DE1271794B - Closure that acts as a safety valve for accumulators and stabilization cells - Google Patents
Closure that acts as a safety valve for accumulators and stabilization cellsInfo
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Description
Als Sicherheitsventil wirkender Verschluß für Akkumulatoren und Stabilisationszellen Die Erfindung betrifft einen als Sicherheitsventil wirkenden Verschluß für Akkumulatoren und Stabilisationszellen.Closure that acts as a safety valve for accumulators and stabilization cells The invention relates to a closure for accumulators which acts as a safety valve and stabilization cells.
Die bekannten Stabilisationszellen enthalten eine negatvie Elektrode, die im wesentlichen aus Cadmium und Cadmiumoxyd besteht, und eine positive Elektrode aus Nickel. Beide Elektroden sind durch einen mit Elektrolyt getränkten Separator getrennt und befinden sich in einem Stahlzylinder, der mit der negativen Elektrode leitend verbunden ist und den negativen Pol der Zelle bildet. Der positive Pol ist durch eine isolierte Dichtung aus dem Stahlzylinder herausgeführt.The known stabilization cells contain a negative electrode, which consists essentially of cadmium and cadmium oxide, and a positive electrode made of nickel. Both electrodes are through a separator soaked with electrolyte separated and located in a steel cylinder, the one with the negative electrode is conductively connected and forms the negative pole of the cell. The positive pole is led out of the steel cylinder through an insulated seal.
Bei diesen Stabilisations- und Akkumulatorenzellen macht es Schwierigkeiten, den Verschluß für einen Temperaturbereich von -30 bis -I-100° C gas- und flüssigkeitsdicht auszubilden. Außerdem muß das zum Verschluß und zur Isolation dienende Material auch eine chemische Beständigkeit gegenüber dem in der Zelle eingeschlossenen Elektrolyten aufweisen. Die bekannten für diesen Zweck in alkalischen Zellen anwendbaren Isolierstoffe haben durchweg neben einer nur geringen Elastizität und einer geringen Stärke einen verhältnismäßig großen Wärmeausdehnungskoeffizienten.With these stabilization and accumulator cells it is difficult to the closure for a temperature range of -30 to -I-100 ° C gas and liquid-tight to train. In addition, the material used for closure and insulation must be used chemical resistance to the electrolyte enclosed in the cell exhibit. The known insulating materials that can be used in alkaline cells for this purpose consistently have a low elasticity and a low strength relatively large coefficient of thermal expansion.
Verzichtet man auf den oberen und unteren Teil des vorstehend angegebenen Temperaturbereiches, so kann man härtere und elastische Kunststoffe verwenden, die nur bei Raumtemperatur chemisch beständig sind. Außerdem sind durch die beiderseitige Einengung des Temperaturbereiches die Ausdehnungsdifferenzen der verschiedenen verwendeten Materialien so gering, daß sie unter Umständen von der Elastizität des Kunststoffes aufgefangen werden können.The upper and lower parts of the above are omitted Temperature range, you can use harder and more elastic plastics that are only chemically resistant at room temperature. Also are by mutual Narrowing the temperature range the expansion differences of the various used Materials so small that they may depend on the elasticity of the plastic can be caught.
Es ist auch schon versucht worden, das Isoliermaterial durch Kleben, Ansintern oder Einschmelzen mit den leitenden Metallteilen zu verbinden. Allerdings hat auch dieser Weg nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt.Attempts have also been made to fix the insulating material by gluing, To connect sintering or melting with the conductive metal parts. However this approach has not led to satisfactory results either.
Es ist auch eine Drucksicherung für ständig gasdicht verschlossene Akkumulatoren mit übereinanderliegenden Membranen bekannt, deren Zerreißdruck auf einen bestimmten Maximaldruck abgestimmt ist und die bei der überschreitung desselben zum Zerreißen kommen. Von den zwei übereinander angeordneten Membranen besteht die der Druckseite. zugekehrte Membran aus weichem und dichtem Gummi und die außenliegende dünnere Membran aus hartem Kunststoff. über die äußeren Membranen ist eine dritte Schicht aus einer locker gelagerten, schalldämpfenden Substanz angeordnet. Die außenliegende dünne Membran ist nur als Schutz für die weiche Gummimembran vorgesehen und dient nicht zur Erzeugung eines Gegendruckes. Außerdem ist die bekannte Dichtung nur für geringe Drücke geeignet und andererseits insbesondere gegen Kalilauge chemisch nicht beständig. Es handelt sich bei der bekannten Einrichtung demnach um ein Sicherheitsventil mit verhältnismäßig großer Bauhöhe, bei dem beide Membranen reißen, wenn der Druck genügend hoch ist.It is also a pressure safety device for permanently gas-tight seals Accumulators with diaphragms lying one above the other are known whose rupture pressure increases a certain maximum pressure is coordinated and when it is exceeded come to shreds. Of the two membranes arranged one above the other, there is the the print side. facing membrane made of soft and dense rubber and the outer one thinner membrane made of hard plastic. over the outer membranes is a third Layer of a loosely stored, sound-absorbing substance arranged. The outside one thin membrane is only intended and serves as protection for the soft rubber membrane not to generate a counter pressure. In addition, the well-known seal is only for low pressures suitable and on the other hand not chemically especially against potassium hydroxide solution resistant. The known device is therefore a safety valve with a relatively large overall height, in which both membranes tear when the pressure is high enough.
Weiterhin ist ein Verschluß für Trockenelemente bekannt, bei dem als Dichtung eine Metallscheibe mit Kunststoffrand in das Gehäuse eingesetzt ist. Der Kunststoffrand dichtet nur unter der Einwirkung des Bördelrandes des Gehäuses. Bei einer Ausdehnung des Verschlusses unter dem Einfluß von Wärme dehnt sich der Kunststoff mehr aus als das Metall, bei der Abkühlung kehrt der Kunststoff nicht in seine ursprüngliche Lage zurück, so daß die Dichtung unvollkommen ist und gegebenenfalls der Elektrolyt entweichen kann.Furthermore, a closure for drying elements is known in which as Seal a metal washer with a plastic rim is inserted into the housing. Of the The plastic edge only seals under the action of the beaded edge of the housing. at an expansion of the closure under the influence of heat, the plastic expands more than the metal, when it cools the plastic does not return to its original state Lay back so that the seal is imperfect and possibly the electrolyte can escape.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Akkumulatoren und Stabilisationszellen eine Dichtung zu schaffen, die dem in den Zellen vorhandenen alkalischen Mittel widersteht, einen hohen Auflagedruck an den Dichtungsflächen bewirkt und in einem großen Temperaturbereich zu verwenden ist.The invention is based on the object for accumulators and stabilization cells to create a seal against the alkaline agent present in the cells resists, causes a high contact pressure on the sealing surfaces and in one wide temperature range is to be used.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen der Innenseite zugekehrten weichen Körper, einen der Außenseite zugekehrten elastischen, harten Körper und einen starren Stützteil zwischen diesem harten Körper und dem Gehäuse der Zelle, dessen innerer Rand auf dem harten Körper aufliegt und dessen äußerer Rand sich gegen einen umgebördelten Rand des Gehäuses abstützt.The solution to this problem is characterized according to the invention by one soft body facing the inside, one facing the outside elastic, hard body and a rigid support part between this hard body and the housing of the cell, the inner edge of which rests on the hard body and the outer edge of which is supported against a flanged edge of the housing.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der scheibenförmig ausgebildete weiche Körper in der Mitte mit einem rohrförmigen Ansatz für einen durchgeführten Leiter versehen. und der Stützteil so geformt, daß er kreisförmig auf dem elastischen, harten Körper aufliegt und gegen das Gehäuse sowie mit Hilfe eines Isolierringes und einer Scheibe gegen den Leiter abgestützt ist.In a further embodiment of the invention, the disk-shaped one soft body in the Middle with a tubular neck for one provided conductor. and the support part shaped to be circular rests on the elastic, hard body and against the housing as well as with the aid an insulating ring and a washer is supported against the conductor.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Verschluß aus einer Isolierscheibe, einer elastischen Scheibe und einem breiten Stützring, F i g. 2 einen Verschluß mit Durchführung und F i g. 3 einen Verschluß aus einer Isolierscheibe, einer elastischen Scheibe und einem schmalen Stützring.Three embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. It shows F i g. 1 a shutter an insulating washer, an elastic washer and a wide support ring, F i G. 2 a closure with implementation and FIG. 3 a closure made of an insulating washer, an elastic disc and a narrow support ring.
Bei dem Verschluß nach F i g. 1 ruht auf einer eingedrehten Stufe 1 des Gehäuses 2 der aus einer Scheibe 3 bestehende isolierende, weiche und eigentlich dichtende Körper. Darüber sind, von innen nach außen betrachtet, in Form der Scheibe 4 der harte, elastische Körper und der starre Stützteil 5 angeordnet. Der Stützteil 5 ist eine konisch gedrückte, runde und flache Scheibe aus starrem Material mit Mittelloch, an deren innerem Rand die Scheibe 4 anliegt, während sich der Stützteil mit seinem äußeren Rand an dem Gehäuse 2 abstützt. Die runde Scheibe 4 wird durch den inneren Rand des starren Stützteiles 5 ringförmig gegen die Kunststoffscheibe 3 und diese dadurch gegen die zu dichtende Kante der eingedrehten Stufe 1 des Gehäuses 2 gedrückt. Dabei übernimmt die aus chemisch beständigem Kunststoff bestehende Scheibe 3 die Abdichtung, und die glatte, elastische, beispielsweise aus Stahl bestehende Scheibe 4 nimmt den in dem Gehäuse vorhandenen bzw. entstehenden überdruck auf, indem sie sich nach außen durchbiegt.In the case of the closure according to FIG. 1 rests on a screwed-in step 1 of the housing 2, the insulating, soft and actually sealing body consisting of a disk 3. Above this, viewed from the inside out, the hard, elastic body and the rigid support part 5 are arranged in the form of the disk 4. The support part 5 is a conically pressed, round and flat disk made of rigid material with a central hole, on the inner edge of which the disk 4 rests, while the support part is supported with its outer edge on the housing 2. The round disk 4 is pressed ring-shaped by the inner edge of the rigid support part 5 against the plastic disk 3 and this thereby against the edge of the screwed-in step 1 of the housing 2 to be sealed. The disk 3 made of chemically resistant plastic takes on the sealing, and the smooth, elastic disk 4, for example made of steel, absorbs the overpressure present or arising in the housing by bending outward.
Die F i g. 2 zeigt den Verschluß einer Stabilisationszelle, der sowohl zur Durchführung eines Leiters als auch zur Befestigung desselben dient. Der zur Abdichtung dienende, isolierende, weiche Körper ist eine flache Scheibe 6, die in der Mitte mit einem rohrförmigen Ansatz versehen ist, durch den der Leiter 7 geführt ist. Die elastische Scheibe 8 ist über den rohrförmigen Ansatz geschoben und liegt auf der Scheibe 6. Der Stützring 9 ist ebenfalls über den rohrförmigen Ansatz geschoben und vorher so verformt worden, daß er erstens kreisförmig auf der elastischen Scheibe 8 aufliegt, zweitens sich gegen das Gehäuse 1 abstützt und drittens mit Hilfe eines Isolierringes 10 und einer Scheibe 11 gegen den Leiter 7 abgestützt ist. Da der Leiter 7 an der Scheibe 11 beispielsweise durch Umbördeln befestigt ist, bildet das Ganze eine starre Verbindung; lediglich die elastische Scheibe 8 kann sich zum Druckausgleich unter dem Stützring 9 bewegen. Bei diesem Verschluß dient die elastische Scheibe 8 in Verbindung mit der weichen Scheibe 6 zur Abdichtung des Gehäuses und der Durchführung.The F i g. Fig. 2 shows the closure of a stabilization cell, which is both serves for the implementation of a conductor as well as for fastening the same. The for Sealing, insulating, soft body is a flat disk 6 which is inserted into the middle is provided with a tubular extension through which the conductor 7 is passed is. The elastic disc 8 is pushed over the tubular extension and lies on the disk 6. The support ring 9 is also pushed over the tubular extension and has previously been deformed so that, firstly, it is circular on the elastic disc 8 rests, secondly is supported against the housing 1 and thirdly with the help of a Isolierringes 10 and a washer 11 is supported against the conductor 7. Since the Head 7 is attached to the disc 11, for example by crimping, forms the whole is a rigid connection; only the elastic disc 8 can be used for Move the pressure compensation under the support ring 9. The elastic is used for this closure Disc 8 in conjunction with the soft disc 6 for sealing the housing and the implementation.
Gegebenenfalls können durch die elastische Scheibe bei entsprechender Ausgestaltung derselben und des isolierenden weichen Körpers mehrere Verschlußflächen, d. h. auch mehrere Durchführungen und das Gehäuse gleichzeitig verschlossen und isoliert werden.If necessary, the elastic disc with the appropriate Design of the same and the insulating soft body several closure surfaces, d. H. also several bushings and the housing closed at the same time and to be isolated.
Die F i g. 3 zeigt einen Verschluß ähnlich der F i g.1, allerdings mit einem Stützteil 12, der ein sehr großes Loch besitzt, so daß die elastische Scheibe 4 am Rande abgestützt ist. Die übrigen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in F i g. 1.The F i g. 3 shows a closure similar to FIG. 1, however with a support part 12, which has a very large hole, so that the elastic Disk 4 is supported on the edge. The other reference symbols have the same meaning as in Fig. 1.
Wie bereits erwähnt; wird der in der Stabilisationszelle entstehende überdruck durch Verformung der elastischen Scheibe 4, insbesondere durch die Durchbiegung nach außen ausgeglichen. Diese Durchbiegung der Scheibe 4 ist in der F i g: 3 strichpunktiert angedeutet.As already mentioned; becomes that which arises in the stabilization cell overpressure due to deformation of the elastic disc 4, in particular due to the deflection balanced outwards. This bending of the disk 4 is shown in phantom in FIG. 3 indicated.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der isolierende, weiche Körper nur die Dichtung übernimmt, während der elastische Körper durch Verformung den in der Zelle vorhandenen bzw. entstehenden Druck aufnimmt. Nun können die verhältnismäßig weichen, aber gegen den Elektrolyten in der Zelle, beispielsweise Kalilauge, chemisch beständigen Kunststoffe zu Dichtungszwecken auch bei höheren Temperaturen und hohen Gasdrücken verwendet werden, obgleich diese Kunststoffe oft stark thermoplastische Eigenschaften haben. Diese Verschlüsse gestatten es also, die mit ihnen versehenen Stabilisationszellen in dem vorstehend angegebenen weiten Temperaturbereich von -30 bis -I-100° C zu verwenden. über diesen ganzen Temperaturbereich ist der Verschluß unbedingt gas-und flüssigkeitsdicht. Selbst wenn kein überdruck in der Zelle vorhanden ist, besteht an den Dichtungsflächen, bedingt durch die harte, elastische Scheibe 4 bzw. 8, ein hoher Auflagedruck von etwa 200 kg/cm2. Auch alle durch die verschiedenen Temperaturkoeffizienten bedingten Unterschiede bei der Ausdehnung der verschiedenen Materialien innerhalb des großen Temperaturbereiches werden von dem elastischen harten Körper aufgenommen.The advantages achieved with the invention are in particular: that the insulating, soft body only takes over the seal, while the elastic Body absorbs the pressure present or arising in the cell through deformation. Now they can be relatively soft, but against the electrolyte in the cell, for example potassium hydroxide, chemically resistant plastics for sealing purposes too can be used at higher temperatures and high gas pressures, although these plastics often have strong thermoplastic properties. So these closures allow the stabilization cells provided with them in the width indicated above Temperature range from -30 to -I-100 ° C to be used. over this entire temperature range the closure is absolutely gas- and liquid-tight. Even if there is no overpressure is present in the cell, exists on the sealing surfaces, due to the hard, elastic disc 4 or 8, a high contact pressure of about 200 kg / cm2. All too differences in expansion due to the different temperature coefficients of various materials within the wide temperature range are made of added to the elastic hard body.
Bei dem Auftreten eines Überdruckes wirkt der Innendruck gleichmäßig auf die gesamte Innenfläche des harten, elastischen Körpers, insbesondere auf die harte, elastische Scheibe 4 bzw. B. Diese kann in dem durch den Stützteil 5 bzw. 12 starr gestützten Durchmesser (Innendurchmesser des Stützteiles) nicht nachgeben, wohl aber an allen anderen Punkten. Daher wird zunächst der innere Teil der Scheibe 4 bzw. 8 dem Innendruck nachgeben und sich nach außen wölben, dabei wird der Auflagedruck außen am Dichtungsrand in dem Gehäuse 2 vergrößert. Steigt der Innendruck jedoch wesentlich weiter an, dann reicht er aus, um den außerhalb des Stützdurchmessers liegenden Teil der harten, elastischen Scheibe 4 bzw. 8, d. h. den äußeren Teil derselben, anzuheben, so daß Gas aus dem Gehäuse 2 entweichen kann. Bei Nachlassen des Überdrucks kehrt die harte, elastische Scheibe 4 bzw. 8 wieder in ihre Ausgangsstellung zurück, und die Zelle ist wieder dicht.When an overpressure occurs, the internal pressure acts evenly on the entire inner surface of the hard, elastic body, especially on the hard, elastic disc 4 or B. This can in the support part 5 or 12 rigidly supported diameter (inner diameter of the support part) does not give way, but probably at all other points. Therefore, first the inner part of the disc 4 or 8 give in to the internal pressure and bulge outwards, thereby increasing the contact pressure enlarged on the outside of the sealing edge in the housing 2. However, if the internal pressure increases much further, then it is sufficient to cover the outside of the support diameter lying part of the hard, elastic disc 4 or 8, d. H. the outer part the same to lift so that gas can escape from the housing 2. When it slackens the overpressure returns the hard, elastic disc 4 or 8 to its original position back and the cell is tight again.
Durch die Elastizität der Scheibe 4 und die Wahl des Innendurchmessers des Stützringes 5 bzw.12 kann der Verschluß verschiedenen Drücken in der Zelle angepaßt werden. Es kann erreicht werden, daß die Auflagekraft der elastischen Scheibe mit zunehmenden Innendruck in einem bestimmten festgelegten Verhältnis zunimmt, abnimmt oder auch gleichbleibt. Auf diese Weise kann der Verschluß so eingestellt werden, daß die Auflagekraft der elastischen Scheibe von einem bestimmten Druck an nicht mehr zunimmt, so daß der vorhandene Überdruck von einer bestimmten Höhe an entweichen kann. Der Verschluß wirkt dann gleichzeitig als Sicherheitsventil.Due to the elasticity of the disc 4 and the choice of the inside diameter of the support ring 5 or 12, the closure can be adapted to different pressures in the cell will. It can be achieved that the bearing force of the elastic disc with increasing internal pressure increases in a certain fixed ratio, decreases or stays the same. In this way the shutter can be adjusted that the bearing force of the elastic disc is not from a certain pressure on increases more, so that the existing overpressure escape from a certain level can. The closure then acts as a safety valve at the same time.
Da der überdruck in der Zelle durch Verformung der elastischen Scheibe 4 oder 8 aufgenommen wird, ist diese Verformung, insbesondere die Durchbiegung der Scheibe, beispielsweise durch eine konzentrische Prägung, sichtbar und meßbar, so daß der vorhandene überdruck angezeigt wird, ohne daß Eingriffe in den Verschluß bzw. das Gehäuse vorgenommen werden müssen.Because the overpressure in the cell is caused by deformation of the elastic disc 4 or 8 is recorded, this is the deformation, especially the deflection the Disc, for example through a concentric embossing, visible and measurable, like this that the existing overpressure is displayed without interfering with the closure or the housing must be made.
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