DE1496304C - Dichtung mit Durchstichsicherung für ein abgedichtetes galvanisches Trockenelement - Google Patents
Dichtung mit Durchstichsicherung für ein abgedichtetes galvanisches TrockenelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtung mit Durchstichsicherung für ein abgedichtetes galvanisches
Trockenelement mit einem zentral in einem Deckel mit Entlüftung angeordneten Polstück, einem ringförmigen
Dichtungsstück aus Kunststoff zwischen dem Polstück und dem Deckel und zwischen dem
Deckel und dem Behälter des Elementes sowie einer oberhalb des Dichtungsstückes und in seiner unmittelbaren
Nähe angeordneten, ringförmigen, federnden Metallscheibe.
Die Sicherungen bei Zellen oder Batterien dieser Art bestanden entweder in einer Berstscheibe mit
oder ohne Widerlager oder waren nach dem Durchstichprinzip aufgebaut. Bei dieser letzteren Ausführungsform
wird ein dünnes Metalldiaphragma gegen eine durchstechende Metallspitze gebogen, wenn der
innere Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet. Diese Sicherungen haben aber verschiedene
Nachteile. Sicherungen der zweiten Art sind keine Stützen, geben keinen elektrischen Kontakt für den
anodischen Stromsammler und verhüten nicht die Berührung des Dichtungselementes mit dem korrosiven
Inhalt der Zelle, z. B. mit dem Elektrolyten. Bei Sicherungen der ersten Art (belgische Patentschrift
625 069) bricht bei einem Überdruck in der Zelle eine als Berstscheibe ausgebildete Membrane
an einer vorbestimmten Stelle mit dünner Wandstärke durch. Bei diesen bekannten Sicherungen
lassen sich aber keine reproduzierbaren Werte für den Druck einstellen, bei dem die Dichtung aufbricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung für galvanische Trockenelemente zu schaffen,
die exakt bei einem bestimmten Überdruck anspricht. Diese Aufgabe wird gemäß der. Erfindung
dadurch gelöst, daß das Dichtungsstück einen dünnen, etwa senkrecht zum inneren Teil des Dichtungsstückes verlaufenden äußeren Teil aufweist, das ringförmige,
metallische Stützelement eine den äußeren Teil nicht bedeckende an den Bodenteil des Dichtungsstückes
anliegende einwärts geneigte Fläche aufweist und ein gebogener Metallring mit mehreren
scharfkantigen, einwärts geneigten Zähnen über dem Stützelement angeordnet ist, wobei die Zähne auf
seiner einwärts geneigten Fläche gleitend aufliegen.
Die Zeichnungen und die dazugehörige Beschreibung erläutern die Erfindung im einzelnen.
F i g. 1 ist ein senkrechter Schnitt einer Zelle mit einem alkalischen Elektrolyten· und mit Mangandioxid
und Zink;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Bodenansicht der Zelle,
bei welcher einzelne Teile weggebrochen sind;
F i g. 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt der Sicherheitsdichtung nach dem Durchstechen.
In den Zeichnungen ist mit 10 eine Zelle bezeichnet,
die durch eine erfindungsgemäße Durchstichsicherung abgeschlossen ist. Die Zelle 10 hat einen
becherförmigen Behälter 12 und einen rohrförmigen Isoliermantel 14. In ihr befindet sich eine gelierte
negative Elektrode 17, ein gelierter Elektrolyt 16 und eine positive Elektrode 18, die durch einen Separator
20 von der negativen Elektrode 16 abgetrennt ist. Eine äußere Umhüllung 22, vorzugsweise aus Metall,
umgibt den Behälter 12 und den Isoliermantel 14. Am oberen finde der Zelle 10 befindet sich ein
üblicher Deckel 24, welcher den becherförmigen Behälter 12 berührt und als positives Endstück der
Zelle dient.
Die F i g. 1 zeigt, daß der becherförmige Metallbehälter 12 an seinem offenen Bodenende mit einer
Durchstichsicherung gemäß der Erfindung abgeschlossen ist. Sie besteht aus einem im allgemeinen
ringförmigen Dichtungsstück 30, einem nicht gepolten metallischen Deckel 32 auf dem Dichtungsstück 30
und einer Entlüftungsöffnung 46, einem negativ gepolten zentral angeordneten, nietförmigen Endstück
34, das in Berührung steht mit dem negativen Stromabnehmer 36. Ein ringförmiges, metallisches Stützelement
38 befindet sich . innerhalb des Dichtungsstückes 30 und steht in Berührung mit dem kegeligen
Bodenteil 40 des Dichtungsstückes 30. In Nachbarschaft zu dem Stützelement 38 befindet sich ein gebogener
Metallring 42 mit Zähnen 44, die nach innen ragen, so daß diese Zähne 44 entlang der geneigten
Oberfläche des Dichtungsstückes 38 gleiten können, wenn dieses durch den Gasdruck innerhalb der Zelle
10 gewölbt wird.
Innerhalb des Zellenbodens und gerade unterhalb der Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung befindet
sich der negative Enddeckel 45. Im allgemeinen t ist es zweckmäßig, eine Kontaktfeder 43 zwischen
dem negativen Endstück 34 und dem negativen Deckel 45 vorzusehen. Ein isolierender Ring 47 .ist
ebenfalls zwischen dem nicht gepolten Deckel 32 und dem negativen Endstück 45 vorgesehen, so daß dieses
isoliert wird gegen den becherförmigen Behälter 12 und das negative Endstück 45. Der äußere Deckel 45
ist zweckmäßig, da er Flüssigkeit aufnimmt, die durch die Dichtung hindurchtreten kann. Das Dichtungsstück 30 ist zweckmäßigerweise radial zusammengedrückt
zwischen dem negativen Endstück 34 und dem Deckel 32 und zwischen dem Deckel 32 und
dem Behälter 12. Hierdurch entsteht eine lecksichere, gasdichte Zelle.
Nach Fig. 1 besteht das Dichtungsstück 30 aus einem geeignet geformten Stück mit einem Rand 50,
der die freien Enden der Scheiderwand 20 umgibt und sie hält. Das Dichtungsstück hat ferner ein
zentral angeordnetes inneres Teil 52, das das Endstück 34 stützt, und ein dünnes, senkrecht verlaufendes
äußeres Teil 54, das das innere Teil 52 umgibt. In dieses Wandteil können die Zähne des Metall- '
ringes 42 eindringen. Das Dichtungsstück 30 wird vorzugsweise aus einem harten, dielektrischen Kunststoff,
wie Nylon (ein Polymer aus Hexamethylendiammoniumadipat), hergestellt. Besonders geeignet
hierfür ist das unter dem Handelsnamen »Zytel«
vertriebene Nylon. Dieses Material hat eine hohe Festigkeit gegen Druck und Scherkräfte und kann
einen hohen Zug aushalten, ohne daß es kalt fließt. Andere Kunststoffe können natürlich auch verwendet
werden, wenn sie eine hohe Festigkeit gegen Druck und Scherkräfte und einen Widerstand gegen einen
kalten Fluß haben. . ;' ...
. Die F i g. 2 und 3 zeigen, daß bei Entwicklung eines Gases innerhalb der Zelle das Dichtungsstück
30 in dar Längsrichtung nach außen so weit gebogen !
wird, daß das metallische Stützelement 38 verschoben wird. Wenn dieses Stützelement elastisch in Abhän- ;
gigkeit von der Belastung sich biegt, so gleiten die Zähne 44 des Metallringes 42 entlang der geneigten
Oberfläche des Stützelementes 38 und bewegen sich gegebenenfalls radial einwärts zum Durchstechen des
dünnen, äußeren Teiles 54 des Dichtungsstückes 30 wenigstens an einem Punkt, wobei das entstandene
Gas entweichen kann. Sicherungen gemäß der Erfin-
dung arbeiten genauer und zuverlässiger als die bekannten
Sicherungen.
Es sei bemerkt, daß der Metallring 42, die Zähne 44 und das Stützelement 38 geschützt sind gegen
Berührung mit dem korrosiven Inhalt der Zelle, und zwar durch das Dichtungsstück 30, das zwischendrin
angeordnet ist und zwischen dem Deckel 41 und dem Behälter 12 einerseits und zwischen dem Endstück 34
und dem Deckel 41 andererseits abdichtet. Das Endstück 34 gibt einen mechanischen Halt und einen
elektrischen Kontakt für den negativen Stromabnehmer 36. Die umgebördelte Kante 56 des metallischen,
becherförmigen Behälters 12 hält das Stützelement 38 und den gezahnten Ring 44 fest zusammen
mit dem radialen Dichtungselement an ihrem äußeren Umfang.
Gegenüber den bekannten Zellen mit Sicherungen
nach dem Berstscheibenprinzip mit gasdurchlässigen Membranen bringen Sicherungen gemäß der Erfindung
verschiedene Vorteile mit sich. Bei den be- ao kannten Sicherungen tritt schon bei Drucken unterhalb
des Berstdruckes ein Hindurchtritt der Flüssigkeit durch die Membrane auf, da in dieser in der
Nachbarschaft der Berstscheibe leicht Risse auftreten. Bei Sicherungen gemäß der Erfindung wird ein Lecken
nicht beobachtet, bevor wenigstens einer der Zähne die dünne Wandstelle durchstoßen hat. Es ist selbstverständlich,
daß nach dem Durchstechen die Zelle nicht nur leckt, sondern auch wie eine offene Zelle
arbeitet, d. h. nach etwa einer Woche und unter Umständen schon früher trocken wird, wenn ihr Strom
entnommen wird. Ebenso wie bei den bekannten Sicherungen können auch bei Sicherungen gemäß der
Erfindung kleine Mengen von Wasserstoffgas durch die Dichtung hindurchdiffundieren.
Zum Vergleich wurden Zellen des »D«-Typs mit Dichtungen gemäß der Erfindung verschlossen.
Andere Kontrollzellen derselben Art erhielten eine Sicherung mit einer Berstscheibe ohne Widerlager.
Bei den beiden Gruppen sollten die Sicherungen auf etwa denselben Innendruck ansprechen. Alle Zellen
enthielten einen alkalischen Elektrolyten und waren bis auf die Abdichtung und die Sicherung sonst identisch.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Unterschiede im Verhalten.
Tage bis zum Lecken bei 40° C
20 »/0 50%
leckende leckende
Zellen Zellen
erstes
Auftreten
Auftreten
Tage bis zum Lecken bei 54° C
erstes
Auftreten
Auftreten
20 »/0
leckende
Zellen
50 »/0
leckende
Zellen
Kontrolle
Erfindungsgemäße Dichtung
69
über
170
170
90 97
34
71
71
36
99
99
47
148
148
Die Zellen hatten keine Deckel oder Umhüllungen, so daß ein Lecken sofort festgestellt werden konnte.
Wie die Tabelle zeigt, ist bei 45° C ein Lecken erst nach einer etwa 2V2inal so langen Zeit bei Dichtungen
gemäß der Erfindung festzustellen als bei den Kontrollzellen. Dichtungen gemäß der Erfindung
erreichten überhaupt nicht eine 20- bis 50%ige Zahl von leckenden Zellen, im Gegensatz zu den Kontrollzellen.
Auch bei höheren Temperaturen ist eine deutliche Überlegenheit der erfindungsgemäßen Zellen
festzustellen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Dichtung mit Durchstichsicherung für ein abgedichtetes galvanisches Trockenelement mit einem zentral in einem Deckel mit Entlüftung angeordneten Polstück, einem ringförmigen Dichtungsstück aus Kunststoff zwischen dem Polstück und dem Deckel und zwischen dem Deckel und dem Behälter des Elementes sowie einer oberhalb des Dichtungsstückes und in seiner unmittelbaren Nähe angeordneten, ringförmigen, federnden Metallscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsstück (30) einen dünnen, etwa senkrecht zum inneren Teil (52) des Dichtungsstückes verlaufenden äußeren Teil (54) aufweist, das ringförmige, metallische Stützelement (38) eine den äußeren Teil (54) nicht bedeckende an den Bodenteil (40) des Dichtungsstückes (30) anliegende einwärts geneigte Fläche aufweist und ein gebogener Metallring (42) mit mehreren scharfkantigen, einwärts geneigten Zähnen (44) über dem Stützelement (38) angeordnet ist, wobei die Zähne (44) auf seiner einwärts geneigten Fläche gleitend aufliegen.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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