DE2326460C3

DE2326460C3 - Process for the production of galvanic primary elements and device for carrying out the process

Info

Publication number: DE2326460C3
Application number: DE19732326460
Authority: DE
Inventors: Alois 7090 Ellwangen Franzi
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1976-05-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung on galvanischen Primärelementen mit direktem Einpressen der Depolarisatormasse mittels eines Mundstücks in die becherförmige, mit Separatorrnateial ausgekleidete negative Elektrode sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the production of galvanic primary elements with direct Pressing the depolarizer material into the cup-shaped material with separator using a mouthpiece lined negative electrode and a device for carrying out the method.

Bei Herstellung galvanischer Primärelemente nach iem bekannten Papierfutterverfahren wird entweder :in Preßkörper aus Depolarisatormasse in den ausgecleideten Zinkbecher eingebracht oder die Depolarisaiormasse wird über Matrizenvordosiening in den Zinkbecher eingepreßt. Zur Verarbeitung vorgeformter Preßkörper wird die Depolarisatormasse über eine regelbare Vibrationsdosierung einer Vorpreßform zugeführt, durch ein Hammerbrett leicht vorkomprimiert und von einem Preß-Stempel in die Matrize eingeschoben. When manufacturing galvanic primary elements according to the known paper lining process, either : in pressed bodies made of depolarizer compound in the lined ones Zinc cup is introduced or the depolarization material is fed into the Pressed-in zinc cup. For the processing of preformed compacts, the depolarizer compound is applied via a adjustable vibration metering fed to a pre-compression mold, slightly pre-compressed by a hammer board and pushed into the die by a press punch.

Die Füllmenge wird um rund 20% überdosiert, damit nach Ablauf von Preß- und Längungsvorgang der Preßkörper innerhalb des zulässigen Toleranzfeldes für Gewicht und Dichte liegt. Nach Ausschub aus der Matrize gelangt der auch als Puppe bezeichnete Preßkörper über ein sogenanntes Puppenband zur weiteren Bearbeitung zum Wickelautomaten. Während des weiteren Fertigungsprozesses muß der Preßkörper innerhalb der Becherelektrode auf neuen Anlagedruck eingepreßt werden.The filling quantity is overdosed by around 20%, so that after the pressing and elongation process has ended Pressed body is within the permissible tolerance range for weight and density. After being pushed out of the The pressed body, also known as a doll, arrives at the die via a so-called doll belt further processing to the automatic winding machine. During the further manufacturing process, the pressed body be pressed inside the cup electrode to a new contact pressure.

Um den Preßkörper samt Umhüllung ohne Beschädigung in den Becher einbringen zu können, muß er einen etwas geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Bechers besitzen: beim darauffolgenden Einpressen entstehen leicht Papierrisse im Wickelsystem. Weiterhin ist die Kapazität durch zum Becherboden hin abnehmende Dichte der Depolarisatormasse eingeschränkt. Bei Anwendung dieses Verfahrens sind verhältnismäßig hohe Dosierungsschwankungen ebensowenig zu vermeiden wie Masseabfall oder Masserücklauf durch Überdosierung.In order to be able to introduce the pressed body together with the casing into the cup without damage, it must have one have a slightly smaller diameter than the inside diameter of the cup: the next one Pressing in easily creates paper tears in the winding system. Furthermore, the capacity is through to the bottom of the cup towards decreasing density of the depolarizer mass limited. When using this procedure are Relatively high fluctuations in dosage are just as difficult to avoid as there is a drop in mass or a mass return by overdosing.

Wird die Depolarisatormasse über Matrizenvordosierung in die ausgekleideten Zinkbecher eingebracht, sind ebenfalls erhebliche Dosierungsschwankungen durch ausgleichslose Vordosierung festzustellen. Auch ist die Kapazität durch ungleichmäßige Dichte des Depolarisator eingeschränkt.If the depolarizer mass is pre-metered via the matrix When introduced into the lined zinc cups, there are also considerable fluctuations in dosage Determine pre-metering without compensation. Also the capacity is due to the uneven density of the depolarizer restricted.

Aus der US-PS 3198 221 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Zellbecher mit Hilfe einer Druckfeder fast bis zum Becherboden auf ein Mundstück aufgeschoben wird. Das Mundstück ist über eine Rohrleitung mit einem Preßkolben verbunden; sowohl Mundstück als auch Rohrleitung sind vor dem Preßvorgang mit Depolarisatormasse gefüllt. Zum Einschieben und Verdichten der Depolarisatormasse dient eine Zylinderanordnung, die die gesamte zur Bildung des Depolarisatorkörpers notwendige Massemenge dem Zellbecher in einem Hubvorgang zutührt. Während des Preßvorganges schiebt der Preßkolben die Depolarisatormasse in Form eines Stranges über die Rohrleitung in den Zellbecher. Durch den Druck der Depolarisatormasse werden Zellbecher und Mundstück kontinuierlich auseinandergeschoben. Nach dem Preßvoigang wird der Becher durch eine Abstreifvorrichtung vom Mundstück getrennt.From US-PS 3198 221 a device is known, in which a cell cup with the help of a compression spring almost to the cup base on a The mouthpiece is pushed on. The mouthpiece is connected to a plunger via a pipe; Both the mouthpiece and the pipeline are filled with depolarizer compound before the pressing process. To the Pushing in and compressing the depolarizer mass is a cylinder arrangement, which is used for the entire Formation of the depolarizer body supplies the necessary amount of mass to the cell cup in one lifting process. During the pressing process, the plunger pushes the depolarizer material in the form of a strand over the Pipeline into the cell cup. The pressure of the depolarizer mass creates a cell cup and mouthpiece continuously pushed apart. After the press process, the cup is passed through a stripping device separated from the mouthpiece.

Weiterhin ist der US-PS 29 62 844 eine Vorrichtung zu entnehmen, bei der ein Mundstück in den oberer Rand des Zellbechers eingeführt wird. Um eir Entweichen der Depolarisatormasse während de; Preßvorganges zu vermeiden, wird die öffnung de; Zellbechers durch das Mundstück dicht abgeschlossen Zum Einschieben und Verdichten der Depolarisator masse dient eine Zylinderanordnung, die die gesamti Massemenge dem Zellbecher in einem einzige! Füllvorgang zuführt. Während des Füllvorganges win der Preßdruck so lange erhöht, bis die Depolarisator masse im Spielraum zwischen Preßkolben und Zylinde überfließt. Es kann jedoch auch eine besondere Leitun; im Mundstück zur Rückführung der im Zellenbeche überfließenden Masse vorgesehen werden. Nach der Preßvorgang wird der Depolarisatorpreßling ir Mundstück durch eine Abstreifvorrichtung getrennt.Furthermore, the US-PS 29 62 844 can be seen a device in which a mouthpiece in the upper Edge of the cell cup is inserted. In order to escape the depolarizer mass during de; To avoid pressing process, the opening is de; Cell cup tightly closed by the mouthpiece To insert and compress the depolarizer mass, a cylinder arrangement is used, which the overall Mass amount of the cell cup in a single one! Filling process feeds. During the filling process win the pressure is increased until the depolarizer mass in the clearance between the plunger and cylinder overflows. However, it can also have a special guideline; in the mouthpiece to return the in the cell cup overflowing mass are provided. After the pressing process, the depolarizer pressed part is ir Mouthpiece separated by a stripping device.

Bei diesen Vorrichtungen sind Preßkolben unIn these devices, plungers are un

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Mundstück über eine Rohrleitung miteinander verbunien; der PreOidruck des Kolbens wird über den in der Rohrleitung befindlichen Depolarisatorstrang zum Mundstück übertragen. Da die Depolarisatormasse eine gewisse Zähigkeit besitzt, tritt infolge innerer Reibung in Rohrleitung und Zellbecher ein erheblicher Druckabfall zwischen Preßkolben und Zellenboden auf. Bei einem als Depolarisatormasse verwendeten Braunstein-Ruß-Gemisch ist mit einem Flüssigkeitsanteil von 20 bis 25 Gewichtsprozent zu rechnen. Dies führt zur Bildung nasser, klebriger Masse-Kugeln. Infolge ungleichmäßiger Körnung und Zähigkeit der Depolarisatormasse sind daher erhebliche Dosierungs- und Dichteschwankungen bei der Herstellung von Depolarisatoren zu erwarten. So kann innerhalb der Zelle ein Abfall der Depolarisatordichte um 15 bis 30% beobachtet werden. Besonders ungünstige Verhältnisse ergeben sich bei der Füllung von Zellbechern, deren Durchmesser im Verhältnis zur Becherhöhe klein ist. In diesem Falle ist in der Bodenzone des Zellbechers kein sicherer Druck des Depolarisators auf den Becherboden gewährleistet.Connect the mouthpiece to one another via a pipeline; the pre-pressure of the piston is transferred to the depolarizer line located in the pipeline Transfer the mouthpiece. Since the depolarizer compound has a certain toughness, it occurs as a result of internal friction in the pipeline and the cell cup there is a considerable pressure drop between the plunger and the cell base. at a brownstone-soot mixture used as a depolarizer compound has a liquid content of 20 to 25 percent by weight to be expected. This leads to the formation of wet, sticky mass balls. As a result of uneven The grain size and toughness of the depolarizer material are therefore considerable fluctuations in dosage and density to be expected in the manufacture of depolarizers. So within the cell there can be a decrease in the Depolarizer density can be observed by 15 to 30%. Particularly unfavorable conditions arise when filling cell cups, the diameter of which is in Ratio to cup height is small. In this case, there is no sure pressure of the in the bottom zone of the cell cup Depolarisators on the bottom of the beaker guaranteed.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der Depolarisatorfertigung eine verhältnismäßig enge Toleranz von Gewicht und Dichte zu erzielen und ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, trotz verhältnismäßig ungenauer Vordosierung der Massezufuhr eine abfallfreie Dosierung des Depolarisator im Zellbecher bei enger Toleranz von Gewicht und Dichte zu erzielen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The object of the invention is to achieve a relatively narrow tolerance of To achieve weight and density and to develop a process that makes it possible, despite being proportionate Inaccurate pre-dosing of the mass supply results in waste-free dosing of the depolarizer in the cell cup to achieve a tight tolerance of weight and density. Another object of the invention is a device for Implementation of this procedure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Becher einer ersten Zelle über das in den Becher reichende Mundstück mit einer überdosierten Menge von Depolarisatormasse gefüllt und diese Masse verdichtet wird, wobei ein in das Mundstück ragender Depolarisatorpreßkörper entsteht, daß der im Mundstück befindliche Teil des Preßkörpers an einer vorgegebenen Stelle innerhalb des Zellbechers abgetrennt wird und daß diener vorgepreßte Teil als Massepfropfen, zusammen mit aufgeschütteter zusätzlicher Depolarisatormasse, in einen nachfolgenden Zellbecher eingebracht und wiederum zu einem in das Mundstück ragenden Depolarisatorpreßkörper verdichtet wird, und daß der nach Trennung des Mundstücks, vom Zellbecher entstehende Massepfropfen wieder in den nächsten Zellbecher, zusammen mit weiterer Depolarisatormasse, eingebracht wird.According to the invention, this object is achieved in that the cup of a first cell is inserted into the cup Reaching mouthpiece filled with an overdosed amount of depolarizer mass and this mass is compressed, with a protruding into the mouthpiece Depolarisierungspreßkörper arises that the im Mouthpiece located part of the pressed body separated at a predetermined point within the cell cup is and that the pre-pressed part as a ground plug, together with heaped up additional Depolarizer material, placed in a subsequent cell cup and in turn to one in the Mouthpiece protruding Depolarisierungspreßkörper is compressed, and that after separation of the Mouthpiece, mass plugs arising from the cell cup back into the next cell cup, together with further depolarizer material is introduced.

Die Depolarisatormasse der negativen Elektrode wird über ein in den Zellbecher hineinragendes Dosierungsmundstück eingepreßt und der im Mundstück verbleibende durch Überdosierung entstandene Teil des Depolarisator-Preßkörpers wird zusammen mit dem Mundstück vom Zellbecher getrennt.The depolarizer mass of the negative electrode is applied via a protruding into the cell cup Dosing mouthpiece pressed in and the one remaining in the mouthpiece caused by overdosing Part of the depolarizer compact is separated from the cell cup together with the mouthpiece.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt beispielsweise ein feststehendes Dosierungsmundstück zwischen zwei zueinander axial verschiebbaren Stempeln, und zwischen dem Mundstück und dem unteren Stempel ist eine Haltevorrichtung zur Aufnahme eines Zellbechers und eine Antriebsrolle bzw. eine andere Abstreif- oder Abreißvorrichtung angeordnet.An apparatus for performing the invention Method, for example, has a fixed dosing mouthpiece between two of each other axially displaceable punches, and between the mouthpiece and the lower punch is a holding device for holding a cell cup and a drive roller or another stripping or tear-off device arranged.

An Hand der F i g . 1 bis 6 werden im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren, sowie die zur Durchführung erforderlichen Vorrichtungen näher erläutert. Die F i g . 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in den verschiedenen Arbeitsphasen, die F ig. 4 bis zeigen die Vorrichtung als kontinuierlich arbeitende Rundlaufanordnung.On the basis of FIG. 1 to 6 are the process according to the invention, as well as the implementation required devices explained in more detail. The F i g. 1 to 3 show a device according to the invention in the different work phases, the F ig. 4 to 4 show the device as continuously operating Concentricity arrangement.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in Dosiersteiiung. In der Vorpreßform 1 befindet sich die aufgeschüttete Depolarisatormasse 2. Bei der ersten Vordosierung beträgt ihr Volumen 120 bis 125% des für e'uien 5 Zinkbecher vorgesehenen Inhalts. Die Mehrmasse verbleibt im Mittelbereich des Dosierungsmundstücks 3. Bei allen folgenden Vordosierungen entspricht die Menge der aufgeschütteten. Depolarisatormasse der Zellfüllung. Eine Toleranz der Vordosierung von ± 3 g ίο ist zulässig.Fig. 1 shows the device in Dosiersteiiung. In the Pre-press mold 1 is the heaped up depolarizer mass 2. During the first pre-metering their volume is 120 to 125% of that for e'uien 5 zinc cups provided content. The additional mass remains in the central area of the dosing mouthpiece 3. In all of the following pre-doses, the amount corresponds to that which has been poured out. Depolarizer mass of the Cell filling. A pre-metering tolerance of ± 3 g ίο is permissible.

F i g. 2 zeigt die Vorrichtung in Preßstellung. Der mit Separatorpapier ausgekleidete Zellbecher 4, der auf einer Haltevorrichtung 14 ruht, wird vom Unterstempel 5 auf das Dosierungsmundstück 3 geschoben und drehbar arretiert. Die aufgeschüttete Masse 2 wird nach gleichmäßiger Verteilung durch ein Hammerbrett 6 vom Oberstempel 7 über das Dosierungsmundstück 3 in den Zellbecher 4 eingepreßt. Nach dem ersten PreOvorgang wird die im Dosierungsmundstück befindliehe Mehrmasse bei der folgenden Dosierung als Massepfropfen 8 auf den Boden des Zellbechers 4 gebracht. Auf diese Art ist auch im unteren Teil der Zelle eine Hohe Dichte des Depolarisators erreichbar.F i g. 2 shows the device in the pressing position. The one with Cell cup 4 lined with separator paper, which rests on a holding device 14, is removed from the lower punch 5 pushed onto the dosing mouthpiece 3 and locked in a rotatable manner. The heaped mass 2 is after uniform distribution by a hammer board 6 from the upper punch 7 via the dosing mouthpiece 3 in the cell cup 4 pressed in. After the first PreO process, it is located in the dosing mouthpiece Additional mass in the following dosage as a mass plug 8 on the bottom of the cell cup 4 brought. In this way, a high density of the depolarizer can also be achieved in the lower part of the cell.

Durch Abfederung 15 ( F i g. 4 und 6) des Oberstempels 7 ist trotz Streuung der Vordosierung beim Preßvorgang ein verhältnismäßig konstanter Druck bei Verdichtung der Depolarisatormasse im Zellbecher 4 zu erzielen. Der Toleranzbereich des Preßdrucks ist durch Anordnung und Steifigkeit der Federung vorzuwählen. In der Endphase des Preßvorgangs wird durch Drehbewegung des Zellbechers oder wahlweise durch Abstreifen ein Masseabriß des gepreßten Depolarisatorkörpers in der durch die öffnung des Mundstücks vorgegebenen Fläche 9 erreicht.By cushioning 15 (Figs. 4 and 6) of the upper punch 7, despite the spread of the predosing during the pressing process, a relatively constant pressure at To achieve compression of the depolarizer mass in the cell cup 4. The tolerance range of the baling pressure is through Preselect the arrangement and stiffness of the suspension. In the final phase of the pressing process is through Rotary movement of the cell cup or, alternatively, a mass tear off of the pressed depolarizer body by stripping in the surface 9 given by the opening of the mouthpiece.

Zur Erzeugung einer Drehbewegung des Bechers ist die Antriebsrolle 10 vorgesehen ( F i g. 4), es ist auch möglich, eine Abstreifanordnung 16 (Fig.6) vorzusehen. Nach dem Abrißvorgang wird der Zellbecher 4 vom Dosierungsmundstück 3 getrennt (Fig. 3). Der obere Teil des Depolarisator-Preßkörpers verbleibt imTo generate a rotary movement of the cup, the drive roller 10 is provided (FIG. 4), it is also possible to provide a scraper arrangement 16 (Fig. 6). After the tear-off process, the cell cup 4 is separated from the dosing mouthpiece 3 (FIG. 3). the upper part of the depolarizer compact remains in the

Mundstück.Mouthpiece.

Bei gleichbleibenden geometrischen Verhältnissen von Zellbecher 4 und Dosierungsmundstück 3 wird in der Endphase des Preßvorgangs immer an der gleichen Stelle des Zellbechers der Depolarisatorkörper abgetrennt und somit eine optimale Gewichtsgleichheit der Zellen erzielt.If the geometric relationships between the cell cup 4 and the dosing nozzle 3 remain the same, in In the final phase of the pressing process, the depolarizer body is always separated at the same point on the cell cup and thus an optimal weight equality of the cells is achieved.

Die Fig.4, 5 und 6 zeigen die Vorrichtung zur Direktdosierung als kontinuierliche Rundlaufanordnung. Die mitlaufende Depolarisatoi masse 2 wird über einen rotierenden Ringdosierteller 11 mit feststehendem Dosierflügel 12 (Fig.4) dem Dosierungsmundstück 3 zugeführt. The Fig.4, 5 and 6 show the device for Direct dosing as a continuous rotary arrangement. The concurrent Depolarisatoi mass 2 is over a rotating ring metering plate 11 with a fixed metering blade 12 (FIG. 4) is fed to the metering mouthpiece 3.

Da die Depolarisatormasse in der Regel eine sehr ungleichmäßige Körnung aufweist, können nacheinander mehrere Minimaldosicrungen auftreten. In einet bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung isi ein erweiterter Toleranzbereich des Preßvolumens irr Mundstück vorgesehen. Durch Erhöhung der Normal r,o dosierung wird das Preßvolumen des Massepfropfens ί in der Nähe der oberen Toleranzgrenze gehalten. Somi können mehrere aufeinanderfolgende Minimaldosierun gen auftreten, ohne daß die untere Toleranzgrenze de Preßvolumens im Dosierungsmundstück erreicht wird. '<; Nach beendeter .Stufenpressung wird in die Ausfahr /one /wischen Dosierungsmundstück 3 and Zellbeche 4 eine Blende 13 (Fig. 5) geschoben, damit etw abfallende Masseieile in den Zellbecher hineinfallen.Since the depolarizer material usually has a very uneven grain size, one after the other several minimum doses occur. In a preferred embodiment of this device isi an extended tolerance range of the compression volume is provided in the mouthpiece. By increasing the normal r, o dosing, the pressed volume of the mass plug ί is kept in the vicinity of the upper tolerance limit. Somi several successive minimum dosages can occur without the lower tolerance limit de Compression volume is achieved in the dosing mouthpiece. '<; After the step pressing is finished, the extension / one / a screen 13 (Fig. 5) is pushed between the dosing mouthpiece 3 and the cell cup 4, so that something falling mass pieces fall into the cell cup.

Zur Kontrolle der Dosierung ist auch die Anwendung einer Regelungsanordnung möglich.A regulating arrangement can also be used to control the dosage.

Die Abtrennung des Massepfropfens 8 erfolgt gemäß Fig.4 durch eine Rotationsbewegung des Zellbechers 4 mittels der Antriebsrolle 10. Gemäß F i g. 6 wird der Massepfropfen durch Bewegung des Abstreifers 16, welcher die Zelle vom Dosierungsmundstück wegzieht, abgerissen.The separation of the mass plug 8 takes place according to FIG. 4 by a rotational movement of the cell cup 4 by means of the drive roller 10. According to FIG. 6 is the ground plug by moving the scraper 16, which pulls the cell away from the dosing mouthpiece, torn off.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich aus der Qualitätsverbesserung der Zellen durch höhere Raumausnutzung infolge der besseren Preßverteilung durch stufenweises Verpressen des Depolarisators, einer engeren Gewichtstoleranz und einer rationelleren Fertigung. Durch die enge Gewichtstoleranz ist eine gleichbleibende Qualität aufrechtzuerhalten. The advantages that can be achieved with the invention result from the improvement in the quality of the cells higher space utilization due to the better distribution of the pressure through the stepwise pressing of the depolarizer, a tighter weight tolerance and a more efficient production. Due to the tight weight tolerance a consistent quality is to be maintained.

Eine rationelle Fertigung ist durch die kontinuierliche Verarbeitung der Überdosierung im nachfolgender Preßvorgang ohne Rücklaufmasse möglich.A rational production is through the continuous processing of the overdosing in the following Pressing process without return mass possible.

Bei kontinuierlicher Auslegung ist eine Fertigungsra te von 300 Zellen/min, zu erzielen.In the case of continuous design, a production area is te of 300 cells / min.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of galvanic primary elements with direct pressing in of the Depolarizer mass into the cup-shaped, lined with separator material by means of a mouthpiece negative electrode, characterized in that that the cup (4) of a first cell over the mouthpiece (3) reaching into the cup with a overdosed amount of depolarizer mass (2) filled and this mass is compressed, with an in the mouthpiece protruding Depplarisierungspreßkörper arises that the part located in the mouthpiece (3) the pressed body (8) is separated at a predetermined point (9) within the cell cup and that this pre-pressed part (8) as a plug of mass, together with additional depoiarizer material poured out (2), placed in a subsequent cell cup and in turn into a depolarizer pressed body protruding into the mouthpiece (3) is compressed, and that the mass plug formed after separation of the mouthpiece from the cell cup (8) again in the next cell cup, together with further depolarizer material (2), is introduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that the separation by rotation is carried out ».

3. The method according to claim 1, characterized in that the separation by tearing off is made.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the pressing process in several Stages takes place.

5. Device for performing the method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a fixed dosing mouthpiece (3) between two of each other axially displaceable punches (S, 7) is provided and that between the mouthpiece (3) and the lower punch (5) a holding device (14) for receiving a cell cup (4) and a drive roller (10) are arranged.

6. The device is characterized according to claim 5. characterized marked _4S, that the upper punch (7) is provided with a compression spring (15).

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that it is coaxial with the upper punch (7) has a rotatably arranged ring metering plate (11) and that in this Ring metering plate (11) a metering wing (12) is fixedly arranged.