DE617654C - Trockenzelle mit einem metallischen Becher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenzelle mit einer Patrone, bei der die mittlere Elektrode vorsteht, während die andere Elektrode durch einen metallischen Becher gebildet wird, dessen oberer Rand freiliegt. Um bei einer derartigen Anordnung der Trockenzelle einen gasdichten Verschluß zu erzielen, hat man vorgeschlagen, den Rand einer metallischen Verschlußkappe um den Rand des Metallbechers her umzubiegen und zu bördeln und die innere Umfangskante des Verschlusses gegen eine Isolierscheibe zu pressen, die sich auf die mittlere Elektrode stützt. Bei der bekannten Anordnung ergeben sich im praktischen Betriebe der Zelle schwerwiegende Nachteile, wenn ein Metallgegenstand, beispielsweise eine zweite Trockenzelle auf die erste gesetzt wird, wie das üblich ist; der Boden der Trockenzelle stellt alsdann eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden der darunter befindlichen Zelle her und bildet einen Kurzschluß mit dessen bekannten zerstörenden Wirkungen für die Zelle. Es wurde ferner vorgeschlagen, ein Freilegen des oberen Randes des metallischen Bechers zu vermeiden, indem man eine Scheibe aus Isoliermaterial verwendet und den oberen Rand des Metallbechers nicht über die Isolierscheibe umbördelt; ein derartiger Verschluß weist jedoch andere ernste Mängel auf. Er ist durchaus unzureichend, und ein Ausströmen des Elektrolyten und der Gase wird nicht wirksam verhindert.

Die Erfindung betrifft eine Trockenzelle mit einem metallischen Becher, dessen oberer Rand freiliegt, und mit 'einer Kohlepuppe, deren mittlere Elektrode vorsteht, und weiterhin mit einem vorgeformten metallischen oder nichtmetallischen Verschluß. Die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Anordnungen werden lerfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Verschluß derart geformt ist, daß eine ebene, gegen den Verschluß geneigte Fläche nicht gleichzeitig die vorstehende Elektrode der Kohle und den freiliegenden Rand des Bechers berühren kann.

Die Trockenzelle kann erfindungsgemäß ferner eine aus Isoliermaterial bestehende, mit einer die Elektrode aufnehmenden Öffnung versehene Büchse aufweisen, die den metallisehen Verschluß gegen die Elektrode vorzugsweise dadurch isoliert, daß sie in einer mittleren, in dem Verschluß gebildeten Öffnung aufgenommen wird.

Der Verschluß aus Isoliermaterial ist erfindungsgemäß mit einer mittleren Öffnung versehen, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Elektrode, und das Iso-

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liermaterial kann eine eigene Spannung besitzen, so daß der Verschluß,, wenn er über bzw. auf die Elektrode gedrückt wird, in abdichtende Berührung mit der Elektrode gestreckt wird.

In 'einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Büchse aus Isoliermaterial mit einem Umfangsflansch ausgestattet, der von ihrer oberen Fläche einen Abstand hat, um ίο einen metallischen Verschluß zu halten. Erfindungsgemäß wird die freiliegende Oberfläche des Verschlusses mit einer Schicht aus Isoliermaterial versehen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der metallische Verschluß mit einer zentralen Öffnung versehen, deren Durchmesser geringer ist als der äußere Durchmesser der Büchse, die innere Spannung besitzt, wodurch, wenn die Büchse in. die Öffnung gezwängt wird, der Rand des metallischen Verschlusses in der Büchse eingebettet ist.

Die nach außen gewölbte, konvexe Form des Verschlusses gemäß der Erfindung bietet ferner einen weiteren Vorteil durch Schaffung eines zusätzlichen Gasraumes unter der Wölbung, und dieser Raum ist mit dem Raum über der Patrone in Verbindung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.. Abb. ι zeigt in einer Ansicht den metallischen Becher, der eine Klemme der Trockenzelle bildet, vor dem .Aufsetren des Verschlusses.

Abb. 2 zeigt in einem Längsschnitt die Teile 'der fertigen Trockenzelle.

Abb. 3 zeigt in einem Teilschnitt den oberen Teil einer abgeänderten Trockenzelle, in der die metallische Kappe auf der Elektrode so konstruiert ist, daß eine Längsverschiebung der Elektrode verhindert wird.

Abb. 4 ist eine Aufsicht auf Abb. 2, wobei Teile der Deutlichkeit halber 'entfernt sind.

Abb. 5 zeigt in einem Teillängsschnitt eine abgeänderte Form der Erfindung, in der der Verschluß aus Metall ist.

Abb. 6 ist eine Aufsicht auf Abb. 5, wobei der Deutlichkeit halber Teile entfernt sind, und

Abb. 7 zeigt in einem vergrößerten Teilschnitt in einer Ausführungsform die Verbindung zwischen der Büchse um die Elektrode und eimern Metallverschluß.

Die Erfindung ist in ihrer Anwendung an sogenannten Kleintrockenzellen dargestellt, die gewöhnlich in Verbindung mit elektrischen Hand- und Blinklampen verwendet werden; sie ist aber an einer beliebigen Trockenzelle verwendbar. Ein metallischer Becher 10, zweckmäßig aus Zink, nach Abb. i- hat eine darin eingewalzte Nut, um eine einwärts gerichtete Wulst 12 in der Nähe des Randes 14 des Bechers zu bilden. Innerhalb des Bechers ist eine Patrone 16 angeordnet, die aus einer geeigneten Depolarisationsmischung hergestellt und in üblicher Weise um einen Kohlenstift 18 geformt ist, der nach oben vorragt. Die Patrone ist mit geeignetem saugfähigem Material umhüllt, das in geeigneter Weise festgemacht ist, indem eine Schnur 20 o. dgl. um die Umhüllung gewunden "ist. Das untere Ende der umhüllten Patrone wird auf Wunsch in Paraffin getaucht und kann auf einer Scheibe aus Isoliermaterial 21 ruhen. Eine metallische Kappe 22, beispielsweise aus Messing, wird auf das obere oder vorstehende Ende der Kohlenelektrode mit einer satten Passung gesetzt. Vorzugsweise ist in der Nähe" des unteren Endes der Patrone oder in dem Boden des Bechers eine Anordnung getroffen, um die Patrone zu zentrieren. Wie dargestellt, kann ein Gummiband 24 die Patrone in der Nähe ihres unteren Endes umgeben und dieselbe gleichmäßig rings an der Wand des Bechers 10 im Abstand halten. Auch kann die Patrone durch eine gezackte Kartonbodenscheibe oder in anderer bekannter Weise zentriert werden. Zwischen der Seitenfläche der Patrone 16 und der Seitenwand des Bechers 10 ist eine geeignete Elektrolytpaste 26 enthalten. Die obere Fläche dieses Elektrolyten schließt im wesentlichen mit der oberen Fläche der Patrone ab. Auf der oberen Fläche der Patrone und des Elektrolyten befindet sich eine Ceresinabdichtung 28; die Abdichtung kann jedoch auch aus irgendeinem anderen geeigneten zweckmäßigen Material bestehen; sie kann aber auch fortfallen.

Es sind auch andere Trockenzellenkonstruktionen in gleicher Weise anwendbar. Die Depolarisationsmischung kann beispielsweise in die Zelle gestampft werden, oder es kann eine nicht umhüllte Patrone oder irgendeine andere geeignete oder erwünschte Konstruktion benutzt werden. '

Nachdem die Patrone so' eingesetzt und in dem Becher abgedichtet worden ist, wird ein Verschluß darauf gebracht. In den Ausführungsformen der Abb. 2, 3 und 4 hat der Verschluß die Form einer Scheibe oder eines Deckels 30 aus Isohermaterial, beispielsweise Fiber, mit einer Dicke von etwa 2,4 mm in einer Blinklampenzelle. Der Verschluß hat eine mittlere Öffnung 32 von solchem Durchmesser, daß sie über die metallische Kappe paßt und sie stramm aufnimmt. Das Material des Verschlusses 30 kann zweckmäßig derart sein, daß es sich ein wenig ausdehnt, nachdem es über die- Kappe 22 gepreßt ist, um dieselbe fest zu fassen. Diese Art des Zusammenbaues des Verschlusses 30 und der· Kappe 22 bildet eine gasdichte Abdichtung.

Wäre der Verschluß nur mit der verhältnismäßig· porösen Kohlenelektrode in Berührung, so würde das Entweichen von· Gasen durch die poröse Kohle rund um den Verschluß möglich sein; da aber die Kappe nicht porös ist, können keine Gase entweichen.

Der Verschluß 30 ruht auf der Wulst 12, und der Rand 14 des Bechers 10 ist als Flansch 15 über den Umfang 34 des Ver-Schlusses 30 gedrückt und klemmt denselben gegen die Wulst 12 und hält ihn unter gasdichter Verbindung fest..

Der Verschluß ist konvex oder umgekehrt gewölbt dargestellt; sein Umