DE1207981B

DE1207981B - Trockenelement

Info

Publication number: DE1207981B
Application number: DEN15436A
Authority: DE
Inventors: Tsoi Ning
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-08-08
Filing date: 1958-08-04
Publication date: 1965-12-30
Also published as: MY6100037A; GB832406A; US2996565A; FR1209455A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-10/01

Nummer: 1207 981

Aktenzeichen: N15436 VI b/21 b

Anmeldetag: 4. August 1958

Auslegetag: 30. Dezember 1965

Trockenelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein Trockenelement mit einer Depolarisationselektrode mit Kohlestift und einer becherförmigen Lösungselektrode, die von einem wasserdichten Isoliergehäuse aus Gummi umgeben ist, mit einer stromleitenden, mit dem Gehäuse eine lecksicher das offene Ende der Außenelektrode abdichtende Abdeckung bildenden Anschlußplatte, die einen mit dem Kohlestift in Kontakt stehenden Mittelteil enthält, der mit einem Rand versehen ist.

Wenn Trockenelemente erschöpft, durch Feuchtigkeit kurzgeschlossen oder leck sind, so daß ihr flüssiger Inhalt auslaufen kann, besteht die Gefahr, daß die äußere Gefäßelektrode des Elementes korrodiert. Wenn sich die Batterie in einem Metallgehäuse, ζ. Β. in einem Taschenlampengehäuse, befindet, kann das Gehäuse ebenfalls korrodieren, so daß es unbrauchbar wird.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wurden verschiedene Formen von lecksicheren Trockenelementen entwickelt. So ist es bekannt, ein übliches Trockenelement mit einem vorgeformten, gegossenen Kunststoffmantel zu versehen, der sich über das obere Ende, um den Außenmantel herum und über einen Teil des unteren Endes des Trockenelementes erstreckt, wobei eine Metallkappe, die in den oberen Teil des Mantels eingegossen ist, mit der Depolarisationselektrode des Elementes Kontakt hat und als Polkopf des Elementes dient. Die für den Kunststoffmantel vorgeschlagenen Materialien sind solche starrer Art, und um sicherzustellen, daß der Kunststoffmantel in abdichtender Verbindung mit der becherförmigen Lösungselektrode des Elementes ist, werden Kunststoffmantel und Außenelektrode durch ein Klebmittel miteinander verbunden, das gegenüber dem in der Zelle verwendeten Elektrolyten widerstandsfähig ist.

Eine andere bekannte Lösung besteht darin, ein Trockenelement durch Eintauchen des Elementes in einen Gel-Lack lecksicher zu machen, so daß nur der Außenteil einer der Mittelelektrode des Elementes zugeordneten Metall-Endkappe herausragt. Wenn der Lack trocknet, zieht er sich zusammen und bildet eine gute Abdichtung für das Element. Um elektrischen Kontakt mit der Außenelektrode des Elementes herzustellen, wird der mittlere Teil des getrockneten Lacks am Boden des Elementes entfernt. Eine etwas ähnliche, ebenfalls bekannte Anordnung zeigt ein Trockenelement, das mit einem ununterbrochenen, äußeren Gummiüberzug versehen ist, wobei der elektrische Kontakt mit Innen- und Außenelektrode des Elementes durch spitzenförmige Verbindungsklemmen hergestellt wird, von denen eine am obe- Anmelder:

Tsoi Ning, Kowloon (Hongkong)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Lesser, Patentanwalt,

München 61, Cosimastr. 81

Als Erfinder benannt:

Tsoi Ning, Kowloon (Hongkong)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 8. August 1957 (25 064)

ren Ende der metallkappenförmigen Innenelektrode und die andere am Boden der Außenelektrode vorgesehen ist. Die Verbindungsklemmen durchdringen den Gummiüberzug, wenn das Element in Gebrauch ist.

Weiterhin ist es bekannt, das offene Ende der Außenelektrode eines Trockenelementes durch eine gelochte Metallscheibe lecksicher zu machen, auf deren Unterseite eine Papierschicht und eine Isoliermasse aufgebracht werden. Die Umfangsflache der Scheibe wird in den Rand der Außenelektrode des Elementes eingedrückt, wodurch mit dieser elektrischer Kontakt hergestellt und die Scheibe gegenüber der Elektrode abgedichtet wird. Auf das obere Ende der Innenelektrode des Elementes, das aus der Öffnung der Scheibe herausragt, wird eine Metall-Endkappe aufgesetzt, die mit einer Isolierkappe abgedeckt ist. Der Rand der metallischen Endkappe und der Rand der Isolierkappe sind nach außen erweitert, und der Rand der Öffnung in der Scheibe umfaßt die Isolierkappe derart, daß die Papierschicht auf der Scheibe an der Oberfläche der Isolierkappe liegt, wobei der erweiterte Teil der Isolierkappe verhindert, daß die Scheibe in das Innere der Batterie gezogen wird. Der obere Teil der Isolierkappe wird dann weggeschnitten, um die elektrische Kontaktherstellung mit der metallischen Endkappe zu ermöglichen.

Alle vorerwähnten Trockenelemente, mit Ausnahme des letzten, weisen ein zusätzliches Abdichtmittel, beispielsweise eine wasserdichte Unterlegscheibe, im Inneren des Elementes auf, das zwischen Innen- und Außenelektrode liegt, um den Trocken-

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elementinhalt abzugrenzen und die Korrosion der Innenseite der auf dem Oberteil der Innenelektrode angeordneten metallischer Endkappe zu verhindern, denn wenn die metallische Endkappe korrodiert, stört dies den elektrischen Kontakt mit der Innenelektrode, ja kann ihn vielleicht sogar verhindern und kann einen Ausflußweg für Leckflüssigkeit aus der Zelle bilden.

Der Nachteil eines solchen Abdichtmittels ist jedoch der, daß es verhältnismäßig viel Raum einnimmt, der sonst vom Batterieinhalt ausgefüllt werden kann, d. h. von der Depolarisationsmischung und dem Elektrolyten.

Die obigen Vorschläge weisen außerdem den Nachteil auf, daß sie verhältnismäßig kompliziert in der Herstellung sind, und sofern — um die metallische Endkappe auf der Innenelektrode zu schützen — zusätzliche Abdichtmittel vorgesehen sind, sind diese Abdichtmittel gänzlich verschieden von dem Mittel, das verwendet wird, um die Batterie lecksicher zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trockenelement mit einer Depolarisationselektrode mit Kohlestift und einer becherförmigen Lösungselektrode, die von einem wasserdichten Isoliergehäuse aus Gummi, Kunststoff od. dgl. umgeben ist und eine stromleitende, mit dem Gehäuse eine lecksicher das offene Ende der Außenelektrode abdichtende Abdeckung bildenden Anschlußplatte aufweist, die einen mit dem Kohlestift in Kontakt stehenden Mittelteil enthält, der mit einem Rand versehen ist, so zu gestalten, daß sie einfach und schnell sowie mit verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das in an sich bekannter Weise aus elastischem, dünnwandigem Werkstoff bestehende Isoliergehäuse zwischen dem Rand der Anschlußplatte und dem überstehenden Ende des Kohlestiftes einzupressen und dafür zu sorgen, daß der Mittelteil der mit dem Rand einstückigen Anschlußplatte mit dem Kohlestift durch eine im Isoliergehäuse vorgesehene Öffnung Kontakt hat. Diese Anweisung bringt den Vorteil mit sich, daß die Anschlußplatte das Gehäuse gegen den Kohlestift preßt, wodurch die Gehäuseöffnung abgedichtet wird und wodurch das Gehäuse selbst gleichzeitig gegenüber dem Trockenelementinhalt fest abgedichtet ist. Dadurch kann der Trockenelementinhalt den Teil der Anschlußplatte nicht korrodieren, der mit dem Kohlestift in elektrischer Verbindung steht. Dadurch, daß es nun nicht mehr erforderlich ist, eine Innenabdichtung für den Trockenelementinhalt vorzusehen, kann das Volumen des letzteren, ohne daß das Trockenelement vergrößert zu werden braucht, erhöht werden. Es ist lediglich erforderlich, die Anschlußplatte in ihre Lage am oberen Ende des Gehäuses zu bringen und auf den Kohlestift aufzusetzen. Durch die elastische Zusammendrückbarkeit des Gehäusematerials wird eine einwandfreie Abdichtung bewirkt.

Zweckmäßig ist es weiterhin, dafür zu sorgen, wie schon vorgeschlagen wurde, daß der das offene Ende der Lösungselektrode überdeckende Teil des flexiblen Gehäuses mindestens teilweise in der Nähe der Depolarisationsmasse angeordnet und so ausgebildet ist, daß er durch Gas, welches beim Betrieb des Elementes entsteht, ausdehnbar ist. Der das offene Ende der Lösungselektrode überdeckende Teil des flexiblen Gehäuses kann mit einem am Ende zu verschließenden und zu öffnenden Rohrstück versehen sein. Wird das Trockenelement mit einer zweiten, aus den Boden des Elementes aufsetzbaren Anschlußplatte versehen, die mit der Lösungselektrode in elektrischen Kontakt gebracht und gegenüber dem flexiblen Gehäuse abdichtend festgelegt ist, so wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung empfohlen, die Anschlußplatte mit einem

ίο gezahnten Flansch zu versehen, der nach innen gegen den Boden des Gehäuses gefaltet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Trockenelement gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine untere Anschlußplatte für das Trockenelement nach F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Trockenelement, das mit einer Expansionskammer versehen ist,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Trockenelementes mit einer Expansionskammer, wobei eine Seite der Kammer aufgeblasen und die andere Seite in derjenigen Form dargestellt ist, in welcher das Trockenelement hergestellt wird.

Gemäß F i g. 1 ist ein zylindrisches Trockenelement mit einem Kohlestift 12 und einer Depolarisationsmasse 11 versehen, denen ein Gehäuse 13 aus Polyvinylchlorid zugeordnet ist, das aus einem becherförmigen Teil 14 und einem scheibenförmigen Teil 15 besteht. Der scheibenförmige Teil 15 und der obenliegende Abschlußteil 16 des becherförmigen Teils 14 sind je mit mittleren Öffnungen 17 und 18 versehen, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser des Kohlestiftes ist. Die Länge des becherförmigen Teils 14 ist etwas größer als diejenige der Trockenzelle, und sein Durchmesser entspricht etwa dem Außendurchmesser der Zelle.
Der becherförmige Teil 14 paßt so über die Zelle, daß sich sein Abschlußteil 16 gegen den Kohlestift 12 legt, der durch die Öffnung 18 des Abschlußteils 16 teilweise zugänglich ist. Diese Öffnung wird mittels einer leitfähigen Anschlußplatte 20 abgedichtet, die einen vorspringenden Teil 21 aufweist, der aus einem mittleren Teil 20 α und einem Rand 20 b besteht, dessen Durchmesser etwas größer als derjenige des Kohlestiftes 12 ist und der so über letzteren paßt, daß er das Kunststoffgehäuse zwischen ihnen zusammenpreßt. Der mittlere Teil 20 a des vorspringenden Abschnitts 21 ist mit einem Loch versehen, dessen Durchmesser kleiner als derjenige der Öffnung im Abschlußteil 16 des Gehäuses ist, wobei der Rand des Loches nach unten gebogen ist und einen den Kohlestift 12 berührenden Flansch 22 bildet.

Der äußere Teil der Anschlußplatte 20 ist konisch geformt und endet in einer ringförmigen Rippe 23, die in einen Druckring 25 aus Polyvinylchlorid paßt. Der Außendurchmesser des Druckringes ist etwas geringer als der Innendurchmesser der Lösungselektrode 26 des Trockenelementes.

Wenn die Anschlußplatte 20 auf dem Kohlestift angeordnet ist, befindet sich der Druckring unterhalb des Randes 32 der Außenelektrode.

Am unteren Ende des Trockenelementes ist eine zweite Anschlußplatte 27 mit konzentrischen Wellungen 28 und 29 vorgesehen, wobei die mittlere Wellung 28 mit dem Boden der Lösungselektrode 26 durch die Öffnung 17 im scheibenförmigen Teil 15

ring 44 auf den Kohlestift 46 aufgepaßt wird. Der obere Rand 35 der Lösungselektrode wird dann nach innen umgebogen und drückt den Rand der Anschlußplatte 39 nach unten, bis die Rille 38 eine weitere Abwärtsbewegung verhindert. Die Anschlußplatte wird dadurch unverrückbar festgehalten, und ihr Flansch 47 erhält einen guten Kontakt mit der Stirnseite des Kohlestiftes 46. Die Unterseite des Trockenelementes wird in gleicher Weise wie bei

des Gehäuses Kontakt hat. Eine Schulter der äußersten Welle 29 schließt an einen äußeren, nach unten weisenden Flansch 30 der zweiten Anschlußplatte 27 an (s. F i g. 2), wobei der Durchmesser dieses Flansches etwa demjenigen der Lösungselektrode entspricht. Der Flansch ist mit mehreren Schlitzen 31 versehen, die auf seinen Umfang verteilt sind, so daß die dazwischenliegenden Teile des Flansches nach innen umgebogen werden können.

