DE2928457C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen eines pulverartigen Materials in ein elektrisches Trockenelement - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen eines pulverartigen Materials in ein elektrisches TrockenelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen einer Portion pulverartigen
Materials in einen Behälter bei der Herstellung eines elektrischen Trockenelements, bei dem das Material
entlang einem Durchlaß von einem Stößel extrudiert wird, wobei der Behälter mit dem vor einer Verengung
des Durchlasses verdichteten Material durch eine Düse in einem einzigen Betätigungshub gefüllt wird, in dessen
Verlauf die Mündung der Düse sich anfangs nahe dem Boden des Behälters befindet und sich anschließend Düse
und Boden fortschreitend voneinander entfernen.
Bei der Herstellung elektrischer Trockenelemente ist es üblicherweise erforderlich, eine Portion gemischter
Materialien in einen Behälter einzubringen, um somit die Basis des Elements auszubilden. Beispielsweise bei
der Herstellung eines mit Papier ausgekleideten Leclanche-EIements
wird die Zinkdose erst mit dem Papier ausgekleidet, woraufhin man eine Portion einer Depolarisator-Mischung
einbringt. Ähnliche Anfordernisse gelten für andere Arten von Elementen, jedoch befaßt sich
die Erfindung vor allen Dingen mit Leclanche-Elementen; daher beschränkt sich die folgende Beschreibung
auf Elemente dieser Art, obwohl hervorzuheben ist, daß die erfindungsgemäßen Grundprinzipien auch auf Elemente
anderer Art anwendbar sind, beispielsweise auf Kohlenstoff-Zink-Elemente, auf Quecksilberoxyd-Zink-Elemente
und auf mit Luft depolarisierte Elemente.
Das Depolarisator-Material, das normalerweise für Leclanche-Elemente verwendet wird und im Handel als
»schwarze Mischung« oder »Schwarzgemisch« bekannt ist, besteht im wesentlichen aus einer Mischung aus
Mangandioxyd, Ruß und Flüssigkeit. Es ist allgemeine Praxis, diese Mischung durch eine Düse in jede der aufeinanderfolgenden,
mit Papier ausgekleideten Dosen zu extrudieren. Die Mischung kommt am Extrusionskopf in
Form einer lockeren, stückigen Masse an, die verdichtet
oder verfestigt werden muß, um während des Extrusionsvorganges
einen im wesentlichen homogenen Zustand zu besitzen.
Die Schritte der Verfestigung und der Extrusion können
von einander getrennt werden, so daß die Mischung verfestigt wird, bevor sie extrudiert wird. Jedoch ist es
dann erforderlich, die Dose in einer Reihe von aufeinanderfolgenden
Extrusionsschritten zu füllen, so daß dieses Verfahren zeitraubend und umständlich ist
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art wird die Düse in jede der aufeinanderfolgenden
Dosen bis zu einem Punkt nahe dem Boden der Dose eingeführt, wobei letztere federbelastet ist, so daß sie
sich gegen die Federkraft zurückbewegen kann, und zwar unter der Kraft, die von dem in die Dose extrudierten
Gemisch ausgeübt wird (FR-OS 20 13 920). Als Folge
davon ergibt sich der Verfestigungsvorgang während der Extrusion, und es ist erforderlich, daß die Düse ziemlich
eng in die Mündung der Dose paßt, un zu verhindern,
daß der Extrusionsdruck die Mischung durch den Spalt zwischen der Düse und der Wand der Dose herausdrückt
Der Druck ist zu jedem Zeitpunkt lediglich von der Steifigkeit der steuernden Feder abhängig, was
das unvermeidbare Risiko von Änderungen in der Dichte der extrudierten Portion mit sich bringt Hinzu
kommt, daß die enge Passung zwischen der Düse und der Mündung der Dose die große Gefahr einer Verschmutzung
der letzteren hervorruft
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art, das bzw. die zuverlässig arbeitet und mit dem eine gleichmäßige Füllung erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das pulverartige Material im wesentlichen nur vor der Verengung
verdichtet wird, und daß Düse und Behälter mit einer Geschwindigkeit, die direkt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit
des Stößels ist, durch einen Antriebsmechanismus voneinander entfernt werden.
Erfindungsgemäß wird das in den Behälter (sei es eines
Leclanche-Elements, oder eines andersartigen Elements) einzubringende Material entlang einem Durchlaß
mittels eines Stößels extrudiert, der während des ersten Teils seines Hubes das Material gegen die Wirkung
einer Verengung in dem Durchlaß verfestigt und sodann das verfestigte Material durch eine Düse in den
Behälter einspritzt, um den Behälter in einem einzigen Betätigungshub zu füllen, wobei die Düse nahe dem
Boden des Behäiters beginnt, woraufhin sich die Düse und der Boden fortschreitend voneinander mit einer
Geschwindigkeit entfernen, die direkt proportional zu der des Stößels ist, und zwar in Abhängigkeit von den
jeweiligen Querschnitten der Düse und des Stößels. Wenn beispielsweise diese beiden Querschnitte gleich
groß sind, dann kann die Trenngeschwindigkeit, die vorzugsweise
aus einer Bewegung der Dose unter direkter mechanischer Steuerung resultiert, exakt gleich der Bewegungsgeschwindigkeit
des Stößels sein, so daß beim Extrudieren der vor-verfesiigten Portionen der Raum,
der zu deren Aufnahme zur Verfügung steht, entsprechend größer wird.
Da, wenn überhaupt, nur eine geringe Verfestigung der Mischung auftritt, während sich diese tatsächlich in
der Dose befindet, besteht keine Gefahr, daß die Mischung durch den Spalt zwischen der Düse und der
Mündung der Dose aus letzterer herausextrudiert wird. Dies bietet die Möglichkeit, den Abstand zwischen der
Düse und der Mündung der Dose ausreichend groß zu wählen, um im wesentlichen jede Gefahr von Strangbildungen
der Mischung zu vermeiden, die Brücken zwischen der Masse der im Element befindlichen Mischung
und der Wand der Dose erzeugen, was zu einem Kurzschluß nach Fertigstellung der Anordnung führen würde.
Allgemein gesagt ist die Zunahmegeschwindigkeit des verfügbaren Volumens zwischen dem Ende der Düse
und dem Boden der Dose im wesentlichen gleich der Extrusionsgeschwindigkeit der Portion; sie kann geringfügig
kleiner sein, was eine leichte Verdichtung innerhalb der Dose selbst bewirkt, jedoch ohne die Gefahr
einer Extrusion der Mischung zwischen der Mündung der Düse und der Wand der Dose, wie es gerade vorher
erwähnt wurde, wohingegen die Zunahmegeschwindigkeit des verfügbaren Volumens in der Dose nicht größer
als die Extrusionsgeschwindigkeit sein sollte, da dies die Gefahr von möglichen Hohlräumen mit sich bringen
würde.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird nicht nur das Risiko vermieden, daß Teilchen der Mischung
eine Brücke zwischen deren Hauptmenge und der Wand der Dose bilden, wie es gerade erwähnt wurde,
was wiederum einen größeren Spielraum in der erforderlichen Fluchtgenauigkeit zwischen der Düse und der
Mündung der Dose erlaubt, sondern man kann auch durch die Abschaffung der Feder zur Steuerung der
Dosenbewegung und dementsprechend des Verfestigungsgrades den letzteren im wesentlichen konstant
halten, was zu einer im wesentlichen gleichförmigen Dichte innerhalb der gesamten Masse der Mischung
und folglich zu einer verbesserten Leistung des Elements führt
Wie bereits ausgeführt, hängt die Vor-Verfestigung
davon ab, daß der Stößel gegen eine Verengung im Strömungsweg zwischen dem Stößel und der Düse arbeitet
Der Querschnitt des hier in Rede stehenden Durchlasses kann bis zu einem wesentlichen Ausmaß an
einer Stelle direkt jenseits des Bewegungsweges des Stößels reduziert sein, so daß die Mischung in einen
Durchlaß mit kleinerem Querschnitt hineingedrückt und dadurch verfestigt wird, wobei der Verfestigungsgrad vorzugsweise bis dahin geht, was man als »Enddichte«
bezeichnen könnte, d. h., die maximale Dichte, die man erzielen kann, ohne daß der Wassergehalt der
Mischung aus den festen Bestandteilen herausgepreßt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Volumen der extrudierten Portion der Masse mit der Kapazität der Dose
übereinstimmen muß und primär abhängig ist vom Hub des Stößels. Allerdings gibt es auch einen Sekundärfaktor,
der wichtig ist für die Erzielung genauer Ergebnisse. In der Praxis muß ein Reservoir von unverdichteter
Mischung direkt oberhalb des Druckzylinders, in welchem der Stößel arbeitet, vorgesehen sein, wobei
sich der Stößel bei seinem Rückhub vollständig aus dem Druckzylinder zurückzieht, um eine weitere Menge der
Mischung in die Druckkammer einzulassen als Ausgleich für die beim vorausgegangenen Hub extrudierte
Portion. Wenn sich das Volumen der Mischung ändert, die bei jedem Hub in die Druckkammer hineingeht, wie
es normalerweise der Fall sein wird, so werden sich unvermeidbar geringfügige Änderungen im Volumen
der extrndierten Portionen ergeben, und zwar trotz des konstanten Hubes des Stößels.
Verzugsweise ist daher das Arbeitsende des Stößels mit einer Ausnehmung versehen, die mit der Außenfläche
des Stößels über mindestens eine Ablaß-Öffnung ο. dgl. in Verbindung steht. Wenn also der Stößel in den
Druckzylinder eintritt, verdichtet er fortschreitend die
Menge der im Druckzylinder enthaltenen Mischung, bis ein Druck (der rückübertragen wird durch die Menge
der Mischung, die sich in der Ausnehmung des Stößels befindet) erreicht ist, der genügt, um den von den Ablaßöffnungen geleisteten Widerstand zu überwinden und
dementsprechend irgendwelche Überschußmengen an Mischung abzulassen.
Dieser Punkt wird erreicht kurz vor dem Eintritt der Öffnung bzw. der öffnungen in den Druckzylinder, wobei
dann diese öffnungen durch den Eingriff in die Zylinderwand verschlossen werden, wodurch eine weitere
Entlastung verhindert wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine Feinsteuerung des Gemischvolumens in jeder
Portion vorzunehmen, wobei letztere, wie erwähnt, primär durch den Hub des Stößels bestimmt wird.
Eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung des gerade beschriebenen Verfahrens umfaßt einen
hin- und hergehenden Stößel um Material in einen Druckzylinder zu pressen und es entlang einem Durchlaß
zu einer Düse zu drücken, wobei der Durchlaß mit einer Strömungsbegrenzung jenseits des Hubendes des
Stößels versehen ist, wodurch das Material verfestigt wird, ferner einen Halter zum Tragen eines Behälters in
einer Position, in der der Behälter die Düse umgibt, und schließlich einen Mechanismus zur Erzeugung einer Relativbewegung
zwischen dem Halter und der Düse, so daß sich der Boden des Behälters und die Düse während
des aus der Düse erfolgenden Einspritzens der Portion mit einer Geschwindigkeit voneinander entfernen, die
direkt proportional zur Geschwindigkeit des Stößels ist.
Wie erwähnt, steht die Düse vorzugsweise fest, während
der Halter unter positiver Nockensteuerung bewegbar ist Ferner ist es vorteilhaft daß das Arbeitsende
des Stößels eine Ausnehmung aufweist, die mit der Außenfläche des Stößels über mindestens eine Ablaß-Öffnung
in Verbindung steht, welche kurz vor Beginn der Extrusion verschließbar ist.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal besteht darin, daß der Stößel in Vertikalrichtung hin- und hergeht und daß
sich ein Reservoir für das pulverartige Material horizontal rund um die Mündung des Druckzylinders erstreckt,
wobei das Reservoir mit einem Rührflügel versehen ist um vor jedem Hub des Stößels Material in die
Mündung des Druckzylinders hineinzuschieben. Vorteilhafterweise wird der Füllstand der Mischung innerhalb
des Reservoirs auf einer im wesentlichen konstanten Höhe gehalten, und zwar durch Regulierung der
Zufuhr aus einem Versorgungsrohr mittels einer automatischen Pegelsteuerung, wodurch die gesamte Regelmäßigkeit
des Arbeitsvorganges weiter verbessert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung läuii dcf Betrieb während jedes
Arbeitszyklus folgendermaßen ab:
Anfänglich, wenn der Stößel in den Druckzylinder eintritt verfestigt er eine Gemischmenge, die in den
Zylinder durch die Wirkung des obenerwähnten Rührflügels hineingeschoben worden ist Diese Gemischmenge
wird zwischen dem mit der Ausnehmung versehenen Ende des Stößels und demjenigen Gemischvolumen
zusammengepreßt welches während des vorausgegangenen Zyklus verfestigt jedoch nicht extrudiert
worden ist Wenn sich der Stößel dem Ende dieser ersten Phase seiner Betätigung nähert, erreicht der Druck
einen Wert, bei dem überschüssiges Gemisch durch die Ablaß-Öffnungen nach außen gedrückt wird und zur
Hauptmasse des Gemischs innerhalb des Reservoirs zurückkehrt Nach einem weiteren kurzen Zeitintervall,
während dessen der Stößel fortfährt in den Druckzylinder einzutreten, werden die Ablaß-Öffnungen von den
Zylinderwänden verschlossen. Der Effekt einer weiteren Bewegung des Stößels besteht darin, anfänglich die
Verfestigung der Gemischmenge, die im Druckzylinder eingeschlossen ist, zu erhöhen und sodann eine Portion
des Materials aus der Düse in die Dose zu extrudierten, wobei der Hub des Stößels so gewählt ist, daß die Dose
bis zum erforderlichen Pegel gefüllt wird.
Während dieses Extrusionsschritts bewegt sich die Dose, wie erwähnt, unter mechanischer Steuerung von
der Düse fort, so daß eine Portion mit im wesentlichen konstanter Dichte erzeugt wird, und zwar mit geringer
oder gar keiner zusätzlichen Verfestigung bei ihrem Eintritt in die Dose. Sodann beginnt der Rückhub des
Stößels, und die Wirkung der nockengesteuerten Bewegung der Dose trennt die Portion der extrudierten Mischung
von derjenigen Mischung, die in der Düse verbleibt und nachfolgend in die nächste Dose extrudiert
wird. Die Dose bewegt sich sodann fort und wird durch die nächste Dose ersetzt. Während der weiteren Rückzugsbewegung
des Stößels wird die verfestigte Mischung, die in der Ausnehmung am Ende des Stößels
aufgenommen ist, von derjenigen Mischung getrennt, die im Druckzylinder verbleibt. Die Bewegung des Stößels
setzt sich sodann fort, bis der Stößel den Druckzylinder vollständig verläßt, wodurch eine kurze Zeitspanne
freigegeben wird für das Einschieben einer weiteren Menge an lockerer Mischung in das Einlaßende des
Druckzylinders, woraufhin sich der Arbeitszyklus wiederholt.
Der Druck, bei dem die Überschußabgabe beginnt hängt ab von der Art der verwendeten Mischung und
von dem Widerstand, den die Ablaß-Öffnungen bieten. Um unterschiedliche Gemischbedingungen zuzulassen,
kann man den Flächenbereich der Ablaß-Öffnungen bzw. der öffnungen verstellbar machen, beispielsweise
dadurch, daß man eine drehbare Hülse vorsieht, die auf der Außenseite des Stößels angeordnet wird. Wenn diese
Hülse auf den Stößel aufgeschraubt wird, schafft ihre
Drehung eine Feineinstellung der Länge der öffnungen
in axialer Richtung. Alternativ dazu kann die Hülse durch geeignete Formgebung dazu verwendet werden,
als Blende zu arbeiten, um die Umfangserstreckung jeder öffnung zu steuern.
Wie oben erläutert ist es wesentlich, daß die Trennung der Dose von der Düse während der Extrusion,
vorzugsweise durch Bewegung der Dose fort von der Düse, direkt proportional ist zur Bewegung des Stößels
während des Extrusionsabschnitts seines Hubes. Vorzugsweise wird sowohl die Bewegung der Dose fort von
der Düse als auch die Bewegung des Stößels durch entsprechend geformte Nocken bewirkt die mechanisch
miteinander gekoppelt sind, um sich gemeinsam zu drehen. Beispielsweise kann sich der Stößel erfindungsgemaß
in vertikaler Richtung bewegen, wobei er an ein Querhaupt zwischen einem Paar von vertikalen Gestängen
angeschlossen ist die an ihren unteren Enden mit einem Hebel verbunden sind, welcher seinerseits mit
einer Exzentrik in Verbindung steht Die Düse kann sich horizontal erstrecken, wobei sie mit dem Druckzylinder
über einen rechtwinkligen Krümmer verbunden ist Dementsprechend muß die Dose in horizontaler Richtung
weg von der Düse bewegbar sein. Hierzu kann sie in einem Halter am oberen Ende eines vertikalen Arms
montiert sein, der an seinem unteren Ende schwenkbar gelagert ist und an einem Zwischenpunkt einen Nockenfolger
trägt welcher mit einer Nocke zusammenarbeitet die mechanisch mit der den Stößel treibenden Ex-
zentrik verbunden und so geformt ist, daß sie die erforderliche proportionale Bewegung der Dose während
des Extrusionsabschnitts des Stößelhubes erzeugt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht der Gesamtvorrichtung;
Fig.2 in vergrößertem Maßstab eine geschnittene
Seitenansicht des Arbeitsendes des Extrusions-Stößels nach F i g. 1;
Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie HI-III in
Fig.2;
F i g. 4 eine Ansicht, die das Arbeitsende des Stößels im Verhältnis zur Mündung des damit zusammenwirkenden
Druckzylinders darstellt;
F i g. 5 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht des Antriebs für den Halter der das extrudierte Material
aufnehmenden Dose;
Fig.6 bis 14 schematische Ansichten der aufeinanderfolgenden
Schritte bei der Betätigung des Stößels.
Anfänglich sei auf F i g. 1 Bezug genommen. Dementsprechend umfaßt die Vorrichtung einen Stößel 1, der
mit einem Druckzylinder 2 zusammenarbeitet. Letzterer steht mit einer Düse 3 über einen sanft gekrümmten
Durchlaß 4 in Verbindung. Eine Verengung des Durchlasses wird durch eine Querschnittsverminderung 5 direkt
unterhalb des Druckzylinders 2 hervorgerufen. Der Stößel 1 wird in vertikaler Richtung hin- und herbewegt
durch einen Exzenter 10, der von einer Welle 11 angetrieben
wird und über eine Stange 12 mit einem Hebel 13 in Verbindung steht Letzterer ist in seinem Mittelpunkt
14 schwenkbar gelagert und steht am gegenüberliegenden Ende mit einem Paar vertikaler Gestänge 15
in Verbindung, von denen lediglich die unteren Abschnitte zu sehen sind. Die Gestänge 15 erstrecken sich
entlang dem Körper des Stößels 1 nach oben zu einem Querhaupt 16, welches verstellbar an das obere Ende
des Stößels 1 angeschlossen ist, und zwar über eine Schraubverbindung 17. Diese Feineinstellung variiert
denjenigen Anteil des Stößelhubes, den der Stößel innerhalb des Druckzylinders 2 verbleibt, wodurch somit
das Volumen des extrudierten Materials variiert wird.
Das zu extrudierende Material, bei dem es sich beispielsweise, wie vorher erwähnt, um einen »Schwarzgemisch«-Depolarisator
handeln kann, ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Es befindet sich jedoch in einem
ringförmigen Reservoir, das zwischen einem äußeren zylindrischen Behälter 20 und einem zentralen Element
mit konischem oberem Abschnitt 21 definiert wird. Dieses zentrale Element wird in langsame Drehung versetzt,
und zwar durch eine Welle 23, die von der Welle 11 aus über einen Kettentrieb 25 und ein Getriebe 24
angetrieben wird. Der untere Teil des konischen Ab-Schnitts 21 trägt einen Rührflügel 30, der sich über den
Boden des Behälters 20 und zum Teil nach oben entlang den Seiten des Behälters erstreckt, wie es Fig. 1 zeigt
Das Schwarzgemisch wird dem Reservoir durch ein Rohr 31 nach F i g. 4 zugeführt, wobei der Füllstand ausreichend
niedrig gehalten wird, um dem Stößel 1 die Möglichkeit zu geben, aus der Oberfläche des Gemisches
auszutreten, wenn er seine obere Totpunktstellung einnimmt Dies wird erzielt durch schematisch dargestellte
Hochpegel- und Niedrigpegel-Steuerungen 32 bzw. 33, die in an sich bekannter Weise die Zufuhr entsprechend
den Notwendigkeiten vermindern oder erhöhen.
Wie es noch näher im Zusammenhang mit den F i g. 6 bis 14 beschrieben werden soll, wird eine Menge des
Gemisches im Druckzylinder 5 verfestigt und durch die Düse 3 in eine Dose 35 extrudiert, die von einem Halter
36 getragen wird, dessen Einzelheiten am besten aus Fig.5 ersichtlich sind. Der Halter 36 wird von einer
Nocke 37 gesteuert, die mit einem Nockenfolger 38 an einem Arm 39 zusammenarbeitet. Letzterer ist an seinem
unteren Endpunkt 40 schwenkbar gelagert und wird von einer Feder 41 gegen die Nocke 37 gedrückt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Position des Halters 36 zu allen Zeiten durch die Kontur der Nocke 37 gesteuert
wird und daß die einzige Funktion der Feder 41 darin besteht, den Nockenfolger 38 in Berührung mit
der Nocke 37 zu halten. Ein wesentliches Merkmal der Betriebsweise besteht darin, daß der Nockenfolger 38
die Nocke 37 nicht verläßt; die Feder 41 muß für diesen Zweck stark genug sein. Alternativ dazu kann man eine
kastenförmige Nocke oder einen ähnlichen Mechanismus verwenden, um eine positive Steuerung der Bewegung
des Nockenfolgers 38 in beiden Richtungen zu bewirken.
Der Arm 39 ist an seinem oberen Ende 42 mit dem Halter 36 verbunden, welcher somit dazu veranlaßt
wird, auf einer Stange 43 zu gleiten, die sich von einem Träger 44 aus erstreckt. Bei der Stellung nach F i g. 1
und 5 nimmt der Halter 36 seine äußerste linke Position entsprechend der obersten Position des Stößels 1 ein.
Wenn der Stößel 1 nach unten wandert, bewegt sich der Halter 36 mit der Dcse 35 nach rechts, bis das Ende der
Düse 3 kurz vor Beginn der Extrusion nahe dem Boden der Dose 35 liegt. Wenn die Extrusion fortschreitet, bewegt
sich die Dose 35 wieder zurück nach links, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die proportional ist zu
der Bewegungsgeschwindigkeit des Stößels 1, wie es oben beschrieben wurde. Da die Nocke 37 über Ketten
46 und 47 vom Getriebe 24 und damit von der Welle 11, die auch den Stößel betätigt, angetrieben wird, ist die
Bewegung der Nocke mechanisch mit der des Stößels gekoppelt. Nach Beendigung der Extrusion wird die Dose
35 seitlich (d. h. senkrecht zur Zeichenebene) herausgenommen und durch eine neue, leere Dose ersetzt,
wodurch die Einrichtung für den nächsten Betriebszyklus bereit ist. Anders ausgedrückt bildet der dargestellte
Extrusionskopf eine aus einer Anzahl von Arbeitsstationen, in denen aufeinanderfolgende Betätigungsschritte,
beispielsweise Auskleiden usw., durchgeführt werden.
Die Konstruktion des unteren Endes des Stößels 1 ergibt sich aus den F i g. 2 und 3. Das Ende des Stößels
ist mit einer Ausnehmung 50 versehen, an deren oberem Ende ein Paar von Schützen oder öffnungen 5ί siizt, die
als Ablaß-Öffnungen arbeiten, wie es noch im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig.6 bis 14 beschrieben
werden soll. Eine äußere Hülse 52 paßt auf die Außenfläche des Stößels und ist drehbar auf dem Ende des
Stößels befestigt Außerdem ist sie in ähnlicher Weise geschlitzt Wenn die Schlitze in der Hülse 52 über denen
im Hauptkörper des Stößels 1 liegen, ist die Schlitzlänge ein Maximum und erstreckt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel
über 120° des Umfangs. Wenn die Hülse 52 aus dieser Stellung herausgedreht wird, werden
die Schlitze fortschreitend geschlossen, wobei, wiederum im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels, die
Mindestschlitzlänge sich Ober 60° des Umfangs erstreckt Diese Einstellung beeinflußt die erzielte Ablaßmenge
und hängt ab von der Art der Mischung, die extrudiert wird.
F i g. 6 zeigt die Verhältnisse, kurz bevor der Stößel 1 seine obere Totpunktlage erreicht. In dieser Stellung
bewegt sich das Rührblatt 30 nach links, und es ist dabei, eine Gemischmenge 55 in das obere Ende des Druckzylinders
2 einzuschieben. In der Stellung nach F i g. 7 hat der Stößel begonnen, sich nach unten zu bewegen, und
das Rührblatt 30 hat sich zu der entfernt vom Druckzylinder 2 liegenden Seite verschoben, wobei es die überschüssige
Gemischmenge 55 über dem oberen Ende des Druckzylinders zurückgelassen hat. Es sei darauf hingewiesen,
daß sich die obere Fläche der Gemischmenge 55 direkt unterhalb des unteren Endes des Stößels 1 befindet,
so daß die in den Druckzylinder 2 hineingepreßte Gemischmenge in keiner Weise genau vorbestimmt ist.
Zu dem Zeitpunkt, wenn die Stellung nach F i g. 8 erreicht wird, hat sich das untere Ende des Stößels ϊ bis
zum oberen Ende des Druckzylinders 2 bewegt, wobei das vor-verfestigte Gemisch in der Ausnehmung 50 in
Berührung mit dem relativ losen Gemisch getreten ist, welches noch nicht verdichtet wurde.
F i g. 9 zeigt die Stellung, in der die Ablaß-Öffnung 51 gerade oberhalb des oberen Endes des Druckzylinders 2
liegt. Dabei ist die gegenseitige Abstimmung der einzelnen Elemente so getroffen, daß in dieser Stufe das Gemisch
auf seine Enddichte zusammengepreßt ist, d. h., wie oben beschrieben, auf seine Maximaldichte, die sich
erzielen läßt, ohne Wasser aus dem Gemisch herauszupressen. Folglich bewirkt eine weitere abwärts gerichtete
Bewegung in die Stellung nach F i g. 10 einen Ausstoß
von überschüssigem Gemisch durch die Ablaß-Öffnungen 51, bis die Position nach F i g. 11 erreicht ist, wenn
nämlich die Öffnungen 51 durch das obere Ende des Druckzylinders 2 geschlossen werden und der Auslaß
überschüssigen Materials gestoppt ist In dieser Stufe besitzt das gesamte Material zwischen dem Druckzylinder
2 und der Düse 3 seine endgültige Dichte, woraufhin die Extrusion aus der Düse beginnt. Keine Extrusion
kann auftreten, bevor dieser Punkt erreicht ist, und zwar
aufgrund des Vorhandenseins der Querschnittsverminderung 5. DementsDrechend dient die Bewegung des
Stößels 1 zwischen den Positionen nach den F i g. 6 und 11 dazu, das Gemisch gegen den durch die Querschnittsverminderung 5 bewirkten Widerstand zu verfestigen.
Nach diesem Punkt jedoch, wenn die Dichte überall gleichmäßig ist, beginnt die Extrusion.
F i g. 13 zeigt die unterste Stellung des Stößels 1, d. h. kurz bevor der Stößel die Querschnittsverminderung 5
erreicht Während der Bewegung zwischen den Positionen nach den Fig. 11 und 13 ist eine Portion des Gemischs
in eine der Dosen extrudiert worden, welche sich von der Düse fortbewegt hat, während sie die Portion
aufnahm, "«ie es ober, beschrieben wurde. Eine Aufwärtsbewegung
des Stößels aus der Position nach Fig. 13 in diejenige nach Fig. 14 hinterläßt verfestigte
Mischung 60 im Druckzylinder, während ein weiterer Anteil, wie oben erwähnt, innerhalb der Ausnehmung 50
verbleibt Die Aufwärtsbewegung des Stößels 1 setzt sich dann fort, bis die Position nach F i g. 6 erreicht ist
und der Zyklus wiederholt wird.
Wie bereits beschrieben, kann der Stößel 1 relativ zu
den Gestängen 15 durch die Schraubenverbindung 17 eingestellt werden, wodurch die Tiefe beeinflußt wird,
bis zu der der Stößel nach unten in den Druckzylinder 2 hineinwandert, was wiederum zu einer Beeinflussung
des Gesamtvolumens der extrudierten Portion führt Eine Einstellung der Flächengröße der Ablaß-Öffnung 51
beeinflußt das Verhältnis des für das Ablassen erforderlichen Drucks zu dem für das Extrudieren erforderlichen
Druck.
Es wurde gefunden, daß die normale Zusammensetzung des verwendeten »Schwarzgerriisch's« äußerst Korrosiv
ist, und es ist daher von Bedeutung, daß sämtliche Komponenten des Systems korrosionsbeständig sind
und daß die Flächen, die den Extrusionsweg definieren, eine glatte Oberflächenbearbeitung aufweisen, in der
Praxis wurde gefunden, daß sich für den gekrümmten Durchlaß 4 zwischen dem Druckzylinder 2 und der Düse
ίο 3 solche Materialien am besten eignen, die von korrosionsfreier
Art sind, beispielsweise Legierungen aus Titan, Kobalt, Wolfram, Chrom oder Glas.
Wie ursprünglich erwähnt und in der Zeichnung dargestellt, besteht die primäre Anwendung des Verfahrens
und der Vorrichtung nach der Erfindung im Einführen einer Portion von Depolarisator-Material in ein Leclanche-Element.
Bei andersartigen Elementen kann es erforderlich sein, eine Portion unterschiedlicher Konfiguration
einzuführen. Sollte dies der Fall sein, so muß die Düse 3 entsprechend modifiziert werden. Wie bereits
erwähnt, umfaßt das in den Fig. 1 bis 14 dargestellte System einen einzigen Extrusionkopf, der eine aus einer
Reihe von Betätigungsstationen bildet. Wenn eine Mehrzahl von Füllpositionen erforderlich ist, kann man
eine Anzahl von Extrusionsköpfen parallel zueinander arbeiten lassen.
Eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung für diesen Zweck kann nach dem Karussell- oder
Drehtisch-Prinzip arbeiten, wobei das eigentliche Einspritzverfahren
für das Material mit der obigen Beschreibung übereinstimmt. Dementsprechend kann eine
Anzahl gesonderter Extrusionsköpfe, von denen jeder im wesentlichen die gleichen Komponenten wie in
F i g. 1 umfaßt, auf einem Drehtisch angeordnet werden, um sich entlang einer kreisförmigen Bahn zu bewegen,
während entsprechende Dosen, die von zugehörigen Haltern getragen werden, die gleiche Bahn unterhalb
der Extrusionsköpfe durchlaufen. Die hin- und hergehende Bewegung jedes Stößels und die Relativbewegung
zwischen jeder Düse und ihrer zugehörigen Dose kann sodann gesteuert werden von stationären Nockenflächen,
die sich rund um die gemeinsame kreisförmige Bahn erstrecken, anstatt von Nocken und Hebeln, wie es
oben beschrieben wurde. Bei solch einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung ist es vorzuziehen,
daß jede Düse in der gleichen Richtung wie der zugehörige Stößel liegt so daß die Krümmung des Durchlasses
4 gemäß F i g. 1 fortfällt. Eine derartige Ausführungsform der Vorrichtung ist nicht dargestellt beinhaltet
jedoch in gleicher Weise das oben beschriebene erfindungsgemäße Prinzip.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum Einbringen einer Portion pulverartigen Materials in einen Behälter bei der Herstellung
eines elektrischen Trockenelements, bei dem das Material entlang einem Durchlaß von einem
Stößel extrudiert wird, wobei der Behälter mit dem vor einer Verengung des Durchlasses verdichteten
Material durch eine Düse in einem einzigen Betätigungshub gefüllt wird, in dessen Verlauf die
Mündung der Düse sich anfangs nahe dem Boden des Behälters befindet und sich anschließend Düse
und Boden fortschreitend voneinander entfernen, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverartige
Material (55,60) im wesentlichen nur vor der Verengung (5) verdichtet wird, und daß Düse (3) und
Behälter (35) mit einer Geschwindigkeit, die direkt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des
Stößels (1) ist, durch einen Antriebsmechanismus (11,25,47,46,37,38,39) voneinander entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß Auseinanderbewegen von Düse (3)
und Behälter (35) aus einer Bewegung des letzteren unter direkter mechanischer Steuerung (11, 25, 47,
46,37,38,39) resultiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (55,60) durch einen
Stößel (1) extrudiert wird, dessen Arbeitsende mit einer Ausnehmung (50) versehen ist, die mit der Außenfläche
des Stößels (1) über mindestens eine Ablaß-Öffnung (51) in Verbindung steht, welche kurz
vor Beginn der Extrusion geschlossen wird, wodurch ein im wesentlichen konstantes Materialvolumen bei
jedem Hub des Stößels (1) eingespritzt wird.
4. Vorrichtung zum Einspritzen einer Portion pulverartigen Materials in einen Behälter bei der Herstellung
eines elektrischen Trockenelements, mit einem hin- und hergehenden Stößel zum Einpressen
des Materials in einen Druckzylinder sowie zum Drücken des Materials entlang einem Durchlaß, der
mit einer Strömungsbegrenzung Jens ;its des Hubendes
des Stößels versehen ist, vor der eine Verdichtung des Materials erfolgt, zu einer Düse, und mit
einem Halter zum Tragen des Behälters in einer Stellung, in der dieser die Düse umgibt, zur Durchführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mechanismus
(11, 25, 47,46, 37, 38, 39) vorgesehen ist, durch den
eine Relativbewegung zwischen Halter (36) und Düse (3) erzeugt wird, so daß der Boden des Behälters
(35) und die Düse (3) während des aus der Düse erfolgenden Einspritzen der Portion mit einer Geschwindigkeit
voneinander entfernt werden, die direkt proportional zur Geschwindigkeit des Stößels
und so groß ist, daß eine Verdichtung des Materials im wesentlichen nur von der Strömungsbegrenzung
(5) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) fest steht und der Halter
(36) unter positiver Nockensteuerung bewegbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsende des Stößels (1)
mit einer Ausnehmung (50) versehen ist, die mit der Außenfläche des Stößels über mindestens eine Ablaß-Öffnung
(51) in Verbindung steht, die direkt vor Beginn der Extrusion geschlossen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablaß-Öffnung (51) die Form eines in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzes besitzt,
dessen Länge durch Drehung einer geschlitzten äußeren Hülse (52) einstellbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) in vertikaler
Richtung hin- und herbewegbar ist und daß sich ein Reservoir (20) für das pulverartige Material
horizontal rund um die Mündung des Druckzylinders (2) erstreckt, wobei das Reservoir mit einem
Rührflügel (30) versehen ist, um vor jedem Hub des Stößels Material in die Mündung des Druckzylinders
hineinzuschieben.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (20) mit einem Einlaß-Rohr
(31) für das pulverartige Material versehen ist, wobei die Zufuhr mittels einer automatischen Füllstandsteuerung
(32,33) regulierbar ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) zwischen einem Paar von Gestängen (15), die sich parallel
zur Längsrichtung des Stößels erstrecken, befestigt ist, und zwar mittels eines Querhauptes (16), an
welches der Stößel verstellbar angeschlossen ist um denjenigen Abschnitt des Stößelhubes einzustellen,
während dessen sich der Stößel innerhalb des Druckzylinders (2) befindet.
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