DE69508095T2 - Nach oben ablenkende trägerplatte für die abdichtung eine elektrochemischen zelle - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine nach oben ablenkende metallische Haltescheibe bzw. Trägerscheibe, welche in einer Abdichtung für eine elektrochemische Zelle verwendbar ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine elektrochemische Zelle, beispielsweise eine primäre Alkalizelle, welche an einem Ende mit einer Abdichtung abgedichtet wird, welche eine Haltescheibe enthält, die eine elastische, radial nach außen gerichtete Kraft gegen die Abdichtung ausübt, und leicht nach oben abgelenkt wird, wenn sie während des Abdichtprozesses radial zusammengedrückt wird, um die Abdichtungsintegrität und einen positiven elektrischen Kontakt mit dem metallischen Endkappenanschluß der Zelle sicherzustellen.
Hintergrund der Erfindung:
• Elektrochemische Zellen, beispielsweise alkalische Primärzellen, werden durch Einfüllen eines Metallgehäuses, welches an der einen Seite offen und an der anderen Seite geschlossen ist, und zwar mit einem elektrochemisch aktiven Inhaltsstoff, durch Einfügen einer Abdichtungsanordnung in das offene Ende und dann durch Kröpfen bzw. Umbördeln hergestellt, um die Zelle abzudichten. Die Abdichtungsanordnung enthält eine Scheibe aus Plastik oder Metall als einen Träger bzw. Halter, gegen die die Abdichtung vorgenommen wird, um eine Leckage der internen chemischen Komponenten der Zelle zu verhindern. Deshalb muß die Haltescheibe stark genug sein, um eine Abdichtung herzustellen, ohne während des Abdichtungsschritts des Herstellungsprozesses zerdrückt zu werden. Die Abdichtungen, welche eine starre Metallscheibe verwenden, ziehen sich nicht zusammen oder expandieren aufgrund der Temperaturvariationen in einer Art und Weise, welche einen gleichmäßigen Druck auf die Abdichtung aufrechterhält. Dies liegt an den Unterschieden in der thermischen Expansion und Kontraktionscharakteristiken des Metallgehäuses, in den unterschiedlichen Materialien, welche in der Abdichtung verwendet werden, einschließlich der metallischen Haltescheibe, in den Herstellungstoleranzabweichungen, welche nicht vermieden werden können und in den Kriechen bzw. Aufquellen des plastischen Abdichtmittel. Als ein Ergebnis daraus neigen derartigen Zellen zur Leckagebildung. Falls der Träger aus dickem Plastik ist, resultiert der große Abdichtbereich gleichzeitig in einen kleineren Druck, welche auf die Abdichtung ausgeübt wird. Ein Beispiel einer nahezu starren Form eines plastischen Trägers ist beispielsweise in US-Patent 5 227 261 offenbart. Erst kürzlich wurden einige Anstrengungen dahingehend unternommen, eine elastischere Abdichtung für eine elektrochemische Zelle zu entwickeln. Diese Anstrengungen resultierten in der Entwicklung eines Abdichteinsatzes bzw. einer Abdichtanordnung, welcher bzw, welche enthält ein elektrisch nichtleitendes, plastisches Abdichtmittel, eine metallische Halte- bzw. Trägerscheibe, einen Stromkollektor und eine metallische Endabdeckung bzw. -kappe, welche als ein Anschluß der Zelle dient. Die metallische Haltescheibe ermöglicht der Zelle, durch einen Kröpfschritt abgedichtet zu werden, welcher radial nach innen gerichtete Kräfte auf den Abdichteinsatz bzw. Abdichtanordnung ausübt, und welche den Träger bis zu einem gewissen Grad zusammendrückt. Das Mittel, welches die tatsächliche Abdichtung erreicht, ist im allgemeinen eine Scheibe bzw. radförmig und ist als ein Einzelstück einer Spritzgußmasse hergestellt, obwohl einige Einsätze bzw. Anordnungen mit zwei oder mehreren plastischen Mitteln verwendet wurden, um eine Abdichtung zu erreichen. Illustrative, jedoch als nicht einschränkende Beispiele eines Abdichteinsatzes, welcher ein elastisches Abdichtmittel, eine metallische Trägerscheibe, einen Stromkollektor und einen metallischen Endkappenanschluß und deren Verwendung in einer elektrochemischen Zelle verwendet wird, werden beispielsweise in den US-Patenten 4 537 841 und 5 080 985 offenbart. Allerdings besteht weiterhin das Bedürfnis, nach einer Abdichtung mit einer Trägerscheibe, welche einen nahezu gleichmäßigen bzw. konstanten Druck auf die Abdichtung aufrechterhält, und zwar über den daran teilnehmenden Temperaturbereich, für den die Zelle bei der Verwendung verwendet werden soll, um eine Abdichtintegrität aufrecht zu erhalten und gleichzeitig sicherzustellen, daß der elektrische Kontakt mit dem Endkappenabschluß aufrecht erhalten wird.
Zusammenfassung der Erfindung.
• Die folgende Erfindung bezieht sich auf eine Haltescheibe bzw. Trägerscheibe, welche zum Abdichten einer elektrochemischen Zelle verwendet wird, beispielsweise einer primären Alkalizelle, wobei die Scheibe eine elastische nach außen gerichtete Kraft gegen die Abdichtung ausübt, und leicht nach oben abgelenkt wird, wenn sie während des Abdichtprozesses radial zusammengedrückt wird, um eine Abdichtintegrität und einen positiven elektrischen Kontakt mit dem metallischen Endkappenanschluß der Zelle sicherzustellen. Die Scheibe enthält einen zentralen Abschnitt, welcher mit einer Außenkante Abdichtungsmittel über ein kreisförmigen Krümmungsmittel verbunden wird, welches als eine elastische Feder so agiert, daß nachdem die Scheibe leicht radial nach innen während des Zellenabdichtungsprozesses gedrückt wird, die Außenkante der Scheibe eine elastische, radial nach außen gerichtete Kraft gegen die Abdichtung aufrechterhält bzw. beibehält, wodurch die Abdichtungseinheit bzw. -integrität während der Lebensdauer der Zelle sichergestellt sind. Das Abdichtmittel der Scheibe ist unterhalb der Fläche des zentralen Abschnitts angeordnet. Die Scheibe endet radial nach außen an deren Umfang in einem Flansch mit einer freien Außenkante, welche das tatsächliche Abdichtungsmittel aufweist, und zwar mit einer äußeren freien Kante des Flansch, welcher radial nach außen gegen ein separates Abdichtungsteil gedrückt wird, welches dazwischen und der Innenwand des Zellgehäuses angeordnet ist, um die Abdichtung zu bilden. Die Biegeeinheit verbiegt bzw. bewegt sich radial nach innen, wenn eine radial ausgerichtete Druckkraft auf den äußeren Umfang der Trägerscheibe angewandt bzw. ausgeübt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist diese radial nach innen gerichtete Bewegung elastisch. D. h., die Deformation der Biege- oder Federmittel liegt innerhalb der elastischen Grenzen des Materials, aus dem die Scheibe hergestellt ist, so daß eine elastische und keine plastische Deformation vorliegt. Falls eine plastische Deformation des Trägers vorliegt, wird die Kante des Trägers weiterhin eine elastische, nach außen gerichtete Kraft gegen die Abdichtung ausüben, aber nicht in einem Ausmaß, welches so groß ist, als wäre lediglich eine elastische Deformation des Trägers vorgelegen. Die Biegeeinheit enthält eine regelmäßige Folge angeordneter Reihen von kreisförmigen, gekrümmten Rippen oder Ringen, welche in Umfangsrichtung von dem Zentralabschnitt der Scheibe abhängt und an dem äußeren Abdichtungsmittel endet. Bei einer Ausführungsform enthält das Biegemittel eine in regelmäßiger Folge angeordnete Reihen von drei kreisförmigen, gekrümmten Rippen oder Ringe, welche in Umfangsrichtung von dem zentralen Abschnitt der Scheibe abhängen und in einem Außenflansch enden. Bei dieser Ausführungsform werden die ersten und dritten Rippen nach unten gekrümmt und die zweite Rippe ist nach oben gekrümmt, so daß ein Querschnittsprofil etwa wie eine in gleichmäßiger Folge angeordnete Reihen von zwei flachen S-förmigen Kurven erscheint. Bei einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Abdichtungsanordnung einer elektrochemischen Zelle, welche die Haltescheibe der vorliegenden Erfindung, ein plastisches Abdichtteil, einen Stromkollektor und einen Endkappenanschluß verwendet und ebenso auf eine elektrochemische Zelle, welche die Haltescheibe enthält.
• Wenn die Zelle abgedichtet wird, wird eine radial nach innen gerichtete Druckkraft in Umfangsrichtung auf den Außenumfang des Flansch ausgeübt, welche die Haltescheibe permanent radial nach innen zusammendrückt und ebenso den zentralen Abschnitt der Scheibe veranlaßt bzw. zwingt, nach oben gegen einen benachbart angeordnete metallischen Endkappenanschluß zu drücken. Nachdem die Zelle abgedichtet wird, setzt die Außenkante des Flansches damit fort, eine elastische, in Umfangsrichtung radial nach außen gerichtete Kraft gegen die Zellabdichtung auszuüben, um die Abdichtungsintegrität während der Lebensdauer sicherzustellen, und zwar über den erwünschten Betriebstemperaturbereich für die Zelle, welcher für Alkaliprimärzellen im allgemeinen im Bereich von ungefähr -30 bis +80º ist. Die Aufwärtsablenkung der Haltescheibe unterstützt das Aufrechterhalten eines elektrischen Kontakts zwischen dem Träger, oder einem Anodenstromkollektor, welcher mit dem Träger verbunden ist, und einen benachbart angeordnete metallischen Endkappe, welche als eine der Zellanschlüsse dient.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
• Fig. 1a und 1b stellen eine schematischen Querschnittsansicht und eine teilweise perspektivische Ansicht einer Haltescheibe der vorliegenden Erfindung dar.
• Fig. 2 ist eine Aufrißansicht einer Abdichtanordnung für eine elektrochemische Zelle, welche eine Haltescheibe der Erfindung verwendet.
• Fig. 3 stellt schematisch einen Querschnitt einer Alkalizelle dar, mit einer Abdichtung, welche eine Haltescheibe der vorliegenden Erfindung verwendet.
Detaillierte Beschreibung.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 1a und 1b wird eine Haltescheibe 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt, und zwar als eine Einheitskonstruktion, und weist eine Zen tralscheibe 12 auf, welche eine inneren und zentrale kreisförmige Plattform 14 enthält, und zwar mit einer Axialbohrung 16, und welche an ihrem Umfang in einem aufgerichteten Ring 18 endet. Die kreisförmigen Rippen oder Ringe 20, 24 und 26 weisen ein Biege- oder Federmittel auf, welches darauffolgend vom Ring 18 abhängt. Der Flansch 28 hängt von dem Umfang des Biegemittels über den Umfang der Rippe 26 ab. Der Flansch 28 erstreckt sich radial nach außen und endet in einer freien Kante 30. Das Querschnittsprofil des Biegemittels enthält die drei kreisförmigen Rippen oder Ringe 20, 24 und 26 und wird dargestellt, als eine Aufeinanderfolge von zwei flachen S-förmigen Kurven. Ebenso sind die Rippen 20 und 26 nach unten gekrümmt, während die Rippe 24 nach oben gekrümmt ist. Der Ring 22, welcher die Rippen 20 und 24 verbindet, ist dargestellt, als wenn er von der Rippe 20 bei einem nach oben gerichteten Winkel hinsichtlich der allgemein horizontalen Fläche der Haltescheibe abhängt. Dies ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, mit dem ermöglicht wird, die Spannkraft bzw. den Spanndruck, welcher auf die Biegemittel durch die Druckspannung verteilt wird, welche auf die Kante 30 an dem Umfang der Trägerscheibe auferlegt wird, über die drei Rippen 20, 24 und 26 zu verteilen. Es wurde herausgefunden, daß wenn der Ring 22 nicht wie dargestellt nach oben abgewinkelt wird, sondern relativ horizontal ist, dann wird die Druckkraft, welche auf die Kante 30 beaufschlagt bzw. angewandt wird, wenn die Zelle abgedichtet wird, eine plastische Deformation der Biegemittel bei den Rippen 24 oder 26 in Abhängigkeit deren Krümmungswinkel verursachen. Dies bedeutet, daß der Radius der Krümmung entweder der Rippe 24 oder 26 vielmehr plastisch als elastisch abnimmt bzw. sich verringert, während es der durch das Zusammendrücken induzierten Spannung unterliegt. Das Endergebnis ist, daß die Kante 30 weniger Kraft, radial nach außen auf die Abdichtung ausgeübt, als lediglich oder vorrangig eine elastische Deformation vorliegt. Bei der gezeigten Ausführungsform beträgt der nach oben gerichtete Winkel im wesentlichen 10 und 20º. Die freie Kante 30 des Trägers ist dargestellt, als ob sie unterhalb der Ringfläche 18 ist. Das ist notwendig, um für die zentrale kreisförmige Plattform 14 nach oben abgelenkt zu werden, wenn eine radiale Druckkraft auf die Kante 30 ausgeübt wird. Die kreisförmige Plattform 14 enthält ein Loch oder Bohrung 16, in deren Mitte, zur Aufnahme eines Stromkollektors, wie es in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, und wird bei dieser Ausführungsform leicht unterhalb der Oberseite des Ringes 18 gedrückt, um den Vorsprung des einen Endes des Stromkollektors aufzunehmen, ohne dabei den Raum über dem Träger zu erhöhen, wenn es in einem wie in den Figur gezeigten Zelle verwendet wird. Eine radial nach innen gerichtete Kraft, welche auf die Kante 30 des Trägers 10 über eine Kröpfabdichtungsprozeß in Umfangsrichtung aufgelegt wird, zwingt den oberen Abschnitt nach oben anstelle nach unten wie es in dem Falle mit den Trägem ist, welche in dem US- Patent 5 080 985 offenbart sind. Wie voran eigentlich dargestellt ist, drückt eine radiale Druckkraft, welche in Umfangsrichtung auf den Außenumfang 30 des Flansches 28 während des Kröpfabdichtungsprozesses ausgeübt wird, den Flansch radial nach innen. Dies verursacht der Krempe bzw. dem Einfassungsrand 26 an seinem unteren Abschnitt radial nach innen gebogen zu werden, was dazu tendiert, den Ring 22 nach oben zu neigen, was in einer nach oben gerichteten Kraft resultiert, welche auf den Zentralabschnitt 12 aufgelegt wird.
• Der Kröpfabdichtungsprozeß, welcher eine radial nach innen gerichtete Druckkraft ausübt, ist für die Fachleute bekannt, und beispielsweise in den US-Patenten 5 080 985 und 5 150 602 offenbart. Es wird bevorzugt, daß das Haltemittel einer elastischen und nicht plastischen Deformation während des Abdichtprozesses unterzogen wird, um die maximale, radial nach außen gerichtete elastische Kraft gegen die tatsächliche Abdichtung aufrecht zu erhalten, was mit dem Material möglich ist, aus welchem die Abdichtung hergestellt wird.
• Das Nach-Oben-Zwängen der Oberseite des Trägers hilft sicherzustellen, den physikalischen Kontakt und den dazu begleitenden elektrischen Kontakts des oberen Abschnitts des Stromkollektors 80 mit der metallischen Endkappenanschlusses 100, welcher in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, während der Lebensdauer der Zelle aufrecht zu erhalten. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Ring 18 der Haltescheibe den physikalischen und elektrischen Kontakt mit der metallischen Endkappenanschluß 100 herstellen, anstelle des oberen Abschnittes des Stromkollektors, wie es beispielsweise in den 985 und 602-Patenten beschrieben ist. Allerdings ist die Erfindung nicht auf besondere Ausführungsform, wie in den Figur gezeigt ist, beschränkt. Eine Vielzahl von Öffnungslöchern 32 sind in dieser Ausführungsform gezeigt, und zwar als ein Mittel zur Ermöglichung, Gas auszutreten, in einer Zelle, in der die Haltescheibe verwendet wird, wie die auf diesem Gebiet tätigen Fachleute wissen werden. Die Scheibe 10 kann aus jedem geeigneten elastischen Material hergestellt werden, und insbesondere aus einem Metall, beispielsweise kaltgewalztem Stahl, rostfreiem Stahl und dergleichen, wobei die Wahl des Materials dem Ermessen des Praktikers verbleibt, ebenso wie die besondere Gestaltung der Zelle, in der es verwendet werden soll. Beispielsweise ist bei einer Zellgestaltung, in der der elektrische Stromkollektor, welcher einen physikalischen und elektrischen Kontakt mit dem metallischen Endkappenanschluß herstellt, möglich, einen elektrisch nichtleitenden Träger zu verwenden. Wenn andererseits der Träger selbst den mechanischen und den damit begleitenden elektrischen Kontakt mit der metallischen Endkappe herstellen muß, dann muß der Träger aus einem Metall oder anderen geeignet elektrischen Materialien, wie es den auf dem Gebiet tätigen Fachleuten bekannt sein wird, verwenden. Bei einer unten beschriebenen Ausführungsform für eine typische D- Zelle wird die Haltescheibe bzw. Trägerscheibe der vorliegenden Erfindung aus einem kaltgewalzten Stahl gestanzt, welcher beispielsweise 28 mils oder 0,7 mm dick ist, wobei herausgefunden wurde, daß es ein relativ einfaches und ökonomisches Verfahren und Material für die Haltescheibe ist, wobei der Ring 22 von der Unterseite der Rippe 20 bei einem nach oben gerichteten Winkel von ungefähr 15º abhängt.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Schnittansicht einer Zellabdichtanordnung, welche einen Halter bzw. Träger der vorliegenden Erfindung verwendet, welches bei dieser Ausführungsform für eine alkalische Zelle mit Größe D ist. Die Fig. 3 stellt schematisch einen Querschnitt einer Alkali D-Zelle dar, deren eines Ende mit der Abdichtunganordnung durch Kröpfen abgedichtet wird. Fig. 2 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, bei der die Abdichtungsanordnung 50, welche den Träger 10 der Erfindung enthält, vorab als ein integriertes Teil zusammengebaut wurde, welches als ein Einzelelement während des Zusammenbaus der Zelle gehandhabt werden kann. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird eine Abdichtanordnung 50 gezeigt, welche ein metallisches Trä gerteil 10 der vorliegenden Erfindung enthält, ein gegossenes plastisches Abdichtteil 60, einen metallischen Stromkollektor 80 und eine metallische Kappe 100, welche ebenso als eine der elektrischen Anschlüsse der Zelle dient bzw. fungiert. Bei dieser Ausführungsform ist die Kappe 100 der negative Zellanschluß. Der metallische Stromkollektor ist für diejenigen, welche auf dem Gebiet tätig sind, als Nägel bekannt, wobei derartige Formen des Stromkollektors bei der praktischen Umsetzung der Erfindung - falls erwünscht - verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform, welche hierin dargestellt und beschrieben ist, ist der metallische Stromkollektor mehr als Niete als ein Nagel anzusehen. Das plastische Abdichtteil 60 ist allgemein als Scheibe oder radförmig mit einem einzigartigen Aufbau dargestellt, und zwar mit einer zentral angeordneten zylindrischen Nabe 62, von der in Umfangsrichtung nach außen gerichtete radiale Aufeinanderfolge abhängt, eine ringförmige Öffnung 64, welche von einem kreisförmigen Nabenstück 66 geführt wird, einen nach unten abstehenden Einfassungsrand 68, ein kreisförmiges Feder- oder Biegemittel 70, und in einem sich oben erstreckenden zylindrischen Krempe oder Randungsabschnitt 72 an der äußeren Peripherie bzw. Außenumfang endet. Die Nabe 62 weist eine Axialbohrung (wie gezeigt) auf, durch die hindurch der obere Abschnitt 120 des Stromkollektors 80 vorsteht, welches bei dieser Ausführungsform gehämmert oder genietet ist, und zwar an der Oberseite, um den Träger 10 mit dem plastischen Abdichtteil zu sichern. Bei dieser gezeigten Ausführungsform ist die kreisförmige Öffnung 64 im allgemeinen planar und weist einen dünnen Membran als ein Ring an deren inneren Kante auf, von der sie abhängt, und welche mit der Nabe 62 und dem Diaphragma 59 befestigt ist; und zwar ein dickes kreisförmiges Diaphragma 59 und ein Scharnierteil 65 als ein Ring um deren äußeren Kante, durch welche es an das kreisförmige Nabenstück 66 befestigt ist. Das Nabenstück 66 ist als ein relativ dicker Ring dargestellt. Es wird dazu herangezogen, um ein Aufblasen des Abdichtteils unter dem Zelldruck durch deren obere Oberfläche, welche die untere Oberfläche des kreisförmigen Ringabschnitts 24 der Haltescheibe 10 kontaktiert, zu verhindern. Der Einfassungsrand 68 hängt von bzw. an dem äußeren Abschnitt des Nabenstücks 66 ab und erstreckt sich nach unten, um ein Mischen der Anoden- und Kathodenkomponenten der Zellen (d. h. der Alkalizelle) wie es in Fig. 3 gezeigt ist, zu verhindern. Die Federmittel 70 des Abdichtteils 60 hängen umfangsmäßig radial nach außen von der Einfassung 68 ab bzw. an und enthalten einen V-förmigen Kanal 71, welche von der Wandung 73 und 74 gebildet wird. Schließlich hängt die sich nach oben erstreckenden Krempe 72 von dem oberen Abschnitt der Wand 74 ab bzw. an und enthalten eine Vielzahl von Klappen bzw. Haltevorrichtungen 75, welche sich radial nach innen von der Innenoberfläche des oberen Abschnitt 76 erstrecken, um positiv eine metallische Endkappe 110 darin festzuhalten, so daß die Abdichtanordnung als ein einzelne integrierte Einheit während des Zusammenbaus der Zelle gehandhabt werden kann.
• Die in Umfangsrichtung gehaltene Schulter 77 auf der Innenoberfläche der Krempe 72 dienen dazu, die Kante der metallischen Haltescheibe 10 während des Krempvorgangs bzw. während des Umbördeln zu unterstützen. Lediglich illustrative jedoch nicht beschränkende Beispiele der Materialien, welche für die Verwendung bei der Herstellung des plastischen Abdichtteil 60 geeignet sind, enthalten Nylon, Nylonlegierungen, Polysulfon und gefülltes Polypropylen, wie es beispielsweise für diejenige auf dem Gebiet tätigen Fachleute bekannt ist, und ist beispielsweise in dem 595-Patent offenbart, dessen Offenbarung hier unter Bezugnahme integriert werden soll.
• Während des Zusammenbaus wird die Kappe 100 auf die Oberseite der Haltevorrichtungen plaziert und hinter die Haltevorrichtung und nach unten in die Ausnehmung, welche von der zylindrischen Wand der Krempe 72 definiert ist, gepreßt oder geschnappt. Eine Vielzahl von Rippen 79 sind gezeigt, welche sich radial nach außen von der Außenoberfläche auf dem oberen Abschnitt der Wand 74 und nach unten von der unteren äußeren Schulter 78 der Krempe 72 erstrecken. Diese Rippen erlauben der Abdichtanordnung, in das Obere des zylindrischen Metallcontainers eingefügt zu werden, welcher als der positive Zellanschluß fungiert, während zur gleichen Zeit der eingeschlossenen Luft ermöglicht wird, zu entweichen, sobald die Abdichtanordnung in dem Gehäuse plaziert ist, um ein "Herauspumpen" des Elektrolyts aus dem Gehäuse während dem Zusammenbaus zu vermeiden. Diese Rippen sind so dimensioniert, um eine leichte Preßpassung mit der entsprechenden inneren Zellwandung 102, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zu erreichen, so· daß die Abdichtanordnung in dem Zellcontainer während des Zusammenbaus und des Krempvorgangs lagefixiert wird. Während diese besondere Ausgestaltung der Abdichtanordnung eine bevorzugte Ausführungsform ist, werden diejenigen, die auf dem Gebiet arbeiten, andere Gestaltungsformen ebenfalls als Abdichtmittel schätzend verwenden, wobei jedoch lediglich darstellende bzw. nicht darauf einschränkende Beispiele diejenigen Arten enthalten, welche in den Fig. 985 und 602- Patenten beschrieben sind.
• Falls die Abdichtung durch das Krempen ausgebildet wird, greift bzw. beißt die Radialkante 30 des Trägers 10 in den inneren Abschnitt der Krempe oder Wandung 72 des Abdichtteils 60, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Es ist vorteilhaft, daß die Kante 30 des Trägers die Krempenwand 76 des Abdichtteils 60 um ein Maß von zumindest 25 % der Wanddicke zusammendrückt, um eine gute Abdichtung zu erreichen. Wie oben beschrieben wird, ist der metallische Träger so ausgestaltet- bzw. dargestellt, daß die Kante eine federartige Elastizität darstellt und eine radial nach außen gerichtete Druckkraft auf die Abdichtteilwand ausübt, welche über die Lebensdauer der Zelle aufrechterhalten wird, um sicherzustellen, daß die Abdichtung über einen großen Temperaturbereich (d. h. von ungefähr -30 bis 80ºC) aufrechterhalten wird. Ebenso ist es von Vorteil, wenn das Biegemittel 70 der Krempe des Abdichtteils ermöglicht, sich radial nach innen und während des Zusammenbaus und Krempvorgangs nach außen zu bewegen, und ebenso während der Temperaturänderungen, ohne den Rest der Basis der Abdichtung zu beeinflussen, einschließlich der Drucköffnung.
• Die Schulter 78 auf dem Boden der Krempe 72 ist in den Fig. 3 gezeigt, sobald die Abdichtanordnung in der Zelle 120 gestützt wird, indem sie auf einer inneren Umfangsschulter, welche in dem Metallgehäuse 110 eingekrempt bzw. eingebördelt ist, ruht, welche den Container der Zelle bildet. Die metallische Endkappe 110, welche den negativ geladene Anodenanschluß der Zelle 110 bildet, ist in dieser Ausführungsform als eine metallische Scheibe dargestellt, welche einen planaren zentralen Scheibenabschnitt 112 aufweist, welcher leicht nach unten an dessen Mitte in Richtung, der Mitte abfällt bzw. geneigt ist, der ein nach unten gerichtete vorstehende Vertiefung 114 vorgesehen ist. Ein relativ flacher zylindrischer Abschnitt 160 hängt nach unten gerichtet von der äußeren Umfang 112 über einen Flansch 117 ab, welcher von dem Unteren von 116 abhängt, erstreckt sich radial nach außen und endet an dessen äußeren Umfang in eine nach oben sich erstreckende Krempe 118 mit einer äußere Umfangskante 116. Ähnlich wie das oben beschriebene Abdichtmittel ist diese besondere Endkappenkonstruktion eine bevorzugte Ausführungsform, mit der nicht beabsichtigt ist, in der Praxis der Erfindung einschränkend zu sein. Somit können andere Endkappengestaltungen, beispielsweise diejenigen welche in den 985-Patenten dargestellt sind, verwendet werden.
• Die Abdichtanordnung 50 ist in Fig. 3 als eine Krempabdichtung in dem oberen Ende der Zelle 120 durch ein permanentes Biegen 130 gezeigt, welche umfangsmäßig in dem oberen Ende der metallischen Zellwandung ausgebildet ist. Die Krempe zwängt die Zellwand gegen die äußere Oberfläche der Krempe 76 des plastischen Abdichtteils 60 und biegt beide zusammen nach unten und über die Kante 119 der metallischen Kappe 100, um die Zelle abzudichten. Zur gleichen Zeit wird eine nach innen gerichtete Radialkraft in Umfangsrichtung auf die Außenkante 30 des Trägers 10 während des Krempvorgangs angewandt, was in eine permanente nach oben gerichtete Ablenkung und eine Kraft resultiert, welche auf den Zentralabschnitts des Trägers ausgeübt wird, und dazu beiträgt, einen permanenten physikalischen und elektrischen Kontakt zwischen dem oberen Ende des Stromkollektors und der Vertiefung in der Endkappe 100 sicherzustellen. Der metallische Anodenstromkollektor oder Niete 80 ist mit der Oberseite von dem oberen Abschnitt als gehämmert oder umgenietet über den metallischen Träger 10 dargestellt, welcher sicherstellt, daß es gegen das Obere der Nabe 62 lagefixiert wird. Die Aufwärtsbewegung des Stromkollektors wird durch den Flansch 121 verhindert. Der plane obere Abschnitt der Endkappe wird in Fig. 3 für die Vereinfachung der Darstellung des Aufbaus der Kappe als nach unten in Richtung der Mitte gewölbt bzw. schalenförmig ausgebildet dargestellt, und zwar vor dem Krempvorgang. Allerdings wird eine während des Kremp-Abdichtungsvorgangs eine radial nach innen gerichtete Kraft auf die Seite der Abdichtanordnung angelegt, welche in der bevorzugten Ausführungsform in der Anordnung darin resultiert, permanent nach innen gerichtet gedrückt zu werden. Dies wiederum verursacht den oberen Abschnitt der Träger leicht nach oben abgelenkt zu werden, und zwar zusammen mit dem oberen Ende des Stromkollektors, welcher permanent die Vertiefung so nach oben drückt, daß der obere planarere Abschnitt des Endkappenanschlusses permanent flach ist. Dies resultiert in eine permanent nach oben gerichtete Kraft durch die oberen Enden des Stromkollektors auf die Vertiefung, welche eine permanente mechanische und dazu begleitende elektrische Verbindung zwischen dem metallischen Stromkollektor und der Endkappe während der Lebensdauer der Zelle sicherstellt.
• Die Zelle 120 in Fig. 3 ist lediglich als Darstellung einer typischen Alkalizelle mit Größe D gedacht, welche eine gelierte Zinkanode und eine MnO&sub2;-Kathode aufweist. Für diejenigen, welche auf dem Gebiet arbeiten, ist innerhalb der Zelle 120 ein MnO&sub2; kathodisches Material 122 in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Metallgehäuses 110 und ist von dem gelierten Zinkanodenmaterial 122 mittels einer elektrisch nicht leitenden Membran 102 separiert, welche ebenso verhindert, daß das anodische Material den Boden des Gehäuses kontaktiert. Die Einfassung 68 des plastischen Abdichtteils 60 überlappt den Separator und verhindert, daß die anodischen und kathodischen Materialien in der Zelle gemischt werden. Der Stromkollektor 80 erstreckt sich in das anodische Material, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und stellt somit eine elektrische Verbindung zwischen der gelierten Zinkanode und dem metallischen Endkappenanschluß dar.
• Es ist verständlich, daß verschiedene andere Ausführungsformen und Modifikationen bei der Verwendung der Erfindung ebenso für diejenigen ersichtlich ist, die auf dem Gebiet tätig werden, und von denjenigen vervollständigt werden.

Claims (28)

1. Haltescheibe (10) zum Abdichten einer elektrochemischen Zelle (120), welche eine im wesentlichen planare Scheibe (10) mit einer zentralen, kreisförmigen Plattform (14) aufweist, welche mit einer äußeren Abdichtkante (30) über eine ringförmige Biegeeinheit (20, 24, 26) verbunden ist, die eine radiale Bewegung der Kante (30) nach innen und nach außen erlaubt, wobei die Biegeeinheit eine Abfolge von konzentrischen, ringförmigen, gekrümmten Rippen (20, 24, 26) aufweist, wobei die benachbarten Rippen unterschiedliche Krümmungen aufweisen und wobei zumindest zwei aneinanderstoßende Rippen über einen Ring (22) verbunden sind, welcher unter einem Winkel nach oben von der Fläche der Scheibe (10) absteht.

2. Haltescheibe (10) gemäß Anspruch 1, wobei der äußere Umfang des Rings (22) höher ist bezüglich der Fläche der Scheibe (10) als der innere Umfang.

3. Haltescheibe (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Fläche der Abdichtkante (30) unterhalb der Fläche der Plattform (14) ist.

4. Haltescheibe (10) gemäß Anspruch 3, bei der die Kante (30) eine radial nach außen gerichtete Kraft ausübt und die Plattform (14) nach oben gezwängt wird, wenn eine radial nach innen gerichtete Druckkraft in Umfangsrichtung auf die Kante (30) beaufschlagt wird.

5. Haltescheibe (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Biegeeinheit (20, 24, 26) drei der Rippen (20, 24, 26) enthält.

6. Haltescheibe (10) gemäß Anspruch 5, bei der die erste und dritte Rippe (10, 26) nach unten gekrümmt und die zweite Rippe (24) nach oben gekrümmt bzw. gebogen ist.

7. Haltescheibe (10) gemäß Anspruch 6, bei der die erste Rippe (20) von dem Umfang der Plattform (14) abhängt.

8. Haltescheibe (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die erste und zweite Rippe (20, 26) über den Ring (22) verbunden ist.

9. Haltescheibe (10) gemäß Anspruch 8, bei der der Ring (22) sich unter einem nach oben geöffneten Winkel von dem Umfang der ersten Rippe (20) erstreckt.

10. Haltescheibe (10) nach Anspruch 9, bei der der Winkel einen Bereich von ungefähr 10 bis 20º abdeckt.

11. Haltescheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Haltescheibe (10) aus Metall ist.

12. Haltescheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Haltescheibe (10) eine Einstoffkonstruktion ist.

13. Haltescheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Plattform (14) über die Biegeeinheit (20, 24, 26) mit dem Flansch (28) verbunden ist, der an seinem Außenumfang die Abdichtkante (30) aufweist.

14. Abdichtanordnung (50) zum Abdichten einer elektrochemischen Zelle (120), welche ein kreisförmiges plastisches Abdichtmittel (60) aufweist, bei dem dessen Außenumfang über eine Krempe festgelegt wird, die eine Wand (76) und eine Haltescheibe (10) enthält, welche mit dem Mittel (60) über einen Metallstromkollektor (80) befestigt ist, welcher sich in Axialrichtung durch die Mitte des Mittels (60) und der Haltescheibe (10) erstreckt, wobei die Haltescheibe (10) innerhalb der Wand (76) ist und nach einem der vorangehenden Ansprüche beansprucht ist.