Der Durchmesser des scheibenförmigen Teils 15 io F i g. 1 und 2 abgedichtet,
des Kunststoffgehäuses ist größer als derjenige der Beim Betrieb des in F i g. 3 dargestellten Trocken-

zweiten Anschlußplatte 27, so daß sein Rand um elementes kann bei etwaiger Ausdehnung des beide Seiten des Flansches 30 umgefaltet werden Trockenelementinhalts 43 der Teil 41 des Kunstkann. Das untere Ende des becherförmigen Teils stoffgehäuses nach oben nachgeben, wobei gleichwird in gleicher Weise um den Flansch herumge- 15 zeitig die Luft durch die Löcher 40 ausgetrieben faltet und durch eine elektrische Hochfrequenz- wird. Deshalb ist die Gefahr, daß der Elementinhalt schweißung mit dem scheibenförmigen Teil ver- nach außen dringt, verringert,
schweißt. Vorzugsweise wird diese Faltung mit ge- In Fig. 4 ist ein Trockenelement mit einer

heizten Werkzeugen vorgenommen, so daß die Ver- Lösungselektrode 50, einem Kohlestift 51 und einer formbarkeit der Kunststoffolie erhöht ist. Eine nicht 20 Depolarisationsmasse 52 vorgesehen, die sich in der dargestellte, dünne Zwischenlage kann in den becherförmigen Lösungselektrode 50 befindet. Die Flansch 30 eingelegt werden, um zu verhindern, daß Zelle ist in ein Kunststoffgehäuse 53 eingeschlossen, die Enden der Kunststoffteile des Gehäuses heraus- wobei zwei Anschlußplatten 54 und 55 vorgesehen springen. Der Flansch wird dann nach innen umge- sind. Eine Kunststoffscheibe 57 wird dadurch gegen bogen, um diese Enden zwischen den Flanschteilen 25 den Trockenelementinhalt gedrückt, daß der Rand und der anliegenden Schulter der Wellung 29 in der 58 der Außenelektrode umgebogen ist.
zweiten Anschlußplatte zu ergreifen (Fig. 1). Die Anschlußplatte 54 mit mittlerem Teil 54a und

Die obere Anschlußplatte 20 wird dann dadurch. Rand 54 b besteht aus einer Messingkappe, die dicht an der Batterie befestigt, daß der obere Rand 32 über das Kunststoffgehäuse 53 rund um den Kohleder Lösungselektrode 26 über den Druckring 25 der 30 stift 51 paßt, so daß die Öffnung 59 im Gehäuse ab-Anschlußplatte 20 umgebogen wird. Diese Biegung gedichtet wird. Ein nach unten weisender Rand 60 strebt danach, den Druckring nach innen zu drücken der Anschlußplatte 54 führt den Kontakt mit dem wodurch das Kunststoffgehäuse abgedichtet wird. Kohlestift 51 herbei.

Die Nachgiebigkeit des Druckringes 25 verhindert Die Anschlußplatte 55 hat mit der Lösungselek-

während dieser Dichtungswirkung, daß die An- 35 trode 50 durch eine ringförmige Wellung 62 Kontakt, schlußplatte 20 durch das Kunststoffgehäuse hin- Sie wird dadurch festgehalten, daß ein Kunststoffring durchschneidet und das Trockenelement kurzschließt.
Bei einem in der beschriebenen Weise gebauten
Trockenelement sind die beiden Öffnungen im
Kunststoffgehäuse, durch welche der Kontakt mit 40
den Elektroden hergestellt wird, abgedichtet, und
zwar die eine durch die obere Anschlußplatte 20 und
die zweite durch die untere Anschlußplatte 27. Das
Trockenelement ist also im wesentlichen wasserdicht

und kann durch die Luftfeuchtigkeit nicht beeinflußt 45 durch einen Stopfen oder einen Knoten oder dawerden. Da außerdem keine Dichtungsschicht aus durch abgeschlossen wird, daß es mittels einer

Flamme abgeschmolzen wird. Im Gebrauch kann etwa erzeugtes Gas die Balgfalten ausdehnen, wie bei 66 dargestellt. Wenn das Gas abgelassen werden soll, wird das Rohr67 geöffnet, indem z.B. am freien Ende ein kurzes Stück abgeschnitten wird, und dann können die Balgfalten wiederhergestellt werden. Das Rohr wird dann wieder verschlossen.

Es wurde gefunden, daß die Lebensdauer eines erfindungsgemäß hergestellten Trockenelementes, dessen Abmessungen, d. h. Durchmesser und Höhe, den

63, der der Umfang der Anschlußplatte 55 umgibt, an den unteren Rand des Gehäuses 53 angeschweißt ist.

Das Trockenelement wird so hergestellt, daß der obere Teil des Kunststoffgehäuses zusammengefaltet wird, wie es bei 65 gezeigt ist. Hierbei wird ein Ende eines Kunststoffrohrstückes 67 mit diesem Teil des Gehäuses verbunden, während das andere Ende

Pech od. dgl. auf der Oberseite der Zelle aufgebracht werden muß, kann das Volumen des Inhalts erhöht werden, wodurch sich eine entsprechend höhere Lebensdauer des Trockenelementes ergibt.

In F i g. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die von dem in F i g. 1 gezeigten Trockenelement an der Oberseite desselben abweicht. Es werden also nur diese Einzelheiten beschrieben.

Unterhalb des oberen Randes 35 der Lösungselektrode 36 befindet sich eine Rille 38, die nach innen ausgebuchtet ist. Die Anschlußplatte 39 mit mittlerem Teil 39 α und Rand 39 & entspricht derjenigen nach F i g. 1, abgesehen davon, daß vier gleichmäßig verteilte Luftlöcher 40 vorgesehen sind, wobei je zwei Löcher diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

Beim Zusammenbau des Trockenelementes wird das obere Ende 41 mit Öffnungen 41 α des becherförmigen Teils 42 des Kunststoffgehäuses nach unten gegen die Oberseite der Depolarisationsmasse 43 gepreßt, bevor die Anschlußplatte 39 mit ihrem Druck-

Abmessungen eines bekannten Trockenelementes entsprechen, um 16% gegenüber diesen bekannten Trockenelement gesteigert werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So könnte z. B. der Kohlestift mit einer Metallkappe versehen sein, um zu verhindern, daß die Elektrode Feuchtigkeit absorbiert.

Claims

Patentansprüche:

1. Trockenelement mit Depolarisationselektrode mit Kohlestift und einer becherförmigen

Lösungselektrode, die von einem wasserdichten Isoliergehäuse aus Gummi, Kunststoff od. dgl. umgeben ist, mit einer stromleitenden, mit dem Gehäuse eine lecksicher das offene Ende der Außenelektrode abdichtende Abdeckung bildenden Anschlußplatte, die einen mit dem Kohlestift in Kontakt stehenden Mittelteil enthält, der mit einem Rand versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise aus elastischem, dünnwandigem Werkstoff bestehende Isoliergehäuse (13, 42, 53) zwischen dem Rand (20 b, 39 b, 54 b) der Anschlußplatte (20, 39, 54) und dem überstehenden Ende des Kohlestiftes (12, 46, 51) eingepreßt ist und der Mittelteil (20 a, 39 a, SAa) der mit dem Rand (20 δ, 39 b, 54 b) einstückigen Anschlußplatte mit dem Kohlestift durch eine im Isoliergehäuse vorgesehene Öffnung (18, 41a, 59) Kontakt hat.

2. Trockenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das offene Ende der Lösungselektrode (36, 50) überdeckende Teil (41, 65) des flexiblen Gehäuses (42, 53) mindestens teilweise in der Nähe der Depolarisationsmasse (43, 52) angeordnet und so ausge-

bildet ist, daß er durch Gas, welches beim Betrieb des Elementes entsteht, ausdehnbar ist.

3. Trockenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das offene Ende der Lösungselektrode überdeckende Teil (65, 66) des flexiblen Gehäuses mit einem am Ende zu verschließenden und zu öffnenden Rohrstück (67) versehen ist.

4. Trockenelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einer zweiten auf den Boden des Elementes aufsetzbaren Anschlußplatte, die mit der Lösungselektrode in elektrischen Kontakt gebracht und gegenüber dem flexiblen Gehäuse abdichtend festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußplatte (27) mit einem gezahnten Flansch (30) versehen ist, der nach innen gegen den Boden des Gehäuses gefaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 857 219, 833 520,

980;
USA.-Patentschriften Nr. 2450 813, 2456477,

379, 2729 693.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen