-
Elektrische Trockenzelle Gegenstand der Erfindung sind elektrische
Trockenzellen und Batterien. Ihr Ziel ist es, derartige Zellen dauerhafter und dichter
zu gestalten, um zu verhindern, daß austretender Elektrolyt das Gehäuse und umgebende
Teile beschädigt.
-
Bei elektrischen Trockenzellen kommt es manchmal vor, daß der Zinkbehälter
im Gebrauch teilweise durch Korrosion verzehrt wird. Durch die so entstehenden Löcher
tritt Elektrolyt aus dem Behälter aus. Da in der Zelle beim Gebrauch Gase entstehen,
steht das Zelleninnere oft unter leichtem Überdruck, der den Elektrolyt durch die
Löcher hinausdrückt. Der Elektrolyt beschädigt dann das Zellenäußere sowie die ganze
Apparatur, in der die Zelle verwendet wird. Bei Taschenlampen beispielsweise beschädigt
der austretende Elektrolyt das Taschenlampengehäuse und macht es oft unmöglich,
die Zelle oder Batterie zum Ersatz aus dem Gehäuse zu entfernen.
-
Demgemäß erstrebt der Erfinder die Schaffung einer praktischen, billigen
und wirksamen Zelle mit einem Schutzgehäuse, das die Leckgefahr und die damit verbundenen
Nachteile beseitigt.
-
Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung den Gedanken einer Trockenzellengesamtkonstruktion
aus einer eigentlichen Trockenzelle, einem für Leckflüssigkeit undurchdringlichen
Schutzgehäuse und elektrisch leitenden Teilen in leitendem Kontakt mit den Elektroden
der Trockenzelle, so daß die Konstruktion ebenso wie eine Trockenzelle allein verwendet
werden kann, ohne daß jedoch schädliche Flüssigkeit austreten kann.
-
Gemäß der Erfindung besteht ein Schutzbehälter für Trockenzellen im
wesentlichen aus drei Teilen, nämlich einem zylindrischen Körper aus elektrisch
nicht leitendem Werkstoff, einer Metallbodenplatte in Kontakt mit der Zinkelektrode
und einer Deckplatte entweder ganz aus Metall oder mit einem offenliegenden Metalleinsatz
in Kontakt mit der Kohlenelektrode als positivem Pol der Zelle. Beide Endplatten
sind an ihren Kanten flüssigkeitsdicht mit den Rändern des zylindrischen Körpers
ver-
Bunden. Die Bodenplatte hat vorzugsweise geringeren Durchmesser
als den Außendurchmesser des zylindrischen oder Schalenkörpers und ist mit aufgebördelter
Kante in die Schale derart eingesetzt, daß durch Umbördelung des Schalenrandes-
eine flüssigkeitsdichte Verbindung zustande kommt. Entsprechend ist die Deckplatte
mit dem Schalenkörper verbunden.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert,
und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt durch eine Trockenzelle gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Zelle nach Fig: i, Fig. 3 und 4 Querschnitte verschiedener
Konstruktionen des Oberteils der Zelle, Fig. 5 bis 2o ähnliche Querschnitte von
Schutzgehäusen der Trockenzelleneinheiten mit verschiedenen Konstruktionsabweichungen,
Fig. 21 einen Querschnitt durch eine abgeänderte Zellenform gemäß der Erfindung
und Fig. 22 eine Draufsicht auf die Trockenzelle nach Fig. 21.
-
In Fig. i ist eine Trockenzelle 2 üblicher Art in einer Zinkkanne
4 untergebracht, deren Seitenwände mit dem Boden aus einem Stück, z. B. durch Ziehen,
geformt sind. Innerhalb der Zinkkanne 4 liegt eine Isolierscheibe 6, von der der
Kern 8 in der Zinkkanne 4 mit genügend Spielraum zum Einfüllen des Elektrolyts io
gehalten wird. Der Kern 8 ist wie üblich aufgebaut. Er enthält eine entpolarisierende
Mischung in einer entsprechenden Hülle, durch die eine Kohlenstange 12 mittig hindurchgeführt
und nach oben herausgeführt ist und eine der Elektroden der Trockenzelle bildet.
Die andere Elektrode wird von dem Zinkbehälter 4 gebildet: In der vorliegenden Form
erstreckt sich die Zinkkanne 4 über den Kern 8 hinaus. Eine Zwischenscheibe 14 liegt
mit Spielraum über dem Kern 8 um. die Kohlenstange 12 herum und dient als Sitz für
eine eingegossene Dichtung 16, die die Trockenzelle völlig einschließt und einen
Luftraum 18 über dem Kern 8 schafft. Der Oberrand 2o des Zink-Behälters 4 ist am
ganzen Umfang leicht nach innen gebogen, um einen Sitz für eine Scheibe 22 aus Faser-
oder sonstigem nichtleitenden Werkstoff zu bilden.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Gehäuse zum völligen
Einschluß der Trockenzelle. Das Gehäuse hat die Form eines mehrteiligen Behälters
aus Metallendplatten 24 und 26, die durch eine Wand in der Form eines Rohrs 28 aus
nichtleitendem Werkstoff mit einem Innendurchmesser entsprechend dem Außendurchmesser
` der Zinkkanne 4 verbunden sind. In dieses Gehäuse ist die Zinkkanne 4 eingesetzt.
Der Werkstoff des Gehäuses ist für Flüssigkeit undurchdringlich. Die Verbindung
zwischen dem Rohr 28 und den Metallendplatten 24 und 26 ist flüssigkeitsdicht.
-
Das Rohr 28 kann aus Faserwerkstoff wie Pappe, Papier o. dgl. bestehen
und mit wasserfest machenden Chemikalien behandelt sein, um es für Feuchtigkeit
und Flüssigkeiten undurchdringlich zu machen. Es kann aber auch aus mehreren Faser-Stoffschichten
bestehen, deren Außenflächen mit Asphalt oder anderen feuchtigkeitsabstoßenden Stoffen
behandelt sind. Ferner kann das Rohr ganz aus Chlorkautschuk oder aus Asphalt bestehen,
um eine undurchdringliche, starre Konstruktion zu schaffen.
-
Die Metallendplatte 24 bildet mit ihrer Randumbördelung eine Verbindung
27 mit dem Faserstoffbehälter 28. Zu diesem Zweck hat der Faserstoffbehälter 28
einen Randflansch 25 nach innen, der die Trockenzelle bei Verwendung in einem Metallgehäuse
gegen Kurzschluß sichert. Eine elektrische Verbindung zwischen der Trockenzelle
und der Platte 24 wird teilweise durch den Rand der Platte 24 an der Verbindung
27 bewirkt, der mit dem Boden des Zinkbehälters 4 in Verbindung steht, und zum anderen
Teil durch einen Wellenring 29, der aus der Platte 24 bis zur Berührung mit dem
Boden des Zinkbehälters 4 herausgedrückt ist, wodurch die Metallplatte 24 in an
sich bekannter Weise als leitend verbindendes Glied dient, wenn mehrere derartige
Zellen zusammengeschaltet sind.
-
Die Verbindung zwischen der Bodenplatte 24 und dem Faserstoffbehälter
28 mittels der Umbördelungen bei 27 kann in an sich bekannter Weise vor Einsetzen
der Trockenzelle bewirkt werden, worauf die Trockenzelle in das offene Ende des
Gehäuses eingeführt und die Platte 26 mit dem Faserstoffbehälter 28 verbunden wird.
In einer bevorzugten Form einer wirksamen Verbindung zwischen dem Faserstoffbehälter
28 und der Metalldeckplatte 26, die ohne Beschädigung der Trockenzelle und leicht
unter allen Umständen hergestellt werden kann, ist die Endplatte 26 durch Pressen
oder in anderer Weise mit einer im Querschnitt U-förmigen Randnut 3o versehen, deren
Stege 31 und 32 durch den Quersteg 33 verbunden sind. Der Steg 31 ist gegenüber
dem Steg 32 nach innen gebogen und bildet so eine hinterschnittene Ringschulter
zum Festhalten der nach innen gebogenen Kante 34 des Faserstoffbehälters 28. Die
Kante 34 ist in die Ringnut 30 hineingebogen und wird mittels eines geschlitzten
Ringes 35 wieder nach außen in festhaftende Verbindung mit der hinterschnittenen
Wand 31 gepreßt. Der Federring 35 wird zu diesem Zweck in die Ringnut
30 gedrückt und hat genügend großen Durchmesser, um die Kante 34 gegen die
Wand 31 zu pressen. Um das Einwärtsbiegen der Kante 34 und das Eindrücken des Federringes
35 ohne Beschädigung der darunterliegenden Teile, insbesondere der Trockenzelle,
bewerkstelligen zu können, empfiehlt es sich, eine Schraubenfeder 36 zwischen die
Endplatte 24 und die Bodenwand der Zinkkanne4einzulegen, wobei die Federkraft so
hemessen ist, daß sie dem Druck bei Herstellung der Verbindung zwischen der Metallplatte
26 und dem Faserstoffbehälter 28 genügend Widerstand bietet.
-
Die Metallendplatte 26 ist ferner mit einer bei 37 leicht zurückspringenden
Kappe 38 zur Aufnahme des oberen Endes der Kohlenstange 12 versehen, durch die die
elektrische Verbindung zwischen der Kohlenstange 12 und Metallplatte 26
hergestellt
wird. Die Metallplatte kann schließlich zur Verstärkung gewellt sein, wie unter
39 gezeigt.
-
Wie bereits erwähnt, wird während der Gebrauchsdauer der Zelle Gas
in dem Zinkbehälter 4 erzeugt, das sich normalerweise im Luftraum 18 sammelt. Um
dieses Gas in der Trockenzelle zu halten und zu verhindern, daß es bei genügendem
Druck die eingegossene Dichtung 16 und den Zwischenring 14 sprengt, empfiehlt es
sich, den Dichtungsverschluß der Zinkkanne 4 in der Form nach Fig. 3 oder 4 auszubilden.
In Fig. 3 hat die Zinkkanne 4 nahe ihrem oberen Ende einen Umfangskanal 40, in den
die Isolierscheibe 14 klemmend eingesetzt wird. Die Oberkante 41 der Zinkkanne 4-ist
nach innen gebogen, um die eingegossene Dichtung 43 aufzunehmen und zu halten.
-
Nach Fig.4 ist der Umfangskanal 45 zur Aufnahme der Isolierscheibe
14 und die Oberkante 47 der Zinkkanne 4 zur Aufnahme und zum Halt der Dichtung 43
etwas anders ausgebildet. Die Endplatten 24 und 26 können aus jedem geeigneten Metall
bestehen und spanlos aus glatten oder mit Schriftzeichen versehenen Rohplatten geformt
sein.
-
Neben der dargestellten und beschriebenen, bevorzugten Verbindung
zwischen den Metallendplatten und dem feuchtigkeitsundurchlässigen Iso lierbehälter
sind die verschiedensten anderen Verbindungen möglich, wie sie in Fig. 5 bis 2o
dargestellt sind. Diese Abbildungen zeigen die Verbindung zwischen der Deckplatte
und dem Faserstoffbehälter. Gleichartige Verbindungen können aber auch bei der Bodenplatte
Verwendung finden.
-
Nach Fig. 5 ist die Kante der Metallendplatte49 mit der Kante des
Faserstoffbehälters 53 durch den Saum 51 flüssigkeitsdicht und wirksam verbunden.
-
Nach Fig. 6 hat die Metallplatte 42 einen Randflansch 46, gegen den
sich die eingerollte Oberkante 48 des Faserstoffbehälters 5o abstützt.
-
Nach Fig. 7 entspricht die Endplatte 52 im wesentlichen der nach Fig.
6 mit der Abweichung, daß der Randflansch 54 bei 56 nach oben gezogen ist und so
einen Ringkanal bildet, in den die eingerollte Kante 48 des Behälters 5o eingelegt
ist.
-
Nach Fig. 8 ist die Endplatte 58 mit dem Behälter 6o durch den gerollten,
kanalförmigen Randflansch 62 verbunden, der mit der einwärts gewandten Kante 64
des Behälters 6o zusammengerollt ist.
-
Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der die Metallendplatte 66 mit dem
Faserstoff behälter 68 an der Kante durch die flache Verbindung 7o zusammengeschlossen
ist.
-
Fig. io zeigt eire weitere Konstruktionsform, bei der die Metallplatte
72 mit einem Ringkanal 74 versehen ist, der die einwärts gewandte Kante 76 des Behälters
78 aufnimmt und verklammert.
-
Nach Fig. i i hat die Metallendplatte 8o einen nach unten offenen
Ringkanal 82 am Rand, dessen äußerer Steg fest über die Oberkante des Faserstoffbehälters
84 herübergreift.
-
Nach Fig. 12 weist die Metallplatte 86 einen nach unten gewandten
Randflansch 88 auf, der durch Reibung im offenen Ende des Faserstoffbehälters 9o
gehalten ist. Gegebenenfalls kann die Metallplatte hierbei mit dem Faserstoffbehälter
außerdem chemisch durch Kitt o. dgl. verbunden sein.
-
Die Metallendplatte 92 in Fig. 13 ähnelt der nach Fig. 12 mit der
Ausnahme, daß der Randflansch 94 etwas breiter ist und eine Anzahl herausgedrückter
Zungen 96 aufweist, die sich in den Faserstoff des Behälters 9o einbetten. Auch
hierbei kann außerdem eine chemische Verbindung der beiden Teile wie nach Fig. 12
hergestellt sein.
-
Nach Fig. 14 weist die Metaliendplatte 98 einen nach oben gewandten
Randflansch ioo auf, der in einen ein- und abwärts gebildeten Randkanal rot des
Faserstoffbehälters 104 hineinragt. Eine getrennte Metallklammer io6 hält beide
Teile zusammen.
-
In Fig. 15 ist die Kante iio der Platte io8 etwas tiefer gesetzt und
bildet einen Flansch, über den die Kante 112 des Faserstoffbehälters 114 gebogen
ist.
-
Nach Fig. 16 ist der Rand der Platte i L6 umgelegt und gebogen wie
dargestellt und bildet einen seitlich offenen Kanal 118 zur Aufnahme der seitlich
nach innen gebogenen Randkante i2o des Faserstoffbehälters 122.
-
Fig. 17 zeigt eine von den vorbeschriebenen Ausführungen dadurch abweichende
Konstruktion, daß die Endplatte aus isolierendem Werkstoff besteht und mit dem etwas
herabgesetzten Randflansch i26 versehen ist, der die einwärts gerollte Kante 128
des Faserstoffbehälters 13o aufnimmt. Die Isolierendplatte 124 weist eine Mittelöffnung
132 zurAuf-: nahme einer Metallkappe 134 auf, die die Kohlenstange der Trockenzelle
umfaßt und so als eine der Elektroden der Trockenzelle dient.
-
Nach Fig. 18 ist die Metallendplatte 136 mit einem abwärtsgewandten,
gebogenen Randflansch 138 versehen, in den die Oberkante 142 des Be-. hälters 140
gedrückt ist.
-
Nach Fig. i9 wird die Verbindung zwischen der Metallendplatte 144
und dem Faserstoffbehälter 146 dadurch hergestellt, daß die Metallplatte 144 mit
einem abwärts gewandten Randflansch 148 über die Oberkante des Faserstoffbehälters
herübergezogen ist und durch Reibung auf diesem festsitzt. Es können außerdem, wie
bei den Ausführungen nach Fig. 12 und 13, chemische Verbindungsmittel verwendet
werden.
-
Fig.2o schließlich zeigt eine weitere Verbindungsmöglichkeit dadurch;
daß die Endplatte i5o mit einem zurückgesetzten Randflansch 152 ähnlich der Ausführung
nach Fig. 15 versehen ist; über die die einwärts gewandte Kante 154 des Faserstoffbehälters
156 herübergelegt ist. Die Verbindung wird weiter durch ein zweites Metallblech
158 gesichert, das die Mittelkappe 16o umfaßt und dessen Rand den Randflansch 154
des Behälters an seiner Stelle hält.
-
Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstands ist in den
Fig. 21 und 22 dargestellt. Die hier gezeigte Trockenzelle 162 ruht
in einer Zinkkanne 164, deren Seitenwand mit dem Boden
aus einem
Stück gezogen ist. In der Zinkkanne i64 liegt eine Isolierscheibe 166, auf der der
Kern 168 mit genügendem Abstand von der Seitenwand der Zinkkanne 164 montiert ist,
um einen Ringraum 170 zur Füllung mit Elektrolytflüssigkeit zu schaffen.
Der Kern 168 enthält eine entpolarisierende Mischung in einer passenden Hülle, in
deren Mitte eine Kohlenstange 172 eingebettet ist. Die Stange 172
ragt, wie dargestellt, aus dem Kern heraus und bildet eine der Elektroden der Trockenzelle.
Die andere Elektrode wird von dem Zinkbehälter 164 gebildet.
-
Wie bei der Ausführung nach Fig. i dient ein Schutzgehäuse zum lecksicheren
Einschluß der Trockenzelle beim Gebrauch. Das Schutzgehäuse besteht bei der Ausführung
nach Fig. 21 und 22 aus einem an einem Ende offenen Behälter 174 aus nichtleitendem
Werkstoff, z. B. einem Faserstoff; der wie vorbeschrieben behandelt sein kann und
durch eine Metallscheibe 176 abgeschlossen ist, deren Rand sich mit dem Behälter
174 bei 178 verklammert und die eine Ringnut i8o zur Herstellung einer elektrisch
leitenden Verbindung mit dem Boden der Zinkkanne 174 versehen ist. Wie vor->beschrieben,
ist der Saum zwischen der Metallplatte 176 und dem Behälter 174 durch Überlappen
der beiden Kanten ausgebildet. Die offen liegende Fläche der Metallplatte 176 hat
infolgedessen geringeren Durchmesser als der Behälter 174 außen. Zwischen ihrer
Kante und der Kante des Behälters verbleibt daher ein Abstand, der einen Kurzschluß
der Batterie unter normalen Gebrauchsbedingungen unmöglich macht.
-
Bei der Ausführung nach Fig. 21 erstreckt sich die Zinkkanne 164 nach
oben über den Kern 168 hinaus und ist mit einem nach innen gedrückten Stützring
182 versehen, auf dem eine Isolierscheibe 184 ruht. Wie dargestellt, ist die Oberkante
des Behälters einwärts über die Kante der Zinkkanne 164 gerollt. Die Zelle wird
nach oben durch einen Dichtungswerkstoff abgeschlossen, z. B. durch ein Wachs, das
auf die Isolierscheibe 184 gegossen ist. Zur weiteren Abdichtung ist eine Metallkappe
188 vorgesehen, die das Ende der Kohlenstange 172 umfaßt und von dem Dichtungswerkstoff
186 umschlossen ist. Zum Abfangen des Druckes bei der Herstellung der Dichtverbindung
ist eine Schraubenfeder igo zwischen die Endplatte 176 und den Boden der Zinkkanne
164 eingeschaltet, wie bei der Ausführung nach Fig. i.
-
Wie in Fig.21 und 22 dargestellt, kann die Trockenzelle 162 in bekannter
Weise konstruiert sein. Das Schutzgehäuse wird zunächst unter Einschluß der Endplatte
176 hergestellt, die Trockenzelle eingesetzt. und das Ganze, wie beschrieben, oben
abgedichtet: Hierbei kann die Verbindung zwischen dem Schutzgehäuse und der Zinkkanne
durch Einrollen der Oberkante des Gehäuses 174 o. dgl. vor dem Eingießen des Dichtungswerkstoffes
186 hergestellt sein.
-
Die Erfindung ist an Hand einer einzelnen Trockenzelle beschrieben
und dargestellt, kann aber in gleicher Weise bei einer Batterie aus solchen Trockenzellen
angewandt werden.