NO771402L

NO771402L - GALVANIC PRIM {RELEMENT.

Info

Publication number: NO771402L
Application number: NO771402A
Authority: NO
Inventors: Werner Riedl
Original assignee: Varta Batterie
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-04-22
Publication date: 1977-11-01
Also published as: FR2349966B1; IL51932A0; YU106477A; IL51932A; DE2619178C3; DE2619178B2; JPS52133534A; GR70656B; TR19554A; DK114177A; YU39618B; DE2619178A1; DK150050B; BE852166A; ATA16677A; AU2471377A; MX142922A; DK150050C; JPS61124957U; FR2349966A1

Description

Oppfinnelsen vedrører et galvanisk primærelement med sylindrisk cellebeger som er lukket ved hjelp av et kunststofftetningselement, i hvis underside cellebegerets ombertlede kant griper inn. The invention relates to a galvanic primary element with a cylindrical cell cup which is closed by means of a plastic sealing element, in the underside of which the folded edge of the cell cup engages.

Primærelementer med sur eller alkalisk elektrolyttPrimary cells with acid or alkaline electrolyte

har i sin alminnelighet sylindrisk form med et karformet cellebeger for opptagelse av elektrodematerialene, et tetningselement av kunststoff som væskététt'lukker primærsellen på endesi-den, og en positiv eller negativ kontaktskive samt isolasjonskappe. generally has a cylindrical shape with a vessel-shaped cell cup for receiving the electrode materials, a sealing element made of plastic which liquid-tightly closes the primary cell on the end side, and a positive or negative contact disk and insulation jacket.

Nar det gjelder primærelementer hvor den negative oppløsningselektrode er utformet som cellebeger (Leclanché-celle), er det kjent forskjellige konstruksjoner, hvorhos det i cellebegeret er innpresset et tetningselement av kunststoff som propp. Dette kunststofflukkeelement er eksempelvis spent inn mellom et spor i cellebegeret og cellebegerets ombertlede øvre kant (U.S.-PS 3.694.267) eller når det gjelder andre konstruksjoner, avstøtter tetningselementet seg mot elektroden og plaseres gjennom det ombertlede cellebeger (U.S.-PS 3.016.414). When it comes to primary elements where the negative solution electrode is designed as a cell cup (Leclanché cell), various constructions are known, in which a plastic sealing element is pressed into the cell cup as a plug. This plastic flap element is, for example, clamped between a groove in the cell cup and the folded upper edge of the cell cup (U.S.-PS 3,694,267) or, in the case of other constructions, the sealing element rests against the electrode and is placed through the folded cell cup (U.S.-PS 3,016,414) .

Disse kjente utførelsesformer av kunststofftetninger har den ulempe at de opptar en relativt stor del av det dispo-nible cellevolum, som således ikke kan nyttes for de aktive elektrodematerialer. Utover dette vil disse propptetninger ved i primærcellen opptredende overtrykk ikke være tilstrekkelig elastiske og føre til svelling i lengdeakse, langt utover primærelementenes normlengde. Ved plutselig økende overtrykk, som f. eks. forårsakes gjennom gal poling av primærelementet i appa-ratet, vil slike propptillukninger av kunststoff eksplosjonsak-tig kunne trykkes ut av cellebegeret. These known embodiments of plastic seals have the disadvantage that they occupy a relatively large part of the available cell volume, which thus cannot be used for the active electrode materials. In addition to this, in the event of excess pressure occurring in the primary cell, these plug seals will not be sufficiently elastic and lead to swelling in the longitudinal axis, far beyond the standard length of the primary elements. In the event of a sudden increase in overpressure, such as e.g. is caused by incorrect polishing of the primary element in the device, such plug closures made of plastic can be explosively pushed out of the cell cup.

Dette unngås med kunststofftetninger, idet denne kunststofftetning kun delvis inngriper i det bertlede cellebeger og avtetter ved hjelp av en kant som rager frem på cellebegerets endeside. Det er f. eks. i DT-PS 2.238.4 06 beskrevet et tetningselement som har en inn i. det bertlede cellebeger innover ragende fjærende elastisk flens og en tynn ringflens, som fjærende ligger an mot den ytre endeside som flagreventil. This is avoided with plastic seals, as this plastic seal only partially intervenes in the perforated cell cup and seals with the help of an edge that protrudes on the end side of the cell cup. It is e.g. in DT-PS 2.238.4 06 a sealing element is described which has a springy elastic flange protruding into the bertled cell cup and a thin ring flange, which springs against the outer end side as a flap valve.

I henhold til DT-PS 1.496.189 griper en fjærende ringflens inn i det bertlede cellebeger og en ringformet sideflens på det bertlede cellebegers utside, hvilken sideflens overtar en ekstra tetningsfunksjon. According to DT-PS 1,496,189, a springy ring flange engages in the bevelled cell cup and an annular side flange on the outside of the bevelled cell cup, which side flange takes over an additional sealing function.

Disse sistnevnte utførelsesformer kalles ofte for "topseals", og også de trenger, for å sikre tetningselementets funksjon, den overgripende bertlekant på den ytre cellekappe, for det meste i form av en stålkappe, som trykker de fjærende anliggende tetningslameller an mot cellebegeret. Den egentlige tetningsegenskap oppnås således når det gjelder disse konstruksjoner først etter primærelementets sluttmontasje når cellekap-pen som omslutter cellebegeret og tetningselementet er bertlet. These latter embodiments are often called "topseals", and they also need, to ensure the function of the sealing element, the overlying bertle edge on the outer cell shell, mostly in the form of a steel shell, which presses the spring-loaded adjacent sealing lamellae against the cell cup. The actual sealing property is thus achieved in the case of these constructions only after the final assembly of the primary element, when the cell cover which encloses the cell cup and the sealing element is buckled.

I tiden mellom elektrodemassens ifylling frem til cellekappens bertling er derfor når det gjelder disse konstruksjoner, elektrodens overflate utilstrekkelig beskyttet mot ut-tørking. Særlig ved små celledimensjoner eller hos spesielle elektrolytter, som f. eks. sinkkloridelektrolytter av høyere konsentrasjon eller hos forskjellige alkaliske elektrolytter, fører dette til en sterk avvikelse i primærelementenes elektris-ke tilstandsverdier. For det meste påføres, henholdsvis pådy-ses derfor umiddelbart etter ifylling av elektrodemassen ytterligere en parafinert skive eller et bitumen- eller voksstøp direkte på elektrodeoverflaten. In the time between the filling of the electrode mass until the rupture of the cell envelope, therefore, in the case of these constructions, the surface of the electrode is insufficiently protected against drying out. Especially with small cell dimensions or with special electrolytes, such as e.g. zinc chloride electrolytes of higher concentration or with different alkaline electrolytes, this leads to a strong deviation in the electrical state values of the primary elements. For the most part, an additional paraffined disc or a bitumen or wax cast is therefore applied or sprayed on immediately after filling in the electrode mass directly on the electrode surface.

Av den kjensgjerning at den egentlige tetning oppnås først ved cellekappens ombertling, resulterer ytterligere en ulempe, nemlig et ved lagring inntredende tretthetsfenomen eller en krymping av tetningsmaterialene, slik at optimal pressing mellom tetning og cellebegeret ikke lenger er garantert. For å unngå utettheter etter lagring må derfor cellebegerets kant ofte påføres ytterligere elastiske tetningsmasser. From the fact that the actual seal is only achieved when the cell envelope is reversed, a further disadvantage results, namely a fatigue phenomenon occurring during storage or a shrinkage of the sealing materials, so that optimal pressing between the seal and the cell cup is no longer guaranteed. To avoid leaks after storage, the edge of the cell cup must therefore often have additional elastic sealing compounds applied.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er å unngå de forannevnte ulemper og å tilveiebringe en tetning av den innledningsvis nevnte art ("topseal-tetning") som monteres direkte etter ifylling av elektrodemassen og elektrolytten og som allerede i denne tilstand, på samme måte som en propptet-ning, straks og uten ekstra tetningsmasser avtetter primærcellen mot uttørking og som samtidig oppfyller sin tetningsfunksjon også uavhengig av anvendelsen av en eventuell, bertlet cellekappe i tillegg. The task underlying the invention is to avoid the above-mentioned disadvantages and to provide a seal of the type mentioned at the outset ("topseal seal") which is installed directly after filling in the electrode mass and the electrolyte and which is already in this state, in the same way as a plug seal, immediately and without additional sealing compounds, the primary cell seals against drying out and which at the same time fulfills its sealing function also regardless of the use of a possible, bertlet cell cover in addition.

Denne op<p>gave blir løst ifølge oppfinnelsen" ved at cellebegerets kant er ombertlet med minst 140° - ca.'.190°, - fortrinnsvis ca. 170° - 190°, og at bertlesonen formsluttende og avtettende over minst 50°, maksimalt ca. 100°, ligger an mot en flensdel på tetningsundersiden og at slutten på bertlesonen er plasért selvhemmende ved en ansats ved tetningselementet. This task is solved according to the invention" by the fact that the edge of the cell cup is reversed by at least 140° - approx. 190°, - preferably approx. 170° - 190°, and that the bertleson is shape-locking and sealing over at least 50°, a maximum of approx. 100°, rests against a flange part on the underside of the seal and that the end of the bertle zone is positioned self-locking at an abutment at the seal element.

Kunststofftetningselementet oppviser derved som van-lig en sentral boring for gjennomføring av elektroden. The plastic sealing element thereby usually has a central bore for the passage of the electrode.

Ved bruk av gummielastisk materiale kan den ønskede grad av forpressing mellom cellebegerets tetningselement og bertlesone dimensjoneres spesielt gunstig. I motsetning til kjente utførelsesformer, hvor cellebegeret er bertlet i vinkel eller i bueform, men maksimalt i en vinkel på 90°, kan det når det gjelder utførelsesformen i henhold til oppfinnelsen, før endestillingen er nådd ikke komme til noen innskjæring av cellebegerets kant i tetningsmaterialet, fordi cellebegerets halv-sirkelformet innover påglidende kant konsentrisk presser sammen tetningselementets ansatsforlengelse og først etter at endestillingen er nådd selvhemmende griper inn bak bertlekanten. When using rubber-elastic material, the desired degree of pre-pressing between the cell cup's sealing element and the flexure zone can be dimensioned particularly favourably. In contrast to known embodiments, where the cell cup is bent at an angle or in an arc, but at most at an angle of 90°, in the case of the embodiment according to the invention, before the end position is reached, the edge of the cell cup cannot be cut into the sealing material .

I tillegg kan cellen påføres enhver ønsket celleom-hylling, idet imidlertid den selvtettende kunststofftetning i alle tilfeller avtetter den elektrodemasse som allerede befin-ner seg i cellebegeret mot tap av elektrolyttfuktighet straks etter dens ifylling, og det uavhengig av til hvilket tidspunkt primærelementets ekstra omhylling av papp, kunststoff, metall eller kombinasjoner av disse materialer monteres. In addition, the cell can be fitted with any desired cell covering, however, the self-sealing plastic seal in all cases seals the electrode mass that is already in the cell cup against loss of electrolyte moisture immediately after its filling, and that regardless of at what time the primary element's additional covering of cardboard, plastic, metal or combinations of these materials are installed.

Ombertlingsradien av cellebegerets kant er avhengig av cellediameteren, som hos de vanlige internasjonale normerte celledimensjoner ligger mellom 10 - 35 mm, og ligger mellom 0,7 og 2,5 mm. The turning radius of the edge of the cell cup depends on the cell diameter, which with the usual international standardized cell dimensions is between 10 - 35 mm, and lies between 0.7 and 2.5 mm.

Kunststofftetningsanordningen i henhold til oppfinnelsen kan anvendes både på primærelementer med sur elektrolytt og på primærelementer med alkalisk elektrolytt (alkali mangancelle). Derved ombertles det av stål fremstilte cellebeger likeledes med 140° og maksimalt ca. 190°, og tetningselementet inneholder en boring for gjennomføring av den negative elektrode, som står i forbindelse med en negativ kontaktplate. Særlig når det gjelder disse celler kan tetningselementet utstyres med en bruddanvisning, f. eks. i form av en bruddanvisningsmembran. Dette kan imidlertid også anvendes når det gjelder primærelementer ifølge Leclancné-oppbygging. The plastic sealing device according to the invention can be used both on primary elements with an acidic electrolyte and on primary elements with an alkaline electrolyte (alkali manganese cell). Thereby, the cell cup made of steel is also turned over by 140° and a maximum of approx. 190°, and the sealing element contains a bore for the passage of the negative electrode, which is connected to a negative contact plate. Especially when it comes to these cells, the sealing element can be equipped with a break instruction, e.g. in the form of a rupture indication membrane. However, this can also be used when it comes to primary elements according to the Leclancné structure.

O<p>pfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av fig. 1 - 5. Fig. 1 viser et snitt gjennom en primærcelle med en "topseal-tetning" og en etikettomhylling. Fig. 2 viser et snitt gjennom den samme celle med etikett- og kunststoffomhylling. Fig. 3 viser et primærelement med "topseal-tetning" og kontakthette samt med en metallmantelomhylling. Fig. 4 viser det samme primærelement som fig. 3 med et konstruktivt ytterligere forbedret tetningselement. Fig. 5 viser et snitt gjennom et primærelement med alkalisk elektrolytt med en tetning ifølge oppfinnelsen. The invention will be explained in more detail in the following with the help of fig. 1 - 5. Fig. 1 shows a section through a primary cell with a "top seal" and a label wrap. Fig. 2 shows a section through the same cell with label and plastic wrap. Fig. 3 shows a primary element with "top seal" and contact cap as well as with a metal jacket. Fig. 4 shows the same primary element as fig. 3 with a structurally further improved sealing element. Fig. 5 shows a section through a primary element with alkaline electrolyte with a seal according to the invention.

I henhold til fig. 1 er cellebegerets 1 øvre kant ombertlet i en vinkel på > 140° og < 190°. Bertlesonen er betegnet med 2. Den positive elektrode 3 med kontakthette 4 er ført gjennom tetningselementet 5, og cellebegeret er, når det gjelder denne utførelsesform, samtidig den av sink bestående opp-løsningselektrode. Tetningselementets underside ligger da med sin flensdel 6 formsluttende og tettende over en vinkel på minst 50° og maksimalt ca. 100° an mot cellebegerets ombertlede kant, henholdsvis mot bertlesonen. Cellebegerets kant, henholdsvis bertlesonens ende griper bak tetningens 5 ansatsforlengelse 8 og plaseres der selvhemmende. I cellebegeret er den innførte elekrodemasse 9 derved beskyttet mot fuktighetstap allerede før etikettomhyllingen 10 påføres. Tetningssonen er betegnet med 7. According to fig. 1, the upper edge of the cell cup 1 is reversed at an angle of > 140° and < 190°. The Bertleson is denoted by 2. The positive electrode 3 with contact cap 4 is passed through the sealing element 5, and the cell cup is, in the case of this embodiment, at the same time the dissolution electrode consisting of zinc. The underside of the sealing element then lies with its flange part 6 form-fitting and sealing over an angle of at least 50° and a maximum of approx. 100° towards the inverted edge of the cell cup, respectively towards the bertleson. The edge of the cell cup, respectively the end of the bertleson grips behind the shoulder extension 8 of the seal 5 and is placed there self-locking. In the cell cup, the introduced electrode mass 9 is thereby protected against moisture loss even before the label cover 10 is applied. The sealing zone is denoted by 7.

Tetningens 5 form ifølge fig. 2 tilsvarer i det ve-sentlige tetningen ifølge fig. 1. I tillegg er'det hos denne celle anordnet en kunststoffslange 11, som kan være påført trykk eller være farveløs, og hvis øvre kant hensiktsmessig er bragt inn i en tilsvarende fordypning 12 ved tetningselementets 5 overside. The shape of the seal 5 according to fig. 2 essentially corresponds to the seal according to fig. 1. In addition, this cell is provided with a plastic hose 11, which may be pressurized or colourless, and whose upper edge is suitably brought into a corresponding recess 12 at the upper side of the sealing element 5.

Når det gjelder primærelementets utførelse ifølge fig. 3 er den.positive elektrode 3 påført en kontakthette 13 som ut-strekker seg over cellens overflate. ' Mot cellebegeret. 1 ligger det an en isolasjonskappe 14, og over denne isolasjonskappe samt over kontakthetten 13 er det ombertlet en metallmantel 15. When it comes to the primary element's design according to fig. 3, the positive electrode 3 is fitted with a contact cap 13 which extends over the surface of the cell. ' Towards the cell cup. 1 there is an insulating cover 14, and over this insulating cover and over the contact cap 13 a metal jacket 15 is overlaid.

Når det gjelder utførelsesformen ifølge fig. 4 er cellebegeret, henholdsvis den negative oppløsningselektrode 1 igjen forsynt med en kunststoffomhylling 14 samt med en metallmantel 15. Tetningselementet 5 oppviser i tillegg på sin overside en ytre ringflens 16, som så sammen med kunststoffomhyllin-gen 14 legger seg over kontakthettens 13 kantflens. As regards the embodiment according to fig. 4, the cell cup, respectively the negative solution electrode 1 is again provided with a plastic cover 14 and with a metal jacket 15. The sealing element 5 also has an outer ring flange 16 on its upper side, which then, together with the plastic cover 14, lies over the edge flange of the contact cap 13.

Endelig er på fig. 5 tetningselementet ifølge oppfinnelsen vist på et i og for seg kjent alkalisk primærelement, særlig en alkali mangancelle. Cellebegeret 17 består da fortrinnsvis av stål og har ved sin øvre kant for plasering av "topseal-tetningen" 5 likeledes ombertlingen ifølge oppfinnelsen. Tetningen 5 har en boring 18 for opptagelse av den negative elektrode 19, og minuskontaktskiven 20, hvis kant er forsynt med en opp-stående flens 21, bertles av ringflensen 16 inn ved tetningselementet sammen med isolasjonskappen 23 og metallmantelen 24. Som bruddanvisning har tetningselementet 5 f. eks. en i og for seg kjent membranventil 22 som reagerer ved plutselig overtrykk, uten herved å trykke tetningen 5 ut av det bertlede stålbeger 17. Finally, in fig. 5 the sealing element according to the invention shown on an alkaline primary element known per se, in particular an alkali manganese cell. The cell cup 17 then preferably consists of steel and at its upper edge for placing the "topseal seal" 5 also has the overturning according to the invention. The seal 5 has a bore 18 for receiving the negative electrode 19, and the minus contact disk 20, whose edge is provided with a raised flange 21, is pushed in by the ring flange 16 at the sealing element together with the insulating jacket 23 and the metal jacket 24. As a break indication, the sealing element 5 has e.g. a membrane valve 22 known in and of itself which reacts to sudden overpressure, without thereby pressing the seal 5 out of the perforated steel cup 17.

Claims

1. Galvanic primary element with a cylindrical cell cup, which is closed by means of a plastic sealing element, the underside of which the flipped edge of the cell cup engages, characterized in that the edge of the cell cup is flipped at least 140°, a maximum of approx. 190°, preferably approx. 170° - approx. 190°, and that the bertleson lies form-fitting and sealingly against a flange part on the underside of the seal over at least 50°, a maximum of approx.

100°, and that the end of the bertleson is self-locking at a shoulder at the sealing element.

2. Galvanic primary element according to claim 1, characterized in that the upper side of the sealing element (5) is provided with a ring attachment (16) running around its edge.

3. Galvanic primary element according to claims 1 and 2, characterized in that the sealing element (5) is provided with a breakage indicator (22).