DE2712915C3

DE2712915C3 - Galvanische Rundzelle mit einer Dichtung aus elastischem Material

Info

Publication number: DE2712915C3
Application number: DE2712915A
Authority: DE
Inventors: Henry Berea Ohio Heinz Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1981-01-29
Also published as: CA1077130A; PH17393A; ZA77902B; BE852949A; JPS52138629A; JPS586374U; IT1083742B; US4020241A; BR7701893A; FR2346863B1; DE2712915A1; AR212357A1; FR2346863A1; MX144928A; GB1513119A; DE2712915B2; GT197745898A; SU707538A3; IN148473B; US4063902A

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanische Rundzcllc mit einer Dichtung aus elastischem Material, die zwischen Bauteilen der Zelle eingeklemmt ist und die sich bei Überdruck von den Berührungsflächen an den Bauteilen lost und sich nach Druckentlastung wieder schließt.

In galvanischen Zellen können während ihrer Verwendung unter bestimmten Bedingungen größere üasmengen entstehen, die zu erhöhten Gasdrücken führen, da diese Zellen zur Vermeidung eines Verlustes an Elektrolyt durch Lecken dauernd dicht geschlossen sein müssen. Diese Drücke können bei unzureichender Entlüftung ein Lecken, Ausbauchen oder möglicherweise eine Explosion der Zeller verursachen. Das verwendete Entlüftungsventil muß je-

Ki doch wieder verschließbar sein, um ein Austrocknen der Zelle oder des Elektrolyten während der Lebensdauer der Zelle zu verhindern und um das Eindringen von Sauerstoff aus der Atmosphäre zu verhindern, wodurch eine Korrosion der Anode bewirkt werden

ij kann.

Es sind schon verschiedene Arten von wieder verschließbaren Entlüftungsventilen verwendet worden. Solche üblicherweise verwendeten Ventile enthalten u. a. als wesentliche Teile eine flache Dichtung aus Kautschuk, die über einer Entlüftungsöffnung mittels eines elastischen Teiles, wie einer schraubenförmigen Feder, in dichtender Stellung gehalten wird. Die Feder gibt bei bestimmten inneren Gasdrücken nach, so daß die Dichtung für kurze Zeit geöffnet wird und das Gas

2> durch die Entlüftungsöffnung entweichen kann.

Andere Konstruktionen von Entlüftungsventilen, die wieder verschließbar sind, sind in den US-PSen 3293281, 3415690 und 3664878 beschrieben. Als Dichtungsorgane dienen hierbei beispielsweise eine

so Kombination einer ringförmigen Dichtung mit einer bogenförmigen Feder oder eine solche mit einer Metallkugel und einer Feder oder Scheiben oder Kugeln aus elastomerem Werkstoff. Allen diesen Konstruktionen ist gemeinsam, daß sie verhältnismäßig um-

ji fangreich und — da sie mit speziellen beweglichen Organen arbeiten - verhältnismäßig störanfällig sind. Wegen des großen Platzbedarfes macht der Einbau in Zellen mit sehr kleinen Abmessungen Schwierigkeiten, und schließlich sprechen diese Ventile in Mehrzahl erst bei hohen Drücken an und sind daher zum Entlüften im Bereich niedriger Drücke nicht verwendbar.

In der DE-OS 2649702, die einer älteren Patentanmeldung entspricht, wird ein Überdruckventil für

ν, das Gehäuse einer Zelle vorgeschlagen, bei dem eine durch Eindrücken einer Metallzunge in der Gehäusewand gebildete permanente öffnung durch Verformung eines elastisch verformbaren Materials freigesetzt und durch dessen Rückstellung nach Entgasung

-μ wieder verschlossen wird. Abgesehen von der unerwünschten dauernd bestehenden öffnung in der Wand des Zellbechers besteht bei dem vorgeschlagenen Ventil eine räumliche Abhängigkeit der Anordnung des Dichtringes von der Anbringungsmöglich-

n keit der Ventilöffnung, durch die die Form des Deckels und seine Stellung im Gehäuse von vornherein fixiert ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer galvanischen Rundzelle mit ei-

ho ner kompakten, wirtschaftlich herzustellenden, schon bei niedrigen Drücken entlüftend wirkenden, wieder verschließbaren Dichtung aus elastischem Material. Eine solche Dichtungsoll aus wenigen Teilen bestehen und einen einfachen Zusammenbau ermöglichen, wo-

_h-, bei die Ausgestaltung des Deckels nicht von der Dichtung her von vornherein festgelegt ist, sondern die Dichtung unterschiedlichen Deckelformen leicht angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine galvanische Rundzelle mit einer Dichtung aus elastischem Material, die zwischen Bauteilen der Zelle eingeklemmt ist, und die sich bei Überdruck von den Berührungsflächen an den Bauteilen löst und sich nach Druckentlastung wieder schließt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dichtung aus einer Scheibe aus schwammartigem, geschlossene Poren aufweisenden Material besteht. Vorzugsweise enthält die Dichtung mindestens 50% ihres Volumens an geschlossenen Poren und mit Vorteil 65-90%.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß wenigstens an einem Teil der Berührungsflächen der Dichtung mit den Bauteilen der Zelle ein schmierendes Dichtungsmittel aufgebracht ist.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rundzelle ist die Dichtung teilweise zwischen der Innenwand der Becherelektrode und dem Zellendeckel eingeklemmt und der obere Rand der Becherelektrode um die Oberkante der Dichtung herumgebördelt, in diesem Faiie soll der Durchmesser des Zeliendeckels um höchstens die doppelte Dicke, vorzugsweise um das Einfache bis l,8fache der Dicke der Dichtung kleiner sein als der innere Durchmesser der Becherelektrode.

Eine andere Ausfühningsform besteht darin, daß die Becherelektrode an ihrem oberen Ende nach innen umgebogen ist, wodurch ein Trägerflansch gebildet ist, und die Dichtung zwischen diesem und dem Zelldeckel eingeklemmt ist.

Die Dichtung kann auch mit dem Deckel fest verbunden sein, beispielsweise durch Umbördelung der Kante einer am Deckelunterteil angeordneten Nut oder durch Verklebung mit der Unterseite des Dekkels.

Die Dichtung sollte so elastisch sein, daß sie bei einem Gasdruck im Inneren der Zelle von etwa 0,35 bis etwa 5,25 bar zeitweilig verformt oder weiter zusammengedrückt wird, so daß das Gas zwischen der Berührungsliäche der Dichtung und dem Behälter und/oder dem Deckel entweichen kann. Bei der Verwendung in einer galvanischen Trockenzelle mit einem üblichen stabförmigen Stromableiter kann die erfindungsgemäße Dichtung so ausgebildet sein, daß sie durch eine mittige öffnung über den Stromableiter gezogen werden kann, und in einigen Fällen in einer derartigen Berührung mit diesem steht, daß die Entlüftung zwischen dem stabförmigen Stromableiter und der Dichtung zusätzlich zu der Entlüftung zwischen der Dichtung und dem Bächer und der Dichtung und dem Deckel stattfindet. Wie weiter unten ausgeführt wird, können einer oder mehrere dieser Entlüftungspfade oder bestimmte Bereiche dieser Entlüftungspfade dauernd geschlossen sein, so daß die Entlüftung des Gases aus dem Inneren der Zelle in vorbestimmten Pfaden oder Bereichen stattfindet.

Das Verfahren zur Herstellung der galvanischen Rundzelle besteht aus den folgenden Schritten:

a) Man bringt in einen oben offenen Becher mit einer innen angeordneten negativen Elektrode einen porösen Scheider in Berührung mit der Elektrode ein, führt ein Depolarisator-Gemisch in den Scheider ein, bettet einen stabförmigen Stromableiter so in die Mitte des Depolarisator-Gcmisches ein. daß sein eines Ende über die Oberfläche des Depolarisator-Gemisches hinausragt und füllt «J>;n Elektrolyten ein.

b) Man stellt eine für Gas undurchlässige, elastisch

zusammenpreßbare, elastomere, schwammartige, ringförmige Dichtung her mit einer mittiger, öffnung, deren Durchmesser gleich oder größer ist als der Durchmesser des stabförmigen Stromableiters und dessen äußerer Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Bechers.

c) Man zieht den Dichtungsring über den stabförmigen Stromableiter und läßt ihn auf der Oberkante des offenen Endes des Behälters ruhen.

d) Man stellt einen Deckel mit einem mittigen Ausschnitt für den Stromableiter her, wobei der äußere Durchmesser des Deckels gleich ist dem inneren Durchmesser des Bechers abzüglich höchstens der doppelten Dicke des Dichtungsringes.

e) Man bringt den Deckel auf die Oberkante des Bechers mit dem Ausschnitt über oder um den Stromableiter und drückt dann unter Zusammenpressen des Dichtungsringes zwischen dem Deckel und der Innenseite der voeren Wandung des Bechers ein.

f) Man bördelt die Oberkante des Bechers über dem Dichtungsring ein.

In einer Abwandlung des Verfahrens können die Schritte b) bis e) auch wie folgt durchgeführt werden:

An der unteren Seite eines starren Deckels mit einer äußeren Seitenwandung und mit einem mittigen Ausschnitt, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Stromableiters etwa gleich ist, und dessen äußerer Durchmesser dem inneren Durchmesser des Bechers abzüglich höchstens der doppelten Dicke der Dichtunggleich ist, befestigt man koaxial einen Dichtungsring, dessen mittige öffnung einen Durchmesser hat, der gleich oder größer ist als der mittige Ausschnitt des Deckels. Dann setzt man den Deckel mit dem Dichtungsring mit dem Ausschnitt über oder um den Stromableiter und drückt beide unter Zusammenpressen der äußeren Teile des Dichtungsringe* zwischen der Außenwandung des Deckels und der inneren oberen Wandung des Bechers ein.

Nach den letzten Verfahrensschritten bei den beiden Verfahren kann man zusätzlich noch die Oberkante des Behälters in den Dichtungsring einpressen.

Bei diesen beiden Verfahren sollte vorzugsweise der äußere Durchmesser des Deckels gleich dem inneren Durchmesser des Bechers sein, abzüglich der etwa einfachen bis etwa 1,8fachen Dicke der Dichtung. Dadurch wird in der vollständig zusammengebauten Zelle die Dichtung weiter zusammengedrückt, so daß ihre endgültige Dicke zwischen dem Deckel und dem Becher 10 bis 90% der usprünglichen Dicke des Dichtungsringes in nicht zusammengedrücktem Zustand ausmacht.

Die erfindungsgemäße Dichtung hat eine Zellenstruktur und bestejii aus natürlichem, regeneriertem, vulkanisiertem oder synthetischem Kautschuk. Um für Gas undurchlässig zu sein, muß das Material eine Struktur aus einer großen Anzahl von nicht miteinander verbundenen Poren oder geschlossenen Zellen haben. Es muß elastisch sein, d. h. unter Druck sich zusammenziehen können und beim Nachlassen des Druckes seine ursprünglichen Abmessungen wieder gewinnen können, und es muß zum Ablassen von Gasen bei Drücken von etwa 0,35 bis etwa 5,2 bar wenigstens 50%, vorzugsweise zwischen etwa 65 und etwa 90% Poren enthalten. Die scheinbare Dichte der Dichtung liegt wegen des Vorhandenseins der zahlreichen Poren innerhalb der Masse weit unter der tat-

sächlichen Dichte des Materials, aus welchem sie besteht. Diese Stoffe mit Schwammstruktur werden im Handel üblicherweise gekennzeichnet durch ihre scheinbare Dichte in nicht zusammengedrücktem Zustand.

Geeignete, erfindungsgemäß verwendbare Stoffe sind beispielsweise in ASTM D-1056-68 unter E 42 und E 43 erwähnt. Solche Stoffe mit geschlossenen Zellen oder Poren können beispielsweise bestehen aus Neopren (Neopren ist ein synthetisches, kautschukähnliches Polymer, hergestellt durch Polymerisation von Chloropren [2-Chlor-1,3-butadien] oder durch Polymerisation eines Gemisches von polymerisierbaren Monomeren mit Chloropren als hauptsächlichen Bestandteil), GR-S-Schwammkautschuk (ein Copolymer aus Butadien und Styrol im Verhältnis von etwa 76,5:23,5 %), aus Polyurethan mit Schwammstruktur, aus Butadien mit Schwammstruktur, aus Nitrilkautschuk mit Schwammstruktiir. aus chlnrsiilfnniertem Polyäthylen mit Schwammstruktur, aus Terpolymeren von Äthylen und Propylen mit Schwammstruktur, aus Butylkautschuk, aus Polyacrylaten usw. Ein Verfahren zur Herstellung von Stoffen mit geschlossenen Zellen in Schaum- oder Schwammform ist beschrieben in dem Buch von Mark, Gaylord und Bikales »Encyclopedia of Polymer Science and Technology«, Bd. 3, S. 82-110, Verlag Wiley (1965). Insbesondere Neopren mit geschlossenen Zellen ist ausgezeichnet geeignet für die erfindungsgemäße Verwendung. Hierzu gehören auch handelsübliche kautschukähnliche Kompositionen, deren Hauptbestandteil Neopren ist.

Der Vorteil einer Dichtung mit zahlreichen miteinander nicht verbundenen Poren besteht darin, daß beim Zusammendrücken durch örtliche Kräfte diese Kräfte nicht durch die gesamte Dichtung hindurch übertragen, sondern nur auf kleine Abschnitte beschränkt werden, weil durch die Poren Zwischenräume zur Aufnahme des zusammengedrückten Materials bestehen. Stoffe mit dieser Struktur können im allgemeinen in begrenzten Bereichen durch Anwendung kleiner Kräfte oder Drücke zusammengedrückt otiet gebogen weiden. EiiiMi*<_iic Siuiic um gcswiiussenen Zellen, die durch verhältnismäßig niedrige Drücke zusammengedrückt werden können, und die ihre ursprünglichen Abmessungen wieder einnehmen können, sind besonders gut geeignet für wieder verschließbare Dichtungen in den erfindungsgemäßen Zellen.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Zelle liegt darin, daß keine metallischen oder festen Teile vorhanden sind, die verformt werden müssen. Statt dessen gibt eine verhältnismäßig weiche elastisch zusammendrückbare Dichtung zeitweilig unter Druck nach und entläßt aus dem Inneren das Gas. Bei Verwendung eines Stoffes, der bei verhältnismäßig kleinen Druckänderungen hier weitgehend mehr oder weniger zusammengedrückt werden kann, d. h. eines Stoffes mit einer schwach geneigten Belastungs-Kompressions-Kurvc. können enge Toleranzen der Abmessungen vermieden werden.

Die erfindungsgemäßen Dichtungen lassen sich ausgezeichnet herstellen aus Platten mit einer Dicke von etwa 0.16 cm und mehr in nicht zusammengedrücktem Zustand mit geschlossenen Zellen. Diese Stoffe sind erhältlich mit verschiedenen scheinbaren Dichten in nicht zusammengedrücktem Zustand, wobei die Dichten linear abhängig sind von dem Gehalt an Poren. Die Oberfläche dieser Stoffe kann glatt sein oder genarbt, wenn sie geschnitten sind, da hierbei die Poren in der Oberfläche angeschnitten werden. Bei Stoffen mit einer rauhen Oberfläche sind feine Poren bevorzugt, um ein Hindurchtreten von Gas zu vermeiden. Bei solchen geschnittenen Stoffen ist die Verwendung eines schmierenden Dichtungsmittel·· angebracht.

Die Elastizität der Schaumstoffe beruht im wesentliehen auf dem in den geschlossenen Zellen enthaltenen Gas. Es ist deshalb für eine Dichtung notwendig daß das Elastomer für Gas wenig durchlässig ist. um eine Diffusion des Gases aus den Poren zu vermeiden Eine geringe dauernde Kompressibilität von beispielsweise etwa 15% ist erforderlich, um eine dauernde Elastizität und eine Wiederverschließbarkeil bei längerer Kompression zu gewährleisten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungen in den erfindungsgemäßen Zellen liegt darin daß die Toleranzen der Abmessungen für gegebene Zellengrößen nicht so eng sind wie bei den bekannter nicht elastischen Dichtungsringen. Die Dichtunger können daher leicht und wirtschaftlich zu Entlüftungsventilen zusammengebaut werden.

Vorzugsweise sollten die Dichtungen glatte Oberflächen haben, um ein Hindurchtreten von Gas an der Berührungsflächen zu verhindern. Zweckmäßigerweise kann ein dünner Film eines Schmiermittels, ζ. Β von Silikon oder verdicktem Mineralölfett, auf die Berührungsflächen zwischen der Dichtung und dem Becher, zwischen der Dichtung und dem Deckel und/ oder zwischen der Dichtung und dem stabförmiger Stromableiter aufgebracht werden, insbesondere dann, wenn ein geschnittenes Material mit Schwammstruktur verwendet wird. Zusätzlich kann gewünschtenfalls der Pfad für das Hindurchtreten von Gas aus der Zelle dadurch lokalisiert werden, daß auf die erwähnten Berührungsflächen in bestimmten Bereichen eine Schicht oder ein Film von Asphalt, Schellack. Klebstoffen aus Fettsäure-Polyamiden und dergleichen aufgebracht werden. Dadurch werden diese Bereiche wirksam abgedichtet und Gas kann durch sie im-iii dittiicicn. Die vciuiciücniicii Sei uiii ungsncichen, welche keine Dichtungsmittel enthalten, dienen zum Austritt des Gases. Das Aufbringen eines permanenten Dichtungsmittels auf bestimmte Bereiche dei Berührungsflächen zwischen der Dichtung und der Bauteilen der Zelle ist ein Mittel zur Regelung dei Entlüftung.

Für die meisten Verwendungszwecke sollten die erfindungsgemäßen Dichungen bei Zellen der GröP-i Rf (IEC) Dicken zwischen etwa 0,075 und etwa 0,35 cm haben, bei Zellen der Größe R12 (IEC) Dicken bis herauf zu etwa 0,65 cm. In Abhängigkeit von dem gewünschten Druck, bei welchem das Gas entweicher soll, wird die Dichtung um etwa 90% ihrer ursprünglichen Dicke zusammengepreßt, so daß in diesem Zustand die Dicke nur etwa 10% der ursprünglichen beträgt. Es ist klar, daß das Material dieser Dichtunger beständig sein soll in Gegenwart der anderen Bestandteile der Zelle, die gewünschte Elastizität haber und beim dauernden Zusammendrücken nicht aushärten soll.

Die Zeichnungen erläutern einige Ausf ührungsformen der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine teilweise zusammengebaute Trockenzelle mit dem Depolarisator-Gemisch und dem stabförmigen Stromab-

leiter innerhalb des Elektroden-Bechers.

F ig. 2 die Zelle nach Fig. I mit einem über den Stromableiter gezogenen Dichtungsring, der auf der Oberkante des Brchers ruht.

Fig. 3 eine Zelle n;idi Fig. 2. bei welcher ein Dckkel so aufgebracht ist. daß der Dichtungsring /.wischen dem äußeren Umfang des Deckels und der inneren Wandur"j des Bechers zusammengepreßt ist.

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine vollständig zusammengebaute, erfindungsgemäße Rundzelle ohne Mantel,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine teilweise zusammengebaute Zelle nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. (S einen senkrechten Schnitt durch eine vollständig zusammengebaute Trockenzelle nach Fig. 5,

Fig. 7 im Schnitt einen erfindungsgemäß zusammengebauten Deekel mit einer Dichtung.

Fig. K einen senkrechten Schnitt durch eine vollständig zusammengebaute Rundzelle unter Verwendung eines Deckels und eines Dichtungsringes nach Fig. 7.

Fig. 9 eine andere Art des Zusammenbaues eines Deckels mit einer Dichtung.

Fig. 10 im senkrechten Schnitt eine vollständig zusammengebaute Rundzelle unter Verwendung eines Deckels und einer Dichtung nach Fig. 9.

Fig. 1 zeigt eine teilweise zusammengebaute typische galvanische Rundzelle mit einem Becher 2 ;\us einem elektrochemisch verbrauchbaren Metall, wie Zink, der als negative Elektrode für die Zelle dient. Der Becher 2 enthält ein Depolarisatorgemisch 4. das beispielsweise aus Mangandioxid, einem leitenden Material, wie Ruß und einem Elektrolyten besteht. Das Depolarisator-Gemisch 4 ist geformt um einen mittigen stabförmigen positiven Stromableiter 6. Das Depolarisator-Gemisch 4 kann auch feucht mit praktisch dem gesamten Elektrolyten in den Becher 2 eingebracht werden, worauf der stabförmige Stromableiter 6 in die Mitte des Depolarisator-Gemisches 4 eingedrückt wird. Der Stromableiter 6 kann aus Kohle bestehen und kann mit einem Wachs oder einem orga-

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und Gase undurchlässig ist. Ob nun das Depolarisator-Gemisch in einem besonderen Verfahrensschritt vor dem Einbau in die Zelle zu einer Puppe geformt wird, oder ob es direkt in den Becher 2 eingebracht wird, in jedem Falle wird der Stromableiter 6 so in das Depolarisator-Gemisch 4 eingebracht, daß sein Ende aus dem offenen Ende des Bechers 2 hervorragt. Ein Scheider 8 umgibt das Depolarisator-Gemisch 4 und trennt es von der inneren Seitenwandung des Bechers 2. Ein becherförmiger Scheider 10 am Boden trennt das Depolarisator-Gemisch 4 von der inneren Bodenfläche des Bechers 2. Der Scheider kann ein dünner Film sein, z. B. aus dünnem saugfähigem Papier, das mit einer Paste überzogen ist. Die obere Kante des Scheiders 8 ist über das Depolarisator-Gemisch 4 herabgefaltet, wodurch ein üblicher Luftraum 12 entsteht, der beim Entladen der Zelle Flüssigkeiten aufnehmen kann.

Die Fig. 2 zeigt die gleichen ebenso bezeichneten Bestandteile wie Fig. 1. Hinzugefügt ist eine elastomere, ringförmige Dichtung 14 mit Schaumstruktur mit einer mittigen öffnung 16 auf der Oberkante des Bechers 2, wobei der stabförmige Stromableiter 6 durch diese öffnung 15 hindurchführt. Da die Dichtung 14 elastisch ist, kann der Durchmesser der öffnung 16 kleiner sein als der Durchmesser des Stromableiters 6. Die Dichtung 14 kann dann über und auf den Stab 6 gezogen werden.

Die Fig. 3 zeigt die ebenso bezeichneten Bestandteile der Fig. 2. Hinzugefügt ist ein Verschluß oder ein Deckel 18 aus einem Kunststoff. Fr enthält in seiner Mitte eine Polkappe 20 für die Elektrode. Der Deckel 18 ist starr und besteht üblicherweise aus Kunststoff. Nach der Fig. 3 ist die Seitenwandung 22 des Deckels leicht nach innen geneigt und hat einen kreisförmigen Ausschnitt oder eine Öffnung 24 zwischen der Innenwandung 26 des Deckels 18 und der inneren Oberfläche 27 der Polkappe 20. Beim Zusammenbau der Teile 18 bis 20 in der Zelle werden diese Teile zunächst mit dem Ausschnitt 24 über dem Stab 6 ausgerichtet. Dann werden die Teile 18 bis 20 herabgedrückt auf die Dichtung 14. wodurch diese und die Teile 18 bis 20 in den Becher 2 hineingedrückt werden. Während des Einbringens der Teile 18 bis 20 in den Becher 2 wird die Dichtung 14 zusammengedrückt zwischen der Seitenwandung 22 des Deckels und der inneren Wandung 28 des Bechers 2. Hierbei wird insbesondere der äußere Abschnitt 30 der Dichtung 14 zusammengedrückt zwischen der inneren Wandung 28 des Bechers 2 und der Seitenwandung 22 des Deckels. Gewünschtenfalls kann ein dünner Film eines Schmiermittels aufgebracht werden auf die Seitenwandung 22 des Deckels, die Oberseite und/ oder die Unterseite des Abschnitts 30 und/oder auf die Innenwandung28 des Bechers 2, bevor das Ganze zusammengebaut wird. Dadurch wird das Ablaßventil abgedichtet an den Berührungsflächen zwischen dem Deckel und der Dichtung und/oder an den Berührungsflächen zwischen der Dichtung und der inneren Oberfläche des Behälters.

Die Fig. 4 zeigt die Bestandteile der Fig. 3 mit gleicher Bezeichnung. Der obere Teil des Bechers 2 ist eingefaltet und radial eingepreßt in den Dichtungsring 14. Hierbei entsteht also die vollständig zusammengebaute Zelle, mit Ausnahme eines Mantels oder einer Beschriftung.

Es ist klar, daß die Abmessungen des Deckels 18

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Kompression der Dichtung 14 bestimmten. Geeignete Abmessungen, um ein Lecken oder eine zu starke Abdichtung zu vermeiden, lassen sich leicht ermitteln. Durch Auswahl der Bestandteile der Zelle mit den geeigneten Abmessungen wird die Dichtung genügend komprimiert; damit ist gewährleistet, daß Gas zwischen der Dichtung und dem Becher und/oder zwischen der Dichtung und dem Deckel dann austritt, wenn ein vorbestimmter Innendruck erreicht ist, und beim Abnehmen dieses Innendruckes sich die Dichtung automatisch in ihren ursprünglichen komprimierten Zustand zurückstellt, so daß die Zelle abgedichtet ist. Das Ausmaß der Kompression der Dichtung bestimmt den Druck, bei welchem das Gas entweicht. Für die meisten Anwendungszwecke sollte dieser Druck zwischen 0,35 und 5,15 bar liegen.

Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle in teilweise zusammengebautem Zustand. In dem zylindrischen Becher 50, z. B. aus Zink, befindet sich ein Depolarisator-Gemisch 52. Mittig in ihm angeordnet ist ein stabförmiger positiver Stromableiter 56, dessen eines Ende über das offene Ende des Bechers 50 hervorragt. Ein dünner Scheider 54 umgibt das Depolarisator-Gemisch 54 und trennt dieses von der Innenwandung des Be-

chers 50. Ein becherförmiger Scheider 58 um Boden trennt das Depolarisator-Gemisch 52 von der Innenfläche des Becherbodens.

Die Oberkante 60 des Bechers 50 ist nach innen eingekrauselt und bildet einen Trägerflansch. Eine elastomere, ringförmige Dichtung 64 mit Schaumstruktur mit ei"er mittigen öffnung 66 ruht auf dem Flansch des Bechers 50. Der stabförmige Stromableiter 56 führt durch die öffnung 66. Da die Dichtung 60 aus einem elastischen Stcff besteht, kann der Durchmesser der öffnung 66 kleiner sein als der Durchmesser des stabförmigen Stromableiters 56. Die Dichtung 64 kann also über und auf den stabförmigen Stromableiter 56 gezogen werden. Die Berührungsfläche 60 zwischen dem Stab 56 und der Dichtung 64 bildet daher für niedrige Drücke einen wieder verschließbaren Durchlaß für Gas aus der Zelle. Gcwünschtenfalls kann ein dünner Film eines Schmiermittels aufgebracht werden auf den oberen Teil des stabförmigen Stromableiters 56 und/oder auf die Innenwandung der öffnung 66 im Dichtungsring 64, bevor das Ganze zusammengebaut wird, um zur Abdichtung an diesen Stellen beizutragen.

Die eigentliche rohe Zelle mit der Dichtung 64 auf dem nach innen führenden Flansch des Behälters 50 befindet sich in einer äußeren Ummantelung. Diese besteht aus einem nicht-korrodierbaren Mantel 68, zweckmäßigerweise aus einem Faserstoff wie Kraftpapier. Die Oberkante des rohrförmigen Mantels 68 erstreckt sich über die Dichtung 64 und ist eingebördelt über die Außenkante einer ringförmigen metallischen Deckelplatte 70. Vor dem Aufbringen des Mantels 68 auf die Deckelplatte 70 wird eine metallische Polkappe 72 für die Elektrode über dem stabförmigen Stromableiter 56 angebracht. Sie ist versehen mit einem nach auswärts geflanschten unteren Ende 71, das auf der Dichtung 64 ruht. Die Außenkante einer metallischen Bodenscheibe 76 steht in elektrischer Berührung mit der Bodenfläche 78 des Bechers 50 und ist verbunden mit dem unteren Ende des rohrförmigen Mantels 68. Die Bodenscheibe 76 dient als

Die Fig. 6 zeigt die Bestandteile nach Fig. 5 mit den gleichen Bezeichnungen. Die Dichtung 64 ist zusammengedrückt zwischen der Deckelplatte 70 und der Oberkante 60 des Bechers 50. Hierbei wird beim Zusammenbau einer Zelle nach Fig. 5 die Polkappe 72 in die Zelle hineingedrückt, wobei der stabförmige Stromableiter 56 und der innere Abschnitt 80 der Dichtung 64 in die Zelle hineingedrückt werden. Es sei bemerkt, daß hierbei der Abschnitt 80 der Dich tung 64 leicht verformt wird. Beim endgültigen Umbördeln und Verbinden der Deckelplatte 70 mit dem Mantel 68 wird die Deckelplatte 70 herabgezogen auf die Dichtung 64, die hierbei zwischen dem inneren Flansch des Bechers 50 und der Deckelplatte 70 zusammengedrückt wird. Dieses Zusammendrücken der Dichtung 64 zwischen den beiden genannten Teilen ergibt ein wiederverschließbares Lüftungsventil für die Zelle, durch welches bei Innendrücken von 0,35 bar und darüber das Gas in die Atmosphäre entweichen kann.

Gewünschtenfalls kann ein dünner Film eines Schmiermittels aufgebracht werden auf die untere Berührungsfläche der Deckelplatte 70. auf den oberen Teil des Flansches 60 des Bechers 50 undAxIer auf die obere und/oder untere äußere Oberfläche der Dichtung64, bevor das Ganze zusammengebaut wird.

Dadurch wird d'" Abdichtung zwischen dem Deckel und der Dichtung und/oder zwischen dieser und dem Becher erleichten. Die Dichtung 64 sollte so weit zusammengedrückt werden, daß zwischen den Berührungsflächen der Dichtung und dem Becher, den Berührungsflächen zwischen der Dichtung und dem Deckel und/oder zwischen den Berührungsflächen zwischen der Dichtung und dem stabförmigen Stromableiter Gas aus der Zelle entweichen kann, wenn im Inneren der Zelle ein bestimmter Gasdruck entsteht.

Die Fig. 7 zeigt im Zusammenbau 82 einen Deckel und eine Dichtung mit einem Verschluß oder einem Deckel 84 aus Kunststoff, in welchem mittig cingcformt ist eine Polkappe 86 für die Elektrode. Die Seitenwandung 88 ist leicht nach innen geneigt und hat eine öffnung 90 zwischen einem Teil der inneren Wandung 92 des Deckels 84 und der inneren Wan dung 94 der Polkappe 86. An dem unteren Teil der äußeren Seitenwand 88 befindet sich eine Nui oder ein Ausschnitt 96, in welchem eine ringförmige Dichtung 98 mit Schaumstruktur befestigt ist. Vor dem Zusammenbau der Dichtung 98 mit dem Deckel 84 ragt der untere Abschnitt 100 des Deckels abwärts, so daß der äußere Durchmesser des abwärts hängenden Abschnitts 100 gleich oder kleiner ist als die innere öffnung der Dichtung 98. Wenn diese über den abhängenden Abschnitt 100 gezogen ist und gegen die Wandung 102 des Deckels 84 ruht, wird der untere Teil des Abschnittes 100 eingekräuselt in die Dichtung 98, wodurch diese mit dem Deckel 84 fest verbunden wird.

Die Fig. 8 zeigt eine vollständig zusammengebaute Zelle ohne Mantel. Sie enthält die Teile nach Fig. 1 und die Kombination eines Deckels mit einer Dichtungnach Fig. 7. Alle Bestandteile haben die gleichen Bezeichnungen wie nach den Fig. 1 und 7. Die vollständig zusammengebaute Zelle 104 nach Fig. 8 ist hergestellt durch Ausrichten der öffnungen 90 des Verbundes 82 von Deckel und Dichtung über den stabförmigen Stromableiter 6. Dann wurden die Teile 82 in den Becher 2 hineingedrückt. Hierbei wurde die Dichtiip." 98 zussrruT"'?"⁰'?""''^ 7wkrhen der Seitenwandung 88 des Deckels 84 und der inneren oberen Wandung des Bechers 2 derart, wie es bei Fig. 3 beschrieben ist. Darauf wurde der obere Teil des Bechers 2 eingebördelt und radial in die Dichtung 98 eingepreßt, wodurch die vollständig zusammengebaute Zelle 104 nach Fig. 8 entstand.

Die Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Zuammenbaues 106 eines Deckels mit einem Dichtungsring. Der Verschluß oder Deckel 108 aus Kunststoff enthält eingeformt eine Polkappe 110 für die Elektrode in der Mitte. Die Teile 106 haben eine äußere Seitenwandung 112 und eine öffnung 114 zwischen einem Teil der inneren Wandung 116 des Deckels 108 und der inneren Wandung 118 der Polkappe 110. Am unteren Ende des Deckels 108 befindet sich eine ringförmige Dichtung 120 mit Schaumstruktur. Ihre öffnung 122 ist gleich oder größer als die öffnung 114 des Deckels 108, so daß die öffnung 114 nicht blockiert wird. Die obere innere Oberfläche 124 der Dichtung 120 ist befestigt an der unteren Oberfläche 126des Deckels 108 durch übliche Mittel, z. B. mittels eines geeigneten Klebstoffes 125,

Die Fig. 10 zeigt eine vollständig zusammengebaute Zelle ohne Mantel unter Verwendung der Be standteile der rohen Zelle nach Fig. 1 und des Deckels und der Dichtung nach Fig. 9. Alle Bestandteile sind

ebenso bezeichnet wie nach den Fig. 1 und 9. Die vollständig zusammengebaute Zelle 128 nach Fig. 10 wurde hergestellt durch Ausrichten der Öffnung 114 des Deckels 108 über dem stabförmigen Stromabieiter 6. Dann wurden Teile 106 in den Becher 2 eingedrückt. Hierbei wurde die Dichtung 120 zwischen der Seitenwandung 112 des Deckels 108 und der oberen Innenwandung des Bechers 2 so zusammengedrückt, wie es bei Fig. 3 beschrieben ist. Darauf wurde der obere Teil des Bechers 2 eingebördelt und radial in die Dichtung 120 eingedrückt. Hierdurch entstand die vollständig zusammengebaute Zelle 128 nach Fig. K). Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele weiterhin erläutert.

Beispiel 1

35 kleine zylindrische Trockenzellen mit Zinkchlorid mit äußeren Durchmessern von 1,107 cm, inneren Durchmessern von i,05cm und einer Höhe von 2,769 cm wurden hergestellt, wie die Fig. 1 bis 4 es zeigen. Die negative Elektrode jeder Zelle bestand aus einem zylindrischen Becher aus Zink. Im Inneren befand sich ein Depolarisator-Gemisch aus Mangandioxid, Ruß und einer wäßrigen Lösung von Zinkchlorid als Elektrolyt. Ein Scheider aus dünnem, saugfähigem Papier umgab das Depolarisator-Gemisch und trennte es von der inneren Wandung des aus Zink bestehenden Bechers. Ein stabförmiger Stromableiter aus Kohle mit einem Durchmesi ,*r von 0,23 cm wurde in der Mitte des Gemisches so angebracht, daß sein oberer Teil über das Gemisch herausragte. Eine Dichtung mit Schaumstruktur mit geschlossenen Zellen aus Neoprenkautschuk, ähnlich der Ausführung SC 42 nach ASTM D-1056 mit einem äußeren Durchmesser von 1,28 cm, einem inneren Durchmesser von 0,160 cm und einer Dicke von 0,160 cm wurde über das herausragende Ende des stabförmigen Stromableiters jeder Zelle gezogen. Ein Deckel aus Kunststoff mit einem äußeren Durchmesser von 0,908 cm mit einer eingeformten Polkappe (vgl. die Teile 18-20 nach Fig. 3) wurde oben auf die Dichtung gebracht unddannindenRp.chp.ramZink pingpHriirkt Hierbei wurde die Dichtung zwischen der oberen Wandung des Bechers und der äußeren Wandung des Deckels zusammengedrückt. Der obere Teil der Becherelektrode aus Zink wurde dann verschlossen mit der Dichtung aus Neopren durch Einkräuseln und Einhalsen nach üblicher Technik. Hierbei wurde festgestellt, daß die Neopren-Dichtung zwischen Berührungsflächen um etwa 85% zusammengepreßt war.

Die so hergestellten Zellen wurden dann 6 Monate lang bei 45 ° C gelagert, zusammen mit Zinkchlorid enthaltenden Trockenzellen der gleichen Abmessungen. Die letzteren enthielten eine übliche, nicht wieder verschließbare Abdichtung, wobei die Becherelektrode über einen Deckel aus Kunststoff eingebördelt und eingehalst war. Dieser Deckel war mit dem stabförmigen Stromableiter aus Kohle mittels Asphalt verbunden. Die Versuchszellen hatten ein gleiches oder ein etwas verbessertes Stromverhalten während der Versuchsdauer. Die Versuche zeigten, daß die erfindungsgemäßen Zellen gleich oder besser waren als die handelsüblichen Zellen mit nicht wieder ver-

schließbaren Abdichtungen.

Beispiel 2

72 Zellen der Größe R6 (IEC) mit äußeren Durchmessern von 1,34 cm und einer Länge vc:i 4,Ti cm wurden nach Fig. 6 hergestellt. Die Bestandteile der Zelle waren im wesentlichen die gleichen wie nach Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß der aus zwei Stükken bestehende Deckel und das Eindringen der rohen Zelle in einen äußeren Mantel so durchgeführt wurden, wie es bei den Fig. 5 und 6 gezeigt ist.

Jede dieser Zellen enthielt eine Dichtung aus Neopren mit geschlossenen Poren nach dem Beispiel I, die vor dem Einbau in die Zelle einen äußeren Durchmesser von 1,27 cm, einen inneren Durchmesser von 0,160 cm und eine Dicke von 0,160 cm hattt. Im abzudichtenden Gebie'. zwischen dem Deckel und dem Flansch des Bechers aus Zink wurde die Dichtung auf eiwa Ί5νί iiei lhspiiiiig!iciiciι Dicke /.usammeiigepreßt. Die äußere Oberfläche der Bördelung des Bechers wurde geschmiert mit einem Film aus Mineralfett, ebenso die Berührungsfläche zwischen der Dichtung und dem stabförmigen Stromableiter. Zusätzlich wurde der stabförmige Stromableiter völlig getränkt mit Schuppenparaffin, so daß er nicht porös war und das Gas lediglich zwischen der Einbördelung des Behälters und dem Dichtungsring und zwischen dem stabförmigen Stromableiter und der Dichtung entweichen konnte.

24 dieser Zellen wurden dann 1 Woche lang bei 71° C gelagert, zusammen mit üblichen Zellen mit Zinkchlorid, die eine Abdichtung nach der US-PS 3 802923 enthielten. Bei dieser Temperatur entstand aus den Zinkchlorid enthaltenden Zellen Gas so schnell, daß die üblichen Abdichtungen aus Asphalt brachen, sogar beim Vorhandensein von porösen stabförmigen Stromableitern. Die weiteren Versuche zeigten, daß die erfindungsgemäßen Zellen sich beim Entladen im allgemeinen ebensogut verhielten wie die bekannten Zellen.

48 dieser Zellen wurden 3 Monate lang bei 45" C gelagert Das Verhalten beim Entladen dieser Zellen wurde dann verglichen mit dem Verhalten der obenerwähnten üblichen Zellen, die unter den gleichen Bedingungen gelagert waren. Die erfindungsgemäßen Zellen verhielten sich hierbei ebenso wie die obenerwähnten Vergleichszellen.

Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, daß die erfindungsgemäßen Zellen mit wieder verschließbaren Abdichtungen wirtschaftlich hergestellt werden können, ohne daß darunter die Eigenschaften der Abdichtung während längerer Zeit und bei niedrigeren Drücken leiden. Im Vergleich mit den teureren und komplexeren handelsüblichen, wieder verschließbaren Zellen sind die erfindungsgemäßen Zellen mit den dichtenden Verschlüssen im Verhalten gleich hinsichtlich des Lagerverhaltens bei kritischen hohen Temperaturen. Zusätzlich bringt die Erfindung noch die Vorteile mit sich, daß die Abdichtungen kleiner sind und mehr Raum für das aktive Gemisch geben und daß die Toleranzen hinsichtlich der Abmessungen nicht so kritisch sind wie bei Abdichtungen nach dem Stand der Technik.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:
I. Galvanische Rundzelle mit einer Dichtung aus elastischem Material, die zwischen Bauteilen der Zelle eingeklemmt ist und die sich bei Überdruck von den Berührungsflächen an den Bauteilen löst und sich nach Druckentlastung wieder schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einer Scheibe aus schwammartigem, geschlossene Poren aufweisendem Material besteht
3. Galvanische Rundzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung mindestens 50% ihres Volumens an geschlossenen Poren enthält.

3. Galvanische Rundzelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung 65-90% ihres Volumens an geschlossenen Poren enthält.
4. Galvanische Rundzelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem Teil der Berührungsflächen ein schmierendes Dichtungsmittel aufgebracht ist.
5. Galvanische Rundzelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (14; 98; 120) teilweise zwischen der Innenwand der Becherelektrode (2) und dem Zellendeckel (18; 84; 108) eingeklemmt und der obere Rand der Becherelektrode um die Oberkante der Dichtung herumgebördelt ist.
6. Galvanische Rundzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß c!f r Durchmesser des Zellendeckels um höchstens die doppelte Dicke der Dichtung kleiner ist ais de Durchmesser der Becherelektrode.
7. Galvanische Rundzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Zellendeckels um etwa das Einfache bis l,8fache der Dicke der Dichtung kleiner ist als der Durchmesser der Becherelektrode.
8. Galvanische Rundzelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Becherelektrode (50) an ihrem oberen Ende nach innen umgebogen ist und die Dichtung (64) zwischen dem so gebildeten Trägerflansch (60) und dem Zellendeckel (70) eingeklemmt ist.
9. Galvanische Rundzelle nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (98) mit dem Deckel (84) in einer in dessen Unterteil angebrachten Nut (96) durch Umbördelung der Nutkante (100) fest verbunden ist.
10. Galvanische Rundzelle nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (120) mit der Unterseite des Deckels (112) verbunden, insbesondere verklebt ist.