Pierwszenstwo: 07.III.1967 Austria Opublikowano: 20.IV.1970 59962 KI. 21 b, 1/01 MKP H 01 m t?A(H BIBLIOTEICAl PKD Wlasciciel patentu: Telephon — und Telegraphen — Fabriks Aktien- gesellschaft Kapsch und Sohne, Wieden (Austria) Sposób szczelnego nakladania powloki z tworzywa termoplastycz¬ nego na ogniwa galwaniczne i urzadzenie do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest sposób nakladania powloki z tworzywa termoplastycznego na ogniwa galwaniczne i urzadzenie do stosowania tego spo¬ sobu.Pierwotne elementy galwaniczne, na przyklad ogniwo Leclanche'a, sa z reguly tak zbudowane, ze elektroda ujemna ma ksztalt kubkowy (kubek cynkowy) i stanowi zbiornik ogniwa, który ota¬ cza elektrode dodatnia (elektroda weglowa) i ma¬ se depolaryzujaca z elektrolitem. W wyniku roz¬ puszczania sie elektrody ujemnej wytwarza sie energia elektryczna. Jednoczesnie powstaje przy wyladowaniu woda, która prowadzi do skroplenia sie znajdujacego sie w ogniwie elektrolitu. Na¬ stepstwem tego jest wyplyniecie plynu elektro¬ litycznego poprzez niszczona stopniowo scianke kubka, które to niszczenie jest wynikiem wyla¬ dowania ogniwa. Ten wyplyw plynu elektrolitycz¬ nego prowadzi czesto do powstania duzych szkód w urzadzeniach, w których znajduja sie elementy galwaniczne.Proponowano juz szereg rozwiazan, które zmie¬ rzaly do tego, aby ograniczyc do minimum lub wykluczyc wyplywanie plynu elektrolitycznego z ogniwa podczas i po jego wyladowaniu.Tak zwane ogniwa szczelne, zamkniete w po¬ wlokach wykonanych z materialów o wlasciwos¬ ciach wchlaniajacych, maja nacisnieta otoczke plaszczowa wykonana z blachy stalowej, która zwijana jest pod cisnieniem i jest polaczona 15 20 25 30 z dnem i pokrywa ogniwa, nie wykazuja jednak zadowalajacego rozwiazania problemu, poniewaz w tych ogniwach na obu biegunach wystepuja zjawiska korozji wywolujace powstawanie nie¬ szczelnosci na stykach zewnetrznych.Zastosowanie szczelnej powloki wykonanej z tworzywa sztucznego do chwili obecnej nie zo¬ stalo rozwiazane, poniewaz nie mozna bylo uzys¬ kac dobrego metalicznego polaczenia ogniwa z ze¬ stykami zewnetrznymi (glowicowym i dennym) przy jednoczesnym zachowaniu szczelnosci osadze¬ nia tych zestyków w oslonie z tworzywa sztucz¬ nego. Jezeli czesc metalowa osadzi sie w termo¬ plastycznym wtryskiwanym tworzywie sztucznym, to podczas krzepniecia tworzywo to ulega skur¬ czeniu, co powoduje oderwanie sie materialu tworzywa od czesci metalowych i gromadzenie sie tego tworzywa tam, gdzie jego masa jest naj¬ wieksza, wskutek czego pomiedzy czescia meta¬ lowa a samym materialem powstanie nieszczel¬ nosc.Mozna uniknac opisanych trudnosci przez za¬ stosowanie wczesniej zgloszonego sposobu polega¬ jacego mianowicie na szczelnym osadzeniu zesty¬ ków zewnetrznych w pokrywie i w dnie oslony z tworzywa sztucznego, a polegajacy na tym, aby zestyki zewnetrzne zarówno w dnie jak równiez i w pokrywie byly utworzone przez blaszane czesci metalowe, przy czym kazdy z zestyków 5996259962 osadzony jest w denku lub w pokrywie w ten spo¬ sób, ze wystaja one na. obie strony! , - y\; ,' ' W celu uzyskania szczelnosci w obrebie osadze¬ nia, zestyki te maja na swoim obwodzie, w pasie znajdujacym sie w pokrywach szereg scisle sa- 5 siadujacych z soba otworów, do których wchodzi krzepnace tworzywo tworzac jak gdyby polacze¬ nie nitowane pokrywy z zestykiem, zapewniajac w ten sposób wymagana szczelnosc. Dlugosc osa¬ dzenia czesci blaszanej, mierzona od zewnetrznej 10 do wewnetrznej strony pokrywy wzglednie den¬ ka, jest przy tym przewaznie znacznie wieksza niz grubosc czesci blaszanej w obszarze osadzenia, co zmniejsza równiez proces elektro-chemicznej korozji zestyków zewnetrznych. 15 Znane jest, ze oslona czesci zewnetrznej sklada sie z miekkiego przepuszczajacego gaz, lecz nie przepuszczajacego plynu tworzywa sztucznego, na przyklad z wysokocisnieniowego polietylenu, na¬ tomiast denko i pokrywa oslony jest wykonana 2o z termoplastycznego twardego tworzywa sztucz¬ nego nie przepuszczajacego i gazu i plynów, na przyklad z niskocisnieniowego polietylenu. Denko i pokrywa moga byc szczelnie polaczone z oslona plaszczowa przez wcisniecie, przyspawanie lub 25 stopienie. Znane jest takze w innych sposobach i urzadzeniach, ze pokrywe i denko wykonane z tworzywa sztucznego mozna spawac z cienka oslona plaszczowa wykonana równiez z tworzywa sztucznego. 30 Niniejszy wynalazek dotyczy szczególnie ko¬ rzystnego sposobu uszczelniania oslony wykona¬ nej z termoplastycznego tworzywa sztucznego do ogniwa galwanicznego z mozliwoscia zastosowania uprzednio wspomnianych rozwiazan, który za- 35 pewnia znaczny nacisk zestyków zewnetrznych denka i pokrywy na odpowiednie im zestyki ogni¬ wa, a tym samym swobodny przeplyw pradu.Przedstawiony wedlug wynalazku sposób polega na tym, ze tulejowa oslona wykonana z termo- 40 plastycznego tworzywa sztucznego jest zamknieta z jednej strony scianka czolowa, w której osa¬ dzony jest zestyk zewnetrzny. W oslonie tej osa¬ dzone jest ogniwo galwaniczne lub stos ogniw w taki sposób, ze zestyk cgniwa styka sie- z ze- 45 stykiem zewnetrznym znajdujacym sie w scianie czolowej oslony, a sadzonym w niej na obwodzie obrzeza. Nad ta scianka znajduje sie druga scian¬ ka czolowa wykonana z termoplastycznego two¬ rzywa sztucznego, w której równiez osadzony jest 50 zestyk zewnetrzny, a która umieszcza sie w wy¬ stajacej ponad ogniwo lub ponad stos koncowej czesci tulejowej oslony.W ten sposób zewnetrzny zestyk tej scianki równiez wejdzie w kontakt z zestykiem ogniwa 55 tak, ze na zewnetrznej stronie tej drugiej scianki czolowej wystapi nacisk, który poprzez znajduja¬ ce sie w tulejowej oslonie ogniwo lub stos ogniw bedzie przeniesiony na scianke podparta na obrzezu jako scianke przeciwlegla, odksztalcona 60 na zewnatrz przez wyoblenie. Wówczas czesc kon¬ cowa tulejowej oslony wraz z nalozona druga scianka czolowa zostaje zespawana pod wplywem ogrzania i nacisku, p n^trpnie sn na ia . i ostatecznie po jej wzmocnieniu, górna czesc 65 4 i przyspawanej scianki czolowej zostanie .odciazona- od nacisku tak» ze. na skutek elastycznego jej od¬ ksztalcenia sie i powrotu do stanu pierwotnego drugiej scianki czolowej, to znaczy scianki dolnej, wystapi znaczny docisk kontaktowy pomiedzy ze¬ stykami ogniwa a osadzonymi w sciankach czolo¬ wych zestykami zewnetrznymi.Wlasciwe urzadzenie wedlug wynalazku do przeprowadzania tego sposobu charakteryzuje sie przede wszystkim tym, ze ma osiowo umieszczone w matrycy gniazdo pierscieniowe, w którym umieszcza sie zespól ogniwa. Do obwodowego brzegu scianki czolowej zespolu ogniwa dopaso¬ wany jest osiowo przesuwny stempel naciskowy i niezalezna od niego wspólosiowo przesuwna kapturowa forma spawalnicza, która jest podgrze¬ wana, a przede wszystkim równiez ochladzana i ma przelot dla stempla naciskowego. Forma spa¬ walnicza, po wcisnieciu przyspawanej scianki czolowej i elastycznym wyobleniu scianki czolo¬ wej dolnej, uzyskanych przy pomocy stempla do¬ ciskowego, jest osadzana na obwodowym obrzezu oslony plaszczowej i sciance czolowej zawijajac ich brzegi.Przyklad wykonania urzadzenia wedlug wy¬ nalazku jest dokladniej wyjasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1, 2 i 3 przedstawiaja schematycznie zasade dzialania urzadzenia we¬ dlug wynalazku w trzech róznych pozycjach pra¬ cy. Fig. 4 i 5 przedstawiaja zasade dzialania oraz sposób ryglowania stempla dociskowego.Zespól X ogniwa, wedlug przedstawionego przy¬ kladu sklada sie z pojedynczego ogniwa Z, któ¬ rego denny zestyk B stanowi powierzchnia denna cynkowego kubka, a glowicowy zestyk K utwo¬ rzony jest przez swobodny koniec elektrody we¬ glowej. Cale ogniwo zamkniete jest w oslonie, która sklada sie z cylindrycznej plaszczowej oslo- c ny M wykonanej przede wszystkim z wysokocis¬ nieniowego polietylenu oraz szczelnie osadzonego zewnetrznego zestyku Al, podpierajacej czolowej scianki SI i przyspawanej za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku czolowej scianki S2, w której równiez jest szczelnie osadzony zewnetrzny ze¬ styk A2.Zewnetrzny zestyk Al stanowi polaczenie prze¬ wodzace z glowicowym zestykiem K, zas zewne¬ trzny zestyk A2 stanowi polaczenie przewodzace z powierzchnia dennego zestyku B ogniwa Z. Do szczelnego osadzenia zestyków Al i A2 w wyko¬ nanych przede wszystkim z tworzywa sztucznego, a glównie z niskocisnieniowego polietylenu, czo¬ lowych sciankach SI i S2 sa, jak juz wspomniano, stosowane zestyki blaszane, które wedlug wczes¬ niejszych propozycji posiadaja w obrebie osadze¬ nia szereg gesto rozmieszczonych otworów, przez które przechodzi krzepnace tworzywo, z którego wykonane sa scianki czolowe tworzac jak gdyby nitowane polaczenie pokrywy z zestykiem.Zespól ten z osadzona luzno w koncowej czesci oslony M czolowa scianka S2 umieszcza sie w na¬ lezacym do urzadzenia, wedlug wynalazku, wspor¬ niku, dokladnie mówiac w matrycy 1 posiadajacej cylindryczne gniazdo 2 dopasowane do wymiaru zespolu ogniwa, a takze dopasowane do niego59962 5 osiowo. Zespól ogniwa opiera sie na oporowej po¬ wierzchni 3 dopasowanej do czolowej scianki SI oslony ogniwa i przechodzacej w wezsze pierscie¬ niowe wybranie 4.Powyzej zespolu X ogniwa, osadzonego na pier¬ scieniowej powierzchni oporowej, znajduje sie osiowo przesuwny naciskowy stempel 5 sterowany hydraulicznym cylindrem 6, przy czym stempel ten przechodzi przez cylinder, zas na jego koncu znajduje sie klin 7. Klin ten moze, co bedzie jesz¬ cze blizej wyjasnione, wspólpracowac z rucho¬ mym klinem 8, który dziala pod wplywem pneu¬ matycznego cylindra 9. Wspólosiowo z nacisko¬ wym stemplem 5 jest umieszczona kapturowa spa¬ walnicza forma 10 (oznaczona jako calosc), której czesc górna posiada ksztalt pierscieniowej tarczy 11 z centralnym przelotowym otworem 12 dla na¬ ciskowego stempla 5 i której scianka boczna w •czesci dolnej wedlug pierwotnej propozycji oto¬ czona jest chlodzacym kanalem 13.Forma 10 ma wysiegnikowe ramiona, które po¬ laczone sa z dolnymi koncami poruszajacych draz¬ ków 14. Górne konce drazków 14 sa ze soba po¬ laczone poprzeczka 15, na która dziala uklad na¬ pedowy skladajacy sie z pneumatycznego cylindra 16. Wspólosiowo do stempla 5 i do formy 10 zamon¬ towany jest podgrzewacz 17 w ksztalcie pierscie- . nia, majacy w czesci górnej cieplna oslone 18.Jest on ruchomy wzgledem pneumatycznego cy¬ lindra 6 i stempla 5 i jest utrzymywany przez drazki 19, które na swoich koncach górnych sa polaczone ze soba równiez za pomoca poprzeczki 20, na której zainstalowany jest uklad napedowy w formie pneumatycznego cylindra 21. Popycha¬ jace drazki 19 przechodza przez otwory znajduja¬ ce sie w poprzeczce 15 drazków 14.Spawalnicza forma 10 jest cienkoscienna i win¬ na byc wykonana z materialu o dobrym prze¬ wodnictwie cieplnym. Przez staly przeplyw plynu chlodzacego przez kanal 13, forma 10 jest normal¬ nie chlodzona i to do tego stopnia, ze tworzywo sztuczne nie przekroczy punktu plastycznosci.Dzieki umieszczeniu, na przyklad zasilanego ele¬ ktrycznie podgrzewacza 17 o duzej pojemnosci cieplnej na cienkosciennej spawalniczej formie 10 majacej mala pojemnosc cieplna, obszar wneki 12a formy kapturowej, w której winno nastapic zespawanie plaszczowej oslony M z czolowa scian¬ ka S2 zespolu X ogniwa pod wplywem dzialania •ciepla i docisku, moze byc, po ustaniu dzialania chlodzacego szybko doprowadzony do temperatury spawania.Po odsunieciu grzejnika 17 od spawalniczej for¬ my 10, forma ta szybko przejmuje temperature chlodzenia lezaca znacznie ponizej punktu pla¬ stycznosci tworzywa sztucznego. W polozeniu wyjsciowym, przedstawionym na fig. 1, nacisko¬ wy stempel 5, forma 10 i podgrzewacz 17 znaj¬ duja sie w polozeniu wyjsciowym. Po umieszcze¬ niu przygotowanych zespolów X ogniw w gniez¬ dzie 2 matrycy 1, przede wszystkim naciskowy stempel 5, na skutek dzialania pneumatycznego Cylindra 6 zostanie opuszczony w dól ze stalym, okreslonym naciskiem, w wyniku którego czolowa scianka S2 zostanie lekko wcisnieta do wewnatrz oslony plaszczowej i poprzez ogniwo Z, poprzez glowicowy zestyk K wywrze nacisk odksztalcaja¬ cy na zewnetrzny zestyk Al, a przede wszystkim na czolowa scianke SI osadzona w gniezdzie ma- 5 trycy.W ten sposób, jak pokazano na fig. 2—4, scianka czolowa zostanie elastycznie wyoblona na ze¬ wnatrz. To skuteczne odksztalcenie naciskowe ma przy tym stala, uprzednio okreslona wartosc.W tym momencie, naciskowy stempel 5, pod wplywem dzialania pneumatycznego cylindra 9, oraz w wyniku przesuwu klina 8, az do momentu gdy znajdzie sie on na klinie 7 zamocowanym na dociskowym stemplu 5. Klin 7 nie moze teraz da¬ lej przesuwac sie do dolu i tym samym, w wy¬ niku dalszej pracy nie bedzie wystepowalo dalsze wyoblanie sie czolowej scianki SI.Po tej fazie pracy zaczyna dzialac pneuma¬ tyczny cylinder 21, w wyniku czego za pomoca poprzeczki 20 i drazków 19, do formy 10 zostanie przysuniety podgrzewacz 17, dzieki czemu forma bedzie przejmowala cieplo z podgrzewacza i pod¬ czas podgrzewania zostanie ona przesunieta do dolu, az górne obrzeze oslony plaszczowej i czo¬ lowa scianka S2 nie zetkna sie z przestrzenia kapturkowa, gdzie obrzeze to zostanie ogrzane do temperatury spawania. Ruch roboczy formy spa¬ walniczej jest jednak ograniczony przez to, ze.po¬ przeczka 15, do której forma 10 jest przymoco¬ wana za pomoca drazków 14 napotka na.opór kli¬ na 7, którego ruch ograniczony jest z kolei przez klin 8.Ograniczenie tego ruchu zapewnia, ze niezalez¬ nie od nieznacznych róznic w wysokosciach zespo¬ lu X ogniwa, wynikajacych z tolerancji wykona¬ nia, ruch posuwisty spawalniczej formy 10 jest w stosunku do zespolu ogniwa staly i zapewnia utrzymanie stalego wymiaru wysokosci ostatecz¬ nego ksztaltu ogniwa. Obszar spawania jest for¬ mowany przez odpowiednio uksztaltowana wneke 12a spawalniczej formy 10.Na fig. 2 naciskowy stempel 5, spawalnicza forma 10 i podgrzewacz 17 sa przedstawione w takim polozeniu, w którym elementy te biora udzial w procesie spawania.Po zakonczeniu spawania, pod wplywem zadzia¬ lania cylindra 21, grzejnik 17 zostanie odsuniety od formy spawalniczej, dzieki czemu forma ta zo¬ stanie ochlodzona ponizej temperatury krzepnie¬ cia tworzywa sztucznego i wskutek tego obszar spawany ulegnie stwardnieniu. Ten cykl pracy jest przedstawiony na fig. 3. Po skrzepnieciu spo¬ iny, pod wplywem dzialania cylindra 16 forma spawalnicza zostanie odsunieta od spawanego ogniwa, a pod wplywem dzialania cylindra 6 zo¬ stanie odsuniety równiez naciskowy stempel 5, przez co czolowa scianka S2 zostanie odciazona, a elastycznie wyoblona czolowa scianka SI bedzie chciala przyjac swój pierwotny ksztalt.Wskutek tego pomiedzy zewnetrznymi zestyka¬ mi Al i A2 i podporzadkowanymi im zestykami K wzglednie B wystapi wzglednie wysoki docisk kontaktowy zapewniajacy dobre przewodzenie pradu elektrycznego. Pod wplywem zadzialania cylindra 9 zostanie nastepnie odsuniety klin 8, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6059962 7 a nastepnie gotowe, osloniete plaszczem ogniwo zostanie wyjete z matrycy 1, a urzadzenie przygo¬ towane jest do nastepnego, cyklu wykonawczego.Opisane w ramach przedstawionego wynalazku urzadzenie jest mozliwe do stosowania w odnie¬ sieniu do róznych odmian konstrukcyjnych ogniw.Zamiast przedstawionych pneumatycznych cy¬ lindrów 6, 9, 16 i 21 mozna stosowac równiez in¬ ne uklady napedowe. Zamiast ciagle chlodzonej spawalniczej formy 10, której chlodzace dzialanie na skutek sasiedztwa grzejnika 17 o wysokim przewodnictwie ciepla bedzie utrudnione, jak równiez utrudnione bedzie uzyskanie temperatury spawania tej formy, mozna zastosowac w strefie spawania material o dobrej przewodnosci cieplnej, a w obszarze odgraniczajacym material cieplnie izolacyjny, dzieki czemu mozna bardziej obciazyc cieplnie zespól grzejno-chlodzacy.Mozliwe jest równiez podgrzewanie formy spa¬ walniczej pradem wysokiej czestotliwosci. Glów¬ ne elementy i zespoly urzadzenia jak naciskowy stempel 5, spawalnicza forma 10 i grzejnik 17 moga byc sterowane w inny sposób niz za po¬ moca popychajacych drazków 14, 18 i tak dalej, na przyklad za pomoca krzywek. Równiez urza¬ dzenie ryglujace stempel dociskowy jak i system napedowy formy spawalniczej moga byc w inny sposób rozwiazane niz ten jaki przedstawiono w opisie. PL