15. Abdichtanordnung (50) nach Anspruch 14, bei der die Anordnung (50) ferner einen kreisförmigen Endkappenanschluß (100) enthält.

16. Abdichtanordnung (50) nach Anspruch 15, bei der der Endkappenanschluß (100) innerhalb der Wand (76) des Abdichtmittels (60) und in Nachbarschaft zu der Haltescheibe (10) angeordnet ist.

17. Elektrochemische Zelle (120), welche eine Haltescheibe (10) enthält, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 13 beansprucht ist.

18. Elektrochemische Zelle (120), welche eine Abdichtanordnung (50) aufweist, wie sie in einem der Ansprüche 14 bis 16 beansprucht ist.

19. Elektrochemische Zelle (120) mit einem zylindrischen Behälter (110), der an einem Ende mit der Abdichtanordnung (50) gekröpft abgedichtet ist, die ein kreisförmiges plastisches Abdichtmittel (60), bei dem dessen äußerer Umfang über eine Wand (76) festgelegt ist, die im wesentlichen senkrecht zu der Fläche des Mittels (60) ist, eine Haltescheibe (10), welche benachbart zu dem Mittel (60) ist, und einen Metallstromkollektor (80) aufweist, wobei die Haltescheibe (10) innerhalb der Wand (76) ist und nach einem der Ansprüche 1 bis 13 beansprucht ist.

20. Elektrochemische Zelle (120) nach Anspruch 19, bei der die Kröpfdichtung eine Haltescheibe (10) ergibt, welche radial nach innen an der Kante (30) zusammengedrückt wird und wobei die Kante (30) eine elastische, radial nach außen gerichtete Kraft auf die Innenwand (76) der Oberfläche des plastischen Abdichtmittels (60) ausübt, und sie gegen die Innenwandoberfläche des zylindrischen Behälters (110) drückt, um eine Abdichtung zu bilden.

21. Elektrochemische Zelle (120) nach Anspruch 20, bei der die Haltescheibe (10) elastisch ist und nicht plastisch zusammengedrückt wird.

22. Elektrochemische Zelle (120) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der der Stromkollektor (80) sich axial durch die Mitte des Mittels (60) und der Scheibe (10) erstreckt.

23. Elektrochemische Zelle (120) nach Anspruch 22, bei der die Haltescheibe (10) an das Abdichtmittel (60) von dem Stromkollektor (80) angebracht wird.

24. Elektrochemische Zelle (120) nach Anspruch 23, bei der die Zelle (120) ferner einen kreisförmigen metallischen Endkappenanschluß (100) enthält, welcher innerhalb der Wand (76) des Abdichtmittels (60) und benachbart zu der Haltescheibe (IO) angeordnet ist.

25. Elektrochemische Zelle (120) nach Anspruch 24, bei der der metallische Endkappenanschluß (100) einen physikalischen und elektrischen Kontakt mit dem Stromkollektor (80) herstellt.

26. Elektrochemische Zelle (120) nach Anspruch 24 oder nach Anspruch 25, bei der der metallische Endkappenanschluß (100) einen physikalischen und elektrischen Kontakt mit der Haltescheibe (10) herstellt.

27. Elektrochemische Zelle (120), welche einen zylindrischen Metallbehälter (110) enthält, welcher an einem Ende geschlossen ist und an dessen anderem Ende mit einer Abdichtanordnung (50) gekröpft abgedichtet ist, die ein radförmiges plastisches Abdichtmittel (60) aufweist, welches eine Zentralbohrung und einen äußeren Umfang aufweist, welcher über eine nach oben sich erstreckende Wand (76) definiert wird, wobei die Anordnung (50) ferner eine Haltescheibe (10) aufweist, die mit dem Mittel (60) über einen metallischen Anodenstromkollektor (80) befestigt ist, welcher sich in Axialrichtung durch die Mitte der Haltescheibe (10) und der Bohrung des Mittels (60) erstreckt, wobei die Anordnung (50) ferner einen kreisförmigen metallischen Endkappenanschluß (100) enthält, welcher innerhalb der Wand (76) des Abdichtmittels (60) und benachbart zu der Haltescheibe (10) angeordnet ist, wobei die Haltescheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 beansprucht ist, und wobei die gekröpfte bzw. umgefaltete Abdichtung in die Haltescheibe (10) übergeht, welche radial nach innen an der Kante (30) gedrückt wird, wobei die Kante (30) eine elastische, radial nach außen gerichtete Kraft auf die Innenwandoberfläche des plastischen Abdichtmittels (60) ausübt und es gegen die Innenwandoberfläche des zylindrischen Behälters (110) drückt, um eine Abdichtung zu bilden, und die zentrale Plattform (14) der Haltescheibe (10) nach oben gezwängt wird, um einen mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen dem Stromkollektor (80) und dem Endkappenanschluß (100) herzustellen.

28. Elektrochemische Zelle (120) nach einem der Ansprüche 18 bis 27, bei der die Haltescheibe (10) und das Abdichtmittel (60) zusammenwirken, um ein Aufblasen des Mittels (60) bei Zelldruck zu verhindern.