DE2109259B2 - Galvanisches Primärelement mit einer Außenhülle aus thermoplastischem Kunststoff, an deren Boden ein schüsselförmiges Bodenkontaktstück mit einer äußeren Kontaktscheibe angeordnet ist - Google Patents

Description

d, h, verschiedenen Durchmessern, benötigt werden, und daß für die negativen Außenkontakte der verschieden großen Zellen abgestufte Mindestdurcbmesser genormt sind, bietet die Erfindung noch einen weiteren wesentlichen Vorteil, Es ist nämlich möglich, die relativ schwer herzustellenden sehüsselförmigen Bodenkontaktstücke unabhängig von der Größe der Zellen, bei welchen sie Anwendung finden sollen, so klein zu dimensionieren, daß sie auch für die kleinsten Zellen einer Typenreihe verwendbar sind; die untereinander einheitlichen Bodenkontaktstücke werden dann in der Weise für verschieden große Zellen adaptiert, daß sie z.B. durch Punktschweißen, Löten oder Nieten, je mit einer einfach herzustellenden äußeren Kontaktscheibe verbunden werden, deren Durchmesser der Norm für jene Zellengröße entspricht, bei weicher der betreffende Bodenkontakt Anwendung finden soll. Die schüsselför-migen 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 KunststoffhüUen 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 Bodenkontaktslück aufgenommen wird und selbst bei einer Ausbeulung des Zellenbodens ein guter Kontakt zwischen diesem und dem Bodenkontaktstück erhalten bleibt.

Für 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.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Boden des schüsseiförmigen Bodenkontaktstückes 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.

F i g. 1 zeigt im Querschnitt ein schüsseiförmiges Bodenkontaktsülck und

Fig.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 erfwdungsgemäßen Bodenkontaktstückes dar.

In den F i g. 5, 6 und 7 sind schließlich in Ansicht bzw. im Schnitt die Ober- und Unterteile von dr«i

ίο verschieden großen galvanischen Primärzellen dargestellt, die Bodenkontakte gemäß F i g. 3 aufweisen.

Das in F i g. 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 Reihe eng benachbarter löcher 5 vorgesehen. Um trotz der Herstellung des schlüsseiförmigen Bodenkoutaktstückes 1 durch

ao 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 Ringflansch 4 abgewinkelt.

F i g. 2 zeigt drei verschieden große Kontaktscheiben 6 α, 6 ft, 6 c, die alternativ mit dem Scbüsselboden2 zu verbinden sind. Der Außenrand 7 dieser Kontaktscheiben ist vorzugsweise auf- und umgebo-

gen, 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 Bo-

denkontaktstück 1 und je einer der Kontaktscheiben 6 a, 6 b, 6 c gemäß F i g. 2 bestehen. Diese Teile sind an ihren Berührungsflächen 8 durch Punktschweißung, Lötung oder Nietung miteinander verbunden.

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

In den F i g. 5 bis 7 sind schließlich schematisch drei verschieden große galvanische Zellen 10 a, 10 b, 10 c dargestellt, die eine gegen Elektrolytaustritt abdichtende Außenhülle 11 aufweisen, in deren Dekkelteil ein Kopfkontakt 12 erkennbar ist und in deren Bodenteil 13 ein Bodenkontakt gemäß F i g. 3 eingebettet ist. und zwar so, daß der thermoplastische Kunststoff des Hüllenbodens nietartig die Löcher 5 im schüsseiförmigen Bodenkontaktstück 1 durchdringt und auch die Innenseite dieses Kontaktstückes abdeckt. Auch der Rand 7 der äußeren Kontaktscheibe 6 a, 6 b bzw. 6 c ist in Kunststoff eingebettet. In den F i g. 5 bis 7 entsprechen die Durchmesser Da, Db, Dc den exponierten Kontaktflächen der äußeren Kontaktscheiben 6 a, 6 b, 6 c den für die verschiedenen Zellengrößen gerannten Werten. In allen Fällen ist aber erfindungsgemäß sowohl der Durchmesser D1 des Bodens 2 als auch der Durchmesser D 2 der freien Öffnung jedes schlüsselfürmigen Bodenkontaktstückes kleiner als der Durchmesser Da, Db bzw. Dc der äußeren Kontaktscheibe 6 a, 6 ft bzw. 6 c des betreffenden Bodenkontaktes.

Außer den bereits erläuterten Vorteilen wird

durch die im wesentlichen zentrische Einbettung des Bodenkontaktes in den Hüllenboden noch erreicht, daß die Korrosionsweg]änge, die z. B. in F i g. 7 vom Punkt A bis zum Punkt B zu messen ist, wesentlich, beispielsweise 15- bis 20fach, 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/! über den Punkts zum PunktC zu messen ist, sehr groß und kann etwa das 40- bis lOOfache der Blechstärke betragen.

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 F i g. 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

ίο 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 Klebung zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. lyt bat ferner insbesondere an der zentralen Berüh-

   Patentanspruch; rungs- und Verbindungsstelle der beiden Metallteile

   nur einen sehr kurzen Korrasionsweg vom Zellenin-

   Gaivanisches Primärelement mit etoer gegen neren nach außen, weil der Bodenkontakt an dieser Elektroiytaustritt abdichtenden Außenhüllfc aus 5 Stelle nach innen nicht durch Kunststoff abgedeckt thermoplastischem Kunststoff, an deren Boden ist. Schließlich muß beim Einschluß der Zelle in die ein scbüsselförmiges Bodenkontaktstück an- Hülle der Zellenmantel unter Zugspannung gesetzt geordnet ist, dessen Urnfangsrand ein über den werden, damit durch eine mechanische Vorspannung Hüllenboden ins Hülleninnere vorstehendes Auf- ein einwandfreier Kontakt zwischen dem Zellenbolager für die negative Elektrode des Elementes 10 den und dem Bodenkontaktstück gesichert wird, bildet, wobei der sich zur Außenseite des Hüllen- Diese Zugspannung des Zellenmantels bringt die Gebodens erstreckende Teil des schüsseiförmigen fahr mit sich, daß die Klemmung der Hülle im zu-Bodenkontaktstückes elektrisch leitend und me- sammengesetzten Bodenkontakt nachgibt, wobei der chanisch fest mit einer äußeren Kontaktscheibe erwähnte Kontaktdruck vermindert wird und die Geverbunden ist, deren Durchmesser größer als der ij fahr eines Leckens des Elektrolyts erhöht wird.
   Durchmesser des Bodens und der Durchmesser Die Erfindung befaßt sich nun mit der Aufgabe,

   der freien öffnung des schüsselförmigen Boden- die geschilderten Mangel zu vermeiden und ein Prikontaktstückes ist und deren Urnfangsrand auf- märelement der einleitend angegebenen Art so auswärts gebogen ist, dadurch gekennzeich- zubilden, daß Spannungen im Kunststoff vermieden net, daß d^;e Seitenwandung (3) des schüsselför- 20 werden und das Bodenkontaktstück besser gegen migen Bodenkontaktstückes (1) in an sich be- Korrosion geschützt wird.

   kannter Weise eine in sich geschlossene Reihe Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sei-

   von eng benachbarten Löchern (5) aufweist und tenwandung des schüsselförmigen Bodenkontaktstükdaß der Hüllenboden (13) ein Spritzgußteil aus kes in an sich bekannter Weise eine in sich geschlosthennoplastischem Material ist, wobei dieses Ma- 25 sene Reihe von eng benachbarten Löchern aufweist terial die Löcher in der Seitenwandung des schüs- und daß der Hüllenboden ein Spritzgußteil aus therselförmigen Bodenkontakistückes durchsetzt und moplastischem Material ist, wobei dieses Material den Schüsselboden (2) an der Innenseite über- die Löcher in der Seitenwandung des schüsselförmideckt sowie den aufwärts gebogenen Umfangs- gen Bodenkontaktstückes durchsetzt und den Schüsrand (7) de^r äußeren Kontaktscheibe (6) einbet- 30 selboden an der Innenseite überdeckt sowie den auftet. wärts gebogenen Umfangsrand der äußeren Kontakt-

   scheibe einbettet.

   Bei dieser Bauweise ergibt die an sich bekannte

   Die Erfindung betrifft ein galvanisches Primärele- Einbettung des schüsselförmigen Bodenkontaktstükment mit einer gegen Elektrolytaustritt abdichtenden 35 kes in den Hüllenboden, die unter nietartiger Durch-Außenhülle aus thermoplastischem Kunststoff, an dringung der im Einbettungsbereich vorgesehenen deren Boden ein schüsseiförmiges Bodenkontakt- Lochreihe durch thermoplastischen Kunststoff erstück angeordnet ist, dessen Umfangsrand ein über folgt, eine mechanisch sehr feste und infolge der den Hüllenboden ins Hülleninnere vorstehendes Auf- Schrumpfung des Kunststoffen beim Erstarren auch lager für die negative Elektrode des Elementes bil- 40 sehr dichte Verbindung des Bodenkontaktstückes mit det, wobei der sich zur Außenseite des Hüllenbodens dem Hüllenboden. Ferner ergeben sich für den Elekerstreckende Teil des schüsselförmigen Bodenkon- trolyten im Inneren der Zelle nur sehr kleine, einem taktstückes elektrisch leitend und mechanisch fest korrodierenden chemischen oder elektro-chemischen mit einer äußeren Kontaktscheibe verbunden ist, de- Angriff ausgesetzte Oberflächenbereiche des Bodenren Durchmesser größer als der Durchmesser des 45 kontaktstückes und der metallische Korrosionsweg Bodens und der Durchmesser der freien Öffnung des quer durch das Bodenkontaktstück ist relativ lang, schüsselförmigen Bodenkontaktstückes ist und deren nämlich ein Vielfaches der Blechstärke, wodurch Umfangsrand aufwärts gebogen ist. eine hohe Sicherheit gegen Lecken des Elektrolyts

   Ein bekanntes Primärelement dieser Art wird in erzielt wird. Durch das Einbetten des aufwärts geboder Weise hergestellt, daß im Hüllenboden eine zen- 50 genen Umfangsrandes der äußeren Kontaktscheibe in trale Öffnung mit geriffeltem Rand vorgesehen wird; den im Spritzgußverfahren hergestellten Boden wird auf den gelochten Hüllenboden wird das schüsselför- eine formschlüssige Verankerung der Hülle am äußemige Bodenkontaktstück aufgelegt und sodann wird ren Kontaktstück erreicht, die nahe der Verbinvon außen eine bon.bierte äußere Kontaktscheibe ge- dungsstelle von Hüllenmantel und Hüllenboden liegt gen den Boden desselben gedrückt und mit diesem 55 und dieser kritischen Stelle so hohe Festigkeit ververschweißt, wobei der geriffelte Rand der öffnung leiht, daß der Mantel unter ausreichende Zugspanim Hüllenboden zwischen den Rändern der beiden nung gesetzt werden kann, um einen hohen Kontaktmiteinander verschweißten Metallteile festgeklemmt druck zwischen Zellenboden und Bodenkontaktstück wird. zu sichern. Gleichzeitig wird durch die Einbettung

   Die so hergestellte Metall-Kunststoff-Verbindung 60 des Randes der äußeren Kontaktscheibe ein unbeabhat verschiedene Mangel. So wird der Kunststoff un- sichtigtes oder durch Ermüdungserscheinungen verter Druck gesetzt, was zu Spannungen im Kunststoff ursachtes Aufbiegen dieser Scheibe verhindert,
   und dadurch ausgelösten Korrosionen führen kann. Das schüsseiförmige Bodenkontaktstück, das in

   Durch entstehende Spannungsrisse sowie zwischen der Seitenwandung eine Lochreihe aufweist, erforden Berührungsflächen von Metall und Kunststoff 65 dert für seine Massenfertigung relativ komplizierte kann insbesondere bei Ermüdung der elastisch vorge- und leistungsfähige Stanz- und Ziehwerkzeuge. Im spannten äußeren Kontaktscheibe, die nicht satt am Hinblick darauf, daß galvanische Primärelemente in Kunststoff anliegt, Elektrolyt austreten. Der Elektro- Form von Rundzellen mit sehr verschiedener Größe,