MXPA01000866A - Montaje de tapa de un extremo para una celda alcalina - Google Patents

Abstract

Un montaje de tapa de un extremo para sellar el extremo abierto de un alojamiento cilíndrico de celda alcalina de diámetro pequeño que comprende una tapa terminal del extremo, un disco sellador aislante como capa debajo de dicha tapa del extremo, y un colector de corriente alargado que atraviesa una abertura en dicho disco sellador aislante, por lo menos una parte del disco sellador aislante yace dentro del alojamiento de celda. La tapa del extremo terminal tiene un borde periférico, preferentemente formado por una saliente curva. que se fija dentro del borde periférico del disco sellador aislante. El montaje de tapa del extremo no requiere otro apoyo de discos metálicos dentro del disco sellador y aislante. E1 disco aislante comprende un reborde discontinuo que tiene varias extremidades integrales que emanan hacia abajo dentro del interior de la celda desde el borde periférico del disco aislante. El disco sellador aislante tiene una membrana rompible formada integralmente en este.

Description

MONTAJE DE TAPA DE UN EXTREMO PARA OKA CELDA ALCALINA La invención se refiere a un montaje de tapa de un extremo para sellar las celdas electroquimicas alcalinas de menor diámetro, particularmente las celdas alcalinas de tamaño AAAA (LR61) . La invención se refiere a los elementos dentro del montaje de tapa de un extremo que permiten a los gases escapar del interior de la celda.

Las celdas electroquimicas alcalinas convencionales se forman con un alojamiento cilindrico con un extremo abierto. Inicialmente, el alojamiento se forma con el extremo abierto alargado. Después de que el contenido de la celda se ha distribuido, la celda se cierra engarzando el borde del alojamiento por encima de un borde del ensamble de la tapa del extremo y comprimiendo de manera radial al alojamiento, alrededor del montaje, para conseguir un sello hermético. El montaje de la tapa del extremo comprende una placa terminal expuesta, de tapa del extremo, y comprende generalmente un elemento plástico aislante que forma un borne en el extremo abierto del alojamiento y aisla a la placa terminal de tapa del extremo del alojamiento de la celda. Un problema asociado con el diseño de celdas alcalinas es la tendencia de la celda No. Ref. : 126664 a la producción de gases mientras continua la descarga después de cierto limite, normalmente cerca del punto de consumo total de la capacidad útil de la celda. Convencionalmente, las celdas alcalinas se producen con un elemento rompible, tal como un diafragma o membrana, dentro del montaje de tapa del extremo, por ejemplo, como se describe en la Patente de los E. U. No. 3,617,386. Tales diafragmas o membranas se diseñaron para seccionarse cuando la presión del gas dentro de la - celda excede un nivel predeterminado. El montaje de tapa del extremo puede proveerse con orificios de ventilación para que el gas escape cuando el diafragma o la membrana sea seccionado (a) . El montaje de tapa del extremo publicado en la Patente de los E. U. No. 3,617,386 requiere de un espacio considerable que reduce la cantidad de espacio disponible para los componentes activos dentro de la celda.

Para facilitar un sello hermético, las celdas alcalinas tienen montajes de tapa del extremo que incluyen un disco metálico de soporte introducido en un cavidad dentro del elemento plástico aislante. El disco metálico de soporte es un elemento separado, alejado de la placa terminal de tapa del extremo. El disco metálico de soporte puede tener una superficie arrollada, como se muestra en las Patentes de los E. U. Nos. 5,532,081 ó 5,080,985, lo cual asegura la resistencia del montaje de tapa del extremo a elevadas fuerzas radiales de compresión durante el engarzado del alojamiento de la celda alrededor del montaje de tapa del extremo. Tal disco de soporte permite la aplicación de altas fuerzas radiales durante el engarzado. Esto resulta siempre en un sello mecánico hermético alrededor del montaje de tapa del extremo. Sin embargo, tales diseños pueden ocupar un espacio adicional dentro de la celda y pueden incrementar marcadamente la complejidad de la producción, particularmente si se aplica a celdas muy pequeñas.

La Patente de los E. U. No. 4,670,362 publica un disco plástico aislante que se ajusta a presión dentro del extremo abierto de un chasis cilindrico de una celda alcalina. El disco aislante publicado no comprende nylon. El disco aislante publicado en esta referencia no se contempla para el uso las celdas de poco tamaño, p. ej . , las celdas alcalinas de tipo AAAA. El disco aislante publicado que se ajusta a presión, requiere de una fuerza adicional para su inserción dentro del extremo abierto del chasis cilindrico. Cualquier fuerza adicional requerida para la inserción del disco aislante se convierte en una desventaja para sellar celdas de poco diámetro, p. ej . , las celdas alcalinas de tipo AAAA, a causa la dificultad en el manejo de tales celdas de menor tamaño.

Puede formarse integramente una membrana de ventilación rompible como parte del elemento plástico aislante dentro del montaje de tapa del extremo. Tal membrana de ventilación puede tener, de manera tipica, una forma circular como se muestra en la Patente de los E. U. No. 4,537,841. Esta referencia publica un reborde discontinuo que se origina en la base del elemento aislante y requiere un disco metálico de soporte por separado, sostenido en su lugar dentro de una cavidad en el elemento aislante. Como se muestra en esta referencia, la membrana rompible puede formarse de manera integra como una porción delgada del elemento plástico aislante. La membrana rompible también puede formarse con una configuración tal que contenga surcos o que sea circular, como se publica en la Patente de los E. U. No. 5,080,985. Los métodos de engarzado del alojamiento alrededor del elemento aislante se publican en la Patente de los E. U. No. 5,150,602.

Un problema asociado con el diseño de los montajes de tapa del extremo para las celdas alcalinas tipo AAAA es que cualquier disco plástico aislante que se emplee para sellar la celda tiene que tener, necesariamente, un diámetro muy pequeño, que corresponda al diámetro menor de la celda. A causa de que tales discos son muy pequeños, estos puede ser más propensos a la fragmentación que los discos aislantes para celdas _de mayor tamaño, particularmente cuando se aplican las fuerzas compresivas radiales.

La invención se dirige a un montaje de tapa del extremo, preferentemente para las celdas alcalinas cilindricas de menor diámetro. El montaje de tapa del extremo se introduce en el extremo abierto del alojamiento de la celda. La invención se dirige a montajes de tapa del extremo, preferentemente para las celdas alcalinas cilindricas con un diámetro menor al diámetro de las celdas de tamaño AAA (menor a 10 milímetros, preferentemente con un diámetro de alrededor de 7 y 9 milímetros) . En una modalidad preferida, la invención se dirige a un montaje de tapa del extremo para las celdas AAAA (Cuádruple A) (designadas por la IEC como celdas "LR61") . Tales celdas tiene un diámetro de alrededor de 7.7 y 8.3 milímetros, y una longitud de alrededor de 41.5 y 42.5 milímetros.

Se ha determinado que para las celdas alcalinas cilindricas con un tamaño muy pequeño, conocidas, las celdas con una alojamiento de celda cilindrico con un diámetro menor al diámetro del alojamiento de la celda tipo AAA, y particularmente el diámetro para el alojamiento de la celda tipo AAAA (LR61) , puede obtenerse un sello suficientemente hermético sin incluir una disco metálico de soporte por separado dentro del alojamiento de la celda, aparte de la tapa del extremo. En particular, se ha determinado que no existe la necesidad de emplear un disco metálico de soporte (sin tomar en cuenta si es plano o si tiene una circunvolución), aparte de la tapa del extremo, en cualquier lugar dentro del alojamiento de la celda. En lugar de ello, un sello suficientemente hermético puede suministrarse para tales celdas alcalinas cilindricas menores, en el extremo abierto de estas, p. ej . , las celdas tipo AAAA (LR61), al emplear un montaje de tapa del extremo con dos elementos de manera esencial, conocido, un único disco plástico aislante sellador (con el colector de corriente a través de este) , con un borde periférico que se extiende hacia arriba y una tapa del extremo terminal con un borde periférico que se sujeta por dentro preferentemente, que se apresa dentro de la superficie interna del borde periférico del disco sellador. La tapa del extremo terminal tiene de preferencia, forma de "sombrero", con una sección plana que termina en una pared que se extiende hacia abajo. La pared que se extiende hacia bajo de la tapa del extremo termina en una saliente curva (cóncava) cuando la celda se observa mientras está hacia abajo con la tapa del extremo en lo más alto. La saliente curva hacia dentro termina en una pared que se extiende hacia arriba y que termina en una borde periférico de la tapa del extremo que muerde dentro de la superficie interna del borde periférico del disco aislante sellador.

El disco aislante sellador puede tener un reborde circular que se extiende hacia abajo desde el borde del disco y en dirección hacia el interior de la celda. El reborde es discontinuo preferentemente, formando así una variedad de extremidades individuales que están, a una misma distancia una de la otra de preferencia. De manera preferencial, existen cuatro extremidades que están espaciadas igualmente una de la otra y se extienden hacia abajo desde el borde del disco aislante. De preferencia, cada extremidad es idéntica y se extiende hacia el interior de la celda. Las extremidades individuales separadas han sido determinadas para incrementar la flexibilidad del disco aislante, para que este soporte de mejor manera las fuerzas radiales de compresión aplicadas durante el engarzado y la composición de la presión gaseosa desde la parte interna de la celda, sin fragmentación alguna.

La parte intermedia del disco aislante tiene una sección mas fina que crea una membrana rompible. Preferentemente, la membrana rompible tiene la forma de un sector circular truncado o tiene forma circular. La membrana rompible puede tener otra configuración, por ejemplo, oval, rectangular, de paralelepípedo o poligonal, o en forma de surcos rectos o curvos. La membrana se rompe cuando la presión del gas en la celda alcanza una nivel predeterminado.

Se ha establecido que el montaje de tapa del extremo, proporcione una sello suficientemente hermético, aunque no contenga un disco metálico de soporte separado, aparte de la tapa del extremo, y aunque la celda pueda estar sujeta a condiciones ambientales extremas de calor o frío. La saliente curva del borde periférico de la tapa del extremo funciona como un resorte radial en donde las fuerzas radiales suficientes se mantienen para producir siempre un sello hermético. El montaje de tapa del extremo de la invención ocupa menos espacio dentro de la celda que los montajes de tapa del extremo que incluyen un disco metálico de soporte separado, sostenido por el disco aislante sellador.

La invención se describe mas detalladamente en referencia a los dibujos, en los cuales: La Fig. 1 es una vista de la sección transversal de una modalidad específica del montaje de tapa del extremo de la invención, sellada dentro del extremo abierto de una celda alcalina tipo AAAA (LR61) ; tomada a lo largo de las líneas discontinuas 1-1 de la Fig. 2A.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva del corte del montaje de tapa del extremo mostrado en la Fig. 1.

La Fig. 2A es una vista superior del corte horizontal del disco aislante, mostrando una membrana rompible en este.

La Fig. 3 es una vista detallada de los componentes que comprenden el montaje de la tapa del extremo en las Figs. 1 y 2.

El montaje 10 de la tapa del extremo de la invención (Figs. 1 - 3) es apropiado para su aplicación en las celdas alcalinas cilindricas, teniendo preferentemente, un diámetro de alojamiento menor que el diámetro del alojamiento de la celda tipo AAA, esto es, menor que alrededor de 10 milímetros, y de manera preferente con un diámetro exterior de alojamiento de alrededor de 7 y 9 milímetros. El montaje 10 de tapa del extremo de la invención es particularmente apropiado para su aplicación en las celdas alcalinas cilindricas de tamaño AAAA. Tales celdas tiene un diámetro exterior de alojamiento de alrededor de 7.7 y 8.3 milímetros, típicamente. Esto, por supuesto, no quiere decir que tal montaje de tapa del extremo no pueda usarse en celdas de mayor tamaño, dependiendo de la fuerza del plástico y/o la presión interna esperada.

Una modalidad específica del montaje 10 de tapa del extremo de la invención, preferida para la celda alcalina tipo AAAA 100 (Cuádruple A) se muestra en las figuras 1 - 3.

(La celda tipo AAAA es contrarrferida por el Instituto Americano de Normas Nacionales (ANSÍ) como la celda tipo "25A" y en Europa por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) como la celda tipo "LR61") . La celda alcalina tipo AAAA (LR61) 100 (Fig. 1) es una celda cilindrica que tiene un alojamiento 70 cilindrico con una longitud de alrededor de 41.5 y 42.5 milímetros y un diámetro exterior de alrededor de 7.7 milímetros y 8.3 milímetros. El grosor de las paredes del alojamiento 70 puede estar entre los 0.1 milímetros y los 0.25 milímetros. La celda tipo AAAA (LR61) 100 puede emplear el ánodo y cátodo de celda alcalina, las sustancias químicas electrolíticas, y el material de separación empleados de manera convencional en las celdas de mayor tamaño, por ejemplo, en las celdas tipo AA o C y D. Así, la celda 100 puede tener un ánodo 20 con cinc, un cátodo 30 con dióxido de manganeso compacto, y un electrolito, dentro del ánodo, comprendiendo hidróxido de potasio. Los aditivos pueden ser empleados, como es lo convencional, para modificar las características químicas de la celda. La celda alcalina puede emplear un material 40 de separación de celda alcalina, poroso a los iones, comprendiendo típicamente al rayón o a la celulosa. El montaje de tapa del extremo 10 de la invención no se considera para restringirse a algún químico de celda alcalina y/o a algún tamaño de celda alcalina. En una modalidad preferida, el montaje de tapa del extremo 10 de la invención se considera para su aplicación en las celdas alcalinas tipo AAAA (LR61), utilizando los químicos convencionales de la celda alcalina y las modificaciones de estos. Por ejemplo, tales químicos representativos se publican en la Patente de los E. U. No. 5,401,590, incorporada en este medio como referencia.

El montaje de tapa del extremo mostrado en las Figs. 1, 2, 2A y 3 comprende un disco aislante sellador 150, una tapa del extremo terminal 200, y un colector 80 de corriente alargado. La tapa del extremo 200 conforma la terminal negativa de la celda alcalina tipo AAAA 100 (Fig. 2) . (La descripción que se realiza se hace en referencia a las figuras que muestran el montaje de tapa del extremo 10 cuando es visto con la celda orientada en posición vertical, con el montaje de tapa del extremo 10 en la parte superior) . La tapa del extremo terminal 200 tiene preferentemente, forma de "sombrero", con una sección plana 205 que termina en una pared que se extiende hacia abajo 210. La pared que se extiende hacia abajo 210 tiene un ángulo hacia fuera desde la vertical como se muestra en las Figs. 1 y 2. La pared que se extiende hacia abajo 210 termina en una saliente curva hacia dentro 215, cuando la celda es vista estando hacia abajo con la tapa del extremo 200 hacia arriba. La saliente curva hacia dentro 215 termina en una pared que se extiende hacia arriba 220 que termina en el borde periférico 222 de la tapa del extremo 200.

El disco aislante 150 tiene una sección más gruesa el cual conforma el refuerzo 151 que tiene una abertura central 90 en este. La abertura central 90 se forma con el propósito de insertar en ella el colector metálico de corriente 80. La abertura 90 está ligeramente alargada en el extremo del orificio de entrada 153a para permitir una fácil inserción de la porción conductora 80a del colector de corriente 80. La cabeza 85 del colector de corriente 80 está soldada de la manera deseada a la superficie base de la sección plana 205 de la tapa del extremo 200. En la celda alcalina 100 cualquier parte del alojamiento 70 puede conformar la terminal positiva. Preferentemente, la terminal positiva es la punta 76 (el relieve de la superficie) localizada en el extremo cerrado 74 del alojamiento 70. el disco aislante 150 tiene una sección media 154 localizada entre el refuerzo 151 y el borde periférico 155. El reborde 157 puede ser continuo, rodeando la superficie interna del alojamiento 70.' Preferentemente, el reborde 157 es discontinuo, formando de esta manera varias extremidades individuales 157 (Figs. 1, 2A y 3) que están separadas de la manera deseada una de la otra a distancias iguales. Preferentemente, existen cuatro extremidades 157 (Fig. 2A) que están espaciadas igualmente una de la otra y se extienden hacia abajo desde el borde periférico 155 del disco aislante 150. Cada extremidad 157 pude ser idéntica, de manera deseada, y extenderse hacia el interior de la celda hasta un nivel por debajo del plano de la superficie base 159 del refuerzo 151. Las extremidades individuales separadas se han adaptado para añadir mayor flexibilidad al disco aislante, para que este resista de mejor manera las fuerzas radiales de compresión aplicadas durante el engarzado y la composición de la presión gaseosa dentro de la celda, sin fragmentación alguna.

Preferentemente, existe un espacio 73 entre la superficie externa de la extremidad 157 y la superficie interna del alojamiento 70. Así, generalmente, la superficie externa de la extremidad 157, debajo de la muesca 75, no tiene contacto alguno con el alojamiento 70 de la celda y no forma un ajuste a presión alrededor de la muesca 75 circunferencial. Esto permite una fácil introducción del borde periférico 155 del disco 150 sobre la muesca 75 durante el armado de la celda. Esto es, solo se necesita una pequeña fuerza para insertar el borde periférico 155 del disco 150 sobre la muesca 75 circunferencial, puesto que se prefiere que esta no se ajuste a presión alrededor de la muesca 75. (El ajuste a presión ocurre sí el diámetro externo máximo de una sección del reborde circunferencial o de la extremidad 157, debajo de la muesca 75 circunferencial, es mayor que el diámetro interno en el plano de dicha muesca 75, como en la modalidad ilustrada en las Figs. 1 y 2). La extremidad 157 provee un soporte estructural adicional al disco aislante 150 y permite que se aplique las fuerzas radiales mayores al disco aislante 150 durante el engarzado de la sección superior 71 del alojamiento de la celda alrededor de dicho disco sellador. La sección media 154 del disco aislante 150 tiene una sección adelgazada 152 integral, por lo menos, la cual conforma una membrana rompible, orientada perpendicularmente, de manera preferida, al eje longitudinal 190 de la celda. La membrana rompible 152 puede estar hecha, como se desee, a manera de un segmento truncado de un circulo o un circulo que se encuentre entre la extremidad 157 y el refuerzo 151 (Figs. 1 y 2A) . La membrana rompible 152 puede tener alguna otra forma, por ejemplo, forma oval, rectangular, de paralelepípedo o poligonal. De manera alternativa, la membrana rompible 152 puede tener forma de surcos rectos o curvos, formando una sección rompible delgada dentro de una parte del disco aislante 150. La membrana rompible 152 se produce de manera benéfica durante el moldeo del disco aislante 150, preferentemente por medio del moldeo por inyección.

Se ha determinado que el montaje de tapa del extremo 10 resulta en una sello suficientemente hermético, aunque la celda sea sujeta a condiciones ambientales extremas de calor o frío, por ejemplo, entre -29° C y 71° C, aunque este montaje no contenga un disco de soporte separado, es decir, aparte de la tapa del extremo 200. La saliente curva 215, en el borde de la tapa del extremo, funciona como un resorte radial, en donde se mantienen las fuerzas radiales suficientes para producir un sello hermético, aunque la celda se exponga a condiciones ambientales extremas de calor o frío. Con las celdas con diámetros muy pequeños, menores al diámetro de las celdas tipo AAA, y en particular las celdas tamaño AAAA, la tapa del extremo 200 con la saliente curva 215, junto con su borde y con el disco aislante 150, y, preferentemente con varias extremidades 157 separadas, permite que el montaje de tapa del extremo resista la compresión radial suficiente para que se mantenga un sello hermético por siempre.

El montaje de tapa del extremo 10 (Figs. 1 y 2) puede armarse a partir de los componentes individuales (Fig. 3), soldando primero la cabeza 85 del colector de corriente 80 a la superficie interna de la sección central 205 de la tapa del extremo 200. El colector de corriente 30 se introduce entonces hacia abajo a través de la abertura 90 dentro del refuerzo 151. El refuerzo 151 puede producirse inicialmente con una pared delgada en la base de la abertura 90, tal que la abertura 90 no corre por completo a través del refuerzo 151. En tal caso, la pared delgada se perfora al forzar el colector de corriente 80 a través de la abertura 90, produciendo de esta manera un ajuste por fricción entre el colector de corriente 80 y la pared que define la abertura 90. La abertura 90 también puede tener inicialmente un diámetro ligeramente menor al diámetro del colector de corriente 80, esto mejora el ajuste por fricción entre el colector de corriente 80 y la pared que define la abertura 90. El colector de corriente 80 se empuja entonces a través de la abertura 90 hasta que la cabeza 85 del colector de corriente se apoya en la superficie superior 153 del refuerzo 151 (Fig. 1) . Mientras se empuja el colector de corriente 80 a través de la abertura 90, el borde periférico 222 de la tapa del extremo 200 se apoya en la superficie interna del borde periférico 155 del disco aislante 150.

El disco plástico aislante 150 con el colector de corriente 80 y la tapa del extremo 200 soldados puede introducirse entonces dentro del extremo abierto 79 del alojamiento cilindrico 70. El alojamiento 70 tiene una muesca circunferencial en su superficie, formando un estribo circunferencial 75 cerca del extremo abierto 79. El disco aislante 150 tiene un surco circunferencial 156 alrededor de la superficie externa de su borde periférico 155 (Figs. 1 y 3) . El disco aislante 150 se inserta para que el surco 156 se apoye sobre el estribo circunferencial 75, el cual forma un asiento para el disco aislante 150. Una porción 158a del disco aislante 150 se apoya por encima del estribo 75 y una porción 158b del disco aislante 150 se apoya por debajo del surco 75. El alojamiento 70 se forma de manera inicial para que tenga una sección alargada 71 en el extremo abierto 79. Esto es, el diámetro del alojamiento 70 en el extremo abierto 79 es, inicialmente, mayor que el diámetro del apoyo del alojamiento .

La sección agrandada 71 del alojamiento 70 se comprime primero radial ente, alrededor del borde periférico 155 del disco aislante 150, hasta que la superficie interna de la sección 71 del alojamiento presiona de manera muy firme contra la porción superior 158a del borde periférico 155. Durante el engarzado radial, la saliente curva 215 se comprime hacia dentro, mientras que la sección plana 205 de la tapa del extremo 200 y las extremidades 157 del disco aislante 150 se mueven ligeramente hacia abajo en dirección del interior de la celda. El movimiento hacia abajo de la sección plana 205 de la tapa del extremo 200 provoca que la cabeza 85 del colector de corriente 80 presione firmemente contra la superficie superior 153 del refuerzo 151. El engarzado radial resulta en el apresamiento del borde periférico 22 de la tapa del extremo 200 dentro de la superficie interna del borde periférico 155 del disco aislante 150, formando un sello comprimido herméticamente entre la tapa del extremo 200 y el borde periférico 155 del disco aislante 150. El borde periférico 72 del alojamiento de la celda 70 puede engarzarse entonces por encima del borde periférico 155 del disco aislante 150 para producir un hombro. Preferentemente, el borde periférico 72 del alojamiento de la celda 70 puede engarzarse sobre el borde 155 del disco aislante 150 en dos pasos, primero, un paso de engarzado parcial en el que el borde periférico 72 se engarza parcialmente, por ejemplo, menos de 90° de movimiento desde la vertical sobre el borde 155, y entonces, en un segundo paso (el engarzado final) , el engarzado del borde periférico 72 sobre el borde 155 puede completarse para que ambos bordes, 72 y 155, se forcen hasta la posición horizontal (es decir, a los 90° desde el eje longitudinal 190), como se muestra en la Fig. 1. Tales métodos de engarzado se describen en la Patente de los E. U. No. 4,537,841, incorporados en este medio como referencia. La compresión radial del alojamiento 70 alrededor del borde periférico 155 y, por consiguiente, el engarzado parcial del borde periférico 72 (menor a 90° desde la vertical) del alojamiento de la celda sobre el borde periférico 155 de 150 puede completarse, de manera deseada, con un movimiento continuo usando el mismo troquel, con el engarzado radial hecho de preferencia, en primer lugar. El paso final de engarzado puede complementarse, de manera deseada, con un paso separado, utilizando un punzón para forzar el borde periférico 72 y el borde 155 hasta una posición horizontal. Es preferible complementar la compresión radial de la sección alargada 71 del alojamiento 70 alrededor del borde periférico 155, en primer lugar, como se describe anteriormente, puesto que se requiere menos fuerza vertical cuando el borde 72 del alojamiento 70 se engarza por encima del borde periférico 155. Después del engarzado, el borde periférico 155 del disco 150 aisla la porción del alojamiento 71 desde la tapa del extremo 200. Cuando la presión del gas dentro de la celda alcanza un nivel predeterminado, la membrana 152 se rompe permitiendo que el gas escape hacia el medio ambiente a través de los orificios de ventilación 250 en la tapa del extremo 200.

El disco aislante 150 y la membrana integral rompible 152 pueden fabricarse de un plástico durable, resistente a la corrosión. El disco aislante 150 y la membrana integral rompible 152 se fabrican, de manera deseada, de una poliamida (nylon), preferentemente nylon 66 o nylon 612, y con mayor preferencia el nylon 612. Alternativamente, el disco aislante 150 y la membrana 152 pueden estar hechas de polipropileno, polipropileno relleno con talco, polietileno sulfonatado u otros grados de poliamida (nylon) . Sin embargo, el nylon 66 o el nylon 612 han sido determinados para ser materiales más apropiados para el disco aislante 150 y la membrana 152 en una celda alcalina tipo AAAA 100. Estos materiales son más apropiados porque son durables y más suaves que el polímero relleno, tal como el polipropileno relleno con talco. El nylon 66 o el nylon 612 también demuestran menos estiramiento que el polipropileno relleno o no relleno en todas las temperaturas a las que se expone la celda durante su funcionamiento normal. El disco aislante 150 hecho de material más suave, llamado nylon 66 o nylon 612, permite que el borde periférico 72 del alojamiento 70 se engarce sobre el borde periférico 155 del disco 150, generalmente con menor fuerza que la requerida sí se empleara el material polimérico relleno, tal como el polipropileno relleno con talco. Esto se ha determinado para obtener como resultado un sello más fácil y más confiable en la celda tipo AAAA 100 de diámetro menor. El nylon 612 es el material más preferido para el disco aislante 150 porque este absorbe menos humedad y es más resistente químicamente y más resistente a la fragmentación. El disco aislante 150 tiene un diámetro correspondiente al diámetro interno del alojamiento de la celda 70. Para las celdas menores al tipo AAA, el diámetro del disco aislante 150 es menor a 10 mm, típicamente entre 7 y 9 mm.

Específicamente, para las celdas tipo AAAA, el diámetro del disco aislante 150 esta entre 7.6 y 8.2 mm y su grosor total está entre 3 y 5 mm, y es de 4 mm preferentemente.

El alojamiento 70 puede estar hecho de un acero chapado en níquel. La tapa del extremo 200 se construye de un metal conductor con gran resistencia a la corrosión y a la fuerza mecánica, tal como el acero laminado en frío chapado en níquel o el acero inoxidable, preferentemente el acero chapado en níquel con bajo carbono. El colector de corriente 80 puede seleccionarse de varios metales eléctricamente conductores ya conocidos, útiles como materiales colectores de corriente, por ejemplo, bronce, bronce con chapa delgada, cobre o bronce chapado en indio. Para mejorar el sello entre el disco aislante 150 y el alojamiento 70, puede aplicarse un pegamento sellador convencional resistente al agua, tal como un sellador basado en brea, comprendiendo bitumen y un solvente aromático apropiado, por ejemplo, como el tolueno. Alternativamente, el sellador puede ser un sellador de poliamida ligeramente engomado. El pegamento sellador puede aplicarse a la pared exterior del borde periférico 155 del disco aislante 150 o a la superficie interna del alojamiento 70 antes de insertar el disco aislante 150 en el extremo abierto del alojamiento 70. El mismo sellador también puede aplicarse a la pared formando una abertura 90, o aplicarse a al superficie externa del colector de corriente 80 antes que el colector de corriente 80 se introduzca en al abertura 90.

En una modalidad preferida, el disco aislante 150 puede estar hecho de nylon 66 o de nylon 612, y la membrana 152 puede tener forma de una sector circular truncado (Fig. 2A) . Sí la membrana 152 es de forma de un sector truncado (Fig. 2A) , sus costados 152a pueden formar de manera deseada, un ángulo de alrededor de 45 y 90 grados. El ancho del sector truncado 152 (medido radialmente) puede estar entre 0.25 y 3.0 milímetros; y el grosor del sector 152 puede estar entre 0.03 y 0.2 milímetros. Tal proporción permite a la membrana 152 romperse cuando la presión interna del gas de la celda alcanza un nivel entre 500 y 2000 psig. (3.45 x 10~6 y 13.8 x 10"6 pascales) . Sí al membrana rompible 152 es de forma de sector truncado (Fig. 2A) , un ancho de membrana 152 preferido (medido radialmente) puede ser de 1.0 milímetros y un grosor de membrana 152 preferido puede ser de 0.08 milímetros. Los costados 152a pueden formar preferentemente, un ángulo de 75 grados. En tal diseño, la membrana 152 se romperá cuando la presión interna de la celda tipo AAAA alcance alrededor de 1100 psig. (7.6 x 10"6 pascales) . En otra modalidad preferida, la membrana 152 puede tener una configuración circular, con un diámetro entre 1 y 2 milímetros y un grosor entre 0.03 y 0.2 milímetros. Tal proporción permite que la membrana 152 se rompa cuando la presión interna del gas de la celda alcanza un nivel de entre 500 y 2000 psig. (3.45 x 10~6 y 13.8 x 10~6 pascales) . Con la membrana 152 de configuración circular, un grosor específico puede ser de alrededor de 0.08 mm y su diámetro de alrededor de 1.5 mm. En tal diseño, la membrana 152 se romperá cuando la presión interna de la celda tipo AAAA alcance alrededor de 1100 psig. (7.6 x 10"6 pascales).

(La presión en la que ocurre la ruptura aumenta mientras que el grosor de la membrana es mayor, y disminuye mientras que el diámetro de la membrana es menor) . Se cree que una única membrana 152 rompible dentro del disco aislante 150 es suficiente para efectuar la ruptura en el nivel de presión interna deseado. Sin embargo, debe apreciarse que el disco aislante 150 puede proveerse con varias membranas rompibles aisladas, como una característica de seguridad, añadida para asegurar que la ruptura ocurra en el nivel deseado de presión en la celda.

Aunque la presente invención se ha descrito con respecto a las modalidades específicas, debe apreciarse que las variaciones son posibles dentro del concepto de la invención. En conformidad, la invención no está considerada para limitarse a las modalidades específicas descritas en este medio, pero si por su enfoque reflejado en las reivindicaciones y los equivalentes a estas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es aquel que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes.

Claims (1)

1. Reivindicaciones . En una celda electroquímica alcalina, dicha celda tiene un alojamiento de celda cilindrico abierto en un extremo y un montaje de tapa de un extremo introducido en este, cerrando dicho alojamiento, dicho alojamiento tiene una terminal positiva y una terminal negativa, dicho montaje de tapa de un extremo comprende una tapa del extremo y un disco sellador eléctricamente aislante con una membrana rompible en este, dicho disco sellador aislante tiene un colector de corriente eléctricamente conductivo y alargado que lo atraviesa, el colector de corriente está en contacto eléctrico con la tapa del extremo, dicho disco sellador aislante sella el extremo abierto del alojamiento y provee un aislante eléctrico entre dicho colector de corriente y dicho alojamiento, y el borde de dicho alojamiento se engarza sobre el borde periférico de dicho disco sellador aislante para formar un hombro de celda a lo largo de la línea de engranado, la mejora se caracterizado porque comprende : el montaje de tapa del extremo comprende una tapa del extremo y un disco sellador aislante como una capa debajo de dicha tapa del extremo, un colector de corriente alargado atravesando una abertura en dicho disco sellador aislante, en donde, por lo menos, una sección de dicho disco sellador aislante yace dentro de dicho alojamiento de celda, en donde dicho disco sellador aislante comprende una sección central y un borde periférico que se extiende hacia arriba cuando la celda es vista en posición vertical con la tapa del extremo hacia arriba, en donde dicha tapa del extremo comprende un borde que confina la superficie interna a dicho borde periférico del disco sellador aislante, y la superficie externa de dicho borde periférico que se extiende hacia arriba confina la superficie interna de dicho alojamiento en el extremo abierto de este, en donde dicho disco aislante comprende un reborde discontinuo que comprende varias extremidades integrales que emanan hacia abajo dentro del interior de la celda desde el borde periférico de dicho disco aislante, en donde dicha tapa del extremo funciona como una terminal de celda. La celda electroquímica de la reivindicación 1, caracterizado porque la tapa del extremo comprende una sección central plana y una pared que se extiende hacia abajo, angulada hacia afuera desde la vertical y extendiéndose desde dicha sección central, dicha pared que se extiende hacia abajo termina en una saliente curva (cóncava) hacia dentro, cuando la celda es vista estando hacia abajo con la tapa del extremo en la parte superior, dicha saliente curva hacia dentro termina en una pared que se extiende hacia arriba, terminando en dicho borde de la tapa del extremo, confinando la superficie interior del borde periférico de dicho disco aislante. La celda electroquímica de la reivindicación 2, caracterizado porque dicho alojamiento cilindrico de celda es de tamaño AAAA (LR61) y en el cual, dicho montaje de tapa del extremo no incluye un disco metálico aparte de aquella tapa del extremo mencionada, en cualquier sección de dicho alojamiento de celda en el extremo abierto de este. La celda electroquímica de la reivindicación 3, caracterizado porque la sección central de dicho disco sellador aislante comprende un refuerzo integral con una abertura a través de este para insertar dicho colector de corriente y en el cual, dicho borde de la tapa del extremo se aprisiona en la superficie interior del borde periférico de dicho disco aislante. La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho disco aislante comprende una sección media que se extiende radialmente desde dicho refuerzo y se localiza entre dicho refuerzo y dicho borde periférico que se extiende hacia arriba, dicha sección media comprende una región de membrana integral rompible en esta, en donde dicha membrana se rompe cuando la presión gaseosa dentro de la celda alcanza un nivel predeterminado. La celda electroquímica de la reivindicación 5, caracterizado porque dicha región de membrana rompible forma una isla dentro de una parte de la sección media. La celda electroquímica de la reivindicación 6, caracterizado porque dicha membrana rompible tiene una forma oval o circular. La celda electroquímica de la reivindicación 6, caracterizado porque dicha membrana rompible tiene la forma de un sector circular truncado. La celda electroquímica de la reivindicación 6, caracterizado porque dicha membrana rompible tiene una forma poligonal. . La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho montaje de tapa del extremo comprende adicionalmente un material sellador que comprende material de bitumen entre el borde periférico de dicho disco aislante y dicho alojamiento. . La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho alojamiento tiene una muesca circunferencial en su superficie y una parte del borde periférico de dicho disco aislante se apoya sobre dicha muesca, y en la cual dicho disco aislante no forma un ajuste por presión alrededor de dicha muesca. . La celda electroquímica de la reivindicación 11, caracterizado porque el diámetro exterior máximo de dicho reborde circunferencial debajo de dicha muesca es menor que el diámetro interno de dicha celda en el plano de dicha muesca circunferencial. . La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque una parte del alojamiento en el extremo abierto de este se comprime radialmente contra el borde periférico de dicho disco aislante, sobre el cual se mueven hacia abajo, en dirección del interior de la celda, la sección central de dicha tapa del extremo y las extremidades de dicho disco aislante. . La celda electroquímica de la reivindicación 13, caracterizado porque dicho reborde comprende, por lo menos, cuatro extremidades que se extienden desde el borde periférico de dicho disco aislante. . La celda electroquímica de la reivindicación 14, caracterizado porque un extremo de dicho colector de corriente está soldado a dicha sección central plana de dicha tapa del extremo. La celda electroquímica de la reivindicación 14, caracterizado porque dichas extremidades que se extienden desde el borde periférico de dicho disco aislante están espaciadas igualmente una de la otra. . La celda electroquímica de la reivindicación 6, caracterizado porque dicha membrana rompible es un sector circular truncado con un ancho (medido radialmente) de alrededor de 0.25 y 3.0 milímetros y los costados de dicho sector circular truncado forman un ángulo de alrededor de 45 a 90 grados. . La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho disco sellador aislante comprende nylon 66. . La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho disco sellador aislante comprende nylon 612. . La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho alojamiento de celda tipo AAAA (LR61) tiene un diámetro exterior de entre 7.7 y 8.3 milímetros. La celda electroquímica de la reivindicación 4, caracterizado porque el disco sellador aislante tiene un grosor total de entre 3 y 5 mm, y un diámetro de entre 7.6 y 8.2 mm. . La celda electroquímica de la reivindicación 21, caracterizada porque la membrana rompible dentro de dicho disco sellador aislante tiene un grosor de entre 0.03 y 0.2 mm. . En una celda electroquímica alcalina, dicha celda tiene un alojamiento de celda cilindrico abierto en un extremo y un montaje de tapa de un extremo introducido en este, cerrando dicho alojamiento, dicho alojamiento tiene una terminal positiva y una terminal negativa, dicho montaje de tapa de un extremo comprende una tapa del extremo y un disco sellador eléctricamente aislante con una membrana rompible en este, dicho disco sellador aislante tiene un colector de corriente eléctricamente conductivo y alargado que lo atraviesa, el colector de corriente está en contacto eléctrico con la tapa del extremo, dicho disco sellador aislante sella el extremo abierto del alojamiento y provee un aislante eléctrico entre dicho colector de corriente y dicho alojamiento, y el borde de dicho alojamiento se engarza sobre el borde periférico de dicho disco sellador aislante para formar un hombro de celda a lo largo de la línea de engranado, la mejora se caracterizado porque comprende : dicho alojamiento cilindrico de celda tiene un diámetro menor al diámetro de un alojamiento de celda tipo AAA, el montaje de la tapa del extremo comprende una tapa del extremo, y un disco sellador aislante como una capa debajo de dicha tapa del extremo, en donde, por lo menos, dicho disco sellador aislante comprende una sección central y un borde periférico que se extiende hacia arriba cuando la celda es vista en posición vertical con la tapa del extremo en la parte superior, e*c? donde dicha tapa del extremo comprende un borde que se aprisiona dentro de la superficie interna de dicho borde periférico del disco sellador aislante, y la superficie externa de dicho borde periférico que se extiende hacia arriba, confina la superficie interna de dicho alojamiento en el extremo abierto de este, en donde dicho disco aislante comprende un reborde discontinuo que comprende varias extremidades integrales que emanan hacia abajo dentro del interior de la celda desde el borde periférico de dicho disco aislante, en donde dicha tapa del extremo funciona como una terminal de la celda. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque dicho montaje de tapa del extremo no incluye un disco metálico aparte de la tapa del extremo en cualquier parte de dicho alojamiento de celda en el extremo abierto de esta. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque la tapa del extremo comprende una sección central plana y una pared que se extiende hacia abajo angulada hacia fuera desde la vertical, y que se extiende desde dicha sección central, dicha pared que se extiende hacia abajo termina en una saliente curva (cóncava) hacia dentro, cuando la celda es vista estando hacia abajo con la tapa del extremo en la parte superior, dicha saliente curva hacia dentro termina en una pared que se extiende hacia arriba terminando en dicho borde de la tapa del extremo, aprisionándose dentro de la superficie del borde periférico de dicho disco aislante. La celda electroquímica de la reivindicación 25, caracterizado porque la sección central de dicho disco sellador aislante comprende un refuerzo integral con una abertura a través de este para insertar dicho colector de corriente. . La celda electroquímica de la reivindicación 26, caracterizado porque dicho disco aislante comprende una sección media que se extiende radialmente desde dicho refuerzo y se localiza entre dicho refuerzo y dicho borde periférico que se extiende hacia arriba, dicha sección media comprende una región de membrana integral rompible en esta, en la cual, dicha membrana se rompe cuando la presión gaseosa dentro de la celda alcanza un nivel predeterminado. . La celda electroquímica de la reivindicación 27, caracterizado porque dicha región de membrana rompible forma una isla dentro de una parte de la sección media. La celda electroquímica de la reivindicación 28, caracterizado porque dicha membrana rompible tiene una forma oval o circular. La celda electroquímica de la reivindicación 28, caracterizado porque dicha membrana rompible tiene forma de sector circular truncado. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque dicho alojamiento de celda alcalina tiene un diámetro de entre 7 y 9 milímetros. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque dicho alojamiento de celda tiene un tamaño AAAA (LR61) con un diámetro externo de alrededor de 7.7 y 8.3 milímetros. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque el disco sellador aislante comprende nylon 66. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque el disco sellador aislante comprende nylon 612. La celda electroquímica de la reivindicación 26, caracterizado porque el disco sellador aislante tiene un grosor total de alrededor de 3 y 5 mm, y un diámetro de alrededor de 7.6 y 8.2 mm. . La celda electroquímica de la reivindicación 28, caracterizado porque el disco sellador aislante tiene una membrana integral rompible con un grosor de alrededor de 0.03 y 0.2 mm. . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque dicho alojamiento tiene una muesca circunferencial en su superficie y una parte del borde periférico de dicho disco aislante se apoya sobre dicha muesca, y la cual dicho disco aislante no forma un ajuste por presión alrededor de dicha muesca La celda electroquímica de la reivindicación 37, caracterizado porque el diámetro exterior máximo de dicho reborde circunferencial debajo de dicha muesca es menor al diámetro interno de dicha celda en el plano de dicha muesca circunferencial . La celda electroquímica de la reivindicación 23, caracterizado porque una parte del alojamiento en extremo abierto de este se comprime radialmente contra el borde periférico de dicho disco sellador aislante, sobre el cual se mueven hacia abajo, en dirección del interior' de la celda, la sección central de dicha tapa del extremo y las extremidades de dicho disco aislante.