DE2611226A1

DE2611226A1 - Galvanische zelle

Info

Publication number: DE2611226A1
Application number: DE19762611226
Authority: DE
Inventors: Richard Bernard Affeldt
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1976-09-30
Also published as: OA05282A; PL111513B1; DE2611226C3; FR2305862B1; US3967977A; BR7601831A; JPS51121142A; AR207185A1; MY8000147A; PH11541A; IT1057362B; ZA76942B; FR2305862A1; BE840115A; GT197640698A; CA1047598A; GB1545064A; DE2611226B2

Description

PATENTANWALT
DIPUNG.

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70 Schneckenhofstr. 27 - Tel. 617079

16. Marx 1976 UNIOxN CARBIDE CORPORATION . Gzy/goe

Galvanische Zelle

Die Erfindung betrifft eine dicht abgeschlossene galvanische Trockenzelle. Insbesondere betrifft die Erfindung einen dichtenden Verschluß für das offene Ende eines zylindrischen Behälters von solchen Trockenzellen. Dieser Verschluß hat einen mittig angeordneten, rohrförmigen Hals, der* genau über dem Stromabnehmer, einem Kohlenstab, gleiten kann und mit diesem fest verbunden ist und an seinem Umfang einen rohrförmigen unteren Rand bssit der genau über die Oberkante des Behälters gleiten kann und mit diesem fest verbunden ist, wodurch der Behälter abgedichtet ist.

übliche galvanische Trockenzellen für Blitzlicht, Spielzeug oder dergleichen enthalten in der Regel einen zylindrischen Behälter, z»B. einen Becher aus Zink, als Anode, ein Depolaris'atorgemisch, welches den Behälter zum größten Teil ausfüllt, und einen Kohlen stab Inder Mitte, der als Stromabnehmer für das Depolarisatorgemisch dient. Die Zellen sind in der Regel abgedichtet durch Einsetzen eines Trägerringes über dem kathodischen Depolarisator gemisch. Dann wird heißer geschmolzener Asphalt auf den Ring aufgebracht. Dadurch entsteht eine aus Asphalt bestehende Abdich

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tung für die Zellen, über dem Depolarisatorgernlsch und unter der Dichtung aus Asphalt ist ein Gasraum vorgesehen, um ausgeschiedene Gase und ausgesickerte Flüssigkeiten der Zelle aufzunehmen.

Dichtungen aus Asphalt sind mit einigem Erfolg zum Abdichten von galvanischen Trockenzellen verwendet worden, sie weisen aber verschiedene Nachteile auf. So sind z.B. verschiedene Verfahrensschritte erforderlich, um die Zelle zusammenzubauen, z.B. das Einbringen eines Trägerringes in die Zelle, das Aufgießen des Asphaltes auf den Trägerring, das Einbringen eines Entlüftungsringes auf den Asphalt, und schließlich das Aufbringen einer Anschlußkappe oben auf die Zelle und das Befestigen dieser Kappe. Der Entlüftungsring ist gewöhnlich erforderlich, um zu verhindern, daß die Anschlußkappe im Asphalt eingebettet wird, was zu einem gasdichten Abschluß ohne die Möglichkeit einer Entlüftung führen könnte. Es ist ferner möglich, daß die innere Oberfläche des Behälters durch Quecksilber verunreinigt werden kann, bevor der Asphalt eingebracht wird. Das führt zu einer unvollständigen Abdichtung nach einem gewissen Zeitablauf und verursacht gegebenenfalls den Verlust von Feuchtigkeit aus der Zelle und/oder den Zutritt von Sauerstoff zu der Zelle, weil der Asphalt nicht genügend an dem Becher oder Behälter haftet. Es ist ebenso möglich, daß beim Erhitzen der Asphalt einen Meniscus an der Berührungsfläche mit dem Behälter bildet, und daß kleine -

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Löcher in dem Asphalt aufgrund der Ausdehnung der Luft unterhalb des Trägerringes entstehen können, was ebenfalls zu einem Verlust an Feuchtigkeit und/oder zu einem Zutritt von Sauerstoff zu der Zelle führen kann. Ein weiterer Nachteil der Dichtungen aus Asphalt besteht darinj daß sie einen verhältnismäßig großen Raum in der Zelle beanspruchen und damit den Umfang des Gasraumes beschränken, in Vielehen die Umsetzungsprodukte der Zellen entladen werden können. Zusätzlich sind Dichtungen aus Asphalt nicht besonders gut geeignet für Umgebungen mit hohen Temperaturen, weil die Abdichtung an der Berührungsfläche des Asphaltes mit dem Behälter bei hohen Temperaturen abgebaut werden kann, wodurch Wege für die austretende Flüssigkeit und/oder für eindringenden Sauerstoff entstehen können.

In den oben beschriebenen Zellen findet die Entlüftung der Gase aus der Zelle heraus statt durch den porösen Stromabnehmer, z.B. einen Kohle-nstab .oder dergleichen. Obwohl eine gut hergestellte Dichtung aus Asphalt wirksam Verluste am Elektrolyten oder Feuchtigkeit durch Verdampfung und den Zutritt von Luft oder Sauerstoff in die Zelle verringern, so sind doch der Zusammenbau und die Prüfung zur Gewährleistung guter Abdichtungen kostspielig und zeitraubend. Die fertigen Zellen, die aus einem oder dem an-.deren Grunde den Anforderungen nicht entsprechen, werden üblicherweise auseinandergenommen, so daß ihre Bestandteile wieder

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verwendet werden können. Wenn aber an dem Behälter Asphalt oder dergleichen anhaftet, so ist die Wiedergewinnung der Bestand- · teile der Zelle umständlich und kostspielig. Wenn die Zelle oben einen Dichtungsring enthält, so kann durch das Entfernen des äußeren Mantels dieser mittige Dichtungsring beschädigt werden, wodurch die Berührung mit dem Depolarisatorgemisch geschwächt wird und Stromverluste eintreten.

Aufgabe der Erfindung ist ein aus einem Stück bestehender Verschluß für eine Trockenzeile, wobei ein solcher Verschluß verschiedene Bestandteile der üblichen Zelle ersetzt und die Zelle abdichtet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verschluß dieser Art mit einem äußeren Rande, der über die Oberkante des offenen, als Anode dienenden Behälters gleiten kann und mit diesem fest verbunden ist und mit einem mittig angeordneten rohrförmigen Hals, der über den Stromabnehmer, den Kohlenstab, der Zelle gleiten kann und mit diesem fest verbunden ist.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verschluß für eine galvanische Trockenzelle, dessen obere Oberfläche genau zusammenpaßt mit der unteren Oberfläche einer metallischen Anschlußkappe, so daß ein maximaler Gasraum über dem Depolarisatorgemisch und unter dem Verschluß entsteht.

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.Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verschluß der erwähnten Art, bei welchem ein Teil der inneren Oberfläche des Verschlusses fest verbunden ist mit der oberen Oberfläche eines radial nach außen herabhängenden Flansches der metallischen Anschlußkappe.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verschluß für» eine galvanische Trockenzelle dieser Art, wobei die Oberkante des Behälters so nach innen umgebogen ist, daß der untere Rand des Verschlusses über sie führt.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verschluß für galvanische Trockenzellen, die leicht und billig zusammengebaut werden können.

Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle mit einem oben offenen zylindrischen Behälter, einer am Boden des Behälters befindlichen Isolierung, einem die senkrechte Wandung des Behälters auskleidenden Scheider, einem im Behälter befindlichen, als Elektrode dienenden Depolarisatorgemisch in dem Behälter und von diesem durch die am Boden befindliche Isolierung und den Scheider getrennt, mit einem mittig in dem Depolarisatorgemisch eingebetteten Stromabnehmer, und mit einem, das obere Ende des Behälters abdeckenden Verschluß. Die Zelle ist dadurch gekennzeichnet, daß

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der Verschluß in seiner Mitte einen rohrförmigen Hals und in seinem Umfang einen rohrförmigen unteren Rand aufweist, wobei der obere Teil des Stromabnehmers durch den Hals führt und mit dessen innerer Wandung fest verbunden ist, und wobei der untere Rand des Verschlusses in Berührung steht und fest verbunden ist mit der Oberkante des offenen Endes des Behälters, wodurch die Zelle abgedichtet wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in einer galvanischen Trockenzelle betrifft ein aus zwei Stücken bestehendes, als Deckel dienendes metallisches Ansehlußstück. Der Verschluß hat am Umfang einen rohrförmigen unteren Rand, der über die Oberkante des offenen Endes des Behälters gleiten kann und mit diesem fest verbunden ist. Der Verschluß hat ferner mittig eine öffnung, die über die Mitte der metallischen Anschlußkappe gleiten kann, so daß ein Teil der inneren Oberfläche des Verschlusses auf der Oberfläche eines radial nach außen von der Kappe herabhängenden Flansches ruht und mit dieser fest verbunden ist. Ein übliches ringförmiges Ansehlußstück oder eine Verschlußklappe kann dann oben auf den Verschluß aufgebracht werden, worauf die Außenkante der ringförmigen Platte in üblicher Weise mit der äußeren rohrförmigen Hülle der Zelle verbunden werden kann.

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Der erfindungsgemäße Verschluß besteht aus einem isolierenden Stoff, wie einem Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, harte Vinylverbindungen, Polycarbonate, festes Poly- *' styrol, Copolymere von Acrylnitril, Butadien und Styrol und Nylon. Bevorzugt sind Verschlüsse aus Polyäthylen. Vorzugsweise wird wenigstens die Oberfläche des Polyäthylens, die mit dem Behälter und dem Stromabnehmer fest verbunden werden soll mit einer Korona-Entladung behandelt, um die·Adhäsionsfähigkeit des Polyäthylens zu verbessern. Ein Verfahren für diese Behandlung ist in der deutschen Patentschrift P 25 13 286.9-34 beschrieben.

Geeignete Klebstoffe zum Verbinden mit der Oberkante des Behälters und mit dem Stromabnehmer sind solche Klebstoffe, die nicht schädlich reagieren mit dem Material des Verschlusses oder mit den Bestandteilen der Zelle, und welche den Verschluß fest mit den entsprechenden Bestandteilen der Zelle verbinden. Geeignete Klebstoffe sind beschrieben in dem Buch "Handbook of Adhesives", Verlag Irving Skeist-Reinhold Publishing Corporation, New York, (1962). Besonders gut geeignete Klebstoffe sind Polyamidharze, die entweder thermoplastisch sind oder durch Wärme aktiviert werden oder durch Wärme aushärten.

Eine andere Art geeigneter Klebstoffe sind Fett-Polyamide, die aus zweibasischen Fettsäuren hergestellt werden. Nach dem Buch

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"Enzyclopedia of Polymer Science and Technology", Bd. 10, Verlag' Interscience Publishers, sind Fett-Polyamide Kondensationsprodukte von ZVO--und poly funkt ione Ilen Aminen und zweL-und polybasischen Säuren, und werden erhalten durch Polymerisation von ungesättigten pflanzlichen ölsäuren oder deren Estern. Fett-PoIyamide sind nicht nur ausgezeichnete Klebstoffe, sie werden auch nicht benetzt von alkalischen Elektrolyten und können daher während einer langen Zeitdauer das Kriechen solcher Elektrolyten in oder aus der Zelle verzögern. Die Verwendung von Fett-Polyamiden in galvanischen Zellen ist in der US-Patentanmeldung 392,222 beschrieben.

Wesentlich für die erfindungsgemäßen Klebstoffe ist es, daß sie

leckdicht bei Drücken von 0,35 kp:cm und darüber absichten.

Gut geeignete Klebstoffe für diesen Zweck sind kalt aushärtende Cyanacrylate, die unter der Bezeichnung "Eastman 910" von der Firma Eastman Kodak Co. in New York hergestellt werden. Als heiße Schmelze verwendbare Klebstoffe, die unter der Bezeichnung "Eastman A 40-S" ebenfalls von der Eastman Kodak Co. hergestellt werden, und heiß schemlzende Fett-PοIyamide, die unter der Bezeichnung "Swift's 610 Hot Melt Adhesive" von der Firma Swift Chemical Co, Illinois, hergestellt werden.

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Die Figuren erläutern einige Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:

Pig» 1 teilweise im Schnitt eine primäre galvanische Trockenzelle mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusses;

Pig» 2 teilweise im Schnitt einen Verschluß nach der Fig. 1 vor dem Zusammenbau der Zelle;

Fig» 3 im Schnitt den oberen Teil einer Trockenzelle mit einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusses;

Pig« h teilweise im Schnitt den Verschluß nach der Fig. 3 vor dem Zusammenbau der Zelle;

Fig. 5 im Schnitt den oberen Teil einer Trockenzelle mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusses;

Pig» 6 teilweise im Schnitt den Verschluß nach Fig. 5 vor dem Zusammenbau der Zelle;

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Pig. 7 im Schnitt den oberen Teil einer Trockenzelle mit einer noch anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusses;

Fig. 8 teilweise im Schnitt, den Verschluß nach Flg. 7 vor dem Zusammenbau der Zelle.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße galvanische Trockenzelle. Der zylindrische Behälter 2 besteht aus einem elektrochemisch verbrauchbaren Metall wie Zink und dient als Anode. Am Boden des Behälters 2 befindet sich eine nicht abgebildete isolierende Scheibe. Ein Scheider 4 kleidet die senkrechte Wandung des Behälters aus. Ein kathodisches Depolarisatorgemisch 6 befindet sich in dem Behälter, ist aber von diesem getrennt durch die isolierende Scheibe und den Scheider 4. Ein Stromabnehmer 8 ist mittig in dem Depolarisatorgemisch 6 eingebettet. Die isolierende Scheibe kann aus einem Kunststoff oder einem anderen geeigneten isolierenden Stoff bestehen. Der Scheider k kann eine dünne Schicht einer Elektrolytenpaste sein, oder ein dünner Scheider-Film, der den Elektrolyten enthält, z.B. ein dünnes saugfähiges Papier, das mit der gelförmigen Paste eines Elektro-

Kathoden-

lyten überzogen ist. Das/Depolarisatorgemisch 6 ist ein elektrochemisch aktiver Bestandteil der Zelle und kann beispielsweise aus Mangandioxyd, einem leitfähigen Stoff, wie Ruß oder Graphit

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und einem Elektrolyten bestehen. Das Depolarisatorgemisch 6 ist üblicherweise um den mittigen, aus Kohle bestehenden Stromabneh- · mer 8 angeordnet, bevor es in den Behälter eingebracht wird, oder man kann das Depolarisatorgemisch zuerst in den Behälter 2 einbringen, worauf der Stromabnehmer 8 in das Gemisch eingedrückt wird« Ein üblicher, nicht abgebildeter, zentraler Ring kann verwendet werden, um den Stromabnehmer 8 in aufrechter, axialer Stellung zu halten.

Die Oberfläche des kathodischen Depolarlsatorgemisches 6 befindet sich in einem festen Abstand unter der Oberkante des Behälters 2,¹ damit der übliche Gasraum 10 gebildet wird, der flüssige Ausschwitzungen aufnehmen kann, welche während der Lagerung und/ oder während der Entladung der Zelle entstehen können.

Ein elektrisch isolierender Verschluß 12 dichtet das offene Ende des Behälters 2 ab. Nach der Fig. 2 ist der Verschluß 12 schei-

ausgebildet, benförmig mit einem nach oben führenden rohrförmigen Hals 14 / dessen innere Wandung 16 eine öffnung 18 umschließt. An der Außenkante des Verschlusses 12 häggt ein rohrförmiger Rand 20 herab mit einer senkrechten Innenwandung 22. Nach der Fig. 1 paßt der Hals I¹I des Verschlusses 12 gleitend genau über den Stromabnehmer 8« Der herabhängende Rand 20 paßt gleitend genau über die Oberkante 24 des Behälters 2. Vorzugsweise ist die

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Kante 24 des Behälters 2 nach innen so eingebogen, daß der Durchmesser der Zelle überall gleichmäßig 1st. Eine Schicht eines geeigneten Klebstoffes 26 befindet sich zwischen der Wandung des Halses 14 und der äußeren Oberfläche des Stromabnehmers 8, und zwischen der Wandung 22 des Randes 20 und der äußeren Oberfläche der nach innen eingebogenen Kante 24 des Behälters 2. Der Klebstoff kann auf die inneren Wandungen 16 und 22 des Verschlusses 12 und/oder auf die entsprechenden Oberflächen des Stromabnehmers 8 und der nach innen eingebogenen Kante 24 des Behälters 2 aufgebracht werden. Es sei darauf verwiesen, daß die Verklebung des Randes 20 mit der äußeren Oberfläche des Behälters durchgeführt werden kann, die rein ist oder leicht gereinigt werden kann. Demgegenüber kann die Innere Oberfläche des Behälters verunreinigt sein von den Bestandteilen des Depolarisatorgemisches während dessen Einsetzen in den Behälter.

Der Rand 20 und der Hals 14 müssen so lang sein, daß eine verläßliühe Dichtung erzielt wird. Die Länge des Randes für Zellen der Abmessungen D kann zwischen· etwa 5 mm und 16 mm, vorzugsweise bei etwa 10 mm, liegen, während die Länge des Randes für Zellen der Abmessungen C zwischen etwa 5 mm und 16 mm, vorzugsweise bei etwa 8 mm, liegt. Die Länge des Halses kann abhängig sein von dem Durchmesser des Stromabnehmers. Wenn der Stromabnehmer einen Durchmesser von etwa 8 mm hat, so kann die Länge des Halses zwischen etwa 1,5 mm und etwa 6 mm liegen. Wenn der.

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Verschluß durch Ziehen im Vakuum hergestellt wird, so sollte der Hals nicht zu lang ausgezogen werden, weil dadurch das Material am Radius des Halses dünner wird und dadurch der Hals so schwach werden kann, daß die Feuchtigkeit in der Zelle nicht zurückgehalten wird. Vorzugsweise kann der Hals abgeschrägt oder ausgekehlt sein^ um damit Raum für die Aufnahme eines Dichtungsmittels zu bieten, und um dadurch weiterhin eine gute Abdichtung zu gewährleisten.

Die Dicke des Verschlusses kann zwischen etwa 0,13 mm und etwa 1,5 nun liegen, vorzugsweise bei etwa 0,5 mm. Verschlüsse mit einer Dicke unter etwa 0,13 mm ergeben keine gute Dichtung, während Verschlüsse mit einer Dicke über etwa 1,5 mm den Gasraum in der Zelle verkleinern und die Kosten erhöhen.

Die Fig. 1 zeigt, daß der Verschluß 12 eine wirksame flüssigkeitsdichte Abdichtung um das obere Ende des Behälters 2 bildet. Damit ' wird die Zelle wirksam abgedichtet gegen das Entweichen des Elektrolyten und/oder der Feuchtigkeit durch Verdunstung und gegen den Eintritt von Luft oder Sauerstoff aus der Atmosphäre. Wie schon oben bemerkt, kann die geschlossene rohe Zelle entlüftet werden durch den porösen Stromabnehmer, z.B. einen Kohlenstab.

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Die rohe Zelle mit dem am oberen offenen Ende des Behälters 2 angebrachten Verschluß 12 wird fertiggestellt durch Eindringen in eine äußere, rohrförmige, nicht korrodierbare Hülle 30, die aus einem faserförmigen Material, wie Kraft-Papier, bestehen kann. Das obere Ende der rohrförmigen Hülle 30 erstreckt sich über den Verschluß 12 hinaus und ist in üblicher Weise verbunden mit der Außenkante einer metallischen Deckplatte 32.

Zu der zusammengebauten äußeren Zelle gehören auch Mittel zum Entlüften von Gas aus dem Behälter 2 in die äußere Atmosphäre. Das kann beispielsweise erreicht werden durch Herstellen einer gasdurchlässigen Verbindung zwischen der Deckplatte 32 und der Hülle 30.

Die Fig. 3 nnd 4 zeigen eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung mit ähnlichen Bestandteilen der Zelle, wie sie in der Fig. 1 gezeigt werden, äie daher mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet werden. Lediglich der Verschluß 40 hat eine andere Form, Der Verschluß 40 hat einen am Umfange herabhängenden Rand Ij2 und einen mittig angeordneten Hals 44, der gebildet ist durch einen U-förmigen Abschnitt 46 des Verschlusses 40. Die verhältnismäßig flache Oberfläche 48 zwischen dem U-förmigen Abschnitt und in der Nähe des herabhängenden rohrförmigen Randes 42 ist so geformt, daß sie der Bodenfläche der Deckplatte 32 derart angepaßt ist, daß ein maximaler Gasraum 10 zwischen dem Depolari-

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satorgemisch 6 und dem Verschluß 40 besteht. Das U-förmige Segment 46 gibt dem Hals 44 eine gewisse Flexibilität, so daß . die Einführung des Stromabnehmers in und durch die öffnung 50 des Halses 44 erleichtert wird» Wie schon oben besprochen, ist die innere Wandung 52 des Halses 44 fest verbunden mit dem Stromabnehmer 8, und die innere Wandung 54 ist fest verbunden mit der nach innen umgebogenen Kante 24 des Behälters 2.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Teilen, welche ebenso bezeichnet werden wie in der Fig. 1. Es wird lediglich ein anderer Verschluß 60 verwendet. Der Verschluß 60 hat einen am Umfang herabhängenden Rand 62 und in der Mitte einen Hals 64 mit einer nach unten herabhängenden rohrförmigen Wandung 66. Die Oberfläche 68 befindet sich zwischen der herabhängenden rohrförmigen Wandung 66, und ist in der Nähe des herabhängenden rohrförmigen Randes 62 so gestaltet, daß sie der unteren Oberfläche der Deckplatte 32 angepaßt ist, und damit einen maximalen Gasraum für die Zelle ergibt. Die Unterkante 70 der Wandung 66 ist nach außen gebogen, um die Einführung des Stromabnehmers in und durch die öffnung 72 im Halse 74 zu erleich tern. Wie oben bemerkt, ist der Verschluß am Halse 64 fest verbun den mit dem Stromabnehmer 8 und an dem Rande 62 mit der nach innen eingebogenen Kante 24 des Behälters 2.

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Die Fig* 7 und 8 zeigen noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit ähnlich bezeichneten Teilen. Es wird lediglich ein anderer Verschluß 80 verwendet mit einem aus zwei Stücken bestehenden Anschlußstück 82-84. Der Verschluß 80 hat einen von der Außenkante herabhängenden Rand 86 und in der Mitte eine öffnung 88. Die Anschlußkante 82 des aus zwei Stücken bestehenden Deckels hat ein nach außen herabhängen, unten befindlichen Flansch 90, dessen obere Oberfläche 92 unter der Bodenfläche 94 des Verschlusses in der Nähe der öffnung 88 sitzt und mit dieser fest verbunden ist. Wie schon bei der Erörterung der Fig. 5 und 6 gesagt wurde, ist der äußere Rand 86 mit der äußeren, nach oben eingebogenen Kante 24 verbunden. Die Oberfläche 96 zwischen der öffnung 88 und in der Nähe des herabhängenden Randes 86 ist so geformt, daß sie der Unterfläche der ringförmigen metallischen Deckplatte 84, die den zweiten Teil des Anschlußstückes bildet, angepaßt ist. Die Kappe 82 paßt dicht über das obere Ende des Stromabnahmers 8 und ist klebend verbunden mit dem Verschluß 80, ebenso wie der letztere mit der Kante 24, Die ringförmige metallische Deckplatte 84 befindet sich oben auf dem Verschluß 80. Ihre Außenkante ist verbunden mit dem oberen Ende der rohrförmigen Hülle 30. Entlüftet wird durch die öffnung 98 in der Kappe 82.

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•Bei einigen Anwendungen kann es angebracht sein, zum besseren Zusammenbau oben in dem Verschluß eine Entlüftungsöffnung vorzusehen. Das geschieht, weil beim Aufbringen des Verschlusses auf die rohe Zelle die führende Kante des äußeren Randes und der Hals des Verschlusses in Berührung kommen mit dem Behälter und mit dem Stromabnehmer, wodurch Luft in der rohen Zelle eingeschlossen wird. Beim Herabdrücken des Verschlusses in seine endgültige Stellung wird das Volumen der eingefangenen Luft in der Zelle verringert und es wird dadurch der Druck der Luft innerhalb des Gasraumes erhöht. Diese Erhöhung des Luftdruckes auf etwa 1 kp/cm kann ein Hindurchsickern von Luft zwischen dem Behälter und dem Verschluß und/oder zwischen dem Stromabnehmer und dem Verschluß verursachen. Der Klebstoff kann zurückströmen und Durchlässe für die Luft verschließen, aber wenn dies nicht

eintritt, werden sogar dauernde Durchlässe /gebildet. Das Anbringen einer Entlüftungsöffnung oben in dem Verschluß vermeidet diese Schwierigkeit, weil die Entlüftungsöffnung das"eingeschlossene Gas ausläßt und den Druck herabsetzt. Die Entlüftungsöffnung kann anschließend abgedichtet werden oder als Teil einer Entlüftungsöffnung der fertigen Zelle, verwendet werden. Man kann aber auch die eingeschlossene Luft durch eine öffnung in der Wandung des Behälters im oberen Teil oder durch e.inen kürzen Schlitz in dem Stromabnehmer entfernen. Diese beiden öffnungen sollten so angeordnet sein, daß sie nach dem fertigen Aufbringen des Deckels geschlossen werden können. Eine

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solche Öffnung 58 ist in der Fig. 3 gezeigt.

Erfindungsgemäß kann auch eine Leiste oder eine Füllung aus Wachs dort verwendet werden, wo die Außenkante der Abschlußplatte und die Oberkante der Hülle so miteinander verbunden sind, wie die Fig. 3 es bei 59 zeigt. Zusätzlich kann auch ein ⁱ als Abstandshalter dienender Ring aus Kunststoff oder dergleichen radial auswärts zwischen der Verbindung der Hülle und des Deckels und der oberen Oberfläche des Verschlusses vorgesehen werden, wie die Fig. 5 es bei 76 zeigt. Dieser als Abstandhalter dienende Ring ergibt einen sichereren Sitz für den Verschluß und eine Abdichtung für die die Entlüftungsöffnung 75> die weiter unten beschrieben wird.

Die Erfindung ergibt also einen dichtenden Verschluß für das offene Ende eines zylindrischen Behälters einer abgedichteten galvanischen Trockenzelle. Dieser Verschluß erfordert eine sehr geringe Anzahl von Teilen und ist daher verhältnismäßig billig herzustellen* Der Verschluß kann leicht und genau bei der Herstellung der Trockenzellen aufgebracht werden, und er gibt sehr verläßliche und wiederhcLbare Ergebnisse in Bezug auf die Gase und Aussickerungen der Lagerung und des Entladens der Zelle. Darüber hinaus wird der Verschluß bei der Verwendung in einer Trockenzelle mit einer äußeren Hülle keinem Außendruck oder

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Schlag ausgesetzt, und kann daher nicht so leicht zufällig beschädigt werden.

Der erfindungsgemäße Verschluß bringt eine Reihe von Vorteilen mit· sich, z.B.:

1. Die rohe Zelle kann unabhängig von der Hülle gealtert werden;

2. Der Verschluß begrenzt die Verluste an Feuchtigkeit und das Eindringen von Sauerstoff in die Zelle;

3. Das Dichtungsmittel kann auf die Außenseite· des Behälters aus Zink anstelle auf die Innenseite aufgebracht werden, wodurch eine wesentlich bessere Dichtung entsteht, weil die Außenseite des Behälters sauber gehalten werden kann und frei von Verunreinigungen aus dem Depolarisatorgemisch oder dergleichen;

4. Das Dichtungsmittel ermöglicht einen flächenhaften anstelle eines linearen Kontaktes und daher einen erhöhten Widerstand gegen Aussickern;

5*' Ein Behälter für das Dichtungsmittel der Elektrode kann vorgesehen werden, wenn der Radius des Verschlusses geeignet ist oder wenn er abgeschrägt ist;

6. Der Verschluß ermöglicht es, daß Reklamationen wegen des Aussehens entsprochen wird, ohne daß die zusammengebaute rohe Zeile zerstört wird, wodurch die Verluste durch den Service niedriger gehalten werden;

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7. Der Verschluß kann so dünn sein, daß die Kosten für das Material minimal sind und er kann mit großen Geschwindigkeiten durch Pressen im Vakuum hergestellt werden;

8. Das Dichtungsmittel kann direkt auf dem Behälter,und zwar besser auf die Innenseite des Verschlusses aufgebracht werden, wodurch das Zusammenbauen der Zellen verbessert wird;

9. Es werden nur geringe Mengen von Dichtungsmitteln gebraucht, weil der Verschluß und die Bestandteile der Zelle, d.h. der Stromabnehmer und der Behälter, dicht aufeinander passen;

10. Der Verschluß kann direkt auf die rohe Zelle aufgebracht werden, und bildet nicht einen Teil der Umhüllung;

11. Das Verschluß-System führt zu einem Metalldeckel aus einem Stück oder zu einem aus zwei Stücken bestehenden Deckel aus Metall oder. Kunststoff mit einer Hülle aus Papier oder Kunststoff;

12. Der Verschluß ermöglicht eine Zunahme des freien Raumes in der rohen Zelle zur Aufnahme der Aussickerungen oder zur Erhöhung der Menge des Gemisches im Vergleich zu Zellen, die mit Asphalt abgedichtet sind.

Eine von Dennis W. McComsey vorgeschlagene wiederabdichtbare Entlüftungsvorrichtung kann zusammen mit der Erfindung verwendet werden. Hierbei wird wenigstens eine Entlüftungsöffnung 75 an dem oberen Ende des erfindungsgemäßen Verschlusses angebracht.

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Bringt man einen geeigneten Dichtungsring oder einen geschichte-

poly-

ten Ring aus/laminiertem Kraft-Papier, Neoprenkautschuk, Polystyrol oder dergleichen über die Entlüftungsöffnung oder die Entlüftungsöffnungen. Der Ring kann zwischen der oberen Umkrempelung des Deckels und der Hülle und der äußeren am Umfang liegenden Oberfläche des Verschlusses angebracht werden, wie es die Fig. 5 für den Ring j6 zeigt. Der Mechanismus arbeitet so, daß beim Entstehen eines inneren Druckes der Ring und die Umkrempelung nach oben bewegt werden, wodurch die Gase aus dem Gasraum der Zelle entlüftet werden. Wenn der innere Druck zwischen dem Verschluß und über dem Depolarisatorgemisch und der äußere Atmosphärendruck sich ausgeglichen haben, so kommen der Ring und die obere Umkrempelung wieder fest über die Entlüftungsöffnung oder die Entlüftungsöffnungen und schließen diese. Diese Entlüftungsvorrichtung kann geregelt werden hinsichtlich des Druckes, bei welchen sie entlüftet durch Einstellen des Druckes des Entlüftungsringes durch Einstellung der Höhe der Umkrempelung . oder durch Änderung der Dicke und/oder des Materials des Ringes.

Beispiel ,1

. 30 rohe Zellen der Abmessung D ohne die rohrförmige Hülle und ohne die Abschlußkappe wurden entsprechend der Fig. 3 hergestellt. Die Zellen enthielten einen Becher aus Zink, eine Isolierung aus Kraft-Papier am Boden des Bechers, einen Scheider aus mit

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Stärke überzogenem Papier als Auskleidung der senkrechten Wandung des Zinkbechers, als positive Elektrode ein Depolarisatorgemisch aus Mangandioxyd, Ruß und einem LeClanche-Elektrolyten, der von dem Zinkbecher durch die Isolierung am Boden und die Auskleidung getrennt war, und einen mittig in dem Depolarisatorgemisch eingebetteten porösen Kohlenstab. Ein Verschluß aus Polypropylen wurde auf das offene Ende des Zinkbechers aufgebracht. Ein Klebstoff Eastman 910 verband die innere Wandung des Halses des Verschlusses mit dem Kohlenstab und die innere Wandung des herabhängenden Randes des Verschlusses mit der nach innen eingebogenen Oberkante des Zinkbechers.

Die Zellen wurden lH Tage lang bei 54 ⁰C gelagert, und einige wurden bei einer Belastung von 2,25 Ohm während 10 Stunden entladen. Es würde kein Aussickern von Flüssigkeit aus der Zelle festgestellt.

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Claims

- 23-Patentansprüche j

[t) Galvanische Zelle mit einem oben offenen zylindrischen Behälter, mit einem in diesem Behälter befindlichen und von .' ihm durch einen Scheider getrennten als Elektrode dienenden Depolarisatorgemisch,mit einem mittig in dem Depolarisatorgemisch eingebetteten Stromabnehmer, und mit einem, das obere Ende des Behälters abdeckenden Verschluß, dadurch gekennzei chnet, daß der Verschluß in seiner Mitte einen rohrförmigen Hals und an seinem Umfang einen rohrförmigen unteren Rand aufweist, daß der obere Teil des Stromabnehmers durch den Hals des Verschlusses führt und

klebend
mit dessen Innenwandung/fest verbunden ist, und daß der unte-

klebend
re Rand des Verschlusses/fest verbunden ist mit dem oberen

Rand des Behältejrs, und damit die Zelle abdichtet.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der untere Rand des Verschlusses über den nach innen eingebogenen oberen Rand des Behälters führt.

3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle sich in einer äußeren rohrförmigen Hülle befindet, deren oberer Rand sich über den Verschluß erstreckt und verbunden ist mit der Außenkante ei-

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ner metallischen als Deckel dienenden Anschlußplatte, wobei ein Teil der oberen Oberfläche des Verschlusses so geformt ist, daß sie genau mit der inneren Oberfläche der als Deckel dienenden Anschlußplatte zusammenpaßt, so daß ein genügend großer Gasraum über dem Depolarisatorgemisch und unter dem Verschluß vorhanden ist.

'4. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet, daß der Verschluß wenigstens eine Entlüftungsöffnung hat.

5. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze i chnet, daß auf dem oberen Ende des Stromabnehmers ein kappenförmiges Anschlußstück mit einem von seinem unteren Ende radial nach außen herabhängenden Flansch angeordnet ist, daß der Verschluß anstelle des Halses eine Öffnung hat, und daß das kappenförmige Anschlußstück durch die Öffnung des Verschlusses führt und die obere Oberfläche des Flansches fest verbunden ist mit der unteren Oberfläche des Verschlusses.

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