DE314811C

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Den Vorzügen der heutigen Trockenelemente, die auf der Kombination Kohle-Zink-Salmiaklösung beruhen, nämlich Wegfall jeder Wartung sowie große Handlichkeit und Bequemlichkeit im praktischen. Gebrauch, stehen wie bekannt auch ernste Nachteile entgegen. Das Trockenelement ist wegen seines hohen inneren Widerstandes nur zur Abgabe verhältnismäßig geringer Ströme befähigt.The advantages of today's dry elements based on the combination of carbon-zinc-ammonia solution based, namely omission of any maintenance and great handiness and convenience in practical terms. As is well known, there are also serious disadvantages to use. Due to its high internal resistance, the dry element is only for dispensing relatively low currents enabled.

ίο Infolge der unvollkommenen Depolarisation nimmt auch bei sehr schwachem Strom die Spannung und Stromstärke schnell ab, das Element vermag also keinen so gleichmäßigen Strom wie z. B. der Akkumulator zu liefern.ίο As a result of imperfect depolarization The voltage and amperage decrease rapidly even with a very weak current, the Element is therefore not capable of such a steady stream as z. B. to deliver the accumulator.

Schließlich ist das Trockenelement nach Entladung praktisch wertlos, da eine Wiederaufarbeitung des ganzen Elementes oder auch nur eine weitere Verwendung einzelner . Teile nicht lohnt. Die Betriebskosten sind also sehr hohe. .After all, the dry element is practically worthless after it has been discharged because it requires reprocessing of the whole element or just another use of individual ones . Sharing is not worth it. The operating costs are therefore very high. .

Wenn sich nun auch das TrockenelementIf now the dry element

. dank seiner praktischen Vorzüge trotzdem sehr stark eingeführt hat, sowohl in reinen Schwachstrombetrieben wie Telegraphic und Telephonic, als auch für Kleinbeleuchtungszwecke, so werden gerade bei dieser Anwendung die genannten .Übe.lstände besonders stark empfunden und haben es' mit sich gebracht, daß die mit Trockenelementen betriebenen Kleinbeleuchtungsgegenstände bisher mehr als Spielereien betrachtet wurden. Namentlich die hohen Betriebskosten haben bisher eine allgemeine. Benutzung der elektrischen Taschen- und Handlampen an Stelle von Öllampen und Kerzen verhindert. Nachstehend beschriebenes Element mit auswechselbarem positiven System ist von diesen wesentlichen Nachteilen des Trockenelementes frei. ■. thanks to its practical advantages it has nevertheless been very strongly introduced, both in pure form Low-voltage operations such as Telegraphic and Telephonic, as well as for small lighting purposes, so the above-mentioned problems become particularly special with this application felt strongly and have brought it about that those operated with dry elements Small lighting objects have so far been viewed more as gimmicks. Namely having the high operating costs so far a general. Use of electric flashlights and hand lamps in place prevented by oil lamps and candles. Element described below with replaceable positive system is free from these essential disadvantages of the dry element. ■

Um zunächst eine gleichmäßigere Spannung und Stromstärke, ähnlich wie bei dem Bleiakkumulator zu erhalten, wird die galvanische Kette Bleisuperoxyd—verdünnte Schwefelsäure—Zink (Pb O₂ — H₂ SO₄- Zn) benutzt, die praktisch dieselbe Gleichmäßigkeit der Stromerzeugung aufweist. Als weiterer praktischer Vorzug derselben ist ihre hohe E. M. K. von 2,5 Volt zu nennen, die in Verbindung mit dem geringen inneren Widerstände eine mittlere Entladespannung von 2,3 bis 2,35 Volt liefert. Um nun die für die Entladung" erforderliche Säuremenge in der Nähe der Bleiplatte in feuchter Form aufzuspeichern, und dadurch dem Element praktisch die Eigenschaften eines Trockenelementes zu verleihen, wird die positive Platte nach Fig¹. 1 und 2 mit einem Gitterrahmen aus Zelluloid oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial wie Hartgummi versehen, dessen Ausführung sich aus der Zeichnung .unschwer ergibt.- Die Bleiplatte B, von gleicher Ausführung wie die positive Elek-.trode eines Bleiakkumulators, ist zunächst an ihrem ganzen Umfange von einem Zelluloidrahmen R umgeben, der die äußere Kante der Bleiplatte, d.h. den eigentlichen Hartblei- ' rahmen von außen eng umschließt, nach beiden Seiten aber schräge Vorsprünge V V In order to initially obtain a more uniform voltage and current, similar to the lead accumulator, the galvanic chain lead peroxide - diluted sulfuric acid - zinc (Pb O ₂ - H ₂ SO ₄ - Zn) is used, which has practically the same uniformity of current generation. Another practical advantage of the same is its high EMF of 2.5 volts, which, in conjunction with the low internal resistance, delivers an average discharge voltage of 2.3 to 2.35 volts. In order to store up required for the discharge "amount of acid in the vicinity of the lead plate in moist form to impart, and thereby the element practically the properties of a dry element, the positive plate of FIG. ¹ 1 and 2 with a grid frame made of celluloid or some other is Suitable insulation material such as hard rubber is provided, the design of which can be seen from the drawing. - The lead plate B, of the same design as the positive electrode of a lead accumulator, is initially surrounded on its entire circumference by a celluloid frame R , which forms the outer edge the lead plate, ie the actual hard lead 'frame tightly encloses from the outside, but sloping projections VV on both sides

trägt. An diesen ist weiter, wie Fig. 2 erkennen läßt, ein Gitter G aus Zelluloid befestigt. Der von der Platte B, den Vorsprüngen V V mit dem Zelluloidgitter G be-5' grenzte Raum ist schließlich vollkommen mit Glaswolle oder einem ähnlichen porösen, säurefesten Material ausgefüllt. Stellt man nun das ganze positive System mit seinem Rahmen in verdünnte Schwefelsäure, so füllt sich auch die Glaswolle mit Säure an und hält diese durch Adhäsion und Kapillarwirkung auch nach Herausnahme des positiven Systemes aus der Säure fest.wearing. As shown in FIG. 2, a grid G made of celluloid is also attached to these. The space delimited by the plate B, the projections VV with the celluloid grid G 'is finally completely filled with glass wool or a similar porous, acid-resistant material. If you now put the whole positive system with its frame in dilute sulfuric acid, the glass wool also fills with acid and holds it in place through adhesion and capillary action even after the positive system has been removed from the acid.

Den negativen Pol bilden zwei Zinkplatten oder flache Zinkschalen von der Ausführung der Fig. 3 und 4. Diese an der Innenseite gut amalgamieren Schalen legen sich mit ihren schrägen Rändern, wie aus der das ganze Element im Querschnitt darstellenden Fig. 5 zu ersehen ist, über die Vorsprünge V V des positiven Systems an den Rahmen R fest an, wodurch einmal ein gleichmäßiger Abstand der Zinkplatten gegen die positiven Elektroden gewahrt bleibt, gleichzeitig aber ein Abschluß des ganzen Elementes nach außen erreicht wird.The negative pole is formed by two zinc plates or flat zinc shells of the embodiment in FIGS. 3 and 4. These shells, which are well amalgamated on the inside, overlap with their inclined edges, as can be seen from FIG. 5, which shows the entire element in cross section the projections VV of the positive system to the frame R firmly, whereby a uniform distance between the zinc plates is maintained against the positive electrodes, but at the same time a closure of the entire element to the outside is achieved.

Nun bildete bisher einen Hauptnachteil dieser Kette Bleisuperoxyd—Zink die nutzlose Auflösung des Zinkes unter der Einwirkung· der Säure. Um diese zu beseitigen oder doch praktisch stark zu vermindern, damit das Element mehrere Wochen und Monate .lang zur Stromlieferung fähig bleibt, ist zwischen jede Zinkschale mit dem betreffenden. Zelluloidgitter eine . neutrale Schicht in Gestalt eines mit Zinksulfatlösung getränkten Tuches, Lappens oder Filzstreifens N geschaltet, der gleichzeitig an den Kanten eine Abdichtung zwischen den Vor-Sprüngen V V des Zelluloidralimens lind den schrägen Kanten der Zinkplatten bildet. Durch diese gut leitende Zi:nksulfatschicht sind die Zinkplatten vor dem direkten Angriff der Säure geschützt. Nur bei Ström-Schluß findet eine der entnommenen Stromstärke entsprechende Auflösung der Zinkelektroden statt.A major disadvantage of this chain of lead peroxide and zinc has hitherto been the useless dissolution of zinc under the action of acid. In order to eliminate these or at least to reduce them in practice so that the element remains capable of delivering electricity for several weeks and months, there is between each zinc shell with the relevant one. Celluloid mesh one. neutral layer in the form of an impregnated with zinc sulfate solution cloth, cloth or felt strip N connected, which simultaneously forms at the edges of a seal between the pre-cracks VV of Zelluloidralimens lind the oblique edges of the zinc plates. This highly conductive zinc sulfate layer protects the zinc plates from direct acid attack. Only when the flow is closed does the zinc electrodes dissolve according to the current intensity drawn.

Ist ein solches Element entladen, was praktisch bei einem Abfall der Spannung auf 1,8 bis 1,5 Volt der Fall ist, so werden die Zinkplatten samt der an ihrer Innenseite befindlichen neutralen Schicht von der positiven Elektrode entfernt, diese gegen ein frisch geladenes positives System ausgetauscht, das Element wieder zusammengesetzt, und die neue Entladung kann beginnen. Das entladene positive System kommt dagegen in einen mit verdünnter Schwefelsäure gefüllten Behälter und wird in diesem gegen zwei einfache Bleielektroden wie ein Bleiakkumulator wieder aufgeladen (s. Fig. 6).If such an element is discharged, which is practical when the voltage drops to 1.8 up to 1.5 volts is the case, the zinc plates together with the neutral layer on their inside become positive Electrode removed, this is exchanged for a freshly charged positive system that The element is reassembled and the new discharge can begin. The discharged positive system, on the other hand, comes in a container filled with dilute sulfuric acid and is in this against two simple ones Lead electrodes are recharged like a lead accumulator (see Fig. 6).

Um nun das ganze Element bequem in irgend einen Behälter, eine tragbare elektrische Lampe oder anderen Apparat einbauen zu können, ohne ein Durchsickern von Säure oder Zinksulfatlösung befürchten zu müssen, können nach Fig. 7 die Zinkschalen : auch derart ausgebildet werden, daß sie beim Anlegen an das positive System mit ihren äußeren Kanten unmittelbar zusammenstoßen. Nur an' der für die positive Ableitung bestimmten Stelle müssen die Zinkplatten entsprechende Aussparungen (s.Fig.8) enthalten. Die Fuge zwischen beiden Zinkschalen wird nun. mit einem Isolierbande./ oder einem ähnlichen mit Gummilösung oder anderem Klebstoff versehenen Streifen (Heftpflaster) / überklebt, um hierdurch eine weitere Abdichtung zu schaffen. Diese kann schließlich noch vollkommener gemacht werden durch Eintauchen der Kanten in flüssige Vergußmasse, wie solche zum Abdichten der Trockenelemente dient. Auf diese Weise bildet die Zinkplatte gleich den äußeren Behälter und Abschluß des ganzen Elementes. ■An den beiden Zinkplatten wie an der Fahne der Bleiplatte angelötete Metalldrähte besorgen die Stromableitung.In order to be able to install the whole element conveniently in any container, a portable electric lamp or other apparatus without having to fear leakage of acid or zinc sulfate solution, the zinc shells can also be designed according to FIG directly collide with their outer edges on the positive system. The zinc plates only have to contain corresponding recesses (see Fig. 8) at the point intended for the positive discharge. The joint between the two zinc shells will now be. / pasted over with a Isolierbande./ or the like with rubber cement or other adhesive strip provided (adhesive plaster) to thereby provide a white tere seal. This can finally be made even more perfect by dipping the edges in liquid potting compound, such as is used to seal the drying elements. In this way, the zinc plate forms the outer container and closure of the entire element. ■ Metal wires soldered to the two zinc plates as well as to the flag of the lead plate are used to conduct electricity.

Ein Doppelelement, also eine Batterie aus zwei solchen Elementen, stellt man zweck mäßig nach Fig. 9 her. Die beiden positiven Platten />, B., werden hierbei durch eine Zelluloidzwischenwand W getrennt und mit dieser zusammen nunmehr wie eine einzige Bleiplatte behandelt, d.h. beide so elektrisch voneinander isolierten Bleiplatten werden nun genau wie ein einfaches positives System von einem gemeinsamen Zelluloidrahmen mit daran befestigtem Gitter umgeben, wobeiA double element, that is, a battery consisting of two such elements, is appropriately prepared according to FIG. 9. The two positive plates />, B., are here separated by a celluloid partition W and together with this now treated like a single lead plate, ie both lead plates, which are electrically isolated from one another, are now exactly like a simple positive system by a common celluloid frame with attached to it Lattice surround, being

. wiederum zwischen den Außenseiten der Bleielektroden und dem Zelluloidgrtter eine Glaswolleschicht zur Aufsaugung von Säure eingebracht ist. Die wie bei dein einfachen. turn between the outsides of the Lead electrodes and the celluloid grid a glass wool layer to absorb acid is introduced. Like your simple one

^; Element zu beiden Seiten der Zelluloidgitter anliegenden Zinkschalen schließen das Doppelelement nach außen mechanisch ab, dürfen aber in diesem Falle nicht mit ihren äußeren ^; Element on both sides of the celluloid grid adjacent zinc shells close the double element mechanically from the outside, but must not in this case with their outer ones

. Kanten zusammenstoßen, da sonst ein Element kurzgeschlossen wäre. In diesem Falle muß '.vielmehr genügender Zwischenraum no zwischen beiden Zinkplatten bleiben, die daher zweckmäßig gegen je einen Vorsprung des Zelluloidrahmens (s. Fig. 9) anliegen. !Durch Überkleben der in diesem Falle vorhandenen beiden Fugen je zwischen einer Zinkschale und dem Zelluloidrahmen mit Isolierband¹/, nötigenfalls ,unter Zuhilfenahme von Vergußmasse, wird die vollkommene Abdichtung des Doppelelementes nach außen hin bewirkt. Bei dieser Anordnung bilden also die positiven Systeme ein mecha-. Edges collide, otherwise an element would be short-circuited. In this case, there must rather be sufficient space between the two zinc plates, which are therefore expediently in contact with a projection of the celluloid frame (see FIG. 9). By sticking over the two joints between a zinc shell and the celluloid frame with insulating tape ¹ /, if necessary with the aid of potting compound, the double element is completely sealed to the outside. In this arrangement, the positive systems form a mechanical

! nisches Ganzes, was für die Auswechslung! nical whole, what a substitution

und Erneuerung der Ladung einen praktischen Vorteil bedeutet. Bei der Ladung eines solchen positiven Doppelsystems werden indessen die Bleiplatten parallel geschaltet, um sie bequem in einem einzigen Säurebehälter aufladen zu können.and renewal of the charge is a practical advantage. With the cargo of such a positive double system, however, the lead plates are connected in parallel, to be able to conveniently charge them in a single acid container.

Nun saugt die Glaswolleschicht wohl eine gewisse S.äuremenge auf, diese reicht aber allgemein nicht dazu aus, die ganze KapazitätNow the glass wool layer absorbs a certain amount of acid, but this is enough generally not enough to use the full capacity

ίο aus der positiven Platte herauszuholen, namentlich, wenn die positiven Platten etwas hoch sind. Denn, beim Zusammensetzen des Elementes bleiben doch zwischen dem positiven System und den negativen Platten bzw. zwischen den mit Zinksulfat getränkten Lappen einige Zwischenräume, in die dann ein Teil der Säure aus dem Zelluloidgitter eindringt. In gleichem Maße entleert sich dann der entsprechende obere Teil der Glaswolleschicht und der betreffende Teil der positiven Platte oder Platten nimmt-nicht oder doch nicht vollkommen an der Entladung teil, bleibt unbenutzt. Man kann infolgedessen nicht die volle Strommenge aus dem positiven System herausnehmen. Um nun die erforderliche Säuremenge in das Element hereinzubringen, kann man in zweierlei Weise verfahren. .ίο to get out of the positive plate, especially when the positive plates are a bit high. Because when assembling the Element remain between the positive system and the negative plates or between the rags soaked with zinc sulphate, a few spaces into which a Part of the acid penetrates from the celluloid lattice. It then empties to the same extent the corresponding upper part of the glass wool layer and the relevant part of the positive Plate or plates does not take part in the discharge, or at least not completely, remains unused. As a result, you cannot get the full amount of electricity from the positive Take out the system. In order to bring the required amount of acid into the element, can be done in two ways. .

Man bringt nach Fig. 10 in dem oberen Teil des Gitterrahmens R des positiven Systems einen Ansatz oder Füllöffnung' F an, die durch eine Verschlußschraube P aus säurefestem Isoliermaterial abzuschließen ist. In diese Füllöffnung gießt man nach erfolgter Zusammensetzung des Elementes nach einiger Zeit vorsichtig so viel Säure nach, wie das Element aufzunehmen vermag, und schließt danach den Ansatz durch den Stopfen P. According to FIG. 10, in the upper part of the lattice frame R of the positive system, an approach or filling opening ' F , which is to be closed by a screw plug P made of acid-resistant insulating material. After the element has been assembled, after some time, carefully pour as much acid into this filling opening as the element can absorb, and then close the approach through the stopper P.

Oder aber man verlängert den Gitterrahmen nach Fig. 11 und 12 etwas nach oben, so daß zwischen der oberen Kante von 'Platte B und dem oberen Teile des Rahmens R ein Zwischenraum ^ entsteht, den man bei der Herstellung des positiven Systems ebenfalls mit Glaswolle ausfüllt. Bei dieser Ausführung des Gitterrahmens bleibt übrigens die Größe, Höhe des Gitters G dieselbe wie bisher, d. h. es reicht nur so hoch wie die positive Platte, d. h. deren aktive Masse.Or the lattice frame according to FIGS. 11 and 12 is lengthened slightly upwards, so that between the upper edge of plate B and the upper part of frame R there is a space which is also filled with glass wool when making the positive system . In this embodiment of the lattice frame, the size and height of the lattice G remains the same as before, ie it is only as high as the positive plate, ie its active mass.

Der obere Teil des Rahmens R, der den Säurevorratsraum\S bildet, besitzt also geschlossene Wände aus Zelluloid. .Beim Eintauchen des positiven Systems in Säure füllt sich, saugt sich daher auch dieser Raum S mit Säure voll und liefert dann beim Zusammensetzen des ganzen Elementes die - erforderliche Säuremenge, damit die positive Platte auf ihrer ganzen Oberfläche, auch im ■ oberen Teil vollkommen mit Säure bedeckt ist mid daher auch vollkommen entladen werden kann. Ein etwaiger Überschuß an Säure ist nur nützlich, da auf diese Weise der bei der Entladung stets entstehenden .Säureverarmung des gesamten Elektrolyten durch Diffusion entgegengewirkt wird. Dadurch verlangsamt man den Spannungsabfall und erhöht die Kapazität des ganzen Elementes. The upper part of the frame R, which forms the acid storage space \ S, has closed walls made of celluloid. When the positive system is immersed in acid, this space S is also filled with acid and, when the whole element is put together, delivers the required amount of acid so that the positive plate is completely with its entire surface, including the upper part Acid is covered and can therefore be completely discharged. A possible excess of acid is only useful because in this way the acid depletion of the entire electrolyte, which always occurs during discharge, is counteracted by diffusion. This slows down the voltage drop and increases the capacity of the entire element.

Die Zinkplatten brauchen bei dieser Anordnung in elektrischer Hinsicht zwar nur bis zur Höhe des Gitters G reichen, aus mechanischen Gründen, des ' flüssigkeitsdichten Abschlusses wegen läßt man sie aber zweckmäßig den Gitterrahmen R in seiner ganzen Höhe bedecken und umgreifen.With this arrangement, the zinc plates only need to extend up to the height of the grid G from an electrical point of view, but for mechanical reasons, because of the liquid-tight seal, they are expediently allowed to cover and encompass the entire height of the grid frame R.

Diese ganze Anordnung eines Trockenelementes mit einer durch einen Gitterrahmen mit Glaswolleschicht umgebenen Elektrode beschränkt sich durchaus nicht auf die galvanische Kette Pb O₂ — H₂ S O₄ — Zn, sondern ist allgemein auch auf andere Elemente,¹ \^rorzüglich auf Zweiflüssigkeitselemente anwendbar. Aus den vorstehend angegebenen Gründen eignet sich die Kette Pb O₂ — Ho S O₄ — Zn aber besonders gut dafür.This whole arrangement of a drying element with an area surrounded by a lattice frame with glass wool layer electrode by no means limited to the galvanic chain Pb O ₂ - H ₂ SO ₄ - Zn, but is generally applicable to other elements, ¹ \ ^r orzüglich applicable to two-liquid elements. For the reasons given above, the Pb O ₂ - Ho SO ₄ - Zn chain is particularly suitable for this.

Claims

Patent Claims:

1. Dry element, characterized in that a positive electrode, the from a lattice frame made of acid-proof insulating material (celluloid) and inside the same from. a porous inactive layer (glass wool) to absorb the electrolyte required for the electrode is surrounded, with one or more negative solution electrodes, which, with the interposition of a moist, well-performing, but the neutral intermediate layer does not attack the solution electrode except for the short-circuit of current to the positive system are created, mechanically connected to an outwardly 'liquid-tight whole is. .

2. Dry element according to claim. 1, characterized in that as. positive System a lead peroxide plate is used, which is once from the through the lattice frame glass wool held and soaked with dilute sulfuric acid, furthermore and with the interposition of a with Zinc sulfate solution soaked porous layer of one or two amalgamated Zinc plates is surrounded (Fig. 5) ..

3. Dry element according to claim 2 ,. characterized in that the positive System surrounding zinc electrodes as flat, amalgamated on the inside Shells are formed with their outer edges on. Projections of the Lattice frame rest (Fig. 5), or

also collide with their edges, completely encompassing the celluloid frame and thus form the outer container of the element (Figs. 7 and 8).

4. Drying element according to claim 3, characterized in that the as flat Shells formed zinc electrodes at their joints that they attach to the lattice frame or form with each other, by pasting over with a well-adhering Isolierstrciferi (/), if necessary also by immersion in acid-proof potting compound, 'sealed to prevent leakage to avoid the electrolyte (Fig. 5 and 7).

5. Double element according to claim 2, characterized in that two positive Lead plates mechanically combined with one another and with an insulating layer (celluloid or the like) interposed then, like a simple lead plate, are surrounded by a grid frame with glass wool filling, which is on each side with A zinc electrode is placed between a neutral layer (Fig. 9).

6. Drying element according to claim 2, characterized in that the lattice frame carries in its upper part a closable filling opening for refilling acid after the composition of the 3 "whole element.

7. Drying element according to claim 2, characterized in that the lattice frame in its upper part has an also filled with glass wool A ^ orratsraum (S) for the storage of a certain acid supply (Fig. 11 and 12).

For this purpose ι sheet of drawings.