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Verfahren, Vorrichtungen und Giessformen zur Herstellung von Zinkbechern für galvanische Elemente, Batterien od. dgl.
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren, Vorrichtungen und Giessformen zur Herstellung von Zinkbechern für galvanische Elemente, Batterien od. dgl.
Zweck der Erfindung ist, Zinkbecher zu erzeugen, die aus ein dichtes Gefüge aufweisendem Metall gebildet sind, bei welchen die Verbindungsnaht, nicht wie bisher üblich, gelötet oder geschweisst ist, sondern die im Gegensatz hiezu durch Spritzguss entsteht. Als Verbindungsmittel kann Zink ohne oder mit Zusätzen oder ein anderes äquivalentes, bzw. dem Zink im Element gegenüber-im elektrischen Sinne-inaktives Metall oder Material dienen. Dasselbe wird in flüssigem Zustande in eine Dauerform unter Druck eingespritzt und bewirkt das Zusammenbringen der Teile zu einer Längsverbindungsnaht unter gleichzeitigem oder späterem Angiessen des Becherbodens.
Das neue Verfahren zur Herstellung solcher Zinkbecher für galvanische Elemente durch Spritzguss unter Verwendung eines der Beeherform entsprechenden zylindrischen Zinkbleches kennzeichnet sich dadurch, dass an den in eine Dauerform eingelegten und vorteilhaft mit nach aussen gerichteten Blechkanten versehenen Zinkzylinder der Becherboden und die Verbindungsnaht des Zylinders durch Einbringen flüssigen Zinks ohne oder mit Zusätzen oder eines andern äquivalenten oder im elektrischen Sinne dem Zink im Element gegenüber inaktiven Metalls oder Materials unter Druck angegossen wird.
Hierbei kann zur Herstellung des Beeherbodens und der Verbindungsnaht des in eine Dauerform eingebrachten Zinkzylinders auch eine, einen niedrigeren Schmelzpunkt als Zink aufweisende Legierung verwendet werden, die sich ebenfalls im elektrischen Sinne dem Zink im Element gegenüber inaktiv verhält.
Vorzugsweise wird der Arbeitsvorgang in der Art und Weise vorgenommen, dass an dem in eine Dauerform eingelegten und vorteilhaft mit nach aussen gerichteten Blechkanten versehenen Zinkzylinder der Becherboden und die Verbindungsnaht des Zylinders durch Einbringen des flüssigen Metalles in einem einzigen Arbeitsgang angegossen wird.
Erwünschtenfalls kann aber auch der soeben geschilderte Arbeitsvorgang der gleichzeitigen Erzeugung der Zinkbeeherlängswandungsnaht und des Zinkbecherbodens in zwei getrennte Phasen zerlegt werden, wobei im ersten Arbeitsgang die Längswandungsnaht in fast fugenloser Art und Weise mittels des Spritzgussverfahrens entsteht und im zweiten Arbeitsgang der Zinkbecherboden entweder durch Anspritzen oder aber durch Einbringen von Isoliermasse erzeugt wird, u. zw. mit oder ohne gleichzeitige Anordnung eines einzusetzenden oder aufzubringenden Bodendeckels. Will man den Becherboden aus Isoliermaterial für bestimmte Zwecke herstellen, so wird dieser Becherboden durch Einbringen einer flüssigen, isolierenden Masse in die Form an den Zinkzylinder unter Druck angegossen.
Als Giessform zur Ausführung dieses Verfahrens eignet sich besonders eine Form, die sich durch eine in Richtung der Verbindungsnaht des Zinkzylinders verlaufende Ausnehmung kennzeichnet, welche in die zur Herstellung des Becherbodens erforderliche Aussparung der Form mündet.
Um das gekennzeichnete Verfahren auch als Serienfabrikation ausüben zu können, kann die Giessform so ausgebildet sein, dass die Einfüllöffnungen für die Zuführungskanäle nebeneinander angeordnet werden, um auf diese Weise die Giessform zu einer Mehrfach-oder Vielfachdauerform auszubilden.
Vorzugsweise wird jeder Zinkzylinder derart geformt, dass er zwei nach aussen gerichtete Abkantungen od. dgl. aufweist, welche in dem Zuführungskanal der Dauerform oder der Dauerformen derart zu liegen kommen, dass beim Umspülen dieser Abkantungen durch das flüssige, unter Druck eingeführte
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Verbindungsmittel eine innige Verbindung der Teile erfolgt. Für eine besondere Ausfiihrnngsform kann auch der Bodenteil des Zinkzylinders mit einer randartig gestalteten Umbördelung versehen sein.
Durch das vorgeschlagene Verfahren wird eine erhebliche Verbilligung in der Fabrikation erreicht.
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Zur Ausübung des neuen Verfahrens wird eine bleibende Form, eine sogenannte Daueiform, verwendet, deren Formteile aus Schalen bestehen, in welche das die Verbindungsnaht herbeiführende Material unter Druck eingespritzt wird, wobei die Verbindung des Zinkzylinders durch ein homogenes, blasenfreies Gefüge unter Entstehung einer blanken Fläche an der Verbindungsstelle-u. zw. sowohl an der Becherinnenseite als auch an der Becheraussenseite-herbeigeführt wird, während gleichzeitig das unter Druck in die Dauerform eingespritzte Material den Beeherboden bildet.
Die Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens sind in den Zeichnungen in beispielsweisen Ausfühlungsformen veranschaulicht, u. zw. zeigen Fig. 1 einen mit der Verbindungsnaht zu versehenden Zinkzylinder in Ansicht, Fig. l a einen Längsschnitt des mit der Verbindungsnaht versehenen Zink-
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Giessform, u. zw. mit dem Boden und dem ringförmigen Materialzuführungskanal nebst den Durch- brüchen und dem Zuführungskanal, wobei hervorgehoben wird, dass diese Anordnung der Kanäle nur eine beispielsweise Ausführungsform verkörpert, indem hier Änderungen in der Ausführung der Giessform vorgenommen werden mögen, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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konstruierten Giessformteil vorgesehenen, seitlichen Ausllehmung f etwa bis zur Mitte (Fig. 6 b) hinein- ragen, damit beim Ausgiessen dieser Ausnehmung/' (Fig. 6 b) mit dem flüssigen Metall oder einem andern . Material, also beim Anspritzen des äusseren Verbindungsteiles 4 eine innige Verbindung zwischen den
Abkantungen des Zinkzylinders und mit dessen Bodennah 7 entsteht, indem gleichzeitig unten an der
Längswandung des Zinkzylinders 1 ein Boden 3 angegossen wird.
Gegenüber der ersten Ausführungsform ist gemäss den Fig. 2 und 2 a in der Art und Weise vor- gegangen worden, dass der Zinkzylinder 1 mit zwei im Winkel nach aussen gerichteten Abkantungen od. dgl.
2'und 2" versehen ist, welche Abkantungen infolge der ihnen gegebenen Form und derjenigen des Zylinders glatt und prall aufeinander zu liegen kommen und auch diese Lage in der oben erwähnten Spezialkokille y bzw. in den Giessformteil f während des Spritzvorganges beibehalten, derart, dass beim Anspritzen des äusseren Verbindungsteiles 4 ein mit fast fugenloser Naht versehener Zylinder entsteht, in dessen Inneres kein Spritzgussmetall oder-material eindringt, selbst dann, wenn das flüssige Material unter erheblichem Druck in die Dauerform einströmt. Die winkelförmigen Abkantungen 2'und 2"werden vielmehr durch das unter Druck einströmende Verbindungsmittel noch inniger aufeinandergepresst, so dass hierdurch ein Hohlkörper mit fast fugenloser Verbindungsnaht entsteht.
In ähnlicher Weise ist gemäss der dritten Ausführungsform (Fig. 3 und 3 a) vorgegangen worden.
Hier zeigt der Zinkzylinder 1 bogenförmig gestaltete Bördelungen 3'und 3" an den Abkantungen, die gleichfalls infolge ihrer eigenen Formgebung und derjenigen des Zylinders prall und dicht aneinander zu
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Ein solcher Hohlkörper (Fig. 4 und 4 a) kann, falls erwünscht, unten zweckmässigerweiae einen gebördelten Rand 5 erhalten, welcher gestattet, dass entweder der Zylinderboden durch Spritzgussmetall leicht angespritzt werden kann, oder dass ein Bodendeekel 6 aus Zink oder jedem andern geeigneten Material angeordnet werden kann, der alsdann durch ein zweckdienliches Isoliermittel mit dem Boden 6 verbunden wird.
Die Verbindung der verschieden ausgeformten Abkantungen l'und 1" bzw. 2'und 2"sowie 3'und 3"kann erwünschtenfalls anstatt durch Metall auch durch Vergussmasse od. dgl. bewirkt werden, da diese Teile derart prall aufeinander bzw. aneinander pressen, dass auch auf diese Weise eine leichte, gute und dichte Verbindung erhalten wird. Für bestimmte Zwecke kann die Anordnung des Zylinderbodens 6 gleichfalls durch bzw. aus Vergussmasse bewirkt werden.
Beachtenswert bei der Herstellung des Zinkelementzylinders bzw. des Zinkelementbeehers gemäss dem vorliegenden Verfahren ist die vorerwähnte Formgebung und Ausgestaltung der Abkantungen oder der Bördelungen an den Endteilen des Zylinders, die ein möglichst gutes, d. h. fast fugenloses Zusammenbringen bzw. Zusammenschliessen der Zylinderlängsnaht sowie der Bodennaht sithern, derart, dass von dem Spritzgussmaterial od. dgl. fast nichts in das Innere des Elementbeehers einzudringen vermag.
Dieses dichte Schliessen der Nahtteile usw. gewährt endlich den erheblichen Vorteil, dass man mittels des Spritzgussverfahrens sowohl mit Zink als auch mit andern geeigneten Metallegierungen arbeiten kann, und dass man auch mit Abdichtung-, Isolations-oder Vergussmasse das Zusammenbringen der Zylinderslängsnaht und die Erzeugung des Bodens im rationellen Grossbetriebe schnell und wirtschaftlich herbeizuführen vermag.
Praktische Versuche mit technisch reinem Zink haben nämlich gezeigt, dass bei dem eingangs vorbeschriebenen Verfahren sehr hohe Temperaturen in der Dauerform auftreten, wobei die Prüfung des Enderzeugnisses zeigte, dass eine zu hohe Erwärmung der Zinkwandungen des Elementzylinders tunlichst vermieden werden sollte, damit nicht eine Verminderung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Zinkmetalles eintritt, die seine Eignung als Elektrodenmetall schädlich beeinflusst.
Wird nun zum Spritzen der Verbindungsnaht an den Seitenwandungen und beim Anspritzen des Bodens am Zinkzylinder handelsübliches Zink von an sich bekannten chemischen Zusammensetzungen verwendet, so ist die vorerwähnte, bedeutende Erwärmung aller in Betracht kommender Teile erforderlich, die unter Umständen jene schädliche Beeinflussung des Zinkmaterials herbeiführt.
Um diese Übelstände zu vermeiden, kann in der Art und Weise vorgegangen werden, dass an Stelle des zu verspritzenden Zinks handelsüblicher Beschaffenheit eine für den beabsiehtigten Endzweck mechanisch gleichwertige, aber gegenüber dem handelsüblichen Zink in elektrischer Beziehung inaktive Legierung mit niedrigerem Schmelzpunkt gewählt wird.
Als vorteilhaftes Spritzgussmaterial zur Erzeugung der Verbindungsnaht hat sich Zink mit einem Zusatz von Kadmium oder Wismut erwiesen oder aber eine Metallegierung, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als das technisch reine Zink hat, wobei in ein und demselben Arbeitsgang der Boden an dem Zinkzylinder aus ebensolchem oder anderem Spritzmetall angegossen werden kann. Die vorteilhaft verwendete Legierung weist einen Schmelzpunkt auf, der unter 4180 C, dem Schmelzpunkt des handels-
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Die zur Ausübung des Verfahrens in den Fig. 5 bis 7 b dargestellte Giessform arbeitet folgendermassen :
Der Zinkzylinder 1 mit den angebogenen Abkantungen l'und 1" bzw. 2'und 2"oder 3'und X' wird auf den Aufnahmedorn d des unteren Formteils 1 gesteckt, u. zw. so, dass die Längsnahtfläehen nach einer bestimmten Richtung zeigen. Alsdann wird der mittlere Formteil 11 über den unteren Formteil, mithin auch über den Zinkzylinder, gesteckt und die Längsnaht des Zinkzylinders genau in die Mitte
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und die Gesamtanordnung durch geeignete Spannvorrichtungen zusammengehalten.
Die Deuerform ist jetzt zum Giessen fertig. Das Eingiessen des Verbindungsmaterials erfolgt nach dem Spritzgussverfahren mit Hilfe einer Pumpe.
Die besondere Eigenart der Dauerform liegt in der besonders vorteilhaften Anordnung der Eingüsse. Das flüssige Metall oder ein anderes geeignetes Material tritt durch den Eingusskanal e (Fig. 7) in die Ausnehmung oder den Längskanal t und gleichzeitig in den ringförmigen Zuführungskanal g.
Von letzterem gelangt es durch die Durchbrüche h, i, k. l in den hohlen Raum m der Bodenaussparung der Giessform. Hier sowie in der Ausnehmung oder dem Längskanal f verbindet sich das flüssige Metall od. dgl. mit den Nahtfläche oder aber mit den Abkantungen l'und 1" bzw. 2'und 2" oder, 3' und 3" des Zinkzylinders 1 und bildet nach dem Erstarren ein festes Gefüge mit demselben. Dann wird die Giessform geöffnet, und der fertige Zinkbecher wird durch einen Ausstosser, der durch den Aufnahmedorn des unteren Formteils geführt wird, ausgestossen. Die Durchbruchstellen/t, h, i, k. 1 sind so angeordnet, dass beim Ausstossen des Zinkbechers gleichzeitig das dem Zinkbecher etwa noch anhaftende Material der Durehbruehstellen abgeschert wird.
Es ist klar, dass Abänderungen in der Formgebung und in der Ausgestaltung der Teile vorgenommen
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Ausführung der Giessform, insbesondere in der Anordnung der Zuführungskanäle für das zu verspritzende Material in dieser Giessform usw., ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zinkbeehern für galvanische Elemente, Batterien od. dgl. durch Spritzguss unter Verwendung eines der Beeherform entsprechenden zylindrischen Zinkbleches, dadurch gekennzeichnet, dass an den in eine Dauerform eingelegten und vorteilhaft mit nach aussen gerichteten Bleshkanten versehenen Zinkzylinder der Becherboden und die Verbindungsnaht des Zylinders durch Einbringen flüssigen Zinks oder eines andern äquivalenten oder im elektrischen Sinne dem Zink im Element gegenüber inaktiven Metalls oder Materials, z. B. Vergussmasse, unter Druck angegossen wird.