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Röhrchenumhüllung für Röhrenelektroden elektrischer Sammler Die Erfindung
betrifft eine Elektrode für galvanische Elemente, insbesondere elektrische Akkumulatoren,
mit einer Vielzahl durch waagerechte Querverbindungen vereinigter, in Abstand voneinander
angeordneter senkrechter Stäbe aus leitfähigem Material, von denen jeder einzelne
mit aktiver Masse umgeben und von einer darüber liegenden, für den Elektrolyten
durchlässigen rohrförmigen Umhüllung aus elektrisch isolierendem Material versehen
ist, wobei diese Umhüllung aus zwei verschiedenen Materialien gewebt ist.
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Es sind bereits einschichtige röhrenförmige Umhüllungen für derartige
Elektroden bekannt, die aus Glaswollgewebe, gestrickten Glasfäden oder geflochtenen
Glasfasern bestehen. Es ist auch vorgeschlagen worden, solche Röhrchen aus Kunststoffgewebe,
-geflecht oder -gestrick herzustellen, wobei die Fäden aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen,
Polyvinylacetat, Polyamid und anderen Kunststoffen bestehen können. Es ist auch
bereits der Vorschlag gemacht worden, ganze Gewebetaschen für solche Elektroden
aus thermoplastischem Kunststoff herzustellen.
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Ein bedeutender Nachteil dieser Röhrchenumhüllungen besteht darin,
daß das Glasgewebe zu starr ist und keine Dehnungen in Längs- oder Radialrichtung
aushält; die Röhrchen platzen daher im Betrieb nach einiger Zeit auf. Aus Kunststoffäden
hergestellte Röhrchen haben dagegen den Nachteil, daß sie anodisch mehr oder weniger
stark oxydiert und daher nach einiger Zeit zerstört werden. Es ist auch vorgeschlagen
worden, Röhrchen herzustellen, die aus zwei übereinander angeordneten Schichten
bestehen. Bei diesen Umhüllungen können zwei Glasgewebe übereinander angeordnet
sein, oder es wird innen ein Glasfasergewebe und außen ein perforiertes Kunststoffrohr
verwendet. Man hat auch bereits die Elektroden innen mit gerolltem Vlies aus Glasfasern
umgeben, das außen von einem geflochtenen Glasfaserröhrchen, das mit Kunststoff
imprägniert ist, umfaßt ist. Ein weiterer Vorschlag erstreckt sich darauf, bei einer
doppelten Umhüllung aus Glasfasergewebe die Außenschicht mit Gummi zu imprägnieren.
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Die geschilderten Röhrchen haben den Nachteil, daß sie -sofern sie
aus Glas bestehen - gegen Dehnung zuwenig widerstandsfähig sind, daher im Betrieb
des Akkumulators nach einiger Zeit platzen. Sofern sie aus einer Kombination von
Glasfasergewebe oder -geflecht mit perforiertem Kunststoff bestehen, sind sie sowohl
in Längs- als auch in Radialrichtung wenig dehnbar, so daß auch bei solchen Röhrchen
ein Platzen bei Druckeinwirkung durch die Ausdehnung der aktiven Masse eintritt.
Solche Röhrchen wachsen nicht mit, wenn die Blei-Stäbe, welche die Ableiter der
Elektroden darstellen, sich im Laufe des Betriebes in Längsrichtung ausdehnen. Eine
Folgeerscheinung davon ist ein Auslaufen der aktiven Masse, die an den Enden nicht
mehr von der Umhüllung abgedeckt wird.
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Weiterhin hat man versucht, als Umhüllungsmaterial für Elektrodenplatten
und Röhrchenelektroden Textilien aus Kunststoffäden und Glasfäden zu verwenden.
Jede Plattenumhüllung oder jedes Röhrchen wird in einem einzigen Arbeitsgang aus
Fäden eines anorganischen Materials (z. B. Glas) und eines organischen Materials
(z. B. thermoplastischer Kunststoff) gewebt, gestrickt oder geflochten. Die Kombination
von Kunststoffäden mit Glasfäden in einem einzigen Gewebe, Gestrick oder Geflecht
verbindet zwar Festigkeit mit ausreichender Dehnbarkeit in Längs- und in radialer
Richtung, bietet jedoch noch immer keinen befriedigenden Schutz gegen anodische
Oxydationsreaktionen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine rohrförmige Umhüllung
für die aktive Masse der Elektroden von Bleiakkumulatoren herzustellen, bei der
die obengenannten Nachteile nicht vorhanden sind. Dieses Röhrchen soll aus einer
einzigen Schicht, jedoch aus mindestens zwei verschiedenen Materialien bestehen,
wobei die Menge und die Eigenschaften dieser Stoffe so aufeinander abzustimmen sind,
daß einerseits eine Beständigkeit gegen Oxydationsangriffe, insbesondere unter Einwirkung
des elektrischen Stromes, andererseits eine -genügende Dehnbarkeit in Längsrichtung
und in radialer Richtung vorhanden ist. Durch diese besondere Ausführung soll die
Vereinigung der Eigenschaften der Verbundröhrchen mit den vorteilhaften Herstellungsbedingungen
der einschichtigen Röhrchen angestrebt werden.
Diese Aufgabe wurde
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Röhrchenumhüllungen eine Textilstruktur
aufweisen, bei der auf der Innenseite der Umhüllung ein oxydations- und säurebeständiges
Material, auf der Außenseite ein festes, elastisch dehnbares und säurebeständiges
Material überwiegt. Diese Röhrchenumhüllungen besitzen infolge ausreichender Festigkeit
und Dehnbarkeit eine lange Lebensdauer. Als oxydations- und säurebeständiges Material
haben sich insbesondere Glasfasern oder -fäden bewährt. Wenn man nicht oder nur
wenig gezwirnte Glaswollfäden verwendet, liegen diese so breit, daß in dem Gewebe
keine größeren Poren entstehen können. Die erhaltene Textilstruktur besitzt daher
eine besonders gute Filterwirkung, was für die Verhinderung einer Abschlammung der
aktiven Masse und für einen guten Elektrolytdurchtritt von wesentlicher Bedeutung
ist. Als festes, elastisch dehnbares und säurebeständiges Material lassen sich beispielsweise
Mischpolymerisat aus Acrylnitril und Vinylehlorid, Polyäthylen, Polyester, Polycarbonat
und ähnliche Kunststoffe verwenden.
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Der Erfindungsgegenstand kann beispielsweise in folgenden Ausführungsarten
verwirklicht werden: 1. Bei Ausführung der Röhrchen durch Weben von Fäden bestehen
die Kettfäden ausschließlich aus Glaswollfäden, wobei jeder Faden aus mehreren Glasfasern
bestehen kann, beispielsweise bis) zu vierhundert. Die Schußfäden bestehen aus Kunststofffäden
aus thermoplastischem Material. Durch besondere Webart, z. B. indem der Kettfaden
jeweils mehrere Schußfäden überspringt und also damit nicht vom nebenliegenden,
sondern erst vom zweiten, dritten oder vierten usw. Schußfaden erfaßt wird, kann
erreicht werden, daß die Röhrcheninnenseite zum überwiegenden Teil aus oxydationsbeständigen
Glasfasern besteht, während die Röhrchenaußenseite zum überwiegenden Teil von Kunststoffasern
gebildet wird.
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2. Die Kette besteht nur aus Kunststoffäden. Die Schußfäden bestehen
nur aus mehrfaserigen Glasfäden. Auch hier kann durch besondere Webart die Struktur
des Röhrchens so eingestellt werden, daß auf der Innenseite überwiegend Glasfäden,
auf der Außenseite überwiegend Kunststoffäden vorhanden sind. Beispielsweise kann
statt des nächstliegenden Kettfadens immer erst der zweite, dritte, vierte usw.
Faden von innen erfaßt werden, so daß der Schußfaden zunächst unter mehreren Kettfäden
hindurchläuft (Glas nach innen) und dann einen Kettfaden von außen erfaßt (Kunststoff
nach innen).
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3. Kettfaden aus Kunststoff, Schußfaden zum Teil aus Kunststoff, zum
Teil als Glaswollfäden: Beispielsweise können Kunststoff und Glasfäden einander
abwechseln, oder auf zwei Kunststoffäden kann ein Glasfaden oder umgekehrt auf zwei
Glasfäden ein Kunststoffaden entfallen. Auch hier läßt sich die vorstehend beschriebene
besondere Webart anwenden, um auf diese Art und Weise die Innenseite des Röhrchens
vorwiegend aus Glasfasern, die Außenseite aus Kunststoffäden zusammenzusetzen.
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4. Die Ausführungsarten nach Beispiel 1 und 3 können in der Weise
kombiniert werden, daß sowohl die Kettfäden als auch die Schußfäden zum Teil aus
Glasfäden, zum Teil aus Kunstoffäden bestehen.
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5. Geflecht aus Fäden, beispielsweise 24fädiges Geflecht: ein Teil
dieser Fäden aus Kunststoff und der Rest aus Glasfäden bestehend. Jeder Glasfaden
setzt sich aus mehreren Glasfasern zusammen. Die Kunststoffäden können aus mehreren
Monofilfäden (z. B. vier- bis sechsfach gefacht) oder aus einer aus endlosen Kunststoffäden
bestehenden Kunststoffseide oder aus aus Stapelfasern hergestellten Fäden bestehen.
Beispielsweise können acht derartige Kunststoffaserfäden mit sechzehn Glasfaserfäden
verflochten werden (Verhältnis dadurch, gleiche Breite der Fäden vorausgesetzt,
1 :2). Demnach bestehen dann 66°/o der äußeren und inneren Oberfläche aus Glas und
33°/o aus Kunststofft Es können auf die angezeigte Weise auch Fäden aus verschiedenen
Kunststoffen mit Fäden aus verschiedenen Glassorten oder auch Asbest u. dgl. zusammengewebt,
-gestrickt oder -geflochten werden.
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Das bevorzugt zur Verwendung kommende Glas ist alkalihaltig und besitzt
einen hohen Kieselsäuregehalt von mindestens 70°/0. Eine besonders vorteilhafte,
für Fäden für Röhrchen von Röhrenelektroden an sich bekannte Glaszusammensetzung
ist beispielsweise folgende:
| Si08 ....................... 68 bis 72°/o |
| A603 + Fe803 .. ............ 5 bis 30/0 |
| CaO ....................... 9 bis 110/0 |
| Na80 ...................... 7 bis 50/0 |
| K80 ....................... 11 bis 90/0 |
In den F i g. 1 und 2 sind Gewebe der erfindungsgemäßen Art dargestellt, welche
dem Beispiel 3 entsprechen. Position 1 bezeichnet hier Kettfäden aus Glasfasern,
Position 2 Kettfäden aus Kunststoff und Position 3 Schußfäden aus Kunststofft Die
Oberfläche des Gewebes besteht in F i g. 1 an der dem Beschauer zugewandten Seite
aus Glasfäden und Kunststoffäden im Verhältnis von ungefähr 1 : 2. In F i g. 2 ist
das Verhältnis annähernd 1 : 3. Erfindungsgemäß ist also die dem Beschauer in den
F i g. 1 und 2 abgewandte, überwiegend aus Glasfäden bestehende Gewebeseite als
Innenseite der Röhrchenumhüllung zu verwenden.