DE2611226A1 - Galvanische zelle - Google Patents
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Description
PATENTANWALT
DIPUNG.
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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~ 5 —
.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
984Ö/10GS
"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.
609840/1005
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.
609840/1.0 05
- in - .
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-
609840/1005
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.
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
609840/1.0 OB
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.
. 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
609840/1005
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.
609840/1005
Claims (1)
- - 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 undklebend
mit dessen Innenwandung/fest verbunden ist, und daß der unte-klebend
re Rand des Verschlusses/fest verbunden ist mit dem oberenRand 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-609840/1005ner 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.609840/1005
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |