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Elektrische Primär- oder Trockenzelle Die Erfindung bezieht sich auf
elektrische Primärzellen oder Trockenzellen, wie sie in Taschenlampen, Stableuchten
u. dgl. gebraucht werden und deren negative Elektrode aus einem die Zelle umfassenden,
einseitig offenen Gefäß aus Zink besteht. Die positive Elektrode derartiger Zellen
besteht meist aus einem gegenüber dem Zinkgefäß. isolierten, an dessen offener Seite
aus diesem herausragenden Kohlestab. Ziel der Erfindung ist es, durch eine Schutzhülle
den Austritt des flüssigen Elektrolyts aus der Zelle und den dadurch entstehenden
Schaden an der Taschenlampe bzw. Stableuchte oder an Nachbarzellen zu verhindern,
die mit der hier behandelten Zelle zusammen eine Batterie bilden.
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Bei Kurzschluß oder längerer Überlastung einer bekannten Zelle dieser
Art dehnt sie sich aus und verdrängt einen Teil der darin enthaltenen Elektrolytflüssigkeit,
der durch die Wände austritt. Der gewöhnlich aus Zinkchlorid oder Ammoniumchlorid
bestehende Elektrolyt zerstört dann innerhalb kurzer Zeit das meist aus 'Messing
hergestellte Gehäuse der Taschenlampe, Stableuchte od. dgl. Selbst bei längerem
Nichtgebrauch quellen die bekannten Zellen und klemmen im Lampengehäuse, so daß
sie sich kaum noch entfernen lassen. Eine Taschenlampenbatterie od. dgl. besteht
meist aus zwei oder mehr derartigen Zellen; der aus einer Zelle leckende Elektrolyt
schließt die Nachbarzelle kurz und macht die Batterie, vielfach auch die ganze Lampe
unbrauchbar.
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Die bekannten Zellen für Stableuchten, wie sie für Signal- oder sonstige
Zwecke an zahlreichen Stellen gebraucht werden, haben gewöhnlich eine negative Elektrode
aus einem einseitig offenen Zinkgefäß, dessen Boden durch eine wachsüberzogene
Abschlußscheibe
geschützt ist und das die positive Mittelelektrode mit ihrer Umhüllung aus depolarisierender
Mischung umgibt. Die wachsüberzogene Bodenscheibe verzögert die zerstörende Wirkung
des Elektrolyts auf den Boden des Zinkgefäßes, das dafür aber an der Seitenwand
etwas über dem Boden angefressen wird. An dieser Stelle pflegt der Elektrolyt meist
nach längerem Gebrauch der Zelle auszutreten. Ein Schutz ist also nicht nur für
den Boden, sondern auch für die Seitenwände "und den oberen Abschluß der Zelle vonnöten.
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Die Erfindung schafft einen solchen Schutz, der maschinell leicht
anzubringen ist und die Zinkelektrode flüssigkeitsdicht umgibt- und abschließt,
so daß der Elektrolyt selbst dann nicht austreten kann, wenn er sich an einer Wandstelle
der Zinkelektrode durchgefressen hat.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Zinkelektrode von einer zylindrischen
Blechhülse umschlossen ist, die gegenüber beiden Zellenelektroden isoliert ist und
deren Kanten an einem Ende um die Zinkelektrodenwand oder eine Abschlußscheibe,
am anderen Ende um eine die Zelle flüssigkeitsdicht verschließende Abschlußscheibe
herumgezogen sind, wobei die Pole der Zelle an einander gegenüberliegenden Seiten
der Zelle frei liegen und ein Pol durch eine der besagten Abschlußscheiben hindurchragt.
So kann an der einen Zellenseite die Zinkelektrode teilweise frei liegen und als
negativer Pol dienen, während die Blechhülse gemäß der Erfindung sie mit einem Randflansch
unmittelbar umfaßt, oder es kann ein getrennter, mit der Zinkelektrode leitend verbundener
Pol vorhanden sein, der in einer von dem Randflansch der Blechhülse gehaltenen Abschlußscheibe
liegt.
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Infolge der Isolation der Blechhülse gegenüber beiden Elektroden lassen
sich beliebig viele Zellen gemäß der Erfindung selbst dann zu einer Batterie vereinigen,
wenn die Blechhülsen benachbarter Zellen miteinander in Kontakt stehen. Wenn die
Zinkwand der -Zelle an irgendeiner Stelle leck geworden ist, arbeitet die Zelle
ungestört weiter, da der Elektrolyt nicht aus der Blechhülse austreten und einen
Kurzschluß verursachen kann. Vorteilhafterweise ist die Blechhülse gegenüber beiden
Elektroden durch einen Umschlag aus flüssigkeitsdicht und nichtleitend gemachtem
Papier isoliert.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert,
und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch eine Zelle gemäß der Erfindung, Fig.
2 und 3 die Zelle nach Fig. i von oben bzw. von unten, Fig.4 eine Seitenansicht
von Zellenteilen, insbesondere des isolierenden Papierumschlages, Fig. 5 eine Seitenansicht
einer Zelle gemäß der Erfindung in abgeänderter Form, teilweise im Schnitt, Fig.
6 und 7 die Zelle nach Fig. 5 von oben bzw. von unten, Fig. 8 einen Längsschnitt
durch eine dritte Form der lecksicheren Zelle gemäß der Erfindung, Fig. g einen
Querschnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8, Fig. io eine Teilansicht der Zinkelektrode
der Zelle nach Fig. 8, Fig. i i einen Längsschnitt durch eine vierte Form der lecksicheren
Zelle gemäß der Erfindung, Fig. 12 die auseinandergezogenen Teile der Zelle nach
Fig. i i und Fig. 13 eine Ansicht der Zelle nach Fig. i i von oben.
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Bei der in Fig. i bis 4 gezeigten Zelle ist das die negative Elektrode
bildende Zinkgefäß mit z, der die positive Elektrode bildende Kohlestab mit 2 bezeichnet.
In dem um den Stab :2 angeordneten Beutel 3 ist die depolarisierende Mischung enthalten.
Die Zelle wird von der Metallhülse 4 gemäß der Erfindung umschlossen.
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In dem Boden des Zinkgefäßes i ist eine Ringnut 5 vorgesehen. Der
so .gebildete Randflansch von i wird von .der herumgezogenen Unterkante 6 der Blechhülse
4 umfaßt, und zwar derart, @daß der Flansch 6 und die Bodenplatte 7 auf gleicher
Ebene liegen. Eine Pappscheibe 8 liegt auf der Bodenplatte 7 des Zinkgefäßes i und
ist mit dieser durch Hitze oder Druck verbunden, um sie vor dem Angriff des Elektrolyts
zu schützen. Das gleiche Ergebnis kann man durch Eingießen von Asphalt, Wachs oder
anderen gießfähigen, selbsthärtenden Isolierstoffen erreichen. Nach dem Eingießen
des Elektrolyts g ist der Kohlestab 2 mit dem die depolarisierende Mischung enthaltenden
Beutel 3 derart in das Zinkgefäß i eingesetzt, daß der Spiegel des Elektrolyts g
nahe an die Abschlußscheibe io des Gefäßes heranreicht, aber dazwischen noch einen
hinreichenden Gasraum i i frei läßt. .Auf das freie Ende der Kohleelektrode 2 ist
eine Metallkappe 12 als positiver Pol aufgezogen, die in eine Öffnung der isolierenden
Abschlußscheibe io paßt. Der obere Bördelrand der Hülse 4 bildet einen die Abschlußkante
io umfassenden Flansch 13. Zur Entgasung der Zelle durch die Kohleelektrode ist
eine kleine Öffnung 14 in der Metallkappe 12 vorgesehen: Die vorzugsweise aus Eisenblech
bestehende Hülse 4 bildet einen Zylinder mit nach innen umgeflanschtem Ober- und
Unterrand. Eine Gummidichtung 15 ist zwischen dem Flansch 6 und dem Zinkgefäß i
eingeklemmt, zweckmäßigerweise durch Auflegen auf den Flansch 6 vor dem Einschieben
der Zelle in die Hülse. Das Zinkgefäß i ist gegenüber der Hülse 4 durch einen Umschlag
16 aus vorbehandelter Pappe, Papier, Gummi od. dgl. isoliert, dessen unteres Ende
17 in die Nut 5 hineinreicht. Nach dem Einsetzen der Zelle in die Hülse 4 wird die
Abschlußscheibe io über die Metallkappe 12 gezogen und der Oberrand der Hülse 4
zu dem in eine Nut der Scheibe io eingreifenden Flansch 13 herumgebogen. Der Gasinnendruck
und das Quellen der Zellenfüllung beim Gebrauch verbessern nur die Dichtung zwischen
4 und i, ohne daß die Flüssigkeit austreten kann. Das Gaspolster ii läßt ein gewisses
Quellen ahne Platzen der Zelle zu, wozu der langsame Gasaustritt durch 14 beiträgt.
In
der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 7 ruht eine isolierende Bodenabschlußscheibe
18 auf dem Unterrandflansch i9 der Stahlhülse 4 und ist durch eine Metallscheibe
2o versteift. Ein Niet 21 ist durch die Mitte der Scheibe 18 bis zum Kontakt mit
dem Boden des Zinkgefäßes i durchgeführt und bildet den negativen Pol der Zelle.
Wiederum ist eine Isolierhülle 16 zwischen der Stahlhülse 4 und dem Zinkgefäß i
vorgesehen. Eine Isolierscheibe 22 schließt die Zelle oben ab. Ein durch sie durchgeführter
Niet 23, der Kontakt mit dem Kohlestab 2 hat, bildet den positiven Pol. Der Zusammenbau
geschieht in derselben Weise wie bei der vorbeschriebenen Zelle, mit einem abschließenden
Randflansch 13 an der Stahlhülse 4 zum Festhalten der Abschlußscheibe 22.
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In der dritten Konstruktionsform nach den Fig.8 bis io ist die Zelle
innerhalb der röhrenförmigen Stahlhülse 4 wie folgt gebaut: Eine Buchse 16 aus Isolierstoff
ist in die zylindrische Hülse 4 eingezogen. In die Hülse 4 sind zwei Nuten 24, 25
eingepreßt, welche die Abschlußscheiben io bzw. 8 oben und unten in ihrer Lage halten.
Der Zinkzylinder i ist mit dem Metallboden 26 durch eine Nase 27 verbunden, die
aus der Zinkplatte herausragt und von der aufgebogenen Unterkante der Isolierbuchse
16, dem in leitenden Kontakt mit ihr stehenden Metallboden 26 sowie schließlich
dem herumgezogenen Randflansch 15 der Blechhülse 4 festgeklemmt wird. Die Klemmstelle
wird nach oben durch die Nut 24 begrenzt. Die Bodenplatte ist gegen Zersetzung durch
den Elektrolyt mittels einer Scheibe 8 aus säurefestem Werkstoff oder mittels einer
Lage Siegellack geschützt. Nach dem Eingießen des Elektrolyts 9 wird die Kohleelektrode
2 mit der üblichen Umhüllung 3 mit depolarisierender Mischung eingesetzt und die
isolierende Abschlußscheibe io über die Metallkappe 12 gezogen, bis sie auf dem
Innenflansch 25 ruht. Die Oberkante der Hülse 4 wird dann in Richtung zur Abschlußscheibe
io bis zum dichten Eingriff bei 13 umgebördelt, worauf die Zelle gebrauchsfertig
ist.
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In einer vierten, aus den Fig. i i bis 13 ersichtlichen Ausführungsform
besteht die negative Elektrode wieder aus einem Zinkgefäß i und die positive Elektrode
aus einem Kohlestab 2 mit depolarisierender Umhüllung 3. Eine Metallhaube 28 schließt
die Zelle nach oben ab. Die Zelle ist von der Metallhülse 4 umgeben. Das Zinkgefäß
i hat einen abgesetzten Bodenteil 7, der von dem Ringwulst 5 umgrenzt ist.
Der Wulst 5 wird von einem Flansch 6 der Stahlhülse 4 derart umfaßt, daß der Flansch
4 und der Boden von i eine Ebene bilden. Die Kohleelektrode 2 und die depolarisierende
Mischung sind von der üblichen Form und Zusammensetzung. Die Mischung 3 ist von
dem Elektrolyt 9 umschlossen, der vorteilhafterweise zu gallertartiger Konsistenz
verfestigt ist, indem die Zelle nach dem Einsetzen der positiven Elektrode in heißes
Wasser getaucht wird. Die Metallkappe 28 paßt mit ihrem Oberteil 29 genau auf das
freie Ende der Kohleelektrode 2. Der Rand der Kappe 28 ist nach außen zu einem Flansch
30 herumgezogen, der von der Metallhülse 4 umfaßt wird. Eine paraffinüberzogene
Zwischenscheibe 31 und eine verhältnismäßig schwere Asphalt-Abschlußscheibe 32 sind
unter der Metallhaube 28 über den Kohlestab 2 gezogen; die Scheibe 32, die etwas
zusammendrückbar ist, ist zwischen dem Flansch 30 und einem Innenflansch
33 an der Oberkante des Zinkgefäßes i festgeklemmt. Zum zusätzlichen Schutz vor
dem Angriff des Elektrolyts ist die Innenseite der Kappe 28 mit Ausnahme ihres Oberteils
29 mit Schutzlack überzogen. Die Kappe 28 braucht nicht, wie es bei derartigen Kappen
üblich ist, aus Messing zu bestehen, sondern kann auch aus anderen Metallen hergestellt
sein; besteht sie aus Stahl od. dgl., so empfiehlt sich ein Schutzüberzug aus 8o°/o
Blei und 20% Zinn, auf den zusätzlich ein säurefester Lack aufgetragen werden kann.
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Die Herstellung der in den Fig. i i bis 13 dargestellten Zelle ist
mit bekannten Mitteln, wie Ziehen der Elektrode i, Pressen des Bodenteils im Gesenk
nach Einlegen einer Asphaltscheibe 34 und einer Pappscheibe 35 zum Korrosionsschutz,
Eingießen des Elektrolyts, Einsetzen der Kohleelektrode und Verfestigen des Elektrolyts
durch Hitze leicht auszuführen. Zur Isolation der Metallhülse 4 gegenüber der Zinkelektrode
i ist zwischen beiden Teilen noch eine Isolierhülle 16 ohne Boden und mit dem Innenrandflansch
17 vorgesehen. Die Reihenfolge des Zusammenbaus entspricht der bei den früher beschriebenen
Ausführungen. Die Innenfläche der Metallhülse 4 und anderer korrosionsbedrohter
Teile kann mit einem Isolierüberzug überspritzt werden, beispielsweise einem solchen
aus Asphaltemulsion, der dann die Isolierumhüllung 16 ersetzt.