DE2109259A1 - Galvanisches Primärelement - Google Patents

Description

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Telephon- und Selegraphen-Fabriks-Aktiengesellschaft KAPSCH & SÜHNE in WIEN, Wien (Österreich)

Patentanmeldung

Galvanisches Primärelement

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Primärelement mit einer gegen Elektrolytaustritt abdichtenden Außenhülle aus thermoplastischem Kunststoff, in deren Boden ein schüsseiförmiges Bodenkontakt stück eingebettet ist, dessen vorzugsweise konische Seitenwandung im Einbettungsbereich eine Eeihe von. eng benachbarten, vom thermoplastischen Kunststoff des Hüllenbodens durchsetzten Löchern aufweist und oberhalb davon ein über den Hüllenboden ins Hülleninnere vorstehendes Auflager für die negative Elektrode des Elementes bildet.

Galvanische Primärelernente mit abdichtenden Außenhüllen und auf die angegebene Weise abgedichteten Bodenkontakten haben sich sehr bewährt, weil einerseits die Kontakteinbettung unter nietartiger Durchdringung einer im Einbettungsbereich vorgesehenen Lochreihe durch thermoplastischen Kunststoff eine mechanisch sehr feste und infolge der Schrumpfung des Kunststoffes beim Erstarren auch sehr dichte Verbindung des Bodenkontaktes mit dem Hüllenboden gewährleistet und weil anderseits infolge der weitgehenden Kontakteinbettung nur ein kleiner Oberflächenteil des Bodenkontaktes korrodierenden chemischen oder elektrochemischen Angriffen exponiert ist land daher ein guter Schutz gegen jede Art von Kontaktkorrosion gegeben ist·

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der beschriebenen Ausführung von galvanischen Primärelementen, die vor allem auf eine Verbilligung der Herstellung der Bodenkontakte abzielt, aber darüber hinaus, wie später noch erläutert wird, eine Reihe weiterer Vorteile bietet.

Das Bodenkontaktstück, das, wie schon erwähnt, schüsseiförmig ist und das in der Seitenwandung eine Lochreihe auf v/eist, erfordert für seine Massenfertigung relativ komplizierte und leistungsfähige Stanz- und Ziehwerkzeuge. Im Hinblick darauf, daß galvanische Primärelemente in 3?orm von Rundzellen mit sehr verschiedener Größe, d.h. verschiedenen Durchmessern, benötigt werden, und daß für die negativen Außenkontakte der verschieden großen Zellen abgestufte Mindestdurchmesser genormt sind, müssen bisher für jede Zellengröße besondere schüsseiförmige Bodenkontaktstücke mit entsprechenden kostspieligen, besonderen Werkzeugsätzen angefertigt werden·

Dieser Uachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß bei Primärelementen der einleitend angegebenen Art der an der Außenseite des Hüllenbodens liegende ü?eil des schüsseiförmigen Bodenkontaktstückes elektrisch leitend und mechanisch fest mit einer äußeren Kontaktscheibe verbunden ist, deren Durchmesser dem normgemäßen Mindest durchmess er für den negativen Außenkontakt des Primärelernentes entspricht, wobei sowohl der Durchmesser des Bodens als auch der Durchmesser der freien Öffnung des schüsseiförmigen BodenkontaktStückes kleiner als der Durchmesser der äußeren Kontaktscheibe ist.

Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß das relativ schwer herzustellende schusseiförmige Bodenkontaktstück unabhängig von der Größe der Zelle, bei der es Anwendung finden soll, so klein ausgeführt wird, daß es auch für die kleinste- Zelle einer lypenreine verwendbar istj die untereinander einheitlichen Bodenkontaktstücke werdon in der Weis-· für verschieden große Zellen adaptiert, daß sie s,B_s durch Punktschweißen, Löten oder Mieten, 03 mit einer ainlaeb. herzustellenden äußeren Kontaktscheibe verbunden werdgn, deren

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Durchmesser der Norm für jene Zellengröße entspricht, bei welcher der betreffende Bodenkontakt Anwendung finden solle Die schüsseiförmigen und gelochten Bodenkontaktstücke können somit für alle Zellentypen einheitlich mittels vollautomatischer Stanz- und Ziehmaschinen in großen Mengen und daher wesentlich verbilligt produziert werden.

Darüber hinaus werden aber durch die Erfindung noch weitere erhebliche Vorteile erzielt.

Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei mit Kunststoffhüllen versehenen Rundzellen der bisher üblichen Bauweise, bei welchen der Boden- oder Minuskontakt nahe seinem Außenrand am Zellenboden aufliegt, im Falle eines Sturzes einer Zelle, bei dem diese auf den Pluspol aufschlägt (beispielsweise wenn ein eine Reihe von Zellen enthaltender Verpackungsbehälter zu Boden fällt) , durch Ausbeulung des Zellenbodens Kontaktschwierigkeiten auftreten. Bei einer erfindungsgemäßen Zelle wird der Zellenboden durch das Bodenkontaktstück relativ kleinen Durchmessers im wesentlichen zentral abgestützt, so daß eine Stoßbelastung des Pluspoles an der Bodenseite der Zelle praktisch direkt vom Bodenkontaktstück aufgenommen wird und selbst bei einer Ausbeulung des Zellenbodens"ein guter Kontakt zwischen diesem und dem Bodenkontakt stück erhalten bleibt·

Pur die dichte Verbindung zwischen dem Kunststoff des Hüllenbodens und dem Metall des BodenkontaktStückes ist bei der Erfindung im wesentlichen nur der zentrale Bereich des Hüllenbodens maßgeblich. Das ist insbesondere von Bedeutung, wenn ein vorgefertigter Hüllenboden mit einem dünnwandigen Mantel, z.B. einer stranggepreßten Schlauchhülle, thermisch verbunden werden soll, weil dabei der Kunststoff am Umfang des Bodenkontaktstückes erweicht werden muß, wodurch die Abdichtung zwischen Metall und Kunststoff gefährdet werden würde, wenn sie nicht gemäß der Erfindung im zentralen Bereich des Hüllenbodens, sondern, wie bisher, nahe dem Umfang desselben angeordnet wäre.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Boden des schüsseiförmigen Bodenkontakt Stückes an der Außenseite des Hüllenbodens, weil dieser leichter durch Lötung, Schweißung oder Nietung mit der Außenkontaktscheibe verbunden werden" kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung hervor«

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein schüsseiförmiges Bodenkontaktstück und

Pig. 2 drei verschieden große Kontaktscheiben, mit denen dieses Kontaktstück alternativ verbunden werden kann.

Fig. 3 zeigt fertige Bodenkontakte für drei verschieden große Zellen.

Fig. 4 stellt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bodenkontaktstückes dar.

In den Fig. 5» 6 und 7 sind schließlich in Ansicht bzw. im Schnitt die Ober- und Unterteile von drei verschieden großen galvanischen Primärzellen dargestellt, die Bodenkontakte gemäß Fig. 3 aufweisen.

Das in Fig. 1 vergrößert dargestellte Bodenkontaktstück 1 ist schüsseiförmig ausgebildet, wobei der Schüsselboden mit 2 und die Seitenwandung der Schüssel mit 3 bezeichnet ist. In der Seitenwandung 3, die in Kunststoff eingebettet werden soll, ist eine ringsum verlaufende Eeihe eng benachbarter Löcher 5 vorgesehen. Um trotz der Herstellung des schüsseiförmigen Bodenkontaktstückes 1 durch einen Ziehvorgang, der meist zu einem unregelmäßigen Kantenverlauf führt, eine gute Kontaktgabe und überdies eine sichere Abstützung auch relativ großer Zellen zu gewährleisten, ist die Oberkante der Seitenwandung 3 nach außen zu einem Kingflansch 4 abgewinkölt.

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S¹Ig. 2 zeigt drei verschieden große Kontakt scheiben 6a, 6b, 6c, die alternativ mit dem Schüsselboden 2 zu verbinden-sind. Der Außenrand 7 dieser Kontakt scheibe η ist vorzugsweise auf- und umgebogen, um bei der Einbettung des Bodenkontaktes in den Hüllenboden auch eine Einbettung dieses Scheibenrandes sicherzustellen.

In Fig. 3 sind drei verschieden große Bodenkontakte dargestellt, die aus Je einem einheitlichen Bodenkontaktstück 1 und je einer der Kontaktscheiben 6a, 6b, 6c gemäß Fig. 2 bestehen. Diese £eile sind an ihren Berührungsflächen 8 durch Punktschweißung, Lotung oder Nietung miteinander verbunden.

In Pig. 4· ist eine abgewandelte Ausführungsform des Bodenkontaktes dargestellt, bei welchem das schüsseiförmige Bodenkontaktstück 1 in umgekehrter Relativlage mit einer äußeren Kontaktscheibe 6b verbunden ist, so daß der Ringflansch 4 an der Kontaktscheibe 6b anliegt.

In den Fig. 5 bis 7 sind schließlich schematisch drei verschieden große galvanische Zellen 10a, 10b, 10c dargestellt, die eine gegen Elektrolytaustritt abdichtende Außenhülle 11 aufweisen, in deren Deckelteil ein Kopfkontakt 12 erkennbar ist und in deren Bodenteil 13 ein Bodenkontakt gemäß Fig. 3 eingebettet ist, u.zwo so, daß der thermoplastische Kunststoff des Hüllenbodens nietartig die Löcher 5 ini schüsseiförmigen Bodenkontaktstück 1 durchdringt und auch die Innenseite dieses Kontaktstückes abdeckt. Auch der Rand 7 der äußeren Kontaktscheibe 6a, 6bbzw. 6c ist in Kunststoff eingebettet.

In den Fig. 5 bis 7 entsprechen die Durchmesser Da, Db, Dc den exponierten Kontaktflächen der äußeren Kontaktscheiben 6a, 6b, 6c den für die verschiedenen Zellengrößen genannten Werten. In allen Fällen ist aber erfindungsgemäß sowohl der Durchmesser D1 des Bodens 2 als auch der Durchmesser D2 der freien öffnung Jedes schüsseiförmigen Bodenkontaktstückes kleiner als der Durchmesser Da, Db bzw. Dc der äußeren Kontakt-

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scheibe 6a, 6b bzw. 6c des betreffenden Bodenkontaktes.

Außer den bereits erläuterten Vorteilen wird durch, die im wesentlichen zentrische Einbettung des Bodenkontaktes in den Hüllenboden noch erreicht, daß die Korrosionsweglänge, die z.B. in Fig. 7 vom Punkt Δ bis zum Punkt B zu messen ist, wesentlich, beispielsweise 15- bis 20-fach, größer als die Blechstärke des BodenkontaktStückes gemacht werden kann. Darüber hinaus ist auch die für die Abdichtung des Bodenkontaktes wirksame Weglänge, die in Fig. 7 vom Punkt A über den Punkt B zum Punkt C zu messen ist, sehr groß und kann etwa das 40- bis 100-fache der Blechstärke betragene

Die Herstellung der Außenhülle kann auf verschiedene Arten erfolgen· Soll für den Hüllenboden und den Hüllmantel das gleiche Material verwendet werden, so wird vorzugsweise ein Spritzvorgang angewendet, bei dem die gesamte Hülle unter Einbettung eines Bodenkontaktes nach Fig. 3 oder 4 in einer Spritzform hergestellt wird·

Soll der Bodenkontakt besonders elektrolytdicht und anderseits der Mantel gasdurchlässig sein, so werden für den Boden und den Mantel, vorzugsweise verschiedene Kunststoffe gewählt, wobei für den Mantel z.B. ein stranggepreßter Schlauch verwendet werden kann, an den dann durch einen Spritzvorgang der Hüllenboden unter gleichzeitiger Einbettung des Bodenkontaktes angeformt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, den Hüllenboden durch Umspritzen des Bodenkontaktes gesondert herzustellen und mit dem Hüllmantel durch Schweißung oder Siebung zu verbinden·

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Claims (2)

1. Pat ent ansprüche :

   Galvanisches Primärelement mit einer gegen Elektrolytaustritt abdichtenden Außenhülle aus thermoplastischem Kunststoff, in deren Boden ein schusseiförmiges Bodenkontaktstück eingebettet ist, dessen vorzugsweise konische Seitenwandung im Einbettungsbereich eine Reihe von eng benachbarten, vom thermoplastischen Kunststoff des Hüllenbodens durchsetzten Löchern aufweist und oberhalb davon ein über den Hüllenboden ins Hülleninnere vorstehendes Auflager für die negative Elektrode des Elementes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Außenseite des Hüllenbodens (13) liegende Teil (2 oder 4·) des schüsseiförmigen BodenkontaktStückes (1) elektrisch leitend und mechanisch fest mit einer äußeren Kontaktscheibe (6a, 6b, 6c) verbunden ist, deren Durchmesser (Da, Db, Dc) dem normgemäßen Mindestdurchmesser für den negativen Außenkontakt des Primärelementes entspricht, wobei sowohl der Durchmesser (D1) des Bodens als auch der Durchmesser (D2) der freien öffnung des schüsseiförmigen BodenkontaktStückes (1) kleiner'als der Durchmesser (Da, Db, Dc) der äußeren Kontaktscheibe ist·
2. 2. Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (2) des schüsseiförmigen BodenkontaktStückes (1) an der Außenseite des Hüllenbodens (13) liegt und mit der äußeren Kontaktscheibe (6a, 6b, 6c) verbunden ist»

   3·. Primärelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Hülleninnere vorstehende Oberrand des schüsseiförmigen Bodenkontaktstückes (1) zu einem Ringflansch (4·) abgewinkelt ist.

   4·. Primärelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise nach oben abgebogene Außenrand (?) der mit dem schüsseiförmigen Bodenkontaktstück (1) verbundenen äußeren Kontaktscheibe (6a, 6b, 6c) in den Hüllenboden (13) eingebettet ist.

   Der Patentanwalt

   Dr.s/B.27.11.70 · 209809/ 1008

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