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Ebenso verhalten sich die zu verquetschenden Masseanteile, d. h.,
bei einem großen Ringdurchmesser ist nur wenig Dichtringmasse einzupressen, während
dagegen bei einem kleinen Ringdurchmesser viel Dichtringmassen, sowohl radial als
auch auf den Umfang bezogen, eingepreßt werden müssen. Die ungleichmäßige, nicht
vorauszubestimmende Verpressung sowie die Elastizität des Dichtringmaterials ergeben
feinstkanalige Kriechwege, Preßfugen und führen neben der Kriechfreudigkeit des
Elektrolyten
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nach wie vor bei den bekanntgewordenen Verschlußarten zu einem Ausblühen,
d. h. zu einer Kristallbildung des Elektrolyten und gegebenenfalls zu Kurzschlußbrücken
bzw. zu Kriechströmen.
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Um dieses möglichst zu vermeiden, hat man bekanntlich zur Verbesserung
der Abdichtung des Preßsitzes des Gehäuses, den Dichtring selbst bzw. den abdichtenden
Teil der Dichtmanschette mit einem bitumenhaltigen Lack bestrichen, in der Annahme,
daß dieser Lack eventuelle Kriechkanäle und Kavernen, die nach der Verpressung derartig
vorbehandelter Behälterränder und Dichtringe entstehen, ausfüllen kann. Da die Lackaufbringung
aber in den meisten Fällen nicht einheitlich gleichmäßig erfolgt, ergibt sich auch
bei diesem Verfahren keine absolute Abdichtung in den Trennfugen zwischen dem Behältergehäuse
und dem Behälterdeckel. Außerdem besteht zur Zeit allgemein ein Mißverhältnis zwischen
der Dicke des Dichtringes und der aufgebrachten Lackschicht, die viel dünner ist
als der Dichtring, d. h., bei den bekanntgewordenen Abdichtungen ist der, materiell
gesehen, feste Teil, nämlich die Wandung des Dichtringes, viel zu dick für eine
gute Abdichtung und die Schichtdicke des aufgebrachten Bitumenlackes viel zu dünn,
um eine wirksame elektrolyt- und gasdichte Abdichtung der feinen Preßfugen und Kavernen
ergeben zu können.
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ähnliche Schwierigkeiten treten auf bei Primärelementen, die ebenfalls
flüssigkeitsdicht verschlossen werden müssen, sowie auch bei elektrischen Kondensatoren.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abdichtung für Behälter zu
schaffen, bei der die schlechte Verfaltbarkeit und schlechte Einpressung des Dichtmaterials
des Dichtringes sowie die mangelhafte Abdichtfähigkeit des Bitumenlackes vermieden
werden. Es soll eine Abdichtung geschaffen werden, die die plastische Verformung
bei jeder Art der Pressung bzw.
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Umbördelung des Dichtringes begünstigt und durch die feinsten Kriechkanäle
bzw. Kavernen sicher vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtflächen
der Dichtung mit Löchern und/oder Ausnehmungen versehen sind.
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Die Löcher, die, wie später noch erläutert wird, gegebenenfalls auch
Durchstechungen sein können, oder die Ausnehmungen können beliebige Form besitzen.
Ebenso kann die Dichtung beliebige Form haben, beispielsweise die Form einer Manschette,
wobei die erfindungsgemäßen Löcher stets auf den eigentlichen Dichtflächen angeordnet
sind. Zumindest ein Teil der Löcher, Durchstechungen oder Ausnehmungen wird vorzugsweise
mit einem Füllmaterial ausgefüllt.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der F i g. 1 bis 12 näher
erläutert.
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F i g. 1 zeigt den Außenpreßverschluß eines allgemein üblichen Behälters,
beispielsweise einer Knopfzelle, mit einem Dichtring 3, mit dem Gehäuse 1 und dem
Deckel 2. An dem umpreßten Dichtring 3 sind keine Löcher wahrnehmbar.
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F i g. 2 zeigt stark vergrößert den in den Preßrand des Gehäuses
1 eingelegten Dichtring 3, mit dessen Löchern 6 und den eingeIegten Deckel 2 vor
der Verpressung. Die Löcher 6 besitzen vor der Verpressung einen großen Durchmesser.
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F i g. 3 schließlich zeigt den in F i g. 2 dargestellten Außenpreßverschluß
nach vollzogener Verpressung.
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Die Löcher 6 des Dichtringes 3 besitzen nunmehr einen deutlich geringeren
Querschnitt, d. h., bei der Umpressung sind die gefalteten Masseanteile des Dichtringes
3 teilweise in die vor der Pressung massefreien lochartigen Räume 6 gepreßt worden.
Die Kunststoffmasse des Dichtringes 3 ist nunmehr plastisch verformt, d. h., sie
kann nicht mehr elastisch auffedern und resistent gegen den bleibenden Schließdruck
des Materials des Gehäusepreßrandes arbeiten.
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Ein solcher Behälterverschluß ist elektrolyt- und gasdichter als die
bisher bekannten Ausführungen.
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Die Fig. 2, 4 und 6 zeigen eine Dichtung jeweils vor der Pressung,
die Fig.3, 5 und 7 die gleiche Dichtung nach der Pressung. Die Fig. 8 und 9 zeigen
weitere mögliche Ausgestaltungen der Dichtung, F i g. 10 zeigt eine Draufsicht auf
einen Akkumulator mit einer Dichtung gemäß F i g. 7, und die F i g. 11 und 12 zeigen
ebenfalls den Dichtrand eines Akkumulators vor bzw. nach dem Verschließen mittels
einer Dichtung.
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Sind die Löcher 6 des Dichtringes 3 in der Größe ihres Querschnittes
so gewählt, daß sie nach vollzogener Verpressung gerade die gesamte einzupressende
Faltmasse des Dichtringes 3 vollständig aufnehmen, so ergibt sich das gleiche Bild
eines Dichtringes wie in Fig.1. Die vorher vorhandenen Löcher 6 sind nunmehr vollständig
mit plastischer Kunststoffmasse ausgefüllt und als Löcher nicht mehr wahrnehmbar.
Ein Außenpreßverschluß mit einem bisher üblichen Dichtring unterscheidet sich von
einem Außenpreßverschluß nach der erfindungsgemäßen Idee dadurch, daß die sichtbaren
Außenränder des Dichtringes 3 des letzteren gleichmäßig dichtend am Deckelrand anliegen,
während die Außenränder bei den bisher verwendeten Dichtringen ohne Löcher wellig
infolge der inneren mehrachsigen Spannungszustände sind.
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Besitzt der erfindungsgemäße Behälter einen Innenpreßverschluß, beispielsweise
mit einer Dichtmanschette, deren Manschettenteil zum Auffang der axialen Preßkräfte
in bekannter Weise auf den Boden des Gehäuses 1 abgestützt ist, so befinden sich
die massefreien Löcher 6 im umzupressenden Dichtteil der Dichtmanschette. Im aufzupressenden
Dichtteil des Manschettenteiles können Ausnehmungen 7 (Fig. 9) eingebracht sein.
Bei der Umpressung des Gehäuserandes nach innen werden die Löcher und Ausnehmungen
mit dem bei der Faltung zwangsläufig entstehenden Masseanfall aufgefüllt. Es ergibt
sich somit auch bei einem Innenpreßverschluß nach der Erfindung ein gas- und flüssigkeitsdichter
Behälter.
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Grundsätzlich können die beanspruchten Löcher 6 jede Form annehmen;
so werden z. B. in schmalen Dichtringen mit geringer Faltrandhöhe keine großen Löcher
angeordnet werden können, sondern nur dünne Durchstriche. Diese Durchstriche werden
mittels Nadeln hergestellt. Die Stahlnadeln besitzen einen Durchmesser von 0,25
bis 0,33 mm, so daß sich bei gleichwandigem Zwischenraum von 0,25 bis 0,33 mm zwei
Nadelungen/0,25 mm Durchmesser und Zwischenraum und eine Nadelung/O,Smm Durchmesser
und Zwischenraum ergeben. Die Nadelungen erfolgen in axialer Richtung auf den aufliegenden
Preßrand des Dichtringes 3 und in radialer Richtung auf den später umzubiegenden
FaItrand des Dichtringes.
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Größere Löcher 6 werden direkt bei der Spritzung des Dichtringes
3 eingebracht. Der Lochabstand von Loch zu Loch richtet sich nach der Materialdicke
und
nach der Materialfestigkeit des Dichtringes. Bei einem 32 mm-Durchmesser-Polyamid-Dichtring
von 0,3 bis 0,4mm Materialdicke können herstellungs-und verarbeitungssicher Löcher
mit 0,8 mm Durchmesser und einem Lochabstand von 1,8 mm angeordnet werden. Die Anordnung
der Löcher zueinander kann in Reihe auf gleicher Mittenlinie oder gegeneinander
versetzt erfolgen. Ist das Material des Dichtringes 3 dick genug, z. B. bei großen
Zellen muß ein dickwandiger Dichtring gewählt werden, dann können auch statt der
durchgehenden Löcher 6 oder statt der Durchstiche mehr oder weniger flache Ausnehmungen
7 (F i g. 9) auf der oder den Oberflächen der Dichtflächen des Dichtringes 3 angeordnet
werden.
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Die Erfindung läßt sich bei allen Behälterformen, z. B. bei Behältern
mit runden, ellipsenförmigen, korbbogenförmigen, quadratischen, rechteckigen Querschnitten,
anwenden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Löcher 6, Durchstiche
und Ausnehmungen 7 mit zum Umfang des Dichtringes 3 parallel verlaufenden Rillen
10 und/oder radial verlaufenden Rillen 11 (F i g. 8) untereinander verbunden. Das
hat den Vorteil, daß bei einem großen Faltmasseanteil dieser über die Rillen 10,
11 gleichmäßiger auf den Dichtflächen des Dichtringes 3 verteilt werden kann. Auch
durch diese Maßnahmen wird der Öffnungsdruck der sonst elastischen Masse auf den
Preßrand wesentlich herabgesetzt.
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Eine Besonderheit in Fortbildung der Erfindung zeigen die F 1 g.
6 und 7. Die abdichtenden Schenkelteile dieses in Fig.6 vor, und in Fig.7 nach der
Pressung gezeigten Dichtringes sind nicht mehr symmetrisch wie in den entsprechenden
Fig. 4 und 5, sondern ein Schenkel ist asymmetrisch zum anderen; er besitzt nach
außen offene, auf der Stirnseite des Dichtringes angeordnete Einschnitte 12. Der
Zweck ist der vorteilhafte gleichmäßige Überstand, ohne die sonst bei vollem Rand
eines herkömmlichen Dichtringes übliche Wellenbildung, die deutlich anzeigt, daß
noch restliche elastische Kräfte vorhanden sind.
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Die Einschnitte 12 des asymmetrischen Dichtteiles legen sich spannungslos
an den Deckel 2 an.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist das Einbringen
von abdichtenden Füllmaterialien in die bei der Einpressung entstehenden feinstkanaligen
Kriechwege und Kavernen, die sich sonst später mit dem kriechfreudigen Elektrolyten
unter Kristallbildung vollsaugen würden. Das Material kann in die Löcher 6 und in
die Rillen 10, 11 der Fig.8 als Füllmaterial eingestrichen werden, oder aber auch
durch einfaches Eintauchen des gesamten Dichtteiles in eine bitumenhaltige Lacklösung
als Hüllmaterial um den ganzen abdichtenden Teil, also nicht nur allein in die Rillen
10, 11 und in die Löcher 6 gelegt werden. Ob man Bitumenlack, Elastomere, Duroplaste
oder Mischungen aus einem von diesen Dichtmitteln als Füll- und/oder Hüllmaterial
benutzt, ist von der Größe des Dichtteiles sowie von der Preßart abhängig. Duroplaste
werden auch zweckmäßig als Ausgußmasse 15 gemäß der F i g. 10 zur Verschluß ab dichtung
eingebracht oder in den freien ringartigen Raum 17, der zwischen dem überstehenden
Gehäuserand 9 und dem Deckel 2 und der Stirnkante des Dichtteiles 3, Fig. 11 und
12, gebildet wird. Auf diese Weise wird ein Ausblühen des Elektrolyten sicher vermieden.
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Die Menge der Hüll- und Füllmaterialien richtet
sich nach den Erfordernissen
der Abdichtung und nach der Dichtringgröße. Bei kleinen Dichtringdurchmessern genügt
meist eine einfache Eintauchung der Dichtränder in das flüssige Hüllmaterial und
das anschließende Abtropfen und Abtrocknen lassen. Dazu nimmt man meist Bitumenlack,
der sich auf den Wandungen des Dichtringes in einer gleichmäßigen Schicht und in
den Vertiefungen, z. B. in den Löchern 6, Ausnehmungen 7, Rillen 10, 11 festsetzt.
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Um bei großen Dichtringdurchmessern, wie es bei großen gasdichten
Zellen erforderlich ist, eine besonders gute Flüssigkeitsabdichtung zu erzielen,
werden pastose Kunststoffmassen in die Löcher 6 bzw.
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segmentartigen Ausnehmungen als Füllmaterial eingestrichen. Anschließend
erfolgt dann das ein- oder mehrmalige Eintauchen der abdichtenden Flächen in das
Hüllmaterial.
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In Weiterbildung der Erfindung wird das Füllmaterial als Neutralisierungsfüllung
gewählt. Bekannt ist z. B., daß Kalilauge als Elektrolyt besonders kriechfreudig
ist und es bei gasdichten Zellen immer wieder vorkommt, daß Lauge bzw. Laugekristalle
an Dichträndern austreten. Um diese zu neutralisieren, werden je nach der Zusammensetzung
des Elektrolyten pastierfähige Neutralisierungsfüllungen eingestrichen; z. B. nimmt
man bei einem Elektrolyten, der aus Kalilauge besteht, etwa bis zu 3 O/o Borsäure,
je nach dem gewünschten Neutralisationseffekt. Die Neutralisation des Elektrolyten
geschieht nach der folgenden Reaktion: 3 KOH + H3BO3K3BO3 + 3H2O Da dabei geringe
Mengen Wasser frei werden, können Neutralisierungsfüllungen nur in ein- oder mehrseitig
angebrachten Ausnehmungen 7, die durch Isolierstoff voneinander getrennt sind, eingebracht
werden, da sonst durch Wassereinwirkung über die Löcher 6 Kriechströme fließen und
Nebenschlüsse entstehen. Als Neutralisierungsfüllung gegen Kalilauge kann auch Sprozentige
Essigsäure verwendet werden, bei einem schwefelsauren Elektrolyten nimmt man Natriumsalze
der Borsäure; ähnliche, wie die oben geschilderten Neutralisierungsfüllungen verwendet
man bei den Elektrolyten der Primärelemente.
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Die Art und Menge der Neutralisierungsfüllungen richtet sich nach
der Zusammensetzung der Ammoniumchlorid- oder Chlorzink-Elektrolyte bzw. nach deren
Zusätzen.
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Werden Neutralisierungsfüllungen zur besseren Flüssigkeitsabdichtung
benutzt, so ist die Einbringung einer Ausgußmasse 15, z. B. Bitumenmasse, als abschließende
Masse in die freien Räume 17, Fig. 12, notwendig.
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Die Herstellung eines Behälters für elektrische Akkumulatoren kann
mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen mit besserem Erfolg als bisher durchgeführt
werden, da sich die Faltmassen bereits bei einer Kaltverformung gut verteilen. Vorteilhafter
und sicherer ist es jedoch, zur Herstellung eines elektrolytdichten Behälters ein
erfindungsgemäßes Verfahren anzuwenden, das als wesentliches Merkmal das Aufheizen
der Dichtzone, d. h. des und/oder der Behälterränder und damit des Dichtteiles mit
seinen Füll-und Hüllmaterialien umfaßt. Die Aufheiztemperatur muß jeweils nach dem
Inhalt der Teile, die im Behälterinneren unterzubringen und gegen Heizeinwirkungen
zu schützen sind, gewählt werden. Sie
wird auch, je nach dem verwendeten
Dichtringmaterial, wesentlich unter dem Schmelzpunkt des Kunststoffes liegen, da
schon bei der bisher üblichen Kaltverformung durch die Faltmassereibung und Molekülverschiebung
ein endothermer Zustand im Dichtring entsteht, dessen Temperaturkomponente nur unwesentlich
durch die erfindungsgemäße äußere
Aufheizung erhöht werden muß, um einen elektrolytdichten
Behälter zu erzieIen.
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Die erfindungsgemäßen Behälter und die Verfahren zu deren Herstellung
können sowohl bei offenen als auch bei geschlossenen Akkumulatoren sowie bei Primärelementen
und Kondensatoren vorteilhaft verwendet werden.