DE2031714A1 - Gasdicht verschlossenes galvanisches Element - Google Patents
Gasdicht verschlossenes galvanisches ElementInfo
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Description
■Reg.-Nr. HP 357 a 6'Frankfurt/Main, den 23.6.1970
—_ -—— _— 3P-Fri/Ma
VARTAAKTIENGESELLSCHAFT
6 Frankfurt/Main, Neue Mainzer Straße 53
Gasdicht verschlossenes galvanisches Element
Die Erfindung betrifft ein gasdicht verschlossenes galvanisches
Element, insbesondere gasdichter Akkumulator.
Es sind bereits gasdicht verschlossene galvanische Elemente bekannt,
deren tiefgezogene, zylindrische Zellengefäße mit einem
,gesondert hergestellten Deckel verschlossen werden. Diese Zellengefäße und deren Deckeln bestehen meistens aus einem elektrisch
leitenden Material und werden deshalb fast immer zur
Stromab- und Stromzuleitung herangezogen. Da sich Zellengefäß und Deckel auf unterschiedlichem Potential befinden, müssen
beide voneinander isoliert werden. Die Herstellung solcher Zellenbehälter
ist sehr aufwendig, da Deckel und Zellengefäß getrennt hergestellt werden. Auch werden an die Deckelkonstruktion
aus isolations- und dichtungstechnischen Gründen erhöhte Anforderungen gestellt. Das gilt besonders bei gas- und elektrolytdichten
Elementen wie beispielsweise bei gasdichten alkalischen Akkumulatoren.
Gasdicht betriebene galvanische Elemente arbeiten theoretisch
mit niedrigen Innendrucken von etwa 0,2 - 0,5 atü. Praktisch werden diese Werte jedoch meistens überschritten, beispielsweise wenn die Gasentwicklung in der Zelle so hoch wird, daß nicht
sämtliche sich entwickelnden Gase verzehrt werden können. Um
derartige unzulässige Überdrucke frühzeitig nach außen abzuleiten, bzw. um die Gefahr einer explosionsartigen Zerstörung des
galvanischen Elementes auszuschalten, werden zusätzliche Sicherungsvorrichtungen
vorgesehen, die nach Überschreiten eines vor-
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her festgelegten zulässigen Innendrucks ansprechen. Diese Sicherungsvorrichtungen arbeiten entweder als Ventil oder sie sind
als Sprengmembran, die mittels einer Sprengnadel zerstört werden kann, ausgebildet. Derartige Sicherungsvorrichtungen sollen möglichst
wenig Volumen aufweisen und sich funktionsgerecht der gesamten
Zellenkonstruktion anpassen. Bei einem Zellenbehälter mit
Deckel ist die Sicherungsvorrichtung im letzteren untergebracht. Dazu muß der Deckel eine besondere Ausführungsform aufweisen und
es ergibt sich ein erhöhter Herstellungsaufwand,,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile dieser
bekannten Zellenbehälter zu vermeiden und einen Zellenbenälter zu entwickeln, dessen Mantel, Boden und Deckel aus einem Stück
bestehen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Zellenbehälter aus einem mindestens einseitig offenen
Rohrabschnitt gebildet ist, welcher den eingesetzten Elektrodensatz überragt und daß der Deckel und/oder Boden desZellenbehälters durch plastische Verformung des überstehenden Mantelteils
des Rohrabschnitts gebildet ist und daß in diesen Dekkel
und/oder Boden ein Kontaktniet gas- und flüssigkeitsdicht eingelassen ist. :
Der nähere Aufbau eines erfindungsgemäßen Zellenbehälters ist im folgenden anhand der Figuren 1 bis 12 näher dargestellt.
Figur 1 zeigt im Querschnitt einen einseitig offenen Rohrabschnitt
1, der die Form eines Bechers besitzt. Der überstehende
Mantelteil 11 ist durch Anrollen, Andrücken und/oder Anstauchen zu einem Deckel umgeformt. In Figur 3 ist ein Querschnitt
des Zellenbehälters nach diesem Vorgang dargestellt. Zur leichteren Durchführung dieses Vorgangs ist der becherförmige Rohrabschnitt
1, entsprechend Figur 2, im Übergangsbereich zwischen
Mantel und Deckel 11 mit einer Sicke 12 versehen.
Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Anwendungsbeispiel für einen
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'ventillosen, gasdichten Ni-Cd-Akkumulator in zylindrischer Form.
Die linke Bildfläche stellt eine vormontierte Zelle dar, die rechte eine geschlossene. Die aktive Masse 2 kann den Raum bis
zum Sickenrand·des Zellenbehälters ausfüllen. Ein Kontaktniet mit außen umlaufenden Dichtungsrillen ist vor dem Umformen des
Deckels auf einen, in der Achse des Elektrodensatzes liegenden
und diesen etwas überragenden Dorn 5 aufgelegt. Um den Kontaktniet
3 ist ein Isolier- und Dichtungsring 4 gestülpt. Während
des Umformens des Deckels stützt der Dorn 5 den Kontaktniet 3
und nach dem Umformen des Deckels dient dieser Dorn 5 als Amboß
für das Umbördeln des Kontaktniets 3. Zwischen Elektrodensatz und Boden des becherförmigen Rohrabschnitts 1 ist ein Isolator.
6 eingelegt. M
In Figur 5 wird im Querschnitt ein weiteres erfindungsgemäßes
Ahwendungsbeispiel für Primärelemente dargestellt. Dabei ist
der Kontaktniet 8 gleich so geformt, daß er einmal die Graphit-Elektrode 7 arretiert und das andere Mal als Kontaktkappe den
positiven Anschluß darstellt.
Figur 6 gibt im Querschnitt eine weitere Variation gemäß der
Erfindung wieder. Der allseitig offene Rohrabschnitt 1 ist im tibergangsbereich zwischen Mantel und Deckel bzw. Boden mit je
einer Sicke 12 versehen. Nach dem Anrollen oder Anstauchen des Deckels bzw. des Bodens sind deren Öffnungen als Poldurchführungen
zu verwenden. Je nach Anwendungsfall können gleichnamige Po- %
Ie isoliert durchgeführt werden, wobei dann das Zellengefäß die
Gegenpolarität aufweist. Bei potentialfreiem Gehäuse, z.B. in Kunststoffausführung, können positive und negative Anschlüsse
durch diese Öffnungen geführt werden.
Figur 7 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Anwendungsbeispiel
eines zylindrischen gasdichten Ni-Cd-Akkumulators mit gewickelten
Sinterfolienelektroden. Der Gegenstand entsprechend Figur 7 · entspricht demjenigen der Figur 4, allerdings ist der Zellenbehälter
nur teilweise aufgeschnitten. Als Dorn 5 ist ein Kunststoff-Amboß
vorgesehen; zusätzlich ist ein mit dem Kontaktniet
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3 galvanisch verbundener positiver Plattenableiter 21 sowie ein
mit dem Rohrabschnitt 1 galvanisch.verbundener negativer Plattenableiter 22 vorhanden.
Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch ein gasdichtes galvanisches
Element gemäß der Erfindung, dessen Zellenbehälter einen angerollten,
angedrückten oder angestauchten Mantelrand 11 besitzt,
der die Funktion eines Gehäusedeckels übernimmt und in dessen Öffnung eine als Kontaktniet 3 ausgebildete Poldurchführung mit
eingebautem Überdruckventil 9 angeordnet ist.
In Figur -9 ist ein solches Überdruckventil 9 im Schnitt dargestellt.
Hier dient es gleichzeitig als Abschluß des Kontaktnietes 3, über den Strom ab- und zugeführt wird. Der Kontaktniet 3
hat unten am Boden eine Gasdurchtrittsöffnung 32, um die ein
Dichtring 41 aus Kunststoff oder Gummi gelegt wird. Darüber befindet sich eine Sprengmembran 91 und eine als Niederhalter ausgebildete
Abschlußkappe 92, die zusätzlich eine Zacke aufweist, um die bei einem bestimmten Innendruck durchgewölkte Sprengmembrane
91 zu zerstören. Die Abschlußkappe 92 ist so ausgebildet, daß ihr unterer Rand eine ausreichende Auflagefläche bildet, damit
die darunter befindliche Sprengmembran 91 beim Zusammensetzen des Überdruckventils 9 nicht zerstört wird. Das Überdruckventil
9 ist so ausgelegt, daß es auf Block, d.h. auf vorberechneten
Anschlag· zusammengedrückt wird. Die Abschlußkappe 92 wird durch· drei oder mehr Körnerschläge 93 in dem Kontaktniet 3
verspannt. Die Arretierung kann aber auch durch entsprechend ausgebildete Zacken in dem Kontaktniet 3 erreicht werden. Der
zum Nieten des Kontaktnietes 3 erforderliche Dorn 5 dient praktisch als Amboß und ist in diesem Beispiel aus Kunststoff hergestellt.
Der Dorn 5 hat Gaszutrittsöffnungen 51, die radial aber auch axial angeordnet sein können.
Figur 10 stellt ebenfalls ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Überdrucksicherung dar ^ jedoch in vereinfachter Ausführung. Der untere Teil eines abgewandelten Kontaktniets 3,
■"■■■< . - 5 -
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der im Gegensatz zu den Beispielen der vorherigen Figuren langer
ausgezogen ist, dient zur Aufnahme eines elastischen Abschlußstopfens
94, der sich nach Eindrücken in den Kontaktniet 3 spreizt und sich in der unteren Falzung des Kontaktniets 3 verklammert. Der Dorn 5 ist in diesem Beispiel als Rohr ausgebildet,
das Gasein- und -austrittsöffnungen 52 besitzt.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 10 kann dahingehend ergänzt
werden, daß der Kontaktniet 3 zur besseren Arretierung des Abschlußstopfens
94 noch zusätzlich eine Abschlußkappe ähnlich
der Abschlußkappe 92 in Figur 9, jedoch ohne Zacke, aufweisen kann. Der elastische Abschlußstopfen 94 dichtet den tiefer gezogenen
Teil des Kontaktniets 3 bis zu einem vorbestimmten Innendruck ab. Nach Überschreiten dieses Innendrucks wird der
Stopfen so komprimiert, daß Gas aus dem Innern der Zelle entweichen
kann. Nach dem Druckausgleich verschließt der Abschlußstopfen 94 wieder den Kontaktniet 3, so daß die Zelle wieder
gasdicht arbeiten kann.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Anwendungsbeispiel ist in Figur
11 wiedergegeben* Hier handelt es sich ebenfalls um eine Überdrucksicherung
in Verbindung mit dem Kontaktniet 3. Im Prinzip entspricht die Anordnung dieser isolierten Poldurchführung den
vorher genannten Beispielen, jedoch sind einige Bauelemente neu hinzugekommen, wie der Plattenableiter 21, der zwischen Dichtungsring
4 und dem unteren Flansch des Kontaktniets 3 eingenietet wird. Er dient zur Stromab- und -zuführung und kann z.B.
bei einem zylindrischen gasdichten Akkumulator den positiven Anschluß herstellen ..Ein Krallenring 33 umklammert nach entgültiger Nietung des Kontaktniets 3 eine elastische Sicherungsmembran 91. Gleichzeitig kann dieser Krallenring 33 zur weiteren
Stromzu- und -ableitung dienen. Der Dorn 5 mit Gaszutrittsöffnungen
52 ist in diesem Anwendungsbeispiel ein aus Kunststoff gespritzter Körper mit einer entsprechenden Flanschausbildung
zur besseren Abstützung des Kontaktniets 3 während des Bördelvorganges.
Wird ein zylindrischer gasdichter Akkumulator ähnlich Figur 11 gewünscht, der jedoch noch nach nationaler oder
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-I-
internationaler Norm einen sogenannten Kontaktknopf aufweisen
muß, so besteht die Möglichkeit, dieses zusätzliche Bauelement
ebenfalls mit dem Krallenring 33 an der Poldurchführung zu befestigen.
muß, so besteht die Möglichkeit, dieses zusätzliche Bauelement
ebenfalls mit dem Krallenring 33 an der Poldurchführung zu befestigen.
•o
Figur 12 zeigt einen Schnitt durch einen gasdicht verschlossenen Akkumulator mit nach oben auftragendem überdruckventil 9. Gleichzeitig
wird eine Anschlußmöglichkeit der positiven und negativen Plattenableiter 21, 22 dargestellt; so kann z.B. der negative
Plattenableiter 22 am Zellenboden und der positive Plattenableiter 21 innen an dem Kontaktniet 3 angepunktet werden. Die Bezifferung entspricht denen der Figu en 8 Ms 11.
Plattenableiter 22 am Zellenboden und der positive Plattenableiter 21 innen an dem Kontaktniet 3 angepunktet werden. Die Bezifferung entspricht denen der Figu en 8 Ms 11.
Als Vorteile eines gasdicht verschlossenen galvanischen Elements
gemäß der Erfindung sind der geringe Aufwand bei der Herstellung des Zellenbehälters, die einfache Unterbringung eines Überdruckventils
im Kontaktniet des umgeformten Deckels und die gute Abdichtung gegen Gase und Elektrolyt infolge der geringen abzudichtenden
Fläche zwischen Kontaktniet und umgeformten Deckel zu erwähnen .
- Patentansprüche -
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Claims (5)
- Reg.-Nr. HP 357 a 6 Pi-ankfurt/Main, den 23.6.1970■■ 3P-Fri/Ma20317UPatentansprücheGasdicht verschlossenes galvanisches Element, insbesondere gasdichter Akkumulator, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenbehälter aus einem mindestens einseitig offenen Rohrabschnitt (1) gebildet ist, welcher den eingesetzten Elektrodensatz (2) überragt und daß der Deckel und/oder Boden des Zellenbehälters durch plastische Verformung des überstehenden Mantel teils (11) des Rohrabschnitts (1) gebildet ist und daß in diesen Deckel und/oder Boden ein Kontaktniet (3,8) gas- und flüssigkeitsdicht eingelassen ist.
- 2. Gasdicht verschlossenes galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse des Elektrodensatzes (2) ein den Elektrodensatz (2) überragender Dorn (5) eingelassen ist, der den Kontaktniet (3) beim Umformen des Mäntelteils (11) des Rohrabschnitts (1) stützt.
- 3. Gasdicht verschlossenes galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenbehälter die Form eines Bechers besitzt und daß der Bechermantel im Übergangsbereich zwischen Mantel und Deckel mit einer Sicke (12) versehen ist.
- 4. Gasdicht verschlossenes galvanisches Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kontaktniet (3) ein Überdruckventil eingelassen ist.
- 5. Gasdicht verschlossenes galvanisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (9) eine an sich bekannte Sprengmembran (91) mit Sprengnadel (92) enthält.109853/1025ORlSlNAL INSPECTED
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| US00157556A US3834942A (en) | 1970-06-26 | 1971-06-28 | Sealed galvanic battery cell and method for its manufacture |
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| DE19702031714 DE2031714C (de) | 1970-06-26 | Gasdicht verschlossenes galvani sches Element |
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| DE2031714C DE2031714C (de) | 1973-08-09 |
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Also Published As
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|---|---|
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| US3834942A (en) | 1974-09-10 |
| GB1359004A (en) | 1974-07-03 |
| FR2096295A5 (de) | 1972-02-11 |
| CA984452A (en) | 1976-02-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |