DE1046131B - Bei UEberdruck ansprechender Sicherheitsverschluss fuer gasdicht verschlossene Akkumulatoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen bei Überdruck ansprechenden Sicherheitsverschluß für gasdicht verschlossene Akkumulatoren.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei alkalischen gasdicht verschlossenen Zellen Drucksicherungen einzubauen, die bei einem bestimmten Innendruck der gasdichten Zelle ansprechen und die Gase abströmen lassen. Bei einer solchen Sicherung wird eine elastische Membran bei Auftreten von Überdruck gegen eine Sprengnadel gedrückt und zerstört. Eine andere Drucksicherung besteht aus zwei in ihren Festigkeitswerten unterschiedlichen elastischen Membranen. Die genannten Drucksicherungen benötigen immer einen zusätzlichen Raum. Außerdem wird beim Ansprechen der Sicherung die Membran zerstört, so daß die gasdichte alkalische Zelle Verbindung mit der Außenatmosphäre bekommt und dadurch unbrauchbar wird.

Weiterhin ist ein Akkumulator bekannt, dessen Bodenplatte eine Öffnung aufweist, die mit einer für Gase durchlässigen, jedoch für Flüssigkeiten undurchlässigen Membran aus plastischem Material, z. B. Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, abgedeckt ist. In einer besonderen Ausführungsform ist diese Öffnung als U-förmiger Einschnitt ausgebildet, der eine Art Zunge bildet. Diese Anordnung soll als Drucksicherung wirken. Wenn der Druck in der Zelle über einen bestimmten Wert hinaus ansteigt, wird die Zunge nach außen gebogen, was zum Zerreißen des Diaphragmas und zur Druckentlastung führt.

Es gibt heute bereits verschiedene Konstruktionen gasdichter Akkumulatoren, bei denen die Verwendung einer der obengenannten Sicherungen aus Raumgründen unmöglich ist. Solche Akkumulatoren kleiner Bauart sind z. B. unter der Bezeichnung Knopfzellen bekannt. Drücke treten in den gasdichten Zellen im allgemeinen nur dann auf, wenn die Ladevorschriften nicht eingehalten werden. Diese Drücke können recht erheblich werden und führen dann bei Elementen ohne Drucksicherungen nicht selten zu explosionsartigen Zerstörungen. Die Höhe der Drücke, bei denen die Zerstörung der Zellen eintritt, ist abhängig von den Material-Konstanten der Zellengefäße. Im allgemeinen verwendet man vernickelte Eisenbleche, die ihrerseits eine so hohe Festigkeit haben müssen, daß sie in der Lage sind, die Einzelelektroden, die unter Vorspannung eingebaut werden, in ihrer Lage zu halten. Damit wird die Höhe des Druckes, der zu einer Zerstörung führen könnte, sehr weit nach oben gesetzt.

Aufgabe der Erfindung war es, einen bei Überdruck ansprechenden Sicherheitsverschluß für gasdichte Akkumulatoren zu konstruieren, der bei einem bestimmten, möglichst genau definierten Druck sicher anspricht itnd praktisch keinen zusätzlichen Raum beansprucht. Außerdem sollte der Verschluß nach dem Entweichen Bei Überdruck ansprechender

Sicherheitsverschluß für gasdicht

verschlossene Akkumulatoren

Anmelder;

Accumulatoren-Fabrik Aktiengesellschaft, Hagen (Westf.), Dieckstr.42

Dr.-Ing. Lutz Horn und Fritz Philipp, Hagen (Westf.), sind als Erfinder genannt worden

der Gase und Absinken des Innendrucks unter den kritischen Wert den Akkumulator wieder selbsttätig gasdicht verschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sicherheitsverschluß gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein im Inneren des Akkumulators frei liegender Teil der Wandung des Zellengehäuses aus zwei aufeinanderliegenden Schichten? und 8 besteht und die innere Schicht 7 eine Bohrung 9 besitzt, durch welche bei Überdruck das Gas hindurchtritt, und die äußere Schicht 8, welche elastisch und dünner als die Schicht 7 ist, auswölbt, wodurch die Abdichtung des Verschlusses geöffnet wird.

Eine vorteilhafte, in Abb. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Abdichtung ein Falz 10 dient und die Ränder der beiden Schichten 7 und 8 der Gehäusewandung in diesem Falz derart zusammengefaßt sind, daß bei innerem Überdruck der Rand der äußeren Schicht 8 aus dem Falz herausgehoben wird.

Eine weitere, besonders günstige Form des Sicherheitsverschlusses nach der Erfindung, welche die Abb.2 zeigt, besteht darin, daß die äußere Schicht 8 eine gegenüber der Bohrung 9 der inneren Schicht vorzugsweise versetzte Bohrung 12 besitzt und zwischen den Schichten als Abdichtung eine Membran 11 angeordnet ist, welche bei innerem Überdruck zerreißt, so daß das Gas nach außen abströmt.

Schließlich kann der erfindungsgemäße Sicherheitsverschluß in einer zweckmäßigen Ausführung nach Abb. 3 dadurch gekennzeichnet sein, daß die äußere Schichte eine gegenüber der Bohrung9 der inneren Schicht vorzugsweise versetzte Bohrung 12 besitzt und für die Abdichtung der Öffnungen 9 und 12 Auflagen 13 aus Lack, thermoplastischem Kunststoff od. dgl. auf den die Öffnungen abdeckenden Teilen der

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Schichten 7 und 8 angebracht sind und sich, bei innerem Überdruck durch Auswölbung der äußeren Schicht 8 von den Bohrungen abheben, so daß das Gas nach außen abströmt.

Die Dichtungsmittel nach der Erfindung können aus Gummi, Kunststoff oder Metall bestehen. Die als Dichtungsmittel dienenden Auflagen 13 können auch Lackschichten sein.

Bei den als Knopfzellen bezeichneten gasdichten Akkumulatoren dient der obere Deckel gleichzeitig als Elektrodenkontakt. Verwendet man bei solchen Zellen diesen Deckel als Sicherheitsverschluß und für die Membran 11 gemäß Abb. 2 nichtleitende Stoffe, so würde die Kontaktgabe nach außen unterbrochen sein. Bei solchen Zellen wird man ziweckmäßigerweise in der Mitte des Oberdeckels die Teile 7 und 8 durch eine Punktschweißung metallisch miteinander verbinden. Das erweist sich auch dann als zweckmäßig, wenn man — wie auf Abb. 3 gezeigt — nur kreisringförmig eine Lackschicht anbringt, weil sonst Übergangswiderstände zwischen der negativen Elektrode, der Druckfeder und den Teilen 7 und 8 auftreten können.

Will man aus besonderen Gründen keine Isoliermembranen verwenden, so können entsprechende elektrolytfeste Metallfolien, als Membran zwischen die Teile 7 und 8 gebracht werden. Besonders eignet sich hierfür eine Cadmiumfolie. Auch eine unsymmetrische Kunststoff- oder Gummilippe kann über und in der Nahe der Bohrungen 9 oder 12 angebracht werden, so wie es die Abb. 3 zeigt.

Um festzustellen, ob die Sicherung angesprochen hat und ob die Zelle noch gasdicht arbeitet, kann man einen entsprechenden Indikator unter die Bohrung 12 legen, dessen Farbe von außen erkennbar ist. Sind nämlich die Gase durch die Bohrung 9 entwichen, so reißen sie, wenn auch in geringem Maße, stets Teilchen des Elektrolyten mit, und dadurch kann an dem indikator, beispielsweise Indikatorpapier oder mit Phenolphtalein getränkter Watte, ein Farbumschlag beobachtet werden. Damit nicht durch äußere Einflüsse der Indikator beschädigt wird oder anspricht, kann er seinerseits durch Zellophan oder eine andere durchsichtige Kunststoff-Folie abgedeckt werden.

Die Einstellung des gewünschten Druckbereichs, bei dem der Sicherungsverschluß ansprechen soll, erfolgt durch Festlegung nachstehender Daten:

1. des Durchmessers der Bohrungen 9 bzw. 12 und/ oder ihres Abstandes voneinander;

2. bei der Membran 11 eines Werkstoffs mit bestimmten Festigkeitseigenschaften und einer bestimmten Stärke der Membran;

3. eines bestimmten Verhältnisses der Stärken der beiden Schichten 7 und 8.

Wenn man z. B. bisher für den Deckel einer Knopfzelle ein Stahlblech mit einer Stärke von 0,6 mm verwendet hat, so wird man den unteren Deckel 7 jetzt aus einer Wandstärke von 0,4 mm herstellen, den oberen aus einer Wandstärke von 0,18 bis 0,20 mm. Die Membranstärken richten sich nach den zulässigen Innendrücken. Cd-Metallfolien werden bei Knopfzellen die Stärke von 0,05 mm haben, Gummi oder Kunststoff etwa 0,2 bis 0,4 mm.

Bei der Herstellung wird es sich empfehlen, die beiden Teile 7 und 8 zunächst getrennt aus Näpfen zu ziehen, sie dann mit den beispielsweise um 180° versetzten Löchern zu versehen und schließlich unter Zwischenlage der gewünschten Dichtungsmittel gemeinschaftlich mit Versteifungsrippen zu prägen. In diesem Augenblick kann auch noch, falls gewünscht, die Punktschweißung der beiden Teile 7 und 8 aneinander erfolgen. Damit ist auch die räumlich weiteste Entfernung der Bohrungen 9 und 12 voneinander gewährleistet (180°).

Der besondere technische Fortschritt des erfindungsgemäßen S icherungsVerschlusses liegt darin, daß er sich durch Festlegung der obengenannten Daten auf einen bestimmten, genau definierten Überdruck einstellen läßt und daß er bei diesem Druck sicher anspricht. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß der Verschluß nach Ablassen der Gase die Zelle wieder gasdicht verschließt, was gegenüber den bisher bekanntgewordenen Verschlüssen einen bemerkenswerten Fortschritt bedeutet.

Wenn auch der Erfindungsgegenstand in erster Linie bei den, sogenannten Knopfzellen anwendbar und auch in den Zeichnungen am Beispiel solcher Zellen dargestellt ist, kann er auch an Stelle der bisher bekanntgewordenen Drucksicherungen auch bei anderen gasdichten Zellen und schließlich auch bei allen Apparaten, Geräten, Anlagen usw., die gegen Überdrücke gesichert werden sollen, Anwendung finden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bei Überdruck ansprechender Sicherheitsverschluß für gasdicht verschlossene Akkumulatoren, vorzugsweise mit festgelegtem Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Innern des Akkumulators frei liegender Teil der Wandung des Zellengehäuses aus zwei aufeinanderliegenden Schichten (7, 8) besteht und die innere Schicht (7) eine Bohrung (9) besitzt, durch welche bei Überdruck das Gas hindurchtritt, und die äußere Schicht (8), welche elastisch und dünner als die Schicht (7) ist, auswölbt, wodurch die Abdichtung des Verschlusses geöffnet wird.

2. Sicherheitsverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdichtung ein Falz (10) dient und die Ränder der beiden Schichten (7, 8) der Gehäusewandung in diesem Falz derart zusammengefaßt sind, daß bei innerem Überdruck der Rand der äußeren Schicht (8) aus dem Falz herausgehoben wird.

3. Sicherheitsverschl'uß nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (8) eine gegenüber der Bohrung (9) der inneren Schicht vorzugsweise versetzte Bohrung (12) besitzt und zwischen den Schichten als Abdichtung eine Membran (11) angeordnet ist, welche bei innerem Überdruck zerreißt.

4. Sicherheitsverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (8) eine gegenüber der Bohrung (9) der inneren Schicht vorzugsweise versetzte Bohrung (12) besitzt und für die Abdichtung der öffnungen (9,12) Auflagen (13) aus Lack, thermoplastischem Kunststoff od. dgl. auf den die Öffnungen abdeckenden Teilen der Schichten (7, 8) angebracht sind, die sich bei innerem Überdruck durch Auswölbung der äußeren Schicht (8) von den Bohrungen abheben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 696 805.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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