DE2759142A1 - ELECTROCHEMICAL CELL AND METHOD OF SEALING IT - Google Patents
ELECTROCHEMICAL CELL AND METHOD OF SEALING ITInfo
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Description
Elektrochemische Zelle und Verfahren zum Verschließen derselbenElectrochemical cell and method of sealing the same
Die Erfindung betrifft den Verschluß von Metallbehältern und besonders das Verschließen von Behältern oder Gehäusen für elektrochemische Zellen.The invention relates to the closure of metal containers and especially the closing of containers or housings for electrochemical cells.
Es gab zahlreiche Versuche zur Konstruktion von Behättern für kleine elektrochemische Zellen und von Verschlußeinrichtungen für dieselben, welche eine zuverlässige flüssigkeitsdichte und gasdichte Abdichtung ergeben. Typischerweise enthalten solche Konstruktionen einen zylindrischen MetalIbecher mitThere have been numerous attempts to construct small electrochemical cell containers and closure devices for those who have a reliable liquid tightness and result in a gas-tight seal. Typically included such constructions have a cylindrical metal cup
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einem erweiterten oder glockenförmigen offenen Ende, in das ein Verschlußteil eingefügt ist. Das Verschlußteil sitzt dabei auf einem ringförmigen Ansatz auf, welcher in der Becherwandung am inneren Ende des glockenförmigen Teils angeformt ist.an enlarged or bell-shaped open end into which a closure part is inserted. The closure part sits there on an annular projection which is formed in the cup wall at the inner end of the bell-shaped part.
Das Verschlußteil enthält typischerweise eine mittlere Metallscheibe und eine Ringdichtung, welche am Rand der Meta I I seheibe befestigt ist. Der Außendurchmesser der Dichtung ist dabei so bemessen, daß das Verschlußteil locker in dem offenen Ende des Behälters sitzt und dadurch eingebaut werden kann, daß man das Verschlußteil in seine Lage hineinfallen läßt oder es mit einem leichten Reibsitz zwischen der Außenwand der Dichtung und der Innenwand des Behälters hineinschiebt.The closure member typically includes a central metal disc and a ring seal, which is on the edge of the Meta I I see is attached. The outer diameter of the seal is dimensioned so that the closure part loosely in the open end of the Container sits and can be built in that you can drop the closure part in its position or it with a pushes in a slight friction fit between the outer wall of the seal and the inner wall of the container.
In den U.S.-Patentschriften Nr. 3.069489 und 3.068313 wird ein Verfahren zur Abdichtung einer solchen Konstruktion beschrieben, bei welchem der Durchmesser des glockenförmigen Endor, des Bechers in radialer Richtung um das Verschlußteil herum zusammengedrückt wird, wobei die Dichtung zwischen der Becherwand und dem Rand der Decke I se heibe radial zusammengedrückt wird.In U.S. Patent Nos. 3,069489 and 3,068313, a Method for sealing such a construction described, in which the diameter of the bell-shaped endor, des Cup compressed in the radial direction around the closure part is, the seal between the cup wall and the edge of the ceiling I se hot is compressed radially.
Ein weiteres vorbekanntes Verschlußverfahren für eine solche Konstruktion besteht darin, daß die Dichtung in radialer und axialer Richtung zusammengedrückt wird zwischen der Becherwand einschließlich des Ansatzes für den Verschluß und der Kante der Decke I seheibe, wozu das offene Ende des Bechers um und über die seitliche und obere Fläche der Dichtung herum gerollt oder umgefalzt wird.Another previously known locking method for such Construction consists in that the seal is compressed in the radial and axial directions between the cup wall including the approach for the closure and the edge of the ceiling I see what the open end of the cup is for and rolled or crimped over the side and top surface of the gasket.
Eine weitere Konstruktion eines Behälters und eines Verschlusses, welche sich leicht von der vorgenannten Konstruktion unterscheidet, ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 3.554813 dargestellt. Bei dieser Konstruktion besitzt die Versehtußdichtung einen Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Innen-Another construction of a container and a closure which is slightly different from the aforementioned construction, is shown in U.S. Patent No. 3,554813. In this construction, the overhead seal has an outer diameter that is slightly larger than the inner
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durchmesser der Becherwand. Zur Einführung des Verschlusses in den Becher wird das Verschlußteil durch einen Dorn und ein Ziehstück zur Durchmesserverringerung in das Ende des Bechers hineingedrückt. Wie in den vorstehenden Konstruktionen sitzt auch hier das Verschlußteil auf einem ringförmigen Ansatz, welcher in der Becherwand angeformt ist. Zur Beendigung des Verschlußvorganges wird das Ende des Bechers umgefalzt und um das Verschlußteil herum gefalzt, um auf diese Weise die Dichtung zwischen der Becherwand und der Deckel seheibe axial und radial zusammenzudrücken.diameter of the cup wall. To introduce the clasp The closure part is inserted into the cup through a mandrel and a diameter reducing puller in the end of the Cup pressed in. As in the previous constructions Here, too, the closure part sits on an annular projection which is molded into the cup wall. To end of the closure process, the end of the cup is folded over and folded around the closure part to in this way the Seal between the cup wall and the cover see axially and to compress radially.
Alle vorstehend beschriebenen Konstruktionen erfordern die Bildung eines Ansatzes in der Becherwand ,und daher muß das Ende des Bechers eine Form besitzen, welche von dem übrigen Teil der Becherwand abweicht. Neben den besonderen Bearbeitungswerkzeugen erfordert eine solche Formgebung gewöhnlich noch ein Anlassen des Bechers zur Erhöhung der Verformbarkeit vor der Formgebung. Weiterhin wurde gefunden, daß auch nach einem solchen Ablassen oder Erhitzen die Formgebung Spannungen in der Becherwand erzeugt und auch noch eine Schwächung der Becherwand durch MateriaIVerdünnung und Rissbildung in dem geformten Bereich der Becherwand erzeugen kann. Hierdurch kann eine ''Spannungskorrosion*' bewirkt werden, d.h. nach längerer Einwirkung der korrodierenden Zellenumgebung kann die Becherwand durchlöchert werden.All of the constructions described above require the Formation of a shoulder in the cup wall, and therefore the end of the cup must have a shape which is different from the rest of the Cup wall deviates. In addition to the special processing tools Such a shaping usually requires a tempering of the cup to increase the deformability before the Shaping. Furthermore, it has been found that even after such a draining or heating, the shaping stresses in the Cup wall generated and also a weakening of the cup wall due to material thinning and cracking in the formed area the cup wall can generate. This can cause '' stress corrosion * ', i.e. after prolonged exposure The cup wall can be perforated due to the corrosive cell environment.
Ein weiteres Problem mit abgedichteten Verschlüssen dieser Bauformen besteht darin, daß sie alle auf dem Zusammendrücken der Becherwand um das Verschlußteil herum beruhen, wodurch die Dichtung zwischen der Becherwand und der Kante der mittleren Deckelscheibe zusammengedrückt wird. Es wurde gefunden, daß die Becherwand nach dem Zusammendrucken eine Neigung zur elastischen Rückfederung zu einen bestimmten Grad besitzt, wodurch die Kompression der Dichtung verringert wird sowie dieAnother problem with sealed closures is this Structural forms is that they are all based on the compression of the cup wall around the closure part, whereby the Seal between the cup wall and the edge of the middle lid disc is compressed. It was found that the cup wall has a tendency to elastic springback to a certain degree after being compressed, as a result of which the compression of the seal is reduced as well as the
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von ihr auf ihre dichtenden Grenzflächen mit der Becherwand und der Decke Ischeibe ausgeübte Kraft. Wenn daher eine ausreichende Abdichtung gebildet werden soll, dann muß die Dichtung ausreichend elastisch sein, um sich nach außen anzudehnen und eng an den ausgedehnten Inndurchmessern der Becherwand anzuschmiegen. Aus diesem Grunde müssen diese vorbekannten Dichtungen aus einem Material mit hoher Elastizität hergestellt sein. Weitet— hin müssen bei der Wahl des Dichtungsmaterials andere Kennwerte berücksichtigt werden, beispielsweise die Kriechbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Zersetzung unter den Uagebungsbedingungen der Zelle, um zu gewährleisten, daß die Integrität der Dichtung über die gesamte Lebensdauer der Zelle aufrechtei— halten wird.from it to its sealing interfaces with the cup wall and force exerted on the ceiling. Therefore, if a sufficient If seal is to be formed, the seal must be sufficiently resilient to expand outwardly and snugly to cling to the extensive inner diameter of the cup wall. For this reason, these previously known seals must be made of a material with high elasticity. Widens— other parameters must also be used when choosing the sealing material taken into account, for example creep resistance and resistance to degradation under the conditions of use of the cell to ensure that the integrity of the seal is maintained for the life of the cell. will hold.
Bei Anwendungszwecken für Dichtungen, welche eine längere Einwirkung von hohen Temperaturen erfordern (beispielsweise zwischen 55° c bis 100° C)war es schwierig. Dichtungen «it hoher Lebensdauer und hoher Integrität zu erhalten, da das üblicherweise verwendete Dichtungsmaterial mit guter Elastizität und Kriechbeständigkeit, beispielsweise Nylon, Polytetraflouräthylen (PTFE) und solche elastomeren Materialien wie Äthylen-Propylen-Gumrai, im allgemeinen ein schlechtes Verhalten bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen besitzt. Bestimmte KunststoffmateriaIien, beispielsweise Polysulfone, welche gute Hochtemperatureigenschaften besitzen, sind entweder schwierig zu verwenden oder unbrauchbar für diese vorbekannten Dichtungen wegen ihrer Sprödigkeit und ihrer fehlenden Elastizität.When using seals that require a longer exposure of high temperatures (e.g. between 55 ° C to 100 ° C) it was difficult. Seals «have a long service life and high integrity, as this is usually the case used sealing material with good elasticity and Creep resistance, for example nylon, polytetrafluoroethylene (PTFE) and such elastomeric materials as ethylene-propylene-gumrai, generally exhibits poor behavior on prolonged exposure to high temperatures. Certain Plastic materials, such as polysulfones, which are good Having high temperature properties are either difficult to use or useless for these prior art seals because of their brittleness and lack of elasticity.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung. Erfindungsgeaäß wird ein Behälter und ein VerschlußteiI vorgesehen, welches keine besondere Formgebung des Behälters erfordert. 0er Behälter besitzt eine gleichförmige zylindrische Seitenwand, in welche ein VerschlußteiI bestehend aus einer mittleren Metallscheibe und einer ringförmigen Dichtung «it Preßsitz zur AbdichtungThe following detailed description will provide a better understanding of the invention. According to the invention a container and a closure part are provided, which are not Requires special shape of the container. Has 0 container a uniform cylindrical side wall into which a locking part consisting of a central metal disc and an annular seal with an interference fit for sealing
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eingeführt wird. Bach de* Einfuhren des Verschloftteits in dem Behätterende wird dieses Ende oberhalb des Verschlunlitei Is geroltt oder umgefalzt, ur ein AusstoSen des Verschluilitei Is durch den inneren Gasdruck zu verhindern, welcher sich bei der Verwendung der Zelle aufbauen kann.is introduced. Bach de * imports of the slovency in the At the end of the container, this end is rolled above the Verschunlitei Is or folded over, only to eject the locking device by the internal gas pressure that can build up when using the cell.
Die Figur IA zeigt eine Teilansicht i» Schnitt für eine elektrochemische Zelle mit Verschluß als Ausführungsform der Erfindung. ..;,■FIG. 1A shows a partial view of an electrochemical section Cell with closure as an embodiment of the invention. ..;, ■
Die Figur 1B zeigt eine vergröBerte Teilansicht eines Teils des VerschluB- oder Dichtungsbereichs der Anordnung nach Figur IA.FIG. 1B shows an enlarged partial view of a part of the closure or sealing area of the arrangement according to FIG IA.
Die Figuren 2A, 2B und 2C sind Teilansichten einer elektrochemischen Zelle genäe der Erfindung und ze.igen einen auseinandergezogenen Schnitt einer Maschine zur Ausführung der aufeinanderfolgenden Schritte bei* Einbau und Abdichten des Verschlusses in dem Zellenbehälter. ,: Figures 2A, 2B and 2C are partial elevational views of an electrochemical cell according to the invention and show an exploded section of a machine for performing the sequential steps in installing and sealing the closure in the cell container. , :
Die Figuren 1A und 18 zeigen eine Zelle 10» welche eine beispielhafte Ausführungsfor* der Erfindung bildet. Die Zelle 10. besteht (1) eine* Becher 11 *it einer rohrförmigen Seitenwand 43, einer Endwand 44 und eine* Lippenteil 41, und (2) eine· VerschluBteiI 13, welches unter Reibung in de* offenen Ende 15 des Bechers 11 befestigt ist. Das VerschluBteiI 13 besteht aus einen Netalldeckel 19 und einer Ringdichtung 21 aus einen harten, kriechbeständigen und gegen Lauge beständigen Kunststoff. Der Deckel 19 enthält eine übliche versehtieBbare Entlüftung 23,die keinen Teil der Erfindung bildet, und einen äußeren scheibenförmiger» Rand 25, welcher, in einer ü«fangskante endet.- ■. . .....-..., ■ . - . _.\:,v ■■■■< ■■-. . ;- ■ ■- ■FIGS. 1A and 18 show a cell 10 which forms an exemplary embodiment of the invention. The cell 10 consists of (1) a cup 11 with a tubular side wall 43, an end wall 44 and a lip portion 41, and (2) a closure portion 13 which is frictionally fastened in the open end 15 of the cup 11 is. The closure part 13 consists of a metal cover 19 and an annular seal 21 made of a hard, creep-resistant and alkali-resistant plastic. The cover 19 contains a conventional, adjustable vent 23, which does not form part of the invention, and an outer disc-shaped rim 25 which ends in a catch edge. . .....-..., ■. -. _. \ :, v ■■■■ < ■■ -. . ; - ■ ■ - ■
Die Dichtung 21 ist an ihren äußeren Oberflachen *it einer dünnen Schicht eines klebrigen Dichtungsnaterials 18 zurThe seal 21 is on its outer surfaces * it one thin layer of sticky sealing material 18 for
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Verbesserung der Abdichtung an den Kontaktflächen oder Grenzflächen 22, 24 zwischen der Dichtung 21 und dem Becher 11 beziehungsweise zwischen der Dichtung 21 und der Umfangskante der Scheibe 25 überzogen. Der vorwiegende Weg für das Austreten von Material aus dem Becher verläuft über die Grenzfläche 22,und daher kann das Material 18 an der Grenzfläche 24 weggelassen werden. Das Di chturvgsmater i a I 18 wird auf der Dichtung 21 und den Metallteilen durch Aufsprühen, Eintauchen oder andere übliche Maßnahmen aufgebracht. Es muß nur in einer solchen Menge aufgebracht werden, welche ausreicht zum Ausfüllen der Unebenheiten und Risse in dem Metall und/oder der Dichtung, welche in den Teilen während ihrer Herstellung entstehen. Geeignete Dichtungsmaterialien sind Asphalt und ähnliche weiche klebrige Materialien, die beständig sind gegen den alkalischen oder sauren Elektrolyten der Zelle.Improvement of the sealing at the contact surfaces or interfaces 22, 24 between the seal 21 and the cup 11, respectively between the seal 21 and the peripheral edge the disk 25 coated. The primary route for material to exit the cup is through the interface 22, and therefore the material 18 at the interface 24 can be omitted. The Di chturvgsmater i a I 18 is on the Seal 21 and the metal parts applied by spraying, dipping or other conventional measures. It just has to be in one be applied in such an amount, which is sufficient to fill the bumps and cracks in the metal and / or the Seals that are created in the parts during their manufacture. Suitable sealing materials are asphalt and the like soft sticky materials that are resistant to the alkaline or acidic electrolytes of the cell.
In den Figuren 2A, 2B und 2C sind Teilansichten einer Maschine 30 zum Einbau der Dichtung abgebildet, welche die aufeinanderfolgenden Schritte für den Einbau und das Abdichten eines Verschlußteils 13 in dem offenen Ende 15 eines Zellenbechers 11 gemäß der Erfindung vornimmt. Die Verschlußeaschine 30 besteht aus einer Hülse 31, in welche zunächst der Becher 11 in seinem unverschlossenen Zustand eingesetzt wird. In dieser Stellung wird das Verschlußteil 13 in das offene Ende oder die Mündung 14 der Zelle 10 dadurch eingesetzt, daß es mit einem Einsatzdorn 33 in die Mündung des Bechers hineingedrückt wird. Der Dorn 33 besitzt einen zylindrischen gestuften Teil 20 mit einer solchen Abmessung, daß zunächst die Kraft beim Einsetzen auf den Rand 25 anstelle der Dichtung 21 ausgeübt wird. Die Hülse 31 besitzt eine zylindrische öffnung oder Mündung 35 mit einem Innendurchmesser, der praktisch gleich dem Außendurchntesser des Bechers ist ,und ergibt eine starre Auflagefläche für die Becherwand beim Einführen des VerschlußteiIs 13 in den Becher.Figures 2A, 2B and 2C are partial views of a machine 30 shown for installing the seal, showing the sequential steps for installing and sealing a closure member 13 in the open end 15 of a cell cup 11 makes according to the invention. The locking machine 30 is made from a sleeve 31 into which the cup 11 is first inserted in its unlocked state. In this position the closure member 13 is in the open end or the mouth 14 of the cell 10 is used in that it is pressed with an insert mandrel 33 into the mouth of the cup. Of the Mandrel 33 has a cylindrical stepped portion 20 with a such a dimension that initially the force on insertion is exerted on the rim 25 instead of the seal 21. The sleeve 31 has a cylindrical opening or mouth 35 with an inside diameter that is practically equal to the outside diameter of the cup, and results in a rigid bearing surface for the cup wall when inserting the closure part 13 into the Cups.
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ΛΛΛΛ
Wie aus der Figur 2A ersichtlich, besitzt die Dichtung 21 in ihre· nicht zusaaaengedrückten Zustand einen kegelföraig verjüngten unteren Teil 29 und einen größeren zylindrischen oberen Teil 31. Das Teil 29 ist dabei so beaessen, daB sein kleinster Durchaesser kleiner ist als der Innendurchaesser der Bechernündung 14 und dann sich allaählich auf den Durchaesser des zylindrischen Teils 31 vergröBert. Der zylindrische Teil 31 besitzt einen ua etwa 7 bis 3OZ größeren Durchaesser als der Innendurchaesser der Hündung 14.As can be seen from FIG. 2A, the seal 21 in their · not compressed state tapered in a conical shape lower part 29 and a larger cylindrical upper part 31. The part 29 is so measured thatB smallest diameter is smaller than the inner diameter of the cup opening 14 and then gradually affects the diameter of the cylindrical part 31 is enlarged. The cylindrical part 31 has, inter alia, about 7 to 30 Z larger diameter than the inside diameter of the dog 14.
Uie aus Figur 2B ersichtlich, wird das VerschluBteiI 13 unter Druck so lange in die Becheraündung hineingedrückt, bis die äußere Oberfläche 34 der Dichtung 21 etwa in der gleichen Ebene wie eine obere Oberfläche 36 der Hülse 31 liegt. Die Größe der Einführung des VerschluBteiIs 13 in den Becher 11 wird durch einen Anschlag gesteuert (nicht gezeigt) welcher ait dea Einsatzdorn 33 zusaaaenwirkt zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des Dorns. Durch das Einführen des Verschlußteils 13 wird die Becheraündung 15 an dea Teil 37 nach außen aufgeweitet, welcher sich über die Mündung 35 der Hülse 31 hinaus erstreckt. Während sich der Becher 11 in der Hülse befindet, behält der von der Hülsenaündung 35 uaschlossene Teil des Bechers 11 seinen ursprünglichen Durchaesser und in der Dichtung werden Koapressionskräfte gespeichert, ua eine gasdichte Abdichtung zu erhalten. Die von der Dichtung 21 ausgeübten Dichtkräfte wirken lediglich in einer radialen Richtung infolge der Koapression der Dichtung zwischen der parallel gegenüberstehenden Kante des Randes 25 und der Hand des Bechers 11. Bei dea Einführen wird die Dichtung 21 ua etwa 7 bis 3OZ zwischen der Kante des Randes 25 und den beiden gegenüberstehenden inneren Becherwänden zusaaaengedrückt.Uie can be seen from Figure 2B, the closure part 13 is under Pressure is pressed into the mouth of the cup until the outer surface 34 of the seal 21 is approximately the same Plane as an upper surface 36 of the sleeve 31 lies. the Size of the introduction of the closure part 13 into the cup 11 is controlled by a stop (not shown) which acts together with the insert mandrel 33 to limit the downward movement of the thorn. By inserting the closure part 13, the cup mouth 15 is at dea part 37 to the outside widened, which extends over the mouth 35 of the sleeve 31 also. While the cup 11 is in the sleeve is located, the part of the cup 11 closed by the sleeve mouth 35 retains its original diameter and in Coapression forces are stored in the seal, among other things to obtain a gas-tight seal. Those exerted by the seal 21 Sealing forces only act in a radial direction due to the coapression of the seal between the parallel opposite edge of the rim 25 and the hand of the cup 11. At dea insertion, the seal 21 is, among other things, about 7 to 3OZ pressed together between the edge of the rim 25 and the two opposing inner cup walls.
GeaäB Figur 2C wird nach Beendigung des Einsetzens des Vei— schluBteils 13 der Dorn 33 zurückgezogen und die AbdichtungAccording to FIG. 2C, after the end of the insertion of the final part 13 of the mandrel 33 is withdrawn and the seal
809828/075·809828/075
2759U22759U2
wird vervollständigt durch Umfalzen des vorstehenden und aufgeweiteten Teils 37 des Bechers zur Bildung eines Befestigungsansatzes 41. Der Ansatz 41 verhindert dabei eine Verschiebung des Verschlußteils 13 nach außen in Folge eines erhöhten Gasdruckes, welcher sich während der Verwendung der Zelle 10 aufbauen kann. Nach dem das Teil 37 zur Bildung des Ansatzes 41 umgefalzt ist, besitzt die übrige zylindrische Seitenwand 43 des Bechers 11 einen gleichförmigen inneren und äußeren Durchmesser über die ganze Länge.is completed by folding over the above and widened Part 37 of the cup to form a mounting attachment 41. The shoulder 41 prevents a displacement of the closure part 13 outward as a result of an increased Gas pressure which can build up during use of the cell 10. After the part 37 to form the approach 41 is crimped, the remaining cylindrical side wall 43 of the cup 11 has a uniform inner and outer diameter Over the whole length.
Das Werkzeug zum Umfalzen besteht aus umlaufenden Scheiben 39 und 40 und vorzugsweise aus einer dritten umlaufenden Scheibe, welche sich hinter der Becherwand befindet und in der Figur 2C nicht sichtbar ist. Die umlaufenden Scheiben sind vorzugsweise unter einem Winkelabstand von 120° C um die Bechermündung herum angeordnet. Jede Scheibe rotiert dabei um ihre eigene Achse und um die Achse des Bechers und kann rasch in Richtung der Becherachse nach innen bewegt werden, so daß sie in Eingriff mit dem Ansatz oder Lippe 41 kommen kann.The tool for crimping consists of revolving disks 39 and 40 and preferably of a third revolving disk, which is located behind the cup wall and is not visible in Figure 2C. The rotating disks are preferred at an angular distance of 120 ° C around the mouth of the cup arranged around. Each disc rotates around its own Axis and about the axis of the cup and can be moved rapidly inwardly in the direction of the cup axis so that they are engaged with the approach or lip 41 can come.
Wenn der Becher 13 aus der Hülse 31 herausgenommen wird, dann drückt die Dichtung 21 den Teil der Becherwand benachbart zur Kontaktfläche 22, so daß sie um einen geringen Betrag elastisch nach außen federt. Vor dem Herausnehmen ist dieser Teil der Becherwand praktisch ohne Spannung. Ebenso ist der Teil der Becherwand unterhalb der Dichtung 21 praktisch ohne Spannung, da keine Formgebung dieses Bereichs benötigt wird, um eine wirksame Abdichtung zu erhalten. Da dieser Bereich dem korrodierenden Inhalt der Zelle ausgesetzt ist, verbessert sein Zustand ohne Spannung die Integrität der Zellenwand unter Verhältnissen mit hoher Temperatur und langer Lebensdauer, d.h. es besteht eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Spannungskorrosion. When the cup 13 is removed from the sleeve 31, the seal 21 presses the part of the cup wall adjacent to it Contact surface 22 so that they are by a small amount resiliently springs outwards. Before it is removed, this part of the cup wall is practically without tension. So is the part the cup wall below the seal 21 practically without tension, since no shaping of this area is required, to get an effective seal. As this area is exposed to the corrosive contents of the cell, it improves its no-tension condition the integrity of the cell wall under high temperature and long life conditions, i.e. there is an improved resistance to stress corrosion.
809828/0786809828/0786
Der Teil der Bechermündung 37, welcher den Ansatz 41 bildet, kann in einem Spannungszustand sein durch das Aufweiten nach außen (siehe Figur 2B) und das anschließende Umfalzen (siehe Figur 2C). Der mögliche Spannungszustand des Ansatzes 41 besitzt jedoch keine Auswirkung auf die Integrität der Dichtung, da er sich oberhalb der Dichtungsfläche zwischen der Dichtung 21 und dem Becher 11 befindet und daher nicht zur Integrität der Dichtung beiträgt. Der Ansatz 41 hält das Verschlußteil innen in dem Becher 11 in einer Ebene senkrecht zur Achse des Bechers 11 und besitzt auch noch eine Tendenz zur Verfestigung der Becherwand in dem Dichtungsbereich vor dem Herausnehmen des Bechers 11 aus der Hülse 31, so daß der zusammengedrückte Zustand der Dichtung 21 gewahrt bleibt. Es erfolgt daher entweder nur eine geringe oder keine Aufwölbung der Becherwand nach aussen nach dem Herausnehmen des Bechers 11 aus der Hülse 31, welche die von der Dichtung 21 ausgeübte Dichtkraft verringern würde.The part of the cup mouth 37, which forms the approach 41, can be in a state of tension by expanding outwards (see FIG. 2B) and then folding over (see Figure 2C). However, the possible stress state of the approach 41 has no effect on the integrity of the seal, because it is above the sealing surface between the seal 21 and the cup 11 is located and therefore does not contribute to the integrity of the seal. The approach 41 holds the closure part inside in the cup 11 in a plane perpendicular to the axis of the cup 11 and also has a tendency to solidify the cup wall in the sealing area before removing the Cup 11 from the sleeve 31, so that the compressed state of the seal 21 is maintained. It is therefore either only a slight or no bulging of the cup wall outwards after removing the cup 11 from the sleeve 31, which would reduce the sealing force exerted by the seal 21.
Zur Veranschaulichung der praktischen Durchführung der Erfindung mit alkalischen Hi ckel-Kadmium-Zel len des Typs "Cs" mit einem Kaliumhydroxid-Elektrolyt, wurde das folgende Experiment durchgeführt unter Verwendung, des in Verbindung mit den Figuren 2A, 2B und 2C beschriebenen Verfahrens:To illustrate the practice of the invention with alkaline Hi ckel cadmium cells of the type "Cs" with a potassium hydroxide electrolyte, the following experiment was made performed using, in conjunction with the Figures 2A, 2B and 2C described method:
1. Nach dem Einsetzen eines standardmäßigen Batteriewickels in einen Stahlbecher mit einer Dicke von 0,043 cm wurde der Becher in einer Hülse eingesetzt (siehe Figur 2A).1. After placing a standard battery wrap in a steel cup 0.043 cm thick, the cup became inserted in a sleeve (see Figure 2A).
2. Es wurde ein Verschlußteil bestehend aus einer Deckelplatte (Außendurchmesser von 1,96 c») und einer Ringdichtung (Außendurchmesser von 2,14 era. Innendurchmesser von 1,96 cm) aus Polysulfon (Union Carbide No P-1700) unter Druck in die offene Bechermündung (Innendurchmesser von 2,11 cm) solange eingepreßt, bis der äußere scheibenförmige Rand der Deckelplatte2. There was a closure part consisting of a cover plate (Outer diameter of 1.96 c ») and a ring seal (Outer diameter of 2.14 era. Inner diameter of 1.96 cm) made of polysulfone (Union Carbide No P-1700) under pressure into the Open beaker mouth (inner diameter of 2.11 cm) pressed in until the outer disc-shaped edge of the cover plate
- 10 -- 10 -
8098 28/0751 ; c α8098 28/0751; c α
27591A2 - y6 - 27591A2 - y6 -
etwa 0,22 cm unter der Außenkante der Becherwand an der Bechermündung (siehe Figur 2B) lag. Hierdurch ergab sich eine Reduzierung der Dichtungswand von 0,218 cm auf 0,074 cm oder ein Zusammendrücken um 19% für die zylindrische Dichtungswand zwischen dem Außendurchmesser der Deckelplatte und dem Innendurchmesser der Bechermündung.about 0.22 cm below the outer edge of the cup wall at the mouth of the cup (see Figure 2B) was. This resulted in a reduction in the sealing wall from 0.218 cm to 0.074 cm or one Compress by 19% for the cylindrical gasket wall between the outside diameter of the cover plate and the inside diameter the mouth of the cup.
3. Ein äußerer Teil von etwa 0,165 cm wurde über die Außenkante des Verschlußteils umgefalzt (siehe Figur 2C).3. An outer part of about 0.165 cm was crimped over the outer edge of the closure part (see Figure 2C).
Während des vorstehenden Verfahrens wurden 6 Gruppen von jeweils 15 Zellen mit den folgenden konstruktiven Änderungen abgedichtet verschlossen, welche sich beziehen auf ein Anlassen oder Erhitzen des Bechers vor dem Verschließen und auf das Beschichten mit einem Asphaltüberzug an nur einem Teil oder beiden Teilen an der Dichtung und der Innenwand im Abdichtungsbereich vor dem Verschließen. Die 6 Gruppen sind in der nachstehenden Tabelle 1 gekennzeichnet.During the above procedure, 6 groups of 15 cells each were sealed with the following design changes closed, which relate to a tempering or heating the cup prior to sealing and upon coating with an asphalt overlay on only one part or both Parts on the seal and the inner wall in the sealing area before closing. The 6 groups are in the below Table 1 marked.
TabeJ].e_ITabeJ] .e_I
Gruppe No. Becher Dichtung mit Becherwand mit a ng e_l a s s e n_ A sgha^ ί.5£ί)ΐ£ί!ί Asp ha ltschichtGroup No. Cup seal with cup wall with a ng e_l a s s e n_ A sgha ^ ί.5 £ ί) ΐ £ ί! Ί Asp ha ltschicht
Nein Nein Ja Ja Ja JaNo No Yes Yes Yes Yes
Alle Zellen der Gruppen 1 bis 6 wurden geladen und dann entladen. All cells in groups 1 through 6 were charged and then discharged.
Dann wurden 5 Zellen aus jeder Gruppe bei Zimmertemperatur im Ruhezustand über verschiedene Zeiträume belassen und auf Elektrolytaustritt untersucht. Der Elektrolytaustritt wurde durch Sichtüberprüfung der Anwesenheit von KaliumkarbonatThen 5 cells from each group were im Leave the resting state for various periods of time and check for electrolyte leakage. The electrolyte leak was by visually checking the presence of potassium carbonate
- 11 -- 11 -
809828/0756809828/0756
2759U22759U2
ASAS
besti«at.besti «at.
Die übrigen 10 Zellen wurden eines Test «it Hochtemperatur und zur Bestiaaung der Integrität der Dichtung ausgesetzt (HTSI-Test).The remaining 10 cells were subjected to a test at high temperature and exposed to the test of the integrity of the seal (HTSI test).
(1) Einsetzen in einen Ofen ait 60° C 24 Stunden lang,(1) Put in an oven at 60 ° C for 24 hours,
(2) Aufladen 72 Stunden lang ait 1 Zehntel der Kapazität in eine« Ofen von 60° C,(2) Charging for 72 hours at 1 tenth of the capacity in an oven at 60 ° C,
(3) sie wurden aus des Ofen herausgenoaaen und ait Kapazitätsgeschwindigkeit auf 0,6 Volt entladen,(3) they were sucked out of the furnace and discharged at capacity rate to 0.6 volts,
(4) sie wurden 16 bis 20 Stunden lang kurz geschlossen, (4) they were short-circuited for 16 to 20 hours,
(5) sie wurden ait eine· Drittel der Kapazitätsstroastärke 48 Stunden tang aufgeladen,(5) They became one-third the capacity straw strength 48 hours tang charged,
(6) sie wurden bei der 2-fachen Kapazitätsstroastärke (2C) auf 1,O Volt entladen, und(6) They were at 2 times the capacity straw strength (2C) discharge to 1.0 volts, and
(7) sie wurden 16 bis 20 Stunden lang kurzgeschlossen.(7) they were short-circuited for 16 to 20 hours.
Die Zellen wurden dann nach den angegebenen Zeiten einer Sichtprüfung auf Vorhandensein von Kaliuakarbonat als Anzeige eines Elektrolytaustritts unterzogen.The cells were then visually inspected after the indicated times for the presence of potassium carbonate as an indication of a Electrolyte leakage.
Die Zellen von der Gruppe 3 bis zur Gruppe 5, welche die vorstehend beschriebenen Prüfungen bestanden, wurden dann eine« weiteren Hochteaperaturtest unterzogen (HTE) welcher darin bestand, da8 (1) die Zellen in einen Ofen eingesetzt wurden, (2) die Zelten 30 Tage lang einer Teaperatur von etwa 49° C ausgesetzt wurden, und (3) die Zelten einer Sichtprüfung auf Elektrolytaustritt wie zuvor unterzogen wurden. Die Zellen verblieben bei diese» Test unverändert. Das Ziel dieser Prüfung bestand auch noch darin, zusätzlich folgende Daten auszuwerten: (1)The cells from Group 3 to Group 5 that contain the above passed, then a « subjected to further high temperature test (HTE) which consisted of because (1) the cells were placed in an oven, (2) the tents were exposed to a temperature of about 49 ° C for 30 days and (3) visually inspect the electrolyte leak as before. The cells remained unchanged in this »test. The goal of this exam was passed also includes evaluating the following data: (1)
809828/075«809828/075 «
-A --A -
2759H22759H2
Die Anfälligkeit der Zellen auf Rissbildung durch Spannungskorrosion, und (2) die Fähigkeit der Dichtung, nach ausgedehnten Zeitperioden bei hoher Temperatur un der korrodierenden Zellenumgebung frei vonThe susceptibility of cells to cracking due to stress corrosion, and (2) the ability of the seal to undergo extended Periods of high temperature and corrosive cell environment free from
Die Ergebnisse des vorstehend beschriebenen Test Verfahrens sind in der Tabelle II wiedergegeben.The results of the test procedure described above are shown in Table II.
Tabe_Ue_II (Ausfälle in jeder Gruppe angegeben)Tabe_Ue_II (failures indicated in each group)
Gruppe [ ZimmertemperaturtestII
Group [room temperature test
σι ιI.
σι ι
cnφ
cn
α> ι ί- I
α> ι
ιΤ
ι
I
II.
I.
I.
I- ~ τ
I.
I \
I.
ιι
ι
ιι
ι
* 1 Zelle beim Verschließen ausgefallen ** 6 Zellen in dieser Gruppe nahmen während des Zusammenbaus* 1 cell failed during capping ** 6 cells in this group took away during assembly
keinen Elektrolyten auf *** 1 Zelle beim Formieren ausgefallenno electrolyte on *** 1 cell failed during formation
- 13 -- 13 -
809828/0756809828/0756
2759U22759U2
Aus der Tabelle II ist ersichtlich, daß die praktische Durchführung der Erfindung ein hohes NaB der Integrität der Dichtung ergibt, wie dies durch die Gruppen 4 bis 6 gezeigt ist. Es kann weiterhin geschlossen werden, daß der übliche Verfahrensschritt eines Anlassens oder Erhitzens der Becherwand mindestens im Bereich der Dichtungstelle, wie er in vielen vorbekannten Lösungswegen für die Abdichtung verwendet wird, zur Vergrößerung der Verformbarkeit der Becherwand, ohne ersichtliche nachteilige Wirkungen ausgelassen werden kann. Es wird angenommen, daß dies durch die Beseitigung der Notwendigkeit zur Anformung eines ringförmigen Ansatzes in der Becherwand zur Abstützung des Verschlußteils in der Bechermündung zurückzuführen ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung, wie er auch durch die vorstehend aufgeführten Prüfungen gestützt wird, besteht in der Fähigkeit zur Bildung einer dichten Verschlußstelle unter Verwendung von Dichtungsmaterialien mit geringerer Elastizität, beispielsweise Polysulfone, welche eine erhöhte Beständigkeit gegen eine Verschlechterung der Dichtung bei hohen Temperaturen besitzen, im Gegensatz zu solchen Materialien wie Gummi und Nylon.From Table II it can be seen that the practical implementation of the invention gives a high NaB of seal integrity as shown by Groups 4-6. It can also be concluded that the usual process step a tempering or heating of the cup wall at least in the area of the sealing point, as it is known in many Solutions for the sealing is used to increase the deformability of the cup wall, without apparent adverse effects can be omitted. It is believed that this can be done by eliminating the need for forming an annular extension in the cup wall to support the closure part in the mouth of the cup is. Another advantage of the invention, as also supported by the tests listed above, is in the ability to form a tight seal using less sealing materials Elasticity, for example polysulfone, which increases Have resistance to seal deterioration at high temperatures, unlike such materials like rubber and nylon.
809828/0756809828/0756
-Al· e e r s e -Al · eerse
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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