DE2238406C3

DE2238406C3 - Wiederabdichtender Verschluß für eine galvanische Trockenzelle

Info

Publication number: DE2238406C3
Application number: DE2238406A
Authority: DE
Inventors: Frank George Parma Heights Ohio Spanur (V.St.A.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1975-11-13
Also published as: HK16476A; GB1396901A; CH568660A5; DE2238406B2; MY7600055A; KE2602A; NL173000C; AU4536872A; US3802923A; AU460950B2; AT320768B; AR193886A1; NL7210857A; IT961927B; NL173000B; FR2150333A1; DK135072B; SE403216B; ZA725442B; DE2238406A1

Description

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jruck, der innerhalb der Zelle entwickelt wird, bewirkt eine Ausdehnung des elastischen Ringes und erlaubt dadurch ein Entweichen des Gases aus dem Inneren der Zelle.

In der britischen Patentschrift G 76181 werden Schraubverschlüsse für Akkumulatoren beschrieben. Der Schraubverschluß weist einen Durchlaß für Gas auf, in dem ein pilzförmiges Kunststoff teil angeoidnet ist, das mit der Unterseite der Pilzkappe elastisch federnd gegen einen Ventilsitz diOckt.

Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift 32 78 340 ein wiederabdichtender Verschluß für eine Trockenzelle zu entnehmen, bei dem ein kreisförmiger elastischer Flansch gegen einen die zentrale Sammelkathode umschließenden Ventilsitz drückt.

Alle diese bekannten wiederabdichtenden Verschlüsse für Trockenzellen bestehen aus mehreren Einzelheiten, so daß bei ihrem Einbau in die Zelle erhöhte Sorgfalt und vermehrter Aufwand erforderlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein wiederabdichtender Verschluß für das offene Ende des zylindrischen Behälters einer galvanischen Trockenzelle, welche zuverlässig das Ablassen von überschüssigem Gasdruck aus dem Inneren der Trockenzelle gewährleistet und der aus einer sehr kleinen Anzahl von Teilen besteht, leicht einzubauen und billig herzustellen ist.

Bei einem wiederabdichtenden Verschluß für den Zwischenraum zwischen Sammelkathode und oberem Rand des Zellenbehälters einer galvanischen Trockenzelle, welcher ein Verschlußstück mit mindestens zwei ringförmigen, konzentrischen, nach unten ragenden Flanschen, die den Behälterrand einschließen, enthält, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß rund um den oberen Abschnitt des Behälters ein glatter Ventilsitz für ein Flatterventil vorgesehen ist, das mit dem federnd anliegenden, dünnen äußeren Flansch gebildet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses wiederabdichtenden Verschlußstückes wird der äußere dünne Flansch während des Einbaues so mit dem Ventilsitz in Kontakt gebracht, daß damit eine normalerweise flüssigkeitsdichte Abdichtung gebildet wird. Jeder innerhalb der Zelle gebildete, überschüssige Gasdruck führt zu e'nem Abbiegen des federnden äußeren Flansches in eine Richtung hinweg von dem Ventilsitz und unterbricht damit für einen Moment die Abdichtung und läßt das Gas entweichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses wiederabdichtenden Verschlusses ist der obere Abschnitt des Behälters nach innen umgebogen und bildet mit seiner glatten Außenwand den Ventilsitz für das Flatterventil, das mit dem federnd anliegenden, dünnen äußeren Flansch gebildet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform enthält der wiederabdichtende Verschluß ein Verschlußstück mit drei ringförmigen, konzentrischen, nach unten ragenden Flanschen, von denen der innere Flansch dicht „n der Sammelkathode anliegt und die beiden äußeren Flansche den Behälterraum einschließen. Die Erfindung besteht darin, daß der obere Abschnitt des Behälters nach innen umgebogen ist und mit seiner glatten Außenwand den Ventilsitz für ein Flatterventil bildet, das mit dem federnd anliegenden, dünnen äußeren Flansch gebildet ist; und der mittlere Flansch an seiner Außenwand eine ringförmige Kerbe aufweist, in welche die umlaufende Kante der Behälterwand flüssigkeitsdicht eingreift.

Bevorzuet können in der inneren oder äußeren Seitenwand des mittleren Flansches Einschnitte vorgesehen sein, welche mit der Kerbe in Verbindung stehen, und einen Durchlaß für Gas aus dem Inneren des Behälters darstellen. Ferner kann zwischen dem inneren Flansch und dem mittleren Flansch ein flüssigkeitsaufsaugender Dichtungsring angeordnet sein. Dieser Dichtungsring kann an seiner unteren, zum Zelleninneren hin gerichteten Seite einen Oberzug aus gasundurchlässigem Plastikfilm aufweisen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilsitz einen Überzug aus einer dünnen Isoliermittelschicht auf. Ferner können die Teile, welche mit der ringförmigen Kerbe und der inneren Kante der nach innen umgelegten Behälterwand in Berührung stehen, einen Überzug aus einem für Gas und Flüssigkeit undurchlässigen Isoliermittel aufweisen, wobei jedoch Durchlässe für das Gas aus dem Inneren des Behälters frei bleiben.

Einer der wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der wiederabdichtende Verschluß mit all seinen funktionellen Elementen leicht aus einem einzigen Stück hergestellt werden kann, indem die Abdichtung aus federndem plastischem Material geformt 'vird. Der Ventilsitz wird einfach durch das Nachinnenwenden der äußeren Kantenanteile des Zellenbehälters gebildet und erfordert deshalb nicht die Verwendung von zusätzlichen Teilen, um die Ventil-Abdichtfläche für den wiederabdichtenden Verschluß zu bilden. Deshalb entfällt die Notwendigkeit, eine große Zahl von Ventilteilen mit der Abdichtung zusammenzubauen, was die Kosten für die Herstellung einer solchen Trockenzelle merklich vermindert.

Die Erfindung ist besonders nützlich bei üblichen galvanischen Trockenzellen, in denen die eigentliche Zelle einschließlich des zylindrischen Zellenbehälters in einem äußeren Zellenaufbau eingeschlossen ist mit einer äußeren röhrenförmigen Umhüllung, an der sowohl am Boden wie am oberen Ende Abschlußplatten angebracht sind. Der wiederabdichtende Verschluß des Zellenbehälters befindet sich unter der oberen AbschlußplaUe und innerhalb des Umfanges der äußeren röhrenförmigen Umhüllung und ist deshalb gegen mögliche Zerstörung durch äußeren Druck oder Einwirkung auf den äußeren Zellenaufbau geschützt.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung. Es zeigt

A b b. 1 teilweise im Schnitt eine galvanische Trokkenzelle mit einer bevorzugten Ausführungsform des wiederabdichtenden Verschlusses nach der vorliegenden Erfindung,

A b b. 2 einen Schnitt durch das Verschlußstück des wiederabdichtenden Verschlusses nach A b b. 1 vor dem Einbau in die Trockenzelle,

A b b. 3 einen Schnitt durch den oberen Teil der Trockenzelle mit einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen wiederabdichtenden Verschlusses,

A b b. 4 einen Schnitt durch den oberen Teil einer Trockenzelle mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

A b b. 5 einen Schnitt durch den oberen Teil einer Trockenzelle mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen wiederabdichtenden Verschlusses.

Die A b b. 1 und 2 zeigen eine galvanische Trockenzelle mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen wiederabdichtenden Verschlusses. Die Trockenzelle enthält einen zylindrischen Behälter 10, der aus einem elektrochemisch zusetzbaren Metall, wie etwa Zink, besteht, beispielsweise als Zinkdose ausgeführt ist

und als Anode für die Zelle dient. Der Zelienbehälter 10 enthält seinerseits die übrigen elektrochemisch aktiven Zellenbestandteile in der Form der Kathoden- Depolarisationsmischung 12, welche beispielsweise Mangandioxyd, ein leitendes Material wie Ruß oder Graphit und den Elektrolyten enthält. Die Kathoden-Depolarisationsmischung 12 ist um die zentrale Sammelkathode 14 aus Kohle angeordnet, welche mit einem Wachs oder organischem Harz imprägniert sein kann, um diese undurchlässig für Flüssigkeit und Gas machen. Die Kathoden-Depolarisationsrnischung 12 wird vor dem Einbau in die Zelle in einer getrennten Operation geformt und wird derartig in das Innere des Zellenbehälters 10 gebracht, daß das obere Ende der Sammelkathode 14 über das offene Ende des Zellenbehälters 10 hinausragt. Eine Trennschicht 16 aus dünnerer Elektrolyt-Paste umgibt den Käthodenkörper und trennt die Kathoden-Depolarisationsmischung 12 von den inneren Seitenwänden des Zellenbehälters 10 ab. Die Trennschicht kann auch aus einem dünnen elektrolythaltigen Film bestehen, beispielsweise aus dünnem, saugfähigem Papier, das mit einer Paste aus elektrolytischem Gel überzogen ist. Der oberste Abschnitt der Kathoden-Depolarisationsmischung 12 endet kurz unterhalb von dem offenen Ende des Zellenbehälters 10, um den üblichen Luftzwischenraum 18 zu liefern, der irgendwelche, abgegebene Flüssigkeiten aufnimmt, die bei der Entladung der Zelle gebildet werden.

Weiterhin ist eine elektrisch isolierende, gegen Korrosion beständige, federnde, runde, scheibenähnliche Abdeckung 20 vorgesehen, um das offene Ende des Zellenbehälters 10 abzudichten. Wie am besten aus A b b. 2 zu sehen ist, weist die Abdeckung 20 an ihrer Unterseite drei kreisförmige, zusammenhängende, ringförmige Flansche auf, d. h. einen inneren Flansch 22, einen mittleren Flansch 24 und einen äußeren Flansch 26, der als dünne, federnde Wand ausgebildet ist. Der innere Flansch 22 reicht von unten bis zur inneren umlaufenden Kante der Abdeckung 20. Der innere Flansch 22 ist vom mittleren Flansch 24 räumlich getrennt und beide sind konzentrisch angeordnet. Der als dünne, federnde Wand ausgebildete Flansch 26 reicht von unten bis zur äußeren umlaufenden Kante der Abdeckung 20 und ist vom mittleren Flansch 24 räumlich getrennt und mit diesem konzentrisch angeordnet. Die Abdeckung 20 ist ursprünglich so geformt, daß der äußere Flansch 26 senkrecht von der äußeren umlaufenden Kante absteht Die Abdeckung 20 wird in einem Stück aus elektrisch isolierendem, gegen Korrosion beständigen, federndem plastischem Material geformt. Für diesen Zweck geeignete federnde plastische Materialien sind etwa thermoplastische, organische Harze, wie z. B. Polyäthylen und Polypropylen.

Die oberen umlaufenden Kantenanteile des Zellenbehälters 10 sind nach innen gebogen, um eine glatte gerundete, umgebogene Lippe 28 zu bilden, die das offene Ende des Zellenbehälters 10 umgibt Diese nach innen umgebogene Lippe 28 kann mit jedem üblichen Umbiegewerkzeug gebildet werden, das den gewünschten Radius für das Umbiegen aufweist (beispielsweise mit einem angenäherten Radius von 6 mm für die Standard-Zinkdose der Größe D). Das Umbiegewerkzeug greift an den oberen Seitenwänden des Zellenbehälters 10 an und biegt diese zu der Lippe 28 mit einem geeigneten Krümmungsradius um und bestimmt damit den inneren Durchmesser des offenen Endes des Zellenbehälters 10.

Bei der zusammengebauten Trockenzelle nach A b b. 1 liegt der innere Teil der Abdeckung 20 mit derr inneren und dem mittleren Flansch 22 und 24 über dem offenen Ende des Zellenbehälters 10. Der äußere Tei der Abdeckung 20 mit dem äußeren Flansch 26 lieg!

über der glatten gerundeten, nach innen umgebogener Lippe 28. Sowohl der innere Flansch 22 wie der mittlere Flansch 24 erstrecken sich nach unten durch das offene Ende des Zellenbehälters 10. Der äußere Flansch 26 erstreckt sich von der äußeren umlaufenden Kante

ίο der Abdeckung 20 bis zur Lippe 28 und steht mit der glatten gerundeten Oberfläche der nach innen umgebogenen Lippe 28 in direktem Kontakt.

Der innere Flansch 22 liegt dicht an und um das nach oben ragende Ende der Sammelkathode 14 herum und bildet mit dieser eine flüssig- und gasdichte Abdichtung Während des Zusammenbaues der Zelle kann der Sammelstab 14 von unten her durch den inneren Flansch 22 eingeschoben werden, um einen gut zusammenwirkenden Sitz zu ergeben. Bevorzugt sind die inneren Wände des Flansches 22 am unteren Ende kegelförmig nach außen abgeschrägt, um das Einführen des Sammelstabes 14 zu erleichtern. Wenn es gewünscht wird, kann vor dem Einbau an dem oberen Abschnitt des Sammelstabes 14 ein dünner Film aus abdichtendem Fett oder asphalthaltigem Lack aufgebracht werden.

Der mittlere Flansch 24 hat eine solche Größe, daß er bündig in das offene Ende des Zellenbehälters 10 paßt, der Flansch 24 weist an seiner Außenwand eine kreisförmige Kerbe 30 auf. Die Kerbe tritt mit der inneren Kante der nach innen umgebogenen Lippe 28 in Kontakt und hält damit die Abdeckung 20 an ihrem Platz und bildet damit eine dichte Verbindung. Diese dichte Verbindung wird ausreichend dicht gemacht um das freie Nachaußendringen von gebildeter Flüssigkeil zu verhindern, welche sich in dem Luftraum 18 ansammelt, die dichte Verbindung wird jedoch nicht so dichtgemacht, daß der Durchtritt von Gas unterbunder wird.
Während des Zusammenbaus der Trockenzelle wird die Abdeckung 20 auf den oberen Abschnitt des Zellenbehälters 10 gelegt, wobei der innere Flansch 22 die Sammelkathode 14 eng umgibt. Die Abdeckung 20 wird dann nach unten gedrückt wobei der mittlere Flansch 24 durch das offene Ende des Zellenbehälters 10 hindurch bis zu der inneren Kante der nach innen umgebogenen Lippe bewegt wird und diese in die Kerbe 3C einschnappt und dadurch die Abdeckung 20 festhält Bevorzugt ist, wie abgebildet, der mittlere Flansch 24 innen um sein unteres Ende herum nach innen abge-

schrägt, um diese Einführungsoperation zu erleichtern Es ist leicht einzusehen, daß das Ausmaß der Dichtigkeit für die Abdichtung, die gebildet wird, wenn die Abdeckung 20 einschnappt und festgehalten wird, leicht durch die genaue Dimensionierung der Wandstärke des

mittleren Flansches 24 bis zur gewünschten Elastizität gesteuert werden kann und darüber hinaus durch das genaue Auswählen der Tiefe der Kerbe 30.

Die äußere, dünne, federnde Wand des Flansches 26 hat einen geringfügigen kleineren Durchmesser als der Zellenbehälter 10. Wenn die Abdeckung 20 über das offene Ende des Zellenbehälters 10 nach unten gedrückt wird, dann erweitert sich der äußere Flansch 26 nach außen und kommt mit der glatten gerundeten Oberfläche der umgebogenen Lippe 28 in festen und

engen Kontakt Der elastische Zug in dem Flansch 26 und in dem äußeren Teil der Abdeckung 20 bewirkt eine wirksame, flüssigdichte Abdichtung, um das offene Ende des Zellenbehälters 10 herum.

Diese flüssigkeitsdichte Abdichtung bleibt während des normalen Aufbewahren und Betrieb der Trockenzelle geschlossen. Daher ist die Zelle wirkungsvoll abgedichtet gegen das Entweichen von Elektrolyt oder Feuchtigkeit durch Verdampfen und ist weiterhin abgedichtet gegen das Eindringen von Luft oder Sauerstoff aus der umgebenden Atmosphäre. Gelegentlich, während der Verwendung der Zelle und im besonderen, wenn die Zelle harten oder mißbräuchlichen Bedingungen bei der Entladung ausgesetzt ist, kann der Gasdruck innerhalb des Zellenbehälters 10 ein ungewünschtes oder überschüssiges Maß erreichen. Die Entwicklung dieses überschüssigen Gasdruckes bewirkt eine weitere nach außen gerichtete Erweiterung des äußeren Flansches 26 oder bewirkt ein Abbiegen aus der Richtung zu der nach innen umgebogenen Lippe 28, wobei die Dichtung unterbrochen wird und das Gas aus dem Inneren des Zellenbehälters 10 entweichen kann. Das Gas entweicht auf einem Weg aus dem Inneren des Luftraumes 18 unter der Abdeckung 20 durch die Verbindung hindurch, die zwischen der Kerbe 30 und der inneren Kante der Lippe 28 gebildet wurde und dann in den kreisförmigen Raum, der zwischen dem mittleren Flansch 24 und dem äußeren Flansch 26 besteht, und der während der normalen Verwendung der Zelle abgedichtet ist. Da diese dichte Verbindung gasdurchlässig ist, stimmt der Gasdruck im Inneren des kreisförmigen Raumes weitgehend mit dem Gasdruck im Inneren des Zellenbehälters 10 überein. Wurde der Gasdruck abgelassen, dann verursacht die Elastizität des äußeren Flansches 26 ein Wiederabdichten, so daß die Abdichtung wiederhergestellt ist. Es ist leicht zu sehen, daß der äußere Flansch 26 dabei als federndes Flatterventil arbeitet, und als Teil des Ventils periodisch überschüssigen Gasdruck aus dem Inneren des Zellenbehälters 10 abläßt. Der äußere Teil dieses Ventils, nämlich die Ventil-Abdichtfläche wird durch die glatte gerundete nach innen umgebogene Lippe 28 gebildet welche das offene Ende des Zellenbehälters 10 umgibt.

Um die Wirkung der flüssigkeitsdichten Abdichtung zu verstärken, kann eine dünne Schicht aus nicht härtendem und nicht schmelzendem Fett auf die abdichtenden Oberflächen der umgebogenen Lippe 28 aufgebracht werden, wie dies bei 32 angedeutet ist. Diese dünne Fettschicht weist darüber hinaus die Feuchtigkeit ab und dient als Schmiermittel, um den Einbau der Abdeckung 20 zu unterstützen.

Die rohe Zelle mit der Abdeckung 20, die in dem offenen Ende des Zellenbehälters 10 festgehalten ν >d, wird fertiggestellt, indem sie mit den äußeren Bestandteilen umgeben wird, einschließlich einer äußeren röhrenförmigen, nicht korrodierenden Umhüllung 34, aus geeignetem Material, etwa aus faserigem Material wie Packpapier. Das obere Ende der röhrenförmigen Hülle 34 reicht über die Abdeckung 20 hinaus und wird in Berührung mit den äußeren umlaufenden Kanten einer kreisförmigen metallischen oberen Abschlußplatte 36 befestigt Diese obere Abschlußplatte 36 ist oberhalb und in Berührung mit dem äußeren Teil der Abdeckung 20 angebracht Der feste Kontakt zwischen der oberen Abschlußplatte 36 und der Umhüllung 34 drückt die Platte 36 nach unten auf die Abdeckung 20 und verstärkt damit der festen Sitz der Abdeckung 20 in dem offenen Ende des Zellenbehälters 10. Eine metallische, positive Abschlußkappe 38 wird dicht sitzend Ober das obere Ende der Sammelkathode 14 gesteckt und reicht etwas durch das offene Zentrum in der oberen Abschlußplatte 36 hindurch. Die positive Abschlußkappe 38 ist mit einem nach außen gebogenen, unteren Ende 40 versehen, welches in eine kreisförmige Aufweitung 42 übergeht, die über dem inneren Flansch 22 angeordnet ist. Obwohl dies in der Abbildung nicht gezeigt ist, befindet sich eine ähnliche metallene Boden-Abschlußplatte am unteren Ende der röhrenförmigen Umhüllung 34.

Die äußeren Bestandteile der Zelle enthalten Einrichtungen zum Abführen des aus dem Inneren des Zellenbehälters 10 abgelassenen Gases an die äußere Atmosphäre. Solche Einrichtungen bestehen beispielsweise darin, daß die Befestigung zwischen der oberen Abschlußplatte 36 und der Umhüllung 34 durchlässig für Gas ist.

Als ein Beispiel für die vorliegende Erfindung wurde eine Reihe von ursprünglichen Trockenzellen der Größe »AA« hergestellt, die weitgehend der Ausführungsform der A b b. 1 entsprechen. Diese Zellen zeigten einen inneren Gas-Austrittsdruck im Bereich von ungefähr 1,4 bis 1,75 kg/cm². Andere Zellen ähnlicher Bauart wurden hergestellt, und das Gas trat bei einem Druck von ungefähr 4,2 kg/cm² aus. Es ist leicht einzusehen, daß der innere Gas-Austrittsdruck über einen weiten Bereich variiert werden kann, indem die Elastizität und das Ausmaß der Spannung für die äußere federnde dünne Wand des Flansches 26 darauf abgestimmt wird.

Bei der Ausführungsform für die Erfindung nach A b b. 1 wird die Trennung des Gases von der gebildeten Flüssigkeit in dem Luftraum 18 unter der Abdekkung 20 in gewissem Ausmaß erreicht, das von der Festigkeit der Verbindung zwischen der Kerbe 30 und den inneren Kanten der umgebogenen Lippe 28 und weiterhin von der Orientierung der Zelle abhängt. Die A b b. 3 bis 5 zeigen verschiedene andere Ausführungsformen für die vorliegende Erfindung, wobei verbesserte Einrichtungen zur Erzielung der Trennung von Gas und gebildeter Flüssigkeit vorgesehen sind. Diese zusätzlichen Ausführungsformen liefern auch modifizierte Durchlässe für das Gas durch die Schließanordnung.

Die A b b. 3 zeigt eine solche Ausführungsform, bei der ein flüssig- und gasundurchlässiges Isoliermittel 44, wie etwa ein schweres Fett oder Asphalt auf den Berührungsflächen zwischen der Kerbe 30 und den inneren Kanten der Linie 28 aufgebracht ist Das Isoliermittel 44 kann so auf den Berührungsflächen aufgetragen werden, daß eine oder mehrere nichtüberzogene Bereiche (nicht abgebildet) zurückbleiben, die als Durchlässe für das Gas wirken. Bevorzugt jedoch werden die Durchlässe für das Gas durch einen oder mehrere Einschnitte 46 in der äußeren Seitenwand des mittlerer Flansches 24 gebildet Die Einschnitte 46 Hefern einen offenen Durchgang zwischen dem Luftraum 18 und der Kerbe 30. In diesem Falle kann das Isoliermittel 44 vollständig rundherum auf den Berührungsflächen aufge bracht werden, mit Ausnahme des Bereichs für die Ein schnitte 46. Es ist offenkundig, daß der Einschnappbe reich für den Abschlußkontakt nicht so fest ausgebilde werden muß, wenn das Isoliermittel 44 verwendet wird Dadurch ist die Notwendigkeit zum Einhalten enge Toleranzen für die Bestandteile der Abdeckung 20 auf gehoben. Ebenso ist zu erkennen, daß bei dieser Aus führungsform der Erfindung für die Trockenzelle eim obere Abschlußplatte 48 aus einem Stück benützt wire die fest über dem oberen Abschnitt der Sammelkatho de 14 sitzt wobei die äußeren umlaufenden Kanten i festem Kontakt mit den oberen Kanten der röhrenför migen Umhüllung 34 stehen.

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Die Abb.4 liefert als Alternative einen Gasdurchlaß, der durch einen oder mehrere Einschnitte 50 in der inneren Seitenwand des mittleren Flansches 24 gebildet wird. Diese Einschnitte 50 stehen in Verbindung mit der Kerbe 30, und lassen das Gas aus dem Inneren des Zellenbehälters 10 entweichen. Wie bereits in der vorigen Ausführungsform beschrieben, kann ein Dichtungsmittel wie etwa Asphalt (nicht abgebildet) bevorzugt rundherum auf den Berührungsflächen zwischen der Kerbe 30 und der Lippe 28 aufgetragen werden.

Die A b b. 5 zeigt noch eine andere Ausführungsform, bei der das wiederabdichtende Ventil ein Flüssigkeits-Abtrenn- oder Filtriermittel enthält, um noch wirksamer das Gas von der gebildeten Flüssigkeit in dem Luftraum 18 unterhalb der Abdeckung 20 abzutrennen. Dieses Abtrennungs- oder Filtriermittel kann die Form eines flüssigkeitaufnehmenden, aufsaugenden Dichtungsringes 52 haben, der in dem Raum zwischen mittlerem Flansch 24 und innerem Flansch 22 eingepaßt ist. Um die Wirksamkeit zu erhöhen, kann der aufsaugende Dichtungsring 52 an seiner unteren Oberfläche, die zu den Zelleninneren zeigt, mit einem gasundurchlässigen Plastikfilm 54 überzogen sein, der hitzeverschweißt und/oder mit der äußeren Kante des Flansches 24 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist der innere Flansch 24 innen an seinem unteren Ende abgeschrägt, um einen kreisförmigen Raum 56 zu liefern, der mit den inneren umlaufenden Kanten des aufsaugenden Dichtungsringes 52 in Verbindung steht. Es ist leicht zu sehen, daß das Gas dann einem Weg folgt, der durch den ringförmigen Raum 56 und in den aufsaugenden Dichtungsring 52 führt, wo jede Flüssigkeit aufgenommen wird, die das Gas absorbiert hat. Darüber hinaus ist der Gasdurchlaß bei dieser Ausführungsform der gleiche wie bei der A b b. 4, d. h., das Gas folgt einem Weg durch einen oder mehrere Schlitze 58, in der inneren Seitenwand des mittleren Flansches 24, welche mit der Kerbe 30 in Verbindung stehen.

Die Ausführungsform für die Erfindung nach der A b b. 5 enthält weiter einen Schlauch 60 aus schrumpfbaren Film, der rund um die äußeren Seitenwände des Zellenbehälters 10 aufgebracht ist. Dieser Schlauch 60 wird in der Wärme geschrumpft und steht in festem Kontakt mit den äußeren Oberflächen des Zeilenbehälters 10 und dient dazu, eine Schranke gegen das Auslaufen der Zelle zu bilden, für den Fall, bei dem der Behälter 10 während der Verwendung der Trockenzelle durchlässig wird. Der Schlauch 60 kann auch als Isoliermittel dienen, mit oder ohne dünne Fettschicht, die bei den obigen Ausbildungsformen für die Erfindung verwendet wird.

Natürlich sind eine Reihe von Veränderungen der oben beschriebenen Ausführungsform, weiche ein Flüssigkeitsabtrennungs- oder Filtermittel verwendet, möglich. Beispielsweise kann der aufsaugende Dichtungsring aus gesintertem Polytetrafluoräthylen-Pulver oder geschäumten Polyurethan bestehen und an dem gleichen Platz zwischen dem inneren Flansch 22 und dem äußeren Flansch 24 angeordnet sein. Bei dieser Abänderung dient der aufsaugende Dichtungsring entweder als Flüssigkeitsschranke oder als ein flüssigkeitsabsorbierendes Teil, je nach seiner Benetzbarkeit durch die gebildete Flüssigkeit Obwohl es in den Abbildungen nicht dargestellt ist kann das wiederabdichtende Ventil nach der vorliegenden Erfindung zusammen mit der äußeren röhrenförmigen Umhüllung zusammengebaut werden, um die fertige Trockenzelle zu liefern. Bei die-

ser Abänderung wird die röhrenförmige Umhüllung be vorzugt aus den gleichen elastischen, gegen Korrosior beständigen, plastischen Material wie die Abdeckunj 20 hergestellt, und kann mit dieser entweder mecha nisch verbunden oder mit dem äußeren Teil der Abdek kung 20 zu einem Stück verschmolzen werden. Ein« positive Abschlußkappe üder dem hinausragender Ende der Sammelkalhode 14 kann ähnlich ausgebildei sein, wie in A b b. 1 gezeigt. Der Vorteil dieser Abände-

to rung liegt darin, daß die metallische obere Abschlußplatte entfallen kann, was zu einer Senkung der Herstellungskosten für die Trockenzelle führt.

Es ist für jeden Fachmann klar, daß verschiedene andere Abänderungen und Modifikationen der verschie-

denen gezeigten Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne vom Erfindungswesentlichen abzuweichen. So kann die Einschnapp-Befestigung der Abdeckvorrichtung verändert werden, indem das Ineinandergreifen zwischen dem mittleren Flansch 24 und

der inneren Kante der umgebogenen Lippe 28 an dem Zellenbehälter 10 vollständig unterbrochen wird, so daß Flüssigkeit und Gas hindurchtreten kann, und jeder Versuch zur Abtrennung des Gases von der gebildeten Flüssigkeit in dem Luftraum 18 unterhalb der Abdekkung 20 unterbleibt. In diesem Falle hängt der Abschluß für die Zelle lediglich von der normal geschlossenen flüssigkeitsdichten Abdichtung des Ventils ab, um das Entweichen merklicher Anteile an gebildeter Flüssigkeit aus dem inneren der Zelle zu verhindern. Dar-

über hinaus kann die Einschnapp-Befestigung der Abdeckvorrichtung auch auf anderen Wegen erreicht werden, etwa als Sicke oder ringförmige Nabe an der Außenseite der Wand des mittleren Flansches 24, so daß der Eingriff unterhalb der inneren Kanten der Lippe 28 erfolgt, wodurch die Abdeckplatte 20 ebenfalls festgehalten wird. So kann etwa die Einschnapp-Befesügung auch vollständig wegfallen und die Abdeckung 20 wird mit anderen Mitteln rund um das offene Ende des Zellenbehälters festgehalten, solche anderen Mittel ^S1I1m n^{tWa der Ein}8^{riff der} metallischen oberen Abschlußplatte mit der oberen Oberfläche der Abdeckung 20 wie oben beschrieben. Ferner ist offenkundig, daß die Ventil-Abdichtfläche auch auf einem anderen Weg hergestellt werden kann, als durch Abrundung der obe-

ren umlaufenden Kantenanteile des Zellenbehälters 10. So können die umlaufenden Kantenanteile des Behälters 10 winkelförmig nach innen gebogen sein, um eine glatte gerade, konisch abgeschrägte Oberfläche für die ventii-Abdichtfläche zu liefern. Weiterhin ist offenkun-

dig, daß in solchen Fällen, wo es wünschenswert ist kontinuierlich kleine Anteile an Gas aus dem Inneren des Zellbehälters 10 abzulassen, eine poröse gasdurchlässige Elektrode aus Kohlenstoff verwendet werden kann, um die imprägnierte Sammelkathode 14 aus Koh-

lenstoff zu ersetzen.

Die vorliegende Erfindung liefert ein wiederabdichtendes Ventil für das offene Ende eines zylindrischen Behalters, wie er bei abgedichteten galvanischen Trokkenzellen verwendet wird, und benötigt ein Minimum

an Einzelteilen, was zu relativ geringen Herstellungskosten fuhrt Das wiederabdichtende Ventil kann während der Herstellung der Trockenzelle leicht und genau eingebaut werden und liefert höchst zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse beim Ablassen von über-

°5 schussigem Gasdruck aus dem Inneren der Trockenzelle. Darüber hinaus, wenn das wiederabdichtende Ventil in einer Trockenzelle verwendet wird, die zusätzliche äußere Zeübestandtefle einschließlich einer röhrenför-

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migen Umhüllung aufweist, dann ist das wiederabdichtende Ventil nicht äußeren Drücken oder Einwirkungen ausgesetzt und wird daher weniger leicht durch einen Unfall beschädigt.

Das wiederabdichtende Ventil nach der vorliegenden Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen, welche dem Fachmann durchaus verständlich sind. Beispielsweise ist die Trockenzelle während der Herstellung vollständig abgedichtet, nachdem das wiederabdichtende Ventil eingebaut worden ist. Die Trockenzelle kann daher in dieser Form für eine Zeit von mehreren Tagen aufbewahrt werden, bevor die abschließende Spannungsund Stromstärkeprüfung durchgeführt wird, ohne daß

die Zelle dabei austrocknet. Lediglich solche Zellen, welche die abschließenden Prüfungen bestehen, werden weiter fertiggestellt und mit den äußeren Zellbestandteilen versehen. Die Kosten für das Fertigstellen von Zellen, welche lediglich schlechte Spannungs- und Stromstärke aufweisen, werden dadurch ausgeschieden Ein anderer Vorzug liegt darin, daß das wiederabdichtende Ventil gegen die äußeren Oberflächen des ZeI-lenbehälters abdichtet. Diese Oberflächen sine üblicherweise einfach zu reinigen und können aucl· während der Herstellung der Zelle saubergehalten wer den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wiederabdichtender Verschluß für den Zwischenraum zwischen Sammelkathode und oberen Rand des Zellenbehälters einer galvanischen Trokkenzelle, enthaltend ein Verschlußstück mit wenigstens zwei ringförmigen, konzentrischen, nach unten ragenden Flanschen, welche den Behälterrand einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß rund um den oberen Abschnitt (28) des Behälters (10) ein glatter Ventilsitz für ein Flatterventil vorgesehen ist, das mit dem federnd anliegenden, dünnen äußeren Flansch (26) gebildet wird.

2 Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (28) des Behälters (10) nach innen umgebogen ist und mit seiner glatten Außenwand den Ventilsitz für das Flatterventil bildet, das mit dem federnd anliegenden, dünnen äußeren Flansch (26) gebildet wird. *°

3. Wiederabdichtender Verschluß für den Zwischenraum zwischen Sammelkathode und oberen Rand des Zellenbehälters einer galvanischen Trokkenzelle, enthaltend ein Verschlußstück mit drei ringförmigen, konzentrischen, nach unten ragenden Flanschen, von denen der innere Flansch dicht an der Sammelkathode anliegt, und die beiden äußeren Flansche den Behälterrand einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (28) des Behälters (10) nach innen umgebogen ist und mit seiner glatten Außenwand den Ventilsitz für ein Flatterventil bildet, das mit dem federnd anliegenden, dünnen äußeren Flansch (26) gebildet wird; und der mittlere Flansch (24) an seiner Außenwand eine ringförmige Kerbe (30) aufweist, in welche die umlaufende Kante der Behälterwand flüssigkeitsdicht eingreift.

4. Verschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einschnitte (46) in der äußeren Seitenwand oder Einschnitte (50) in der inneren Seitenwand des mittleren Flansches (24) vorgesehen sind, welche mit der Kerbe (30) in Verbindung stehen und einen Durchlaß für Gas aus dem Inneren des Behälters darstellen.

5. Verschluß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge- !kennzeichnet, daß zwischen dem inneren Flansch (22) und dem mittleren Flansch (24) ein flüssigkeitsaufsaugender Dichtungsring (52) angeordnet ist.

6. Verschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (52) an seiner unteren, zum Zelleninneren hingerichteten Seite einen Überzug (54) aus gasundurchlässigem Plastikfilm aufweist.

7. Verschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz einen Überzug aus einer dünnen Isoliermittelschicht aufweist.

8. Verschluß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile, welche mit der ringförmigen Kerbe (30) und der inneren Kante der nach innen umgebogenen Behälterwand in Berührung stehen, einen Überzug aus einem für Gas und Flüssigkeit undurchlässigen Isoliermittel aufweisen und Durchlässe für das Gas aus dem Inneren des Behälters frei bleiben. ft*

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wiederabdichtenden Verschluß für den Zwischenraum fü,- Sammeikathode und oberen Rand des Zellenbehälters einer galvanischen Trockenzelle, enthaltend ein Verschlußstück mit wenigstens zwei ringförmigen, konzentrischen, nach unten ragenden Flanschen, welche den Behälterrand einschließen. Insbesondere erhält der wiederabdichtende Verschluß drei ringförmige, konzentrisch nach unten ragende Flansche, von denen der innere Flansch dicht an der Sammelkathode anliegt und die beiden äußeren Flansche den Behälterrand einschließen.

Es ist üblich, galvanische Trockenzellen abzudichten, um das Entweichen flüssiger, korrosiv wirkender Nebenprodukte zu verhindern, welche bei den elektrochemischen Reaktionen innerhalb der Zelle entstehen. Die Abdichtungen dienen auch dazu, einen wesentlichen Elektrolyt- oder Feuchtigkeitsverlust durch Verdampfung zu verhindern, denn dies kann die Nutzungsdauer der Zelle stark verkürzen; ferner verhindern die Abdichtungen das Eindringen von Luft oder Sauerstoff aus der Atmosphäre in die Zelle, was schädliche Korrosion der aktiven Metallelektroden verursachen kann.

Eine teim Abdichten von frockenzellen zu lösende Hauptschwierigkeit liegt darin, daß in den Zellen beim Ablauf der elektrochemischen Reaktionen gasförmige Produkte entstehen können; manchmal in ziemlich beträchtlichen Mengen, besonders dann, wenn die Zelle bei der Entladung harten oder mißbräuchlichen Bedingungen unterworfen wird. Diese Gasentwicklung kann zu einem unerwünscht hohen Gasdruck innerhalb der Zelle führen; um dies zu vermeiden, wurden verschiedene Arten Entlüftungsmittel zum Ablassen des unerwünschten Gasdruckes entwickelt. Um sowohl das Eindringen von Luft oder Sauerstoff in die Zelle, wie das Entweichen von Feuchtigkeit aus der Zelle möglichst gering zu halten, müssen brauchbare Entlüftungsmittel praktisch während der gesamten Zeit druckdicht verschlossen oder abgedichtet bleiben mit Ausnahme des Moments, in dem der Austritt des überschüssigen Gases aus dem Inneren der Zelle erfolgt, wobei sofort nach dem Ablassen des Gasdruckes die Entlüftungsmittel in der Lage sein müssen, sich selbst wieder zu verschließen.

Ein vorgeschlagener wiederabdichtender Verschluß für Trockenzellen besteht aus einer Metallkugel, welche die Entlüftungsöffnung abdeckt und mittels einer Spiralfeder in den abdichtenden Kontakt rund um die Entlüftungsöffnung gedrückt wird. Zum Ablassen des Gases aus dem Inneren der Zelle öffnet das Ventil, wenn der innere Gasdruck ein vorgegebenes, durch die Spiralfeder bestimmtes Maß überschreitet. Nachdem der innere Gasdruck entspannt worden ist, drückt die Spiralfeder die Kugel wieder auf die Entlüftungsöffnung, und der Verschluß dichtet wieder ab.

Eine andere Form eines wiederabdichtenden Verschlusses ist in der USA.-Patentschrift 34 15 690 beschrieben. Hier liegt eine flache elastische Dichtungsmanschette über der Entlüftungsöffnung und wird durch eine am oberen Ende der Zelle angebrachte federnde Abschlußklappe in dieser Stellung gehalten. Prinzipiell arbeitet dieser Verschluß wie das oben beschriebene Ventil.

In der USA.-Patentschrift 32 93 081 wird ein weiterer wiederabdichtender Verschluß beschrieben, bei dem ein elastischer Ring die Entlüftungsöffnung umgibt und in dieser Stellung unter dem Druck einer Abschlußkappe der Zelle gehalten wird. Jeder überschüssige Gas-