PL62896B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 27.V.1966 Austria Opublikowano: 30.IV.1971 62896 KI. 21 k*, 15/06 MKP H 01 m, 15/06 UKO Wlasciciel patentu: Telephon — und Telegraphen — Fabriks — Aktien- gesellschaft Kapsch und Sóhne in Wien, Wieden (Austria) Ogniwo galwaniczne Przedmiotem wynalazku jest ogniwo galwaniczne.Ogniwo galwaniczne, na przyklad ogniwo Leclan- che, jest tak zbudowane, ze katoda ma ksztalt kub¬ ka cynkowego. W kubku tyim umieszczona jest we¬ glowa anoda z masa depolaryzatora i elektrolitem.Energia elektryczna wytwarzana jest iprzez rozpusz¬ czanie elektrody ujemnej.Przy wyladowaniu powstaje woda, która powo¬ duje rozpuszczenie elektrolitu bedacego poczatko¬ wo w stanie stalym. W nastepstwie tego procesu, ciecz elektrolitu wyplywa przez scianke kubka, niszczona stopniowo w czasie wyladowywania ogni¬ wa. Wyplywanie elektrolitu powoduje czesto po¬ wazne uszkodzenia przyrzadów, w których wbudo¬ wane sa ogniwa galwaniczne.Projektowano juz liczne konstrukcje ogniw, ma¬ jace na celu uniemozliwienie wyplywu cieczy w czasie wyladowywania lub po wyladowaniu, dotych¬ czas jednak problem ten nie zostal (rozwiazany.Zastosowanie szczelnej .powloki 'plastikowej nie daje pozadanych rezultatów, gdyz wymagane do po¬ laczenia iz biegunami ogniwa styki zewnetrzne, gór_ ny i dolny, nie mogly byc dotychczas przeprowadzo¬ ne szczelnie przez powloke plastikowa.Jesli mianowicie, czesc metalowa osadzona zo¬ stanie w tworzywie sztucznym, na przyklad przy wtryskowym formowaniu ksztaltki, wówczas two¬ rzywo to kurczy sie przy zastygnieciu, wskutek czego odstaje od metalu i przemieszcza sie w kie¬ runku najwiekszego nagromadzenia masy tworzy¬ lo 15 20 25 30 wa. W wyniku tego, miedzy tworzywem a metalem powstaje waska szczelina, powodujaca nieszczelnosc.Dalsza wada znanych rozwiazan laczenia meta¬ lowych styków zewnetrznych z oslona z tworzywa sztucznego jest fakt, ze na wewnetrznej stronie os¬ lony pozostaja nie pokrylte stosunkowo duze czesci metalowych powierzchni styków, wiskuitek czego narazone sa one na korozje, która juz w krótkim czasie powoduje zniszczenie uszczelnienia.Równiez tak zwane ogniwa szczelne, otoczone powloka materialu nienasiakajacego, na której osa¬ dzony jest pod cisnieniem plaszcz zewnetrzny z bla¬ chy stalowej, przy czyim zewnetrzny plaszcz stalo¬ wy polaczony jest przez zawiniecie pod cisnieniem z pokrywa i dnem ogniwa, nie daja zadowalajacego wyniku, poniewaz równiez i w takich ogniwach wystepuja w dwóch przez powloke przeprowadzo¬ nych stykach zewnetrznych, zjawiska korozji, po¬ wodujace nieszczelnosc styków zewnetrznych.Korozja styków zewnetrznych imoze nastapic z dwóch powodów. Po pierwsze dlatego, ze zastoso¬ wany w ogniwach roztwór elektrolitu zwilza styki i powoduje ich korozje. Proces ten przebiega jed¬ nak tak wolno, ze praktycznie nie stanowilby on przeszkody w [budowde praktycznie szczelnych og¬ niw galwanicznych. Mimo to, w tradycyjnych og¬ niwach galwanicznych wystepuje jeszcze dalsza okolicznosc, która powoduje inny rodzaj korozji, mianowicie korozje elektrotechniczna. Wskutek sa¬ mozniszczenia w czasie wyladowania katody wyko- 62 8963 nanej przewaznie o ksztalcie kubka, nie mozna za¬ pobiec temu, alby styki zewnetrzne byly zwilzane nie tylko ciecza elektrolitu, lecz takze stykaly sie z dodatnia masa depolaryzatora.Jesli jednak na styk zewnetrzny dziala zarówno roztwór elektrolitu, jak tez i dodatnia masa depo¬ laryzatora, wówczas powstaje ogniwo miejscowe majace dodatnia mase depolaryzatora jako biegun dodatni a roztwór elektrolitu i styk zewnetrzny ja¬ go biegun ujemny. Pod wplywem sily elektromoto¬ rycznej tego ogniwa tworzy sie szybko postepujaca korozja elektrochemiczna styku zewnetrznego, wpuszczonego w tworzywo sztuczne, a tym samyim nieszczelnosc na wyprowadzeniu styku na zewnatrz zamknietej powloki ogniwa.Celem wynalazku jest przy zastosowaniu powloki z tworzywa sztucznego, calkowicie otaczajacej ogni¬ wo galwaniczne lub stos ogniw, skonstruowanie cieczo-szczeilnego polaczenia zewnetrznych styków przechodzacych przez powloke i takie wykonanie tych styków, ze praktycznie nie sa one narazone na korozje.Zgodnie z wynalazkiem, zadanie to zostalo roz¬ wiazane w ten sposób, ze zewnetrzne styki, zarów¬ no w dnie jak i w pokrywie, wykonane sa z bla¬ chy metalowej i przechodzac przez .pokrywe lub dno, zatopione sa obustronnie w tworzywie sztucz¬ nym i w celu uszczelnienia maja szereg otworów umieszczonych obok siebie w calym Obszarze zato¬ pienia, przy czyni otwory te sa wypelnione tworzy¬ wem tworzacym nity, a dlugosc wtopienia kazdej czesci blaszanej, mierzona od zewnetrznej do wew¬ netrznej strony pokrywy lub dna, jest znacznie wieksza niz grubosc czesci blaszanych w obszarze zatopienia.Wskutek tego, ze wtopione czesci metalowe posia¬ daja szereg umieszczonych obok siebie, usytuowa¬ nych na calej szerokosci zatopienia otworów, które przy wtopieniu czesci metalowych w tworzywo po¬ wloki zostaja wypelnione przez to tworzywo tak, ze pirzy zastygnieciu tworzywa, wskutek kurczenia sie go, powstaje szereg kurczacych sie nitów z tworzy¬ wa sztucznego i tworzywo, na powierzchni styku z metalem, zostaje silnie docisniete do metalu, dzieki czemu osiaga sie wymagane uszczelnienie.W zwiazku z duza dlugoscia wtopienia czesci bla¬ szanych, mierzac od zewnetrznej do wewnetrznej strony pokrywy lub dna w obszarze wtopienia, sty¬ kaja sie stosunkowo duze powierzchnie tworzywa ze stosunkowo duzymi czesciami powierzchni meta¬ lu tak, ze przy zakrzepnieciu nitów z tworzywa sztucznego te stosunkowo duze powierzchnie zosta¬ ja silnie do siebie docisniete, co daje w efekcie do¬ bre uszczelnienie. Stwierdzono, ze w ten sposób bez zadnych touldnosci osiagniete zostaje uszczelnie¬ nie, które wytrzymuje w ogniwie nadcisnienie 1 atn i wiecej.Postepujacej koroziji elektrochemicznej styków zewnetrznych zapobiezono w ten sposób, ze dlugosc zatopienia kazdej czesci blaszanej, mierzac od zew¬ netrznej do wewnetrznej strony pokrywy lub dna, jest znacznie wieksza niz grubosc czesci blaszanej w obszarze zatopienia, wskultek czego zapobiega sie dostepowi dodatniej masy depolaryzatora do sty¬ ków zewnetrznych a odcinek, który postepujaca ko¬ rozja musi przebyc od strony wewnetrznej styku 896 4 zewnetrznego, wtopionego w oslone z tworzywa szfcucznego ido strony zewnetrznej, hy spowodowac przeciekanie powloki, jest bardzo waski i dlugi, wo¬ bec czego tylko mala ilosc masy depolaryzatora mo- 5 ze przeniknac do wtopionego metalu, a nawet ta mala ilosc masy depolaryzatora, która przeniknie dlft metalu, wyczerpie sie, nim spowodulje glebsza korozje na calej dlugosci wymienionego odcinka.Nalezy nadmienic, ze nie jest mozliwe stosowa- (l nie dla ogniw galwanicznych oslony szczelnej dla cieczy i dla gazów, poniewaz w czasie procesu wy¬ ladowania w ogniwie wytwarza sie gaz. Przy cal¬ kowicie szczelnej oslonie prowadziloby to do wys¬ tapienia wysokiego cisnienia wewnetrznego o war_ 15 tosci kilku atmosfer, a tym samym do wypaczenia lub pekniecia powloki. Wybierajac odpowiednio cienkie ,powloki zewnetrzne i stosujac do ich wyko¬ nania imikroporowate tworzywo sztuczne mozna jednak osiagnac, ze powloka jest przepuszczalna dla 20 gazu, a szczelna dla cieczy.Do wykonania czesci cylindrycznej powloki na¬ lezy zastosowac tworzywo sztuczne, przepuszczalne dla gazu, lecz szczelne dla cieczy, na przyklad wy¬ sokocisnieniowy polietylen. Natomiast pokrywa i 25 dno, w które sa wtopione styki zewnetrzne, sa wy¬ konane korzystnie z calkowicie szczelnego tworzywa sztucznego, na przyklad z polietylenu niskocisnie- niowego. Polaczenie pokrywy i dna z czescia cylin¬ dryczna jest wykonane na przyklad przez spawanie 30 tak, ze cala powloka tworzy jednolita calosc.W ogniwie umieszczonym w takiej .powloce, wy¬ stepuja cisnienia wewnetrzne od 0,1 atn do 0,5 atn, a w przypadkach krancowych, przy calkowitym wy_ ladowaniu, przejsciowo od 0,8 do 1 atn. Cisnienia 35 takie, jak juz powiedziano, sa bez trudnosci wytrzy¬ mywane przez styki zewnetrzne wtopione w two¬ rzywo sztuczne.Próby wykazaly, ze ogniwa galwaniczne wykona¬ ne wedlug wynalazku, nawet gdy pozostawione sa dluzszy czas po ich wyczerpaniu w przyrzadzie za¬ silanym z baterii, jak to sie czesto zdarza przez niedopatrzenie, dzieki opisanemu uszczelnieniu za¬ pobiegajacemu korozji, wobec czego nie wystepuja uszkodzenia danego przyrzadu w zwiazku z wyply- 45 waniem elektrolitu.Wynalazek objasniony jest przykladowo na pod¬ stawie rysunku, ma którym fig. 1 przedstawia ogni¬ wo galwaniczne wedlug wynalazku, fig. 2 przedsta¬ wia styk czolowy wtopiony w tworzywo sztuczne, 50 w przekroju pionowym, fig. 3 przedstawia styk czolowy w widoku z góry, fig. 4 przedstawia od¬ miane styku czolowego, fig. 5—7 przedstawiaja róz¬ ne postacie wykonania styku dennego.Przedstawione ogniwo galwaniczne ma kubkowa katode 1, z której wystaje anoda 2, najkorzystniej trzpien weglowy. Cale ogniwo otulone jest szczelna, zewnetrzna powloka 3, wykonana z tworzywa ter¬ moplastycznego. Pokrywa 4 i dno 6 powloki 3 maja ksztalt tarczy i sa zespawane na brzegach z powlo- 60 ka 3.Czolowy styk ogniwa galwanicznego wedlug wy¬ nalazku stanowi metalowy kolpak 5, którego plasz¬ czowa sciana 5a wtopiona jest dwustronnie w two¬ rzywo termoplastyczne. Cylindryczna powloka 3 jest 65 wykonana z miekkiego tworzywa sztucznego, gazo-62 896 szczelnego i nieprzepuszczalnego dla cieczy, ma przy_ klad z polietylenu wysokocisnieniowego, a pokrywa 4 i dno 7 wykonane sa z tworzywa sztywnego, szczelnego dla cieczy i gazów, na iprzyklad z poli¬ etylenu niskocisnieniowego. 5 Sciana 5a kolpaka 5 ma naokolo wykonane w ma¬ lych odstepach otwory 5b, które przy wtryskowym formowaniu pokrywy 4 wypelnione zostaja tworzy¬ wem, tworzac nity, które przy zastygnieciu tworzy¬ wa kurcza sie, wskutek czego, czesci pokrywy polo- io zone z obu stron sciany plaszczowej kolpaka 5, przylegaja szczelnie i mocno do sciany plaszczo¬ wej 5a.Dolny brzeg 5c kolpaka 5 wystaje nieco pod mase tworzywa i jest wywiniety kolnierzowo na zewnatrz 15 w kierunku promieniowym tak, ze tworzy gniazdo dla górnego konca anody weglowej.Wnetrze kolpaka 5 moze byc calkowicie wypel¬ nione tworzywem (lailb, jak przedstawiono, czesciowo puste. Wazne jest tylko by cala powierzchnia wew- 20 netrzna kolpaka ibyila pokryta -tworzywem sztucz¬ nym.Jak pokazano na fig. 2 glebokosc t wtopienia kol¬ paka 5 w pokrywe 4 jest znacznie wieksza, niz gru¬ bosc d sciany 5akolpaka. 25 Zamiast jednego szeregu okraglych otworów 5b, moga byc zastosowane prostokatne szczeliny z wa¬ skimi przegrodami lub otwory o innym ksztalcie.Zamiast sciany iplaszczowaj kolpak 5 moze posia¬ dac inaczej uksztaltowana sciane boczna. 30 W innej ipostaci styku czolowego, przedstawionej na fig. 4, na weglowa anode 2 nalozony jest meta¬ lowy kolpak 2a z szerokim, sprezynujacym obrze¬ zem 2b. Stykowy kolpak 50 sklada sie z cylindrycz¬ nej górnej czesci 50a o malej srednicy, ze stozkowe rozszerzajacej sie srodkowej czesci 50b i cylindrycz¬ nej dolnej czesci 50c o duzej srednicy. Stozkowa srodkowa czesc 50b ma wokól calej powierzchni plaszcza szereg umieszczonych gesto obok siebie ot¬ worów 50d, w których umieszczone jest tworzywo sztuczne pokrywy 4 tworzac nity 4a. Obszar wtopie- 40 nia obejimtuije czesc srodkowa 50b i ewentualnie (brzegowe sifcrefy górnej czestoi 50a i dolnej czesci •50c kottpaka 50. Wolny brzeg dolnej czesci 50c spo¬ czywa na obrzezu 2b kolpaka 2a, umieszczonego na weglowej anodzie2. 4g Zaleta tej konstrukcji polega ma tyim, ze dlugosc wtopienia kolpaka 50, mierzac od strony zewnetrz¬ nej ido strony wewnetrznej pokrywy 4, w porówna¬ niu z konstrukcja z fig. 1 jest znacznie wieksza.Dno 6 powloki 3 wykonane jest, podobnie jak po¬ krywa 4, jako tarcza ze sztucznego tworzywa, która 50 jest z powloka 3 zespawana lub ipolaczona nadlewem wtryskowym z tworzywa termoplastycznego. Po stronie zewnetrznej dna 6 umieszczona jest meta¬ lowa blaszka 7 z wygieta metalowa czescia brzego¬ wa 7a, która stanowi mostek laczacy blaszke 7 z 55 kubkowa katoda 1 ogniwa.Ten mostek laczacy jest szczelnie wtopiony w dno 6 powloki 3, a jego krawedz 7b, wystajaca nad dno powloki, stanowi oparcie dla katody 1.Dzieki otworom 7c wykonanym w wygietej czesci 60 brzegowej 7a, które przy wtopieniu czesci mostko¬ wej (fig. 1), zalane zostaja tworzywem termopla¬ stycznym, zapewnione jest szczelne wtopienie styku dennego w tworzywo. Dlugosc wtopienia jest zna¬ cznie wieksza niz grubosc blachy. W celu uzyska- 65 35 nia, przy umiarkowanej grubosci dna 6, duzej dlu¬ gosci wtopienia, czesc brzegowa 7a, powinna byc skosnie wygieta, jak przedstawiono na fig. 5 i 6.Otwory w czesci brzegowej 7a moga byc okraglymi otworami 7d (fig. 5) lub moga byc uksztaltowane jako szczeliny 7c, lub tez wykonane w inny sposób.W odmianie wedlug fig. 7, wygieta czesc brzego¬ wa podzielona jest na sektory 7e, rozmieszczone w róznych odstepach katowych.We wszystkich odmianach styku dennego, wolna górna krawedz 7b wygietych czesci 7a wzglednie 7e tworzy wspornik katody. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Ogniwo galwaniczne ze szczelna powloka zew¬ netrzna z tworzywa sztucznego, w której osadzone sa styki zewnetrzne, znamienne tym, ze zarówno w pokrywie (4) jak i w dnie (6), styki sa wykonane z blaszanych czesci metalowych (7, 5), które prze¬ chodzac przez dno (6) lub przez pokrywe <4) zaito- pione sa obustronnie w Iworzywie i w celu usz¬ czelnienia, posiadaja szereg blisko siebie umieszczo¬ nych otworów (5b, 50d, 7c, 7d) w calym otworze za¬ topienia, które sa wypelnione tworzywem tworza¬ cym mity, przy czyim dlugosc wtopienia kazdej cze¬ sci blaszanej (5, 7), mierzac od strony zewnetrznej do wewnetrznej pokrywy (4) lub dna (6), jest wiek¬ sza niz grubosc czesci blaszanych (5, 7) w zakresie ich zatopienia.

2. Ogniwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze styk czolowy ma ksztalt kolpaka (5) i w zakresie swej sciany (50a, 5a), osadzonej w pokrywie (4), tworzy zamknieta calosc, majaca naokolo szereg blisko obok siebie polozonych otworów (50d), (Sb).

3. Ogniwo wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze wewnetrzny brzeg (5c) styku czolowego w ksztalcie kolpaka (5) wygiety jest na zewnatrz kolnierzowo w kierunku promieniowym.

4. Ogniwo wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze czesc srodkowa (50b) styku czolowego, posiadajaca otwory (50d) stanowi stozkowe rozszerzenie pomie¬ dzy zewnetrzna, cylindryczna czescia (50a) o malej srednicy i wewnetrzna cylindryczna czescia (50c) o duzej srednicy.

5. Ogniwo wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze wolna krawedz wewnetrzna cylindrycznej czesci (50c) spoczywa na Obrzezu (2b) metalowego kolpaka (2a) nasadzonego na anode (2).

6. Ogniwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze styk denny ma ksztalt blaszki metalowej <7) umiesz¬ czonej na zewnatrz dna (6), przy czyim blaszka (7) jest wtopiona swa czescia brzegowa (7a), (7e), w dno (6), a czesc brzegowa (7a) ma w obszarze wto¬ pienia szereg polozonych blisko siebie otworów (7c, 7d), przy czym wolna krawedz (7b) blaszki (7) tworzy oparcie stykowe dla katody (I).

7. Ogniwo wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze blaszka (metalowa (7) (jesit okragla, iprzy czym jej wygieta na zewnatrz brzegowa czesc (7a) wtopiona jest w dno (6) i w miejscu wtopienia ma naokolo szereg polozonych blisko siebie otworów (7c, 7d).

8. Ogniwo wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze blaszka metalowa i(7) ma wygieta czesc brzegowa podzielona na sektory (7e), na przyklad usytuowane w równych odstepach katowycih, przy czym sektory te sa wtopione w dno (6) i maja szereg blisko sie¬ bie polozonych otworów (7d).KI. 21 k9, 15/06 62 896 MKP HOl m, 15/06 s i Fig.I 5S^ ¦i H~3 7a 6KI. 21 k9, 15/06 62 896 MEPHOlm, 15/06 50b Hg.n ,7 Ja ,7b Fig.5 7q r7b * ,7 Fig. 6 7* ?b 7 7b 7* PL PL