DE2204690C3 - Trockenzellenbatterie, welche in einem Gehäuse mehrere Seite an Seite aufgereihte Trockenelemente aufweist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenzellenbatterie, welche in einem Gehäuse mehrere Seite an Seite aufgereihte Trockenelemente, Verbindungsleitungen zwischen Polen entgegengesetzter Polarität benachbarter Trockenelemente, sowie ein nach außen geführtes Anschlußleitungspaar zur Stromentnahme aus den in Reihe geschalteten Trockenelementen aufweist.

Elektrisch betriebene Geräte, wie etwa Bandgeräte und Rundfunkgeräte, erfordern für gewöhnlich eine Speisespannung von ö oder 7 Volt. Benutzt man Trokkenelemente zur Stromversorgung, so müssen mehrere solcher Elemente vorgesehen sein, um eine solche f>° Spannung zu erzeugen. Werden diese Trockenelemente einzeln montiert, so ist dies unpraktisch, da das Auswechseln in diesem Fall umständlich ist. Die Schwierigkeit wird dadurch umgangen, daß man eine sogenannte Trockenzellen-Batterie entwickelt hat, bei der mehrere Trockenelemente entweder in der Längsrichtung hintereinander oder Seite an Seite in paralleler Ausrichtung angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet sind

und in dieser Form eine Einheit darstellen.

Es ergibt sich kein besonderes Problem, wenn mar mehrere Trockenelemente in der Längsrichtung anordnet, da die Trockenzeiten in diesem Fall natürlich hintereinander geschaltet werden. Werden jedoch mehrere Trockenelemente parallel zueinander Seite an Seite angeordnet, so müssen sie durch Leitungsteile miteinander verbunden werden, und die Fertigungs- odei Montageleistung sowie das Leitungsverhalten in dei Trockenzellen-Sammeleinheit hängen davon ab, in welcher Weise die Leitungsteile jeweils an die Elemente angeschlossen werden. Von besonderer Bedeutung isi dies im Hinblick auf die Tatsache, daß es bei vieler, elektrisch betriebenen Geräten, beispielsweise bei Bandgeräten, erforderlich ist, mit einer Trockenzellen-Batterie zu arbeiten, deren Trockenelemente Seite ar Seite angeordnet sind.

Bei den herkömmlichen Trockenbatterien dieser An sind die positiven und negativen Pole der einzelnen Trockenelemente, die Seite an Seite angeordnet sind sowie ferner auch die endseitigen Pole der Trockenbatterie und die Entnahmeanschlüsse durch Leitungsteile miteinander verbunden, die an den Verbindungsstellen angelötet sind. Die Nachteile solcher Trockenzeiten Batterien liegen in der durch die Lot vorgänge bedingten Kompliziertheit der Montagearbeiten, in der dementsprechend geringen Ausstoßleistung und in dem hohen Fertigungsaufwand.

Die Erfindung hat demgemäß zur Aufgabe, eine Trockenzellen-Batterie zu schaffen, deren Trockenzellen mühelos miteinander zu verbinden sind, um so die Montage zu erleichtern und die Arbeitsproduktivität zu erhöhen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend vor einer Trockenzellen-Batterie der eingangs genannter Art dadurch, daß erfindungsgemäß die Trockenelemen te in einem isolierenden Befestigungsrahmen angeordnet sind, welcher zwei gegen die die Pole tragenden Stirnseiten der Trockenelemente anliegende Befestigungoplättchen sowie eine einstückig mit diesen ausgebildete und sie verbindende Verbindungsplatte aufweist, wobei die Trockenelemente durch die an ihrer Stirnseiten anliegenden Befestigungsplättchen des Befestigungsrahmens zusammengehalten sind und der Befestigungsrahmen eine zur Halterung der Trockenelemente ausreichende mechanische Festigkeit besitzt und daß die Verbindungs- und Anschlußleitungen mehrere mit den Polen der Trockenelemente in Berührung ste hende, mit den Befestigungsplättchen verbundene Kontaktteile aufweisen und daß Anpreßmittel vorgeseher sind, welche die Befestigungsplättchen des Rahmens nach innen gegen die Stirnseitenflächen der Trockenelemente vorspannen, um die Kontaktteile in Kontakt mit den Polen der Trockenelemente zu halten.

Eine solche Trockenzeiten-Batterie bietet ferner den Vorteil, daß sich die Anschlüsse an den Trockenzeiten nicht lösen, wenn die Einheit Erschütterungen ausgesetzt wird, so daß also die leitende Verbindung sichergestellt ist.

An Hand der Figuren wird nun ein Ausführungsbei spiel der Erfindung beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine schematisierte Seitenansicht einei Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 zeigt eine Vorderansicht der Befestigungsplättchen für die Leitungsteile;

F i g. 3 eine schematisierte Darstellung der wechselseitigen Anordnung der Befestigungsplättchen für die Leitungsteile und der Trockenelemente;

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Trockenzeleneinheit im Augenblick des Einschiebens der Trokcenzellen in Verbindung mit den Befestigungsplättchen Qr die Leitungsteile in den Mantel der Einheit;

F i g. 5 eine schematisierte perspektivische Äußenansieht der erfindungsgemäßen Trockenzellen-Sammeleinheit nach erfolgter Fertigstellung.

In der nachfolgenden Beschreibung und Erläuterung von Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich die Begriffe »oben« und »unten« oder »obere« und »untere« auf die Anordnung der betreffenden Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Darstellung der beigegebenen Zeichnungen: Der Richtungssinn kann im praktischen Gebrauch jedoch ein anderer sein, was jeweils von den Einsatzbedingungen der Vorrichtung in Verbindung mit einem externen Verbraucher abhängt.

Es sol! nun die Ausführungsform der F i g. 1 bis 5 näher erläutert werden. In den Zeichnungen sind mit den Bezugszahlen 1, 2 und 3 Trockenelemente bezeichnet, bei denen es sich jeweils um ein übliches zyltnderförmiges Braunsteinelement ohne Umhüllung handelt Mit anderen Worten, ein positives Gemisch mit Mangandioxid als aktivem Material ist unter Zwischenschaltung eines Separators, eines Bodenisolators und einer Schicht einer Elektrolytpaste in den negativen Zinkbeeher eingefüllt, wobei mitten in das positive Gemisch ein Kohlekollektorstab eingeführt ist. In die öffnung an der Oberseite des Zinkbechers ist eine Verschlußplatte eingepaßt, die ihrerseits zur Abdichtung der öffnung mit einer Dichtmasse, wie beispielsweise Pech, übczogen ist. Das obere Ende des Kollektorstabes, das sich durch die abgedichtete öffnung nach außen erstreckt ist mit einer positiven Kappe versehen, während die Umfangsfläche des Zinkbechers vom oberen bis zum unteren Ende in Röhrchenform mit einem wärmekontraktilen Harz überzogen ist. Die positive Kappe dient als positiver Pol und der Boden des Zinkbechers als negativer Pol 5. Von den in seitlicher Ncbeneinanderstellung angeordneten drei Trockenelementen 1, 2 und 3 weisen die positiven Pole 4 der Elemente 2 und 3 nach oben, während das Trockenelement 1 so angeordnet ist, daß sein positiver Pol 4 nach unten weist. Mit der Bezugszahl 6 ist ein aus Isoliermaterial bestehender Befestigungsrahmen für die Leitungsteile bezeichnet, der zum Einfügen und zur Halterung der Trockenelemente dient, wobei es sich bei diesem Rahmen beispielsweise um ein Teil aus Polyvinylchorid mit einer Stärke von 0,3 mm handeln kann. Der Befestigungsrahmen 6 weis? ein oberes Belestigungsplättchen 7 für Leitungsteile auf, das in Anlage gegen die oberen Seiten der Trockenelemente gebracht wird, ein unteres Befestigungsplättchen 8 für Leiilungsteile, das gegen die unteren Flächen der Elemente anliegen kann, und eine Verbindungsplatte 9, welche die Befestigungsplättchen 7 und 8 miteinander verbindet, wobei die Befestigungsplättchen entlang den gestrichelten Linien 10 abgekantet werden können. Es kommt wesentlich darauf an, daß der Befestigungsrahmen 6 für die Leitungsteile die Eigenschaft der elektrischen Isolierfähigkeit besitzt, und er besteht daher vorzugsweise aus einem elektrisch (>o isolierenden Papier, das mit Wachs oder Pech wasserdicht gemacht ist, oder aus einem Kunstharz, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polypropylen. Zur Herstellung des Befestigungsrahmens β für die Leitunj'sstelle empfiehlt sich die Methode des Aus-Stanzens. In Erstreckung entlang der durch die gestrichelten Linien 10 bezeichneten Stellen sind mehrere Löcher 11 vorgesehen, diie das Abkanten der Befestigungsplättchen 7 und 8 für die Leitungsteile erleichtem sollen. Mit den Bezugszahlen 12 und 13 sind Leiterstreifen aus 0,12 mm starkem Blech bezeichnet die dazu dienen, die entgegengesetzten Pole der Trockenzellen 1, 2 und 3 hintereinanderzuschalten, während die Bezugszahlen 14 und 15 Entnahmeleiterstreifen bezeichnen, die mit den entgegengesetzten Polen 4 und 5 der beiden endseitigen Trockenelememe der Trockenzellen-Reihenschaltung verbunden sind. Die Entnahmeleiterstreifen t4 und 15 bestehen aus 03 mm starkem Messingblech, dessen Stärke und Festigkeit hinreicht um die Herstellung einer Verbindung mit externen Geräten zu gestatten. Der Leiterstreifen 12 dient zur Verbindung zwischen den entgegengesetzten Polen 4 und 5 der Trockenelemente 2 und 3; während der Leiterstreifen 13 die Verbindung zwischen den entgegengesetzten Polen 4 und 5 der Trockenelememe 1 und 2 vermittelt. Der Leiterstreifen 14 ist an den positiven Pol 4 des Trockenelements 3 gelegt der Leiterstreifen 15 hingegen an den negativen Pol 5 des Trockenelements f. An denjenigen Stellen, an denen die Leiterstreifen 12, 13, 14 und 15 mit den Polen 4 oder 5 der Elemente in Berührung kommen sollen, sind die Leiterstreifen durch Niete 16,17,18,19,20 und 21 fest mit dem betreffenden der Befestigurigsplättchen 7 und 8 für Leitungsteile verbunden, und zwar so, daß die Niete gegen die Pole der Trockenelemente anliegen können. Die Bezugszahl 22 bezeichnet eine Lage von isolierendem Pufferpapier, die unterhalb des unteren Befestigungsplättchens 8 für Leitungsteile vorgesehen ist und L ei der es sich um eine 1,5 mm starke und mit Polyäthylen beschichtete Pappschicht handelt. Mit der Bezugszahl 23 ist ein unterer Isolierverschluß bezeichnet, der unterhalb des Pufferpapiers 22 vorgesehen ist und aus einer Schicht von hartem Polyvinylchlorid mit einer Stärke von 1.5 mm besteht. Die Bezugszahl 24 bezeichnet einen oberhalb des oberen Befestigungsplättchens 7 für Leitungsteile vorgesehenen oberen Isolierverschluß, der ähnlich wie der untere Isolierverschluß 23 aus einer 1,5 mm starken Schicht von hartem Polyvinylchlorid besteht. Die Entnahmeleiterstreifen 14 und 15 sind durch öffnungen 25 und 26 an den Enden des Befestigungsplättchens 7 für Leitungsteile und durch Durchführungsöffnungen 27 und 28 an den beiden Enden des oberen Verschlusses 24 nach außen geführt. Diejenigen Teile der Entnahmeleiterstreifen 14 und 15, die sich nach außen erstrecken, sind nach innen umgebogen und stellen in dieser Form den positiven bzw. den negativen Anschluß für die Verbindung mit einem externen Gerät dar. Die Bezugszahl 29 bezeichnet einen zylinderartigen Metallmantel aus Eisenblech od. dgl., der die Trockenelemente sowie den Befestigungsrahmen 6 für die Leitungsteile enthält. Die Enden 30 und 31 des Metallmantels 29 sind zum Festklemmen der Verschlüsse 23 und 24 nach innen umgebördelt wordurch die Trockenelemente innerhalb des Mantels in ihrer Stellung festgelegt sind. Durch die beim Umbördeln der Ränder 30 und 31 des Metallmantels 29 angelegte Kraft werden die Niete 16, 17. 18, 19 20 und 21 fest gegen die Pole 4 und 5 der Trockenelemente gepreßt. Die Bezugsrahl 32 bezeichnet ein ober halb des oberen Verschlusses 24 angeordnetes flache! Isolierteil in Form einer Polyäthylenfolie mit einei Stärke von 0,2 mm. Dieses Isolierteil 32 ist endseitig mi Schlitzen 33 und 34 versehen, durch welche die Entnah meleiterstreifen 14 und 15 nach außen hindurehgeführ werden können, und weist außerdem nahe seiner Mitu einen Einsteckschlitz 35 auf, durch den hindurch da F.nde des Leiterstreifens 15 auf der negativen An

Schlußseite nach unten geführt werden kann. Das außenseitige Ende des Leiterstreifens 14, der als positiver Anschluß dient, erstreckt sich durch den Schlitz 33 des Isolierteils 32 nach außen. Der Leiterstreifen 15 auf der negativen Seite ist länger als der Leiterstreifen 14 auf der positiven Seite, so daß sich das außenseitige Ende des Leiterstreifens 15, der als negativer Anschluß dient, durch den Durchführungsschlitz 34 des Isolierteils 32 nach außen erstreckt, während das äußerste Endteil dieses Leiterstreifens durch den Einsteckschlitz 35 unter das Isolierteil 32 zurückgeführt ist.

Zum Zusammenbauen der Trockenzellen-Sammeleinheit mit der oben beschriebenen Struktur werden die Trockenelemente 2 und 3, deren positive Pole 4 hierbei nach oben weisen, in seitlicher Nebeneinanderstellung mit dem Trockenelement 1 in Flucht gebracht, dessen positiver Pol 4 nach unten zeigt. Die Trockenelemente 1,2 und 3 werden dann in dem in F i g. 3 dargestellten Befestigungsrahmen 6 angeordnet, an dem die Leiterstreifen 12, 13, 14 und 15 befestigt sind, worauf die Niete jeweils mit den entsprechenden Trockenzellenpolen m Kontakt gebracht werden. Danach wird das untere Randteil 31 des Metallmantels 29 nach innen umgebördelt und seine untere öffnung wird mit dem Verschlußplättchen 23 und dem Pufferpapier 22 verschlossen. Die Trockenzellen 1, 2 und 3 werden zusammen mit dem Befestigungsrahmen 6 in der in F i g. 4 veranschaulichten Weise in den Metallmantel 29 eingeschoben. Die Entnahmeleiterstreifen 14 und 15 werden durch die Durchführungsschlitze 27 und 28 des oberen Verschlusses 24 durch diesen hindurch nach außen geführt, wodurch die obere öffnung des Metallmantels 29 verschlossen wird. Hierauf wird das obere Randteil 30 des Metallmantels 29 nach innen umgebördelt, wobei die Verschlußplättchen 23 und 24 zur Festlegung der Trockenelemente nach innen angedrückt werden. Die Entnahmeleiterstreifen 14 und 15 werden nach innen gebogen, während das Isolierteil 32 an dem Leiterstreifen 15 befestigt wird.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, entfällt bei dieser Ausführungsform die Notwendigkeit eines Lötvorgangs zum Verbinden der Leiterstreifen und der Trockenzellenanschlüsse miteinander. Stattdessen macht man sich die beim Umbördeln des oberen und des unteren Randes des Metallmantels 29 angelegte Kraft zunutze, um die Leiterstreifen und die Trockenzellenpole miteinander zu verbinden, indem hierbei die Niete der Leiterstreifen gegen die Trockenzellenpole gedrückt werden, wodurch die Arbeitsvorgänge beim Zusammenbauen der Trockenzellen-Sammeleinheiten wesentlich erleichtert und vereinfacht werden.

Da die Niete mit einem Teil fest an den Trockenzcllenpolen angreifen, nachdem sie an diese angedrückt worden sind, steht auch nicht zu befürchten, daß sich die Verbindungen infolge von Erschütterungen oder sonstigen äußeren Einflüssen lösen könnten, so daß also die Anschlußsicherheit gewährleistet ist Der einheitliche Aufbau des Befestigungsrahmens 6. an dem die Leiterstreifen festgelegt sind, erleichten darüber hinaus die Montagearbeiter Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache, daß die Leiterstreifen infolge der Befestigung an dem Befestigungsrahmen mit Nieten in bezug auf den Befestigungsrahmen 6 in einer stabilen Anordnung festgelegt sind An den Leiterstreifen brauchen daher zum besseren Kontakt mit den Trockenzellenpolen keine Vorsprünge vorgesehen zu werden, da die Niete selbst ohne weiteres mit den Trockenzeilenpolen in Kontakt gebracht werden können. Der aus Isoliermaterial bestehende Befestigungsrahmen 6 bietet die Gewähr für eine bessere Isolierung der Trockenzellen 1, 2 und 3 gegen den Metallmantel 29. Da das obere und das untere Befestigungsplättchen 7 und 8 in der Weise durch das Verbindungsteil 9 miteinander verbunden sind, daß die Befestigungsplättchen urngebogen werden können, können sich die Befestigungsplättchen 7 und 8 aus ihrer wechselseitigen Lage nicht verschieben oder verdrehen, wo-

durch die Handhabung der Trockenzellen-Sammeleinheit bei der Montage erleichtert wird. Das Verbindungsteil 9 wirkt /.wischen dem Metallgehäuse 29 und dem Leiterstreif en 12 als Isolator, so daß besondere Maßnahmen zum Abisolieren des Leiterstreifens 12 nicht erforderlich sind. Die außenseitigen Enden der Entnahmeleiterstreifen 14 und 15 dienen gleichzeitig auch als Anschlüsse für die äußere Verbindung, und zur Aufschaltung eines externen Verbrauchers ist daher kein gesondert vorzusehender Anschluß nötig, was sich

ebenfalls in einer Senkung des Fertigungsaufwandes auswirkt. Noch ein weiterer, durch die Erfindung vermittelter Vorteil besteht darin, daß die beim Umbördeln des oberen und des unteren Randes des Metallmantels 29 angelegte Kraft ein festes Andrücken des

aus Kunstharz bestehenden Verschlusses in der Öffnung des Zinkbechers bewirkt, was dazu beiträgt, einem eventuellen Aussickern der in den Trockenzellen enthaltenen Lösung vorzubeugen.

Es wurden Tests durchgeführt, um die Beständigkeit der Tröckenzellen-Sammeleinheit gegen Vibrationen und Erschütterungen sowie deren Lecksicherheit zu prüfen, und die Ergebnisse dieser Prüfungen sind nachstehend zusammengefaßt.

1. Rütteltest

Die erfindungsgemäße Trockenzellen-Sammeleinheit wurde jeweils für die Zeitdauer von 90 Minuten längsgerichteten, seitlichen und vertikalen Vibrationen mit einer Schwingungsweite von 2 mm und einer Frequenz von 1000 bis 3000 Schwingungen pro Minute unterworfen. Hierauf wurden an jedem der Leiterstreifen die Kontakte zu den betreffenden Polen der Trockenelemente überprüft. Es konnte festgestellt werden, daß zwischen allen Polen und den dazugehörigen Leiterstreifen ein guter Kontakt bestand.

2. Fallprüfung

Die in einem Pappkarton verpackte erfindungsgemäße Tröckenzellen-Sammeleinheit wurde dreimal aus einer Höhe von 14 m fallen gelassen, und zwar je einmal mit der einen Seite, der einen Vorderfläche und der einen Ecke nach unten. Ähnliche Prüfungen wurden bei einer Fallhöhe von 04 m auch mit einer unverpackten Tröckenzellen-Sammeleinheit vorgenommen. In beiden Fällen waren an den Trockenelementen in den Einheiten nach Durchführung der Prüfungen keine Veränderungen festzustellen.

3. Leckbeständigkeitsprüfung

Die erfindungsgemäße Trockenzellen-Sammeleinheil wurde unter Anschaltung einer Last von 225 Ohm (75 Ohm pro Zelle) bei einer Temperatur von 35° C und bei einer relativen Feuchtigkeit von 90 Prozent entlader und nach zwei Monaten auf Aussickern der Lösung geprüft. Ein Aussickern wurde nicht festgestellt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Trockenzellenbatterie, welche in einem Gehäuse mehrere Seite an Seite aufgereihte Trockenelemente, Verbindungsleitungen zwischen Polen entgegengesetzter Polarität benachbarter Trockenelemente, sowie ein nach außen geführtes Anschlußleitungspaar zur Stromentnahme aus den in Reihe geschalteten Trockenelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenelemente (1, 2, 3) in einem isolierenden Befestigungsrahmen (6) angeordnet sind, welcher zwei gegen die die Pole tragenden Stirnseiten der Trockenelemente anliegende Befestigungsplättchen (7, 8) sowie eine einstückig mit diesen ausgebildete und sie verbindende Vorbindungsplatte (9) aufweist, wobei die Trockenelemente durch die an ihren Stirnseiten anliegenden Befestigungsplättchen (7, 8) des Befestigungsrahmens zusammengehalten sind und der Bel'estigungsrahmen eine zur Halterung der Trockenelemente ausreichende mechanische Festigkeit besitzt und daß die Verbindungs- und Anschlußleitungen (12 bis 15) mehrere mit den Polen der Trockenelemente in Berührung stehende, mit den Befestigungsplättchen (7,8) verbundene Kontaktteile (16 bis 21) aufweisen und daß Anpreßmittel (30,31) vorgesehen sind, welche die Befestigungsplättchen (7, 8) des Rahmens nach innen gegen dieStirnseitenflächen der Trockenelemente vorspannen, um die Kontaktteile (16 bis 21) in Kontakt mit den Polen (4, 5) der Trockenelemente zu halten.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (29) aus einem Metallzylinder besteht, dessen oberes und unteres Randteil (30, 31) über die beiden Befestigungsplättchen (7, 8) umgebördelt sind.

3. Trockenzellenbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs- und Anschlußleitungen (12 bis 15) aus schmalen Metallstreifen bestehen, die durch Niete (16 bis 21) an den Befestigungsplättchen (7, 8) befestigt sind und wobei jeder der Niete (16 bis 21) gegen einen Pol (4, 5) eines Trockenelementes (1, 2,3) drückbar ist.

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