DE2928457C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen eines pulverartigen Materials in ein elektrisches Trockenelement - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.