NO141700B - Overtrykkslufteventil for en vaesketett forseglet beholder, saerlig en alkalisk galvanisk celle - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en overtrykkslufteventil for en væsketett forseglet beholder, særlig en alkalisk galvanisk celle, omfattende en utluftningsåpning i en del av beholderen for frigivning av gass fra beholderens indre, et ventilsete langs utluftningsåpningens perifere kantdeler og et ventille-

geme som ligger over utluftningsåpningen i berøring med ventilsetet.

Fra det britiske patent nr. 986277 er det kjent en ventil ved hvilken et elastisk gummilegeme på den ene side av-støtter seg mot en holdeinnretning og på den annen side trykker en metalltetning mot ventilsetet. Gummilegemet tjener i reali-teten som fjær som trykker ventilen mot ventilsetet.

Videre er det kjent en smørenippel ved hvilken gjen-nomgangsåpningen for smøremidlet kan avtettes ved hjelp av et elastisk gummilegeme.

Spesielle problemer fremkommer ved utforming av overtrykkslufteventiler for galvaniske celler. Særlig ved bruk av alkaliske galvaniske celler kan det under bestemte betingelser fremkomme store gassmengder, og da disse celler må tillukkes permanent væsketett for å unngå tap av elektrolytt ved lekkasje eller fordampning, kan det opptre høye indre gasstrykk som kan føre til lekkasje, utbulninger eller eventuelt også til at cel-

len sprekker. Særlig ved sekundære eller gjentatt oppladbare celler må utluftningsåpningene være lukkbare for å forhindre en uttørking av elektrolytten under den vanligvis lange levetid for slike celler og å unngå inngang av oksygen og karbondioksyd.

Kjente overtrykkslufteventiler i forbindelse med alkaliske galvaniske celler består i det vesentlige av en flat kautsjukskive som er spent tettende over en utløpsåpning, f. eks. ved hjelp av en skruefjær, som ved et bestemt indre gasstrykk gir etter over et visst tidsrom, åpner tetningen og lar gassen unnvike gjennom utluftningsåpningen.

En ytterligere utførelsesform for en lukkbar trykkut-løpsventil er beskrevet i U.S. patent nr. 3293081. Denne ventil omfatter en ringformet tetningsring, f. eks. en O-ring, som ved hjelp av en bueformet elastisk del eller en fjær blir holdt i tettende stilling med munnstykket til utluftningsåpningen.

Den sistnevnte overtrykkslufteventil er omfangsrik

og kan derfor bare vanskelig innebygges i galvaniske celler, særlig i celler med meget små dimensjoner.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret overtrykkslufteventil for å frigjøre høye indre gasstrykk fra innsiden av en væsketett luk-ket beholder og spesielt en galvanisk celle.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret overtrykkslufteventil for en galvanisk celle som automatisk åpnes når et på forhånd bestemt høyt indre gasstrykk inne i cellen er blitt bygget opp, og som deretter tetter til igjen med en gang trykket er blitt redusert.

Mer spesielt er det videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret overtrykkslufteventil for en galvanisk celle, som er enkel og kompakt og med et minimum antall deler, som er driftssikker og som kan settes sammen slik at den reagerer ved et gitt gasstrykk over et vidt trykkområde, som er billig å fremstille og som lett kan bli tilpasset for innbygging inne i nesten alle cellestørrelser inkludert miniatyrceller.

Disse hensikter blir oppnådd ved en overtrykkslufteventil som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen er i det følgende nærmere forklart ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen som viser et snitt gjennom bunndelen til en galvanisk celle med en overtrykkslufteventil ifølge oppfinnelsen.

Cellen innbefatter en omvendt koppformet. beholder av metall 10 som er utstyrt med en ytre metallkappe 11 adskilt fra beholderen 10 ved et isolerende mellomlegg som passende kan være av papir eller andre fibermaterialer. Inne i beholderen 10 er det plassert en rørformet anode 14 og en rørformet katode 15 og en alkalisk elektrolytt 16 som hensiktsmessig kan være en vann-oppløsning av kalium eller natriumhydroksyd. Katoden 15 er i kontakt med sideveggene i beholderen 10, men er adskilt fra anoden 14 ved en skilleveggsinnretning 18 som inneholder elektrolytt og er gjennomtrengelig for væske og gass. Skilleveggs-innretningen 18 kan være satt sammen av to sidestilte lag med skilleveggsmateriale plassert mellom anoden 14 og katoden 15

og strekker seg under den øvre lukkende ende av beholderen 10.

Lukkeinnretningen for denne celle kan hensiktsmessig være av den type som er vist i U.S. patent nr. 3042734.

I den viste utførelse er overtrykkslufteventilen inn-satt i cellen ved bunnen. Den elektriske forbindelse med den metalliske bunnplate 40 er oppnådd ved hjelp av et metalldeksel 42. Metalldekslet 42 er utstyrt med en sentral utbulning 43

som danner kontakt med en skiveformet fjærdel 44, og de ytre perifere kanter på fjærdelen er forspent til én fjærende kon-

takt med den metalliske bunnplate 40. Dekslet 42 ligger under den stive metallplate 4 5 som er i kontakt med den positive lad-ningsoppsamler 46. Den metalliske plate 4 5 sammen med dekslet 42 hviler inne i en i det vesentlige U-formet, ringformet tet-ningspakning 47 som er radielt presset sammen mellom metalldek-ket 45 og de nedre perifere kanter av beholderen 10.

Overtrykkslufteventilen omfatter en elastisk kule 48 som er plassert i den sentrale utbulning 43 på metalldekslet 42

og som ligger over en plan lufteåpning 4 9 som den metalliske plate 4 5 er utstyrt med. Utbulningen 43 tjener som en kulehol-derinnretning for å holde på plass den elastiske kule 48 over lufteåpningen 49 og for å presse sammen og deformere kulen 48

til en flattrykt form som danner en normal væsketett pakning rundt de perifere kantdeler 41 av luf teåpningen 49. Det skal bemerkes at overtrykkslufteventilen er istand til å lufte ut gass fra innsiden av cellen ved relativt lave utluftningstrykk.

En viktig egenskap ved overtrykkslufteventilen iføl-

ge oppfinnelsen består deri at ventilen igjen lukker seg hvis det i det indre av den galvaniske celle fremkommende gasstrykk er redusert. Ved alle de viste utførelsesformer har den elastiske avflatede tetningskule av elastomert materiale en elastisk spenning som gir kraften til å bringe kulen tilbake til sin av-tettende stilling mot ytterkantene til utluftningsåpningen.

Ved videre økning av det indre gasstrykk kan kulen på nytt over et visst tidsrom deformeres. Hvis tetningskulen først en gang er trykket ut av utluftningsåpningen kan den ikke på nytt til-stoppe denne og derved forhindre en ytterligere gassutstrømning fra det indre av beholderen. En festing av den elastiske kule i utluftningsåpningen kan forhindres ved tilsetning av smøre-middel. Det skal bemerkes at ved miniatyrceller, slik som AAA-celler, er hovedfunksjonen til ventilen å virke som positiv "feilsikker" overtrykkslufteåpning, og når kulen er blitt drevet ut fra lufteåpningen, må ikke ventilen tettes igjen. For å

være sikker på at lufteventilen vil virke på en sikker måte i disse miniatyrceller, kan det være ønskelig å montere lufteventilen på en slik måte at den elastiske kule er under en rimelig lav endelig sammentrykning og at den derfor vil bevirke en ut-luftning ved et relativt lavt utluftningstrykk. I slike til-feller kan den elastiske kule bli hindret i en nøyaktig tilpas-ning til lufteåpningen, slik at ikke ventilen tettes igjen på grunn av tilstedeværelsen av partikler av aktivert materiale som kan bli ført opp til ventilsetet fra innsiden av cellen. Feil ved ventilen, slik at den ikke tettes eller tilpasses ventilsetet igjen på en nøyaktig måte, blir ikke betraktet som en feil i ventilen, men bare som et resultat av omgivelsene.

Den elastiske tetningskule kan bestå av et vilkårlig elastisk elastomert materiale. Tetningskulen må bestå av et materiale som er kjemisk bestandig overfor den alkaliske elektrolytt i cellen. Et egnet kjemisk bestandig elastomert materiale for de elastiske tetningskuler er en kopolymer av etylen og propylen. Den elastiske tetningskule skal fortrinnsvis ha en duro-meterhårdhet på 60 - 70. Kulen bør bibeholde sin elastisitet over lengre tid også ved sterk deformering, f. eks. kan den i utluftningsåpningen innpressede tetningskule bare ha en diameter på 50 - 70 % av den opprinnelige diameter for tetningskulen.

Ytterkantene til utluftningsåpningen tjener som ven^ tilsete for den elastiske tetningskule. Videre kan ventilsétet for den elastiske tetningskule også bestå av en ekstra del som ligger over utluftningsåpningen. Ytterkantene til utluftningsåpningen skal danne en skulder på ca. 90° for at disse skarpe kanter bare minimalt skal berøre den elastiske kule og føre til en væsketett avtetning.

Den elastiske tetningskule skal til å begynne med være kuleformet før den presses inn i utluftningsåpningen.

Virkningen til overtrykklufteventilen ifølge oppfinnelsen ble blant annet utprøvet på forskjellige celler med for-skjellig størrelse, nemlig D, AA, AAA. Cellene besto av sink, inneholdt mangandioksyd og en alkalisk elektrolytt. Den elastisk deformerbare tetningskule i overtrykkslufteventilen var kuleformet og besto av kopolymer av etylen og propylen. Diamete-ren til kulen lå mellom 2,4 og 4,8 mm og var tilpasset til di-mensjonene for cellen. Utslippstrykket for overtrykkslufteven--tilen var gitt av parametre som elastisitet for kulen, forskjell mellom kulediameter og diameter for utluftningsåpningen og andre parametre og lå i området mellom 0,35 og 3 5 kg/cm 2. Overtrykks-luf teventilene virket tilfredsstillende, og utstrømningen av gass skjedde på forhånd antatt og gjentagbar måte for de forskjellige trykk.

Oppfinnelsen tilveiebringer en ny og forbedret over-trykksluf teventil for alkaliske galvaniske celler hvor ventilen er tilpasset til de forskjellige betingelser med hensyn til gass-utstrømning ved lagring, henholdsvis bruk av cellen. Overtrykkslufteventilen utmerker seg ved en enkel og kompakt byggemåte, hvorved den lett kan bygges på også celler med meget små dimensjoner. Overtrykkslufteventilen består bare av et meget lite antall deler, hvorved den elastiske tetningskule er den eneste bevegelige del. Ventilen kan på enkel måte uten meget arbeide sammenbygges, og det opptrer ingen kritisk toleranse ved sammen-bygningen, slik at fremstillingen er forholdsvis billig.

Claims (4)

1. Overtrykkslufteventil for en væsketett forseglet beholder, særlig en alkalisk galvanisk celle, omfattende en ut-luf tningsåpning i en del av beholderen for frigivning av gass fra beholderens indre, et ventilsete langs utluftningsåpningens perifere kantdeler, et ventillegeme som ligger over utluftningsåpning en i berøring med ventilsetet, karakterisert ved at ventillegemet består av en elastisk deformerbar kule (48), som har større diameter enn utluftningsventilåpningen (4 9), og at holdeorgan (43) er anbragt i en slik avstand fra ventilsetet (41) at mellomrommet mellom holdeorganene og ventilsetet er litt mindre enn kulens diameter.

2. Overtrykkslufteventil ifølge krav 1, karakterisert ved at den elastisk deformerbare kule er fremstilt av et elastomert materiale, som har en hård-het mellom 60 og 70 durometer.

3. Overtrykkslufteventil ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ventilsetet er utformet med en i det vesentlige skarp omkretskant.

4. Overtrykkslufteventil ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at ventilsetet er dannet av utluftningsåpningens indre perfere kant.