DE1671928A1

DE1671928A1 - Abdichtender Abschluss fuer eine Trockenbatterie und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1671928A1
Application number: DE19671671928
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Clevite Corp
Current assignee: Clevite Corp
Priority date: 1966-07-11
Filing date: 1967-06-30
Publication date: 1972-01-05
Also published as: NL6709483A; NL136425C; GB1181537A; NO121510B; US3427202A; IL28260A; SE338628B

Description

Patentanmeldung Servel Inc_t Foot of Exohange Street, Freeport. Illinoia. USA

Abdichtender Abschluß für eine Trockenbat-"terie und Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung betrifft einen abdichtenden Abschluß für ein Trockenelement mit einer zylindrischen negativen Elektrode aus Magnesium. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Abschlußes.

Obwohl Magnesium seit langem als Metall erkannt worden ist,da3 viele Vorteile bei der Verwendung als negative Elektrode des elektroohemiechen Systems von Trockenbatterien bietet, machen bestimmte physikalische und chemische Besonderheiten dieses Metalls schwieriger in der Anwendung als Zink« Die besonderen Probleme, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, schließen die Schwierigkeit ein, die tiefen zylindrischen Töpfe zu formen, welche gewöhnlich sowohl als Behälter als auch als negative Elektrode der einseinen Elemente benutzt werden, sowie die Notwendigkeit, relativ dicke Wandungen vorzusehen, ua eine Sicherheit gegen Leckwerden und Heraustreten von Elektrolyt aus den Elementen zu gewährleisten» Magnesium neigt auch dazu, sich mit der Zeit zu entspannen, nachdem es unter mechaniech· Spannung gesetzt worden let, wie beispielsweise bei der BiI- * dung abdichtender Abschluss» an den OtMtrfteiten der *öpf·. Bin weiteres Problem tritt auf infolge der Sotowierigkeit des Schweißen« oder Löten« von Magnesium zur Herstellung der Verbindung*"«wischen den einzelnen Elementen in einer Batterie mit einer Hehrcahl von Elementen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kosten von Magnesiumbatterien und -elementen wesentlich zu vermindern und die Zuverlässigkeit oolcher Elemente und Batterien durch Verbesserung der Abdichtung der einzelnen Elemente zu erhöhen»

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Der Erfindung liegen speziell die Aufgaben zugrunde, die Abdichtung von Elementen mit Magnesiumtöpfen zu verbessern, die zylindrischen negativen Magnesiumelektroden aus Magnesium-Eohrmaterial herzustellen, was vorteilhafter ist als die Töpfe durch Spritzen oder Ziehen des Metalls herzustellen, und eine Metalloberfläche zu schaffen,die mit den Magnesiumklemnien elektrisch verbunden ?ind und an welche die Verbindungsleitungen zwischen den Elementen leicht angeschweißt oder angelötet werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgaben dadurch, daß in dem Endteil der besagten Elektroden ein scheibenförmiges Verschlußglied aus steifem und elastischem Kunststoff angeordnet igt und die zylindrische Elektrode abschließt,

daß das Yerschlußglied unter radialem Druck steht, so daß es einen ständigen Druck radial nach außen auf die es umschließende Innenfläche der Elektrode ausübt, und

daß der Endteil der Elektrode.straff von einem Stahlring umschlossen ist, um eine Erweiterung desselben zu verhindern.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die in dem Element unterzubringenden Teile und Materialien in die zylindrische Magnesium-Elektrode eingeführt werden,

daß die stabförmige positive Klemme und das Verschlußglied im ungespannten Zustand in das Element eingeführt werden,

daß das Element in diesea Zustand zum Altern belassen wird, bis die darin gebildeten Saae an dem Verschlußrlied in die Atmosphäre ausgetreten sind,

daß dann Druck radial nach, innen auf den oberen Teil der Elektrode ausgeübt wird, um deesen Durohmesser zu verrinß:eri^and daa elastische Verschlußglied zusammenzudrücken, so daß an der stabförmigen poaitiven Klemme und der Innenfläche der Magnesium-Elektrode im Bereich, wo das Verschlußglied anliegt, eine Dichtkraft auftritt, und

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daß schließlich ein Stahlring dicht über diesen Endteil der Marjne-r sium-Elektrode gesetzt wird, um dessen Erweiterung zu vermeiden.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben:

Pig.1 ist eine perspektivische Darstellung eines Stückes von Magnesium-Rohrmaterial.

Pig.2 ist eine perspektivische Darstellung dieses Rohrstückes im Schnitt, wobei das untere Ende gemäß der Erfindung abgeschlossen und abgedichtet ist. M

Pig.3 ist eine perspektivische Darstellung "teilweise im Schnitt und zeigt ein fast vollständig mentiertes Element.

Pig.4 ist eine perspektivische Darstellung teilweise im Schnitt und zeigt daa fertige Element.

Fig.5 ist eine mehr oder weniger schematische !Draufsicht einer Batterie aus mehreren Elementen und zeigt die Verbindungen zwischen den Elementen.

Der Topf von Pig.2 ist hergestellt aus einem Stück Magnesiumrohr 1, welches aus normalem Magnesiumrohrmaterial auf die gewünschte Länge m zugesohnitten ist. Eine Scheibe 2 aus einem geeigneten steifen aber etwas elastischen Kunststoff wird in das untere Ende des Rohres eingeführt, worauf der untere Endteil des Rohres, an dem der Umfang der Scheibe 2 anliegt, mittels eines geeigneten Werkzeuges im Durchmesser verringert, das radialen Druck auf den Endteil des Rohres 1 und den Körper der Scheibe 2 ausübt, so daß die letztere zusammengedrückt und unter radiale Spannung gesetzt wird. Die Zusammensetzung und Wtke der Scheibe 2 ist so, daß nach dem Entfernen dee Pormwerkzeugee der Endteil des Ilagneeiumrohres 1 seine verformte Gestalt mit dem verminderten Durchmesser behält und die Kontaktfläche zwischen Sckeibe 2 und Teil 3 des Rohres einer Dichtkraft infolge der zusammenge-

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drückten Elastizität der Scheibe 2 ausgesetzt ist. Um den Verschluß zu vervollständigen, wird ein Ring 4 aus Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff auf den verengten Teil 3 des Magnesiumrohres auf gezwängt. Um das Anbringen des Ringes 4 auf dein unteren Ende des Rohres 1 zu erleichtern, können der Endteil 3 und/oder der darumgreifende Teil des Ringes 4 geringfügig konisch ausgeführt sein. Als fester Bestandteil des Ringes 4'kann ein Plansch 5 vorgesehen werden, der an dem Ende des Rohres 1 anliegt und somit als Anschlag dient und auch eine Halterung für die Scheibe 2 dient, welche ein Herausbewegen oder Durchbiegen der Scheibe verhindert.

Wenn der untere Abschluß fertig ist, wird der Ring 4 fest .angebracht. Er verhindert jede Erweiterung des verengten End.teils 3 des Rohres infolge einer Entspannung des Magnesiums und stellt einen dauernd dichten Abschluß für das untere Ende des Rohres sicher. So wird ein "Topf" für die Aufnahme des Inhalts des Elements gebildet.

Die Materialien und Teile des Elements werden dann in diesen Topf eingebracht. Das geschieht auch mit der üblichen positiven Klemme 6 mit Messingkappe, die durch ein Loch in einer Dichtscheibe 7 aus d« Element herausragt. Diese Dichtacheibe 7 kann in der Zusammensetzung ähnlich sein, wie die Scheibe 2 und vorzugsweise aus einem steifen und etwas elajstisehen Kunststoff bestehen· Obwohl, wie unter Bezugnahme auf Pig.4 gezeigt werden wird, das vollständig montierte Element eine obere Abdichtung ähnlich der für das untere Ende des Rohres, Pig.2, beschrieben aufweist, läßt man daa unvollendete Element, wie in Pig.3'dargestellt, eine geeignete Zeit, etwa vier oder fünf Tage lang, stehen, um den sich anfänglich nach Zusammenbringen der verschiedenen Teile und Materialien des Elements bildenden Gasen den Austritt vor der endgültigen Abdichtung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist das Loch in der Mitte der Scheibe 7 für die Aufnahme der stabförmi^en Klemme 6 so bemessen, daß es eine enge aber nicht druckdichte Passung ergibt. In ähnlicher Weise ist der Außendurchmesser der Scheibe 7 eo bemessen, daß die Scheibe beim Einführen ir das obere Ende des Rohres 1 in ihrer Lage gehalten

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wird, aber nicht unter Dichtdruck an der Kontaktfläche von Scheibe und Bohr gehalten wird. Unter diesen Umständen können Gase, die auch nur unter gerinrem Druck in dem Element stehen an der Scheibe 7 Yorbel in die Atmosphäre austreten.

Nach dem Altern werden die oberen Abdichtungen der Elemente in ähnlicher Weise vollendet, wie es im Zusammenhang mit dem unteren Abschluß des Rohres beschrieben wurde. Der Oberteil des Rohres wird zusammen mit den Körper der Scheibe 7 radialem Druck nach innen unterworfen, welcher das Metall bleibend verformt, wenn der Durchmesser dieses Teils vermindert wird. Sin Ring 4-a, der vorzugsweise einen Plansch 5a aufweist, wird dann auf den verengten Teil 3a des Oberteiles von Rohr 1 aufgezwängt. Das Ergebnis ist eine bleibende Druckabdichtung an den aneinander anliegenden Oberflächen der Scheibe 7 mit der Klemme 6 und der Innenfläche des verengten Teiles 3a des Magnesiumrohres 1.

Die elektrische Verbindung der einzelnen Elemente einer Batterie mit mehreren Elementen, wie sie sehr oder weniger sohematisch in Pig.5 dargestellt ist, wird durch die Verwendung der oberen Ver-•chluiringe 4a al· Grundlage für Anlöten oder Anschweißen der Verbindungaleitungen 8 sehr erleichtert. Das schwierige Problem eine solche Verbindungsleitung sicher elektrisch mit den negativen Magnesiumelektroden su verbinden wird vermieden· Die Ringe 4a greifen fest an den Oberteilen der Magnesiumrohre an und sohaffen so eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Ringen und den Magresiumklenmen der Elenente, und die Verbindungsleitungen 8, die mit einem ihrer Enden mit der positiven Klemme 6 verlötet oder verschweißt sind, können entweder mit dem zylindrischen Teil der Ringe 4a oder, wie in Pig.5 dargestellt, mit den Flanschen 5a oben auf den Elementen verlötet oder verschweißt werden, je nachdem, was bequemer ist. Das Endergebnis ist eine zuverlässige und trotzdem weniger kostspielige Batterie.

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Claims

Patentansprüche

Abdichtender Abschluß für ein Trockenelement mit einer zylindrischen negativen Elektrode aus Magnesium

dadurch gekennzeichnet,

daß in dem EnÄeil (3, 3a) der besagten Elektrode (1) ein scheibenförmiges Verschlußglied (2, 7) aus steifem und elastischem Kunststoff angeordnet ist und die zylindrische Elektrode (1) abschließt,

daß das Verschlußglied (2, 7) unter radialem Druck steht, so daß es einen ständigen Druck radial nach außen auf die es umschliessende Innenfläche der Elektrode ausübt, und

daß der Endteil der Elektrode straff von einem Stahlring (4, 4a) umschlossen ist, um eine Erweiterung desselben zu verhindern.

2. Anordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring (4a) ein elektrischer Leiter (8) ständig befestigt und elektrisch verbunden ist, um einen elektrischen AnsohluG an die negativ« Elektrode (1) herzustellen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß W an des Hing (4, 4a) ein Flansch (5, 5a) vorgesehen ist, der nach innen über das umschlossene Ende der negativen Elektrode (1) und dem Randteil des scheibenförmigen Verschlußgliedes (2, 7) greift.

4* Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Verachlußglied eine geschlossene Scheibe (2) ist und aa unteren Ende der zylindrischen negativen Elektrode (1) angeordnet ist, und den Bodenabschluß des Elements bildet.

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5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine stabförmige axiale positive Klemme enthält,

dafl das scheibenförmige Versehluüglied (7) in der Mitte mit einem Durchbruch versehen ist, durch welchen die Klemme (6) aus dem Inneren des Elements nach außen hindurchtritt, und

daß das Verschlußglied (7) am oberen Ende der zylindrischen negativen Elektrode (1) angeordnet ist und den oberen dichten Abschluß des Elements bildet.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische negative Elektrode ein Rohrstück (1) ist, das ursprünglich an beiden Enden offen ist, und daß an beiden Enden je ein scheibenförmiges elastisches Verschlußglied (2, 7) abdichtend eingesetzt ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines abdichtenden Abschlusses an ein Trockenelement nach Anspruch 5»

dadurch gekennzeichnet,

daß die in dem Element unterzubringenden Teile und Materialien in die zylindrische Magnesium-Elektrode (1) eingeführt werden,

daß die stabförmige positive Klemme (6) und das Verechlußglied (7) im ungespannten Zustand in das Element eingeführt werden,

daß das Element in diesem Zustand sub Altern belassen wird, bis die darin gebildeten Oase an dem Verschlußglied (7) vorbei in die Atmosphäre auegetreten sind,

dafl dann Druok radial nach innen auf den oberen Teil (3a) der Elektrode (1) ausgeübt wird, us dessen Durchmesser zu verringern UJId das elastische Verschlußglied (7) zusammenzudrücken, eo äafl an der stabförmigen positiven Klemme und der Innenfläche der Magnesium-Elektrode (1) im Bereich, wo das Verschlußglied (7) anliegt, eine Dichtkraft auftritt und

daß echließlich ein Stahlring (4a) dicht über diesen Endteil (3a) der Magne3iuir;-Elekorode (1) gesetzt wird, um dessen Erweiterung zv vermeiden.

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8. Batterie aua einer Mehrzahl von galvanischen Zellen mit Abdichtungen nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die elektrischen Verbindungsleitungen (8) zwischen den einzelnen Zellen Jeweils an dem Stahlring (4a) tiner Zelle befes-, tigt und elektrisch angeschlossen sind.

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