DE1596239C - Sicherheitsventil fur geschlossene Behalter, insbesondere fur gasdichte Zellen eines galvanischen Elements - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stift auf der Behälterinnenseite mit einer als Auf-Sicherheitsventil für geschlossene Behälter, insbeson- lagefläche für eine ringförmige Dichtung dienenden, dere für gasdichte Zellen eines galvanischen EIe- metallischen Platte und auf der Behälteraußenseite ments, bestehend aus einem elastischen Wandungsbe- mit einer durch eine Isolierscheibe isoliert gehaltenen, reich, welcher beim Auftreten von Überdrücken ge- 5 metallischen Scheibe verbunden ist.
genüber einem unbeweglichen kreisförmigen Ventil- Um selbst in dem Fall, daß die Dichtung in unsitz abhebbar ist. gewünschter Weise an der elastischen Membrane fest-

Wenn gasdichte Zellen eines galvanischen Elemen- klebt, zu erreichen, daß eine Ventilbetätigung getes unsachgemäß verwendet werden — z. B. bei einer wünschterweise stattfinden kann, erweist es sich als niedrigen Temperatur oder mit verkehrter Polarität io zweckmäßig, wenn die ringförmige Dichtung entlang aufgeladen werden, — oder wenn Kurzschlüsse inner- des Innenrandes mit Aussparungen versehen ist. halb derartiger Zellen auftreten, entstehen sehr hohe Um eine sehr einfache und sicher arbeitende Kon-Gasdrücke, durch welche die Gaszellen explosions- struktion der Dichtung zu erzielen, erweist es sich artig zerrissen werden können. als zweckmäßig, wenn die Distanzhülse einstückig

Es ist deshalb bereits bekannt (s. USA.-Patent- 15 mit der Dichtung hergestellt ist und wenn die Dich-

schrift 3 934 587), derartige gasdichte Zellen von gal- tung entlang ihres Umfangs mit einem der Membrane

vanischen Elementen mit einer doppelten Wan- zugewandten Wulst versehen ist.

dung zu versehen, auf welcher ein zum Teil elasti- Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen in dem

scher Deckel aufgesetzt ist. Bei Auftreten von Über- Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher

drücken wird dieser Deckel bzw. Teile desselben ver- 20 erläutert und beschrieben werden, wobei auf die

formt, so daß eine entsprechende Gasmenge in dem Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt

Bereich zwischen den beiden Wandungen entweichen F i g. 1 eine seitliche Schnittansicht einer mit dem

kann. Es zeigt sich jedoch, daß derartige Anordnun- erfindungsgemäßen Sicherheitsventil versehenen, gas-

gen sehr aufwendig und teuer sind. Da ferner die dichten Zelle eines galvanischen Elements,

Größe des Raumes zwischen den beiden Wandungen as Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 darge-

nicht zu klein gemacht werden kann, ist das VoIu- stellte Dichtung und

men derartiger mit einem Sicherheitsventil versehe- Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht einer abge-

ner, gasdichter Zellen relativ hoch. wandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sicher- Sicherheitsventils.

heitsventil für verschlossene Behälter — insbeson- 30 In einem zylindrischen Gefäß, bestehend aus einem

dere gasdichte Zellen eines galvanischen Elemen- Behälter 1 und einem darin eingeschweißten Boden

tes — zu schaffen, das diesen obengenannten Nach- 18 ist ein Satz 2 Elektroden und Separatoren mon-

teil nicht aufweist und das bei äußerst einfacher tiert. Der Satz kann beispielsweise aus dünnen Elek-

Bauweise. und sehr geringem Volumen in sehr zuver- troden mit dazwischen liegenden Separatoren gewik-

lässiger Weise arbeitet. 35 kelt sein.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Eine Anzahl von Anschlüssen 11 ist elektrisch an der elastische Wandungsbereich durch eine mit einer eine oder mehrere Elektroden einer Polarität angemittigen Öffnung versehene Membrane gebildet ist schlossen und mit dem Boden des Gefäßes ver- und daß der Ventilsitz durch einen durch die mittige schweißt. Von der oder den anderen Elektroden geht Öffnung der Membrane hindurchragenden Stift ge- 40 eine Anzahl von Anschlüssen 12 aus, die an einen bildet ist, der von einem in einem gewissen Abstand mit einer Platte 4 versehenen Stift 3 angeschlossen von der Membrane bis an den äußeren Rand geführ- sind. Die Platte liegt gegen eine Dichtung 5 aus einem ten Tragelement gehalten ist und auf dessen flansch- elastischen, elektrisch isolierenden Material, beispielsförmigen Ansatz die Membrane im Bereich ihres weise einem Elastomer an, welches seinerseits gegen Innenrandes aufliegt. 45 eine Membrane 6 anliegt, die mit einem Loch verse-

Um sowohl die elektrische Membrane sowie auch hen ist, welches kleiner als der Außendurchmesser

das den Ventilsitz bildende zylindrische Element ge- der Platte 4 und der Dichtung 5 ist. Die Zelle ist gen äußere Einflüsse so weit wie möglich zu schützen, · mit einem Deckel 7 versehen, welcher nebst der

erweist es sich als zweckmäßig, wenn das Tragele- Membrane 6 dicht an die Wand des Behälters 1 an

ment als mit wenigstens einer Entlüftungsöffnung 5° der Peripherie festgeschweißt ist. Auf dem Deckel

versehener Deckel ausgebildet ist. sind eine Isolierscheibe 8 und eine leitende Scheibe 9

Um zu verhindern, daß bei Betätigung des Sicher- vorgesehen. Der Stift 3 ist an der Scheibe 9 durch heitsventils die elastische Membrane so weit gegen Nieten und/oder Schweißen befestigt. Zwischen der den Deckel gedrückt wird, daß ein erneuter Gasab- Platte 4 und dem Deckel 7 befindet sich eine Distanzschluß stattfindet, erweist es sich als zweckmäßig, 55 hülse 10 aus Isoliermaterial. Wenn der Stift 3 an der wenn der Deckel mit nach unten ragenden, einge- Scheibe 9 befestigt wird, werden sie so zusammenpreßten Warzen versehen ist. . gedrückt, daß die Platte 4 und der Deckel 7 zur An-

Bei Verwendung eines derartigen Sicherheitsven- lage gegen die Distanzhülse 10 kommen, deren Länge tils in Verbindung mit gasdichten Zellen eines gal- so gewählt ist, daß das Ventil den beabsichtigten öffvanischen Elementes erweist es sich im Hinblick auf 60 nungsdruck erhält. Die Ziffern 13, 14 und 15 bezeichcine einfache Konstruktion und eine Reduzierung nen_ Isolierscheiben, die verhindern, daß die Zelle der Anzahl von . möglichen Kriechwegen als sehr dadurch kurzgeschlossen werden kann, daß der Anzweckmäßig, wenn der Stift mit den elektrischen An- Schluß 12 oder die Elektrode, an welche derselbe Schlüssen der Zelle verbunden ist und daß um den angeschlossen ist, in Kontakt mit dem Gefäß oder Stift herum eine Distanzhülse aus Isoliermaterial an- 65 der anderen Elektrode kommt. Der Deckel 7 ist mit geordnet ist. einer Anzahl (z. B. drei) eingepreßter Warzen 16 ver-

In diesem Fall läßt sich eine sehr einfache und sehen, die die Bewegung der Membrane begrenzen,

komplette Konstruktion dadurch erreichen, wenn der Durch den Deckel 7 und die Isolierscheibe 8 verläuft

eine öffnung 17, die den Raum zwischen der Behälterwand und der Membrane mit der Außenluft verbindet.

Der Behälter 1, der Boden 18, der Stift 3 mit der Platte 4, die Membrane 6, die Scheibe 9, der Dekkel 7 können aus Nickel oder Stahl, vorzugsweise rostfreiem Stahl bestehen. Die Isolierscheibe 8 kann aus Hartpapier, Fluor- oder Silikon-Kunststoff bestehen.

F i g. 2 zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform der Dichtung 5. Dieselbe hat eine kreisrunde Außenform und ein zirkuläres Loch mit drei Aussparungen. Dadurch erhält man eine Führung der Dichtung 5 durch die Distanzhülse IO und verhindert gleichzeitig, daß die Dichtung abdichtet wenn die Membrane öffnet, unabhängig davon ob die Dichtung an der Platte 4 oder der Membrane 6 festklebt.

Wahlweise können die Distanzhülse und Dichtung gemäß F i g. 3 in einem Stück hergestellt sein.

In F i g. 3 sind hauptsächlich die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 für einander entsprechende } Teile verwendet. Damit die Anlagefläche zwischen der in einem Stück mit der Dichtungshülse ausgeführten Packung und der Membrane ausreichend schmal wird, ist die Dichtung an ihrem Umfang mit einem der Membranenkante zugewandten Wulst versehen. Dadurch erhält man nämlich einen hohen Dichtungsdruck, der erforderlich ist, da das Material — z. B. Polyamid oder Polypropylen — in diesem Fall relativ hart sein muß. Es ist weiter vorteilhaft, die Distanzhülse 10 mit inwendigen Stegen zu versehen, die gegen den Stift 3 anliegen, wobei auch der Hals, der sich in die öffnung im Deckel 7 erstreckt, aus einer Anzahl von Stegen besteht. Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen dem Stift 3 und dem den Abstand bestimmenden Teil der Hülse 10 vermindert, was mitsichführt, daß die Konstruktion weniger empfindlich gegen Erwärmung, beispielsweise beim Löten oder Schweißen des Stiftes 3 an die Scheibe 9 wird.

Das Ventil gemäß der gezeigten Skizzen arbeitet auf folgende Weise:

Beim Montieren wird die Platte 4 über die Dij| stanzhülse 10 gegen den Deckel 7 gedrückt, so daß eine Anlage zwischen der Platte und der Distanzhülse 10 sowie derselben und dem Deckel 7 entsteht. Dabei wird die Membrane 6 in Richtung zum Dekkel 7 gepreßt, so daß die Dichtung 5 einem großen Dichtungsdruck ausgesetzt wird. Danach wird der Stift 3 in der Scheibe 9 befestigt. Wenn der Druck im Zelleninneren steigt, wird die Membrane 6 nach außen gewölbt, und der Dichtungsdruck nimmt ab. Bei ausreichend hohem Überdruck in der Zelle wird der Dichtungsdruck so gering, daß Gas auf einer der Seiten der Dichtung 5 durch die öffnung in der Membrane 6 und durch die öffnung 17 entweicht. Da der Deckel 7 bedeutend steifer als die Membrane 6 ist, stehen der Stift 3 und die Distanzhülse 10 praktisch still im Verhältnis zum Behälter 1. Wenn der Druck dadurch sinkt, daß Gas entweicht oder im Zeilensatz absorbiert wird, federt die Membrane zu- rück, und das Ventil dichtet wieder.

Das erfindungsgemäße Ventil weist viele Vorteile auf. Eine ganze Wand oder ein beliebig großer Teil derselben kann mit einer Membrane versehen wer den, wodurch man eine große Dichtungskraft und auch einen großen Flächendruck auf die Dichtung 5 erhält. Dies ergibt teils eine sichere Dichtung, und teils wird die Gefahr des Zusammenkleben zwischen der Dichtung und den an derselben anliegenden Metallflächen herabgesetzt. Letzteres beruht darauf, daß man eine große seitliche Gleitbewegung zwischen den Flächen erhält, wenn der Flächendruck ausreichend groß ist. Wenn der Druck nachläßt, zieht sich die Dichtung wieder zusammen, und zwar parallel zu den metallischen Flächen, wodurch die Dichtung wieder von den Metallischen abscheert, auch wenn ein gewisses Festkleben eingetreten sein sollte. Bei einem niedrigen Flächendruck dagegen kann das Kleben oft stärker werden als der Flächendruck. Ein weiterer Vorteil ist, daß man das Ventil leicht so ausbilden kann, daß der Stift 3 gleichzeitig als Durchführung dienen kann, indem sowohl der Stift als auch die Scheibe vom Deckel und der Membrane isoliert werden, wie in den Beispielen dargestellt. Wenn die Zelle im übrigen geschweißt ist. kann man eine Zelle herstellen die lediglich zwei Leckwege zwischen dem Metall und dem Isoliermaterial aufweist, was das Minimum ist. Man hat auch große Freiheit bezüglich der Materialwahl für Gefäß und Ventil. Es ist vorteilhaft, sämtliche Metallteile (1, 3, 4, 6. 7, 9 und 18) aus rostfreiem Stahl herzustellen. Durch Heliarc-Schweißen erhält man eine zuverlässig dichte Schweißnaht entlang der ganzen Kante. In diesem Fall sollte man Lötösen aus Nickel an den Polen festschweißen, um einen Anschluß durch Zinnlöten zu ermöglichen, oder Kontaktorgane aus Nickel oder einem anderen guten Kontaktmaterial festschweißen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsventil für geschlossene Behälter, insbesondere für gasdichte Zellen eines galvanischen Elements, bestehend aus einem elastischen Wandungsbereich, welcher beim Auftreten von Überdrücken gegenüber einem unbeweglichen kreisförmigen Ventilsitz abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Wandungsbereich durch eine mit einer mittigen Öffnung versehene Membrane (6) gebildet ist und daß der Ventilsitz durch einen durch die mittige öffnung der Membrane (6) hindurchragenden Stift (3) gebildet ist, der von einem in einem gewissen Abstand von der Membrane (6) bis an den äußeren Rand geführten Tragelement (7) gehalten ist und auf dessen flanschförmigen Ansatz (4) die Membrane (6) im Bereich ihres Innenrandes aufliegt.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement als mit wenigstens einer Entlüftungsöffnung (17) versehener Deckel (7) ausgebildet ist.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (7) mit nach unten ragenden, eingepreßten Warzen (16) versehen ist.

4. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (3) mit den elektrischen Anschlüssen (12) der Zelle verbunden ist und daß um den Stift (3) herum eine Distanzhülse (10) aus Isoliermaterial angeordnet ist.

5. Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (3) auf der Behälterinnenseite mit einer als Auflagefläche für eine ringförmige Dichtung (5) dienenden, metallischen Platte (4) und auf der Behälteraußenseite mit

einer durch eine Isolierscheibe (8) isoliert gehaltenen, metallischen Scheibe (9) verbunden ist.

6. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (5) entlang des Innenrandes mit Aussparungen versehen ist (F i g. 2).

7. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Distanzhülse (10) einstückig mit der Dichtung (5) hergestellt ist (Fig. 3).

8. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (5) entlang ihres Umfanges mit einem der Membrane (6) zugewandten Wulst versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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