modalidade relativa à figurai 0 b (alargamento da abertura de boca para o exterior) foi verificada ser um pouco desvantajosa.

O vedador 2 também deve ser estanque contra a água em que um agente de limpeza foi adicionado. Isto de fato ocorre quando um alojamento de bateria 1 é colocado na parte inferior da carroçaria de um veículo, e o veículo se dirige para uma lavagem de carro.

Neste contexto, é especialmente importante que os tensoativos e/ou agentes umectantes contidas nos produtos de limpeza reduzam a tensão superficial da água e, assim, tornem muito mais fácil a penetração da água nos fluxos de vazamento perto da superfície.

Para este propósito, o seguinte experimento foi realizado:

O detergente da marca "Pril Original" (empresa Henkel) foi adicionado à água na concentração de 0,5 ml_ / L e a mistura foi bem agitada.

Usando o novo meio, os três materiais foram testados com os

conectores de canto 8, nos termos da figura 10 a, b, c, d, de acordo com a configuração descrita anteriormente experimental.

Além disso, foi investigado se o sistema também é estanque contra a água morna. Para este efeito, os experimentos mencionados anteriormente foram repetidos em um tanque aquecido termostaticamente controlado.

Em um experimento adicional, a influência da tolerância de uma cobertura distorcida foi verificada para o efeito de vedação. Para este fim, luvas de diferentes comprimentos foram colocadas em parafusos de fixação 9.

Em um outro experimento, a influência que a tolerância do comprimento de vedador de perfil possui no efeito de vedação foi examinada. Neste contexto, os vedadores de perfil 6 foram deliberadamente cortados muito curtos de 2-3 mm para cada corte. Além disso, foi verificado se o sistema era também à prova de

vazamentos em caso de excesso de pressão interna.

Isso pode ser relevante para as baterias, pois ao abrir células individuais em caso de dano, o desenvolvimento de gás ocorre como resultado de substâncias tóxicas e/ou gases inflamáveis, com um aumento significativo na pressão. Um vedador 2 deve também ser capaz de resistir a este excesso de pressão interna. Aqui, deve-se notar, no entanto, que alojamentos de baterias normalmente são fornecidos com uma válvula de alívio de pressão e/ou um disco de ruptura, que se destina a descarregar este desenvolvimento de gás com segurança para o exterior. Em outras palavras, pressões significativas em excesso em alojamentos de baterias por longos períodos são irrelevantes na prática.

Para este propósito, em quatro experimentos, o sistema de

alojamento de bateria 1 - de vedação 2 no tanque de água, cada um com material sólido EPDM e/ou espuma EPDM de acordo com a respectiva modalidade nos termos da figura 10, foi submetido a um excesso de pressão interna de 100 Kpa(1 bar) durante um período de duas horas. Durante este tempo, apenas uma perda ligeira pressão e/ou o desenvolvimento de bolhas pequenas ligeiras ocorreram no vedador 2.

Em um outro experimento com compressão mais forte (altura de luva de 4 mm) o vedador 2 foi capaz de alcançar total vedação com a utilização de material sólido EPDM e/ou espuma EPDM como material para conectores de canto.

Além disso, as flutuações de pressão cíclicas foram simuladas. Flutuações de pressão ocorrem em alojamentos de bateria 1, por exemplo, com diferenças de temperatura e/ou durante a condução sobre montes e vales, quando o alojamento da bateria está realmente hermeticamente fechado.

Para simular isso, um excesso de pressão de 100 Kpa(1 bar) e uma pressão negativa de 10 Kpa(0,1 bar) foram aplicados de forma alternada no sistema no reservatório de água em ciclos de 1 min. Depois de duas horas e 120 mudanças de carga, o sistema foi inicialmente submetido a uma pressão constante negativa de 10 kpa (0,1 bar) por uma hora e, posteriormente, a uma pressão constante acima de 100 Kpa(1 bar). Em ambos os testes, não houve alterações de pressão e/ou vazamentos visíveis, como gotas de água ou bolhas de ar.

Claims

1. Vedador, (2) para um alojamento, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo de base (5), com o corpo de base (5) tendo vedadores - de perfil (6) com superfícies de vedação perfiladas (7) e os vedadores de perfil (6) tendo extremidades primárias (6a) e extremidades secundárias (6b), caracterizadas em que pelo menos dois vedadores de perfil (6) são interconectados por um conector de canto (8) em uma de suas extremidades (6a, 6b) em cada caso.

2. Vedador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um vedador de perfil (6) pode ser curvado coaxialmente com a aplicação de pressão sobre a sua superfície de vedação (7).

3. Vedador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um vedador de perfil (6) tem uma cavidade interna (11) cercada pelo material do vedador de perfil.

4. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto (8) são mais flexíveis do que os vedadores de perfil (6) e/ ou consistem de um material elástico isento de poros.

5. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto (8) têm uma estrutura de múltiplas camadas.

6. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto (8) têm recortes (10) para prender as extremidades (6a, 6b) dos vedadores de perfil (6).

7. Vedador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os recortes (10) são projetados com uma seção transversal trapezoidal.

8. Vedador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o formato trapezoidal é projetado de tal forma que o recorte (10) alarga-se na direção do vedador de perfil (6).

9. Vedador, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o formato trapezoidal é projetado de tal forma que o recorte (10) afila-se na direção do vedador de perfil (6).

10. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 9 , caracterizado pelo fato de que os recortes (10) têm flancos laterais curvados (16) para o rolamento oposto ao vedador de perfil (6).

11. Vedador, de acordo com as reivindicação 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto (8) e os vedadores de perfil (6) podem ser conectados um ao outro.

12. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto (8) e os vedadores de perfil (6) podem ser interligados por fixação química e/ou térmica.

13. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto (8) e os selos de perfil (6) possuem superfícies de rolamento em que uma fita adesiva é disposta.

14. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que pelo menos um conector de canto (8) é integrado em um parafuso, ou em uma junta (9).

15. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um conector de canto (8) tem um batente.

16. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos conectores de canto (8) e/ou dos vedadores de perfil (6) tem partículas eletricamente condutivas.

17. Vedador, de acordo com as reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos conectores de canto (8) tem/têm mais de dois recortes para segurar os vedadores de perfil (6).

18. Vedador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os conectores de canto são feitos a partir de um material elástico de célula fechada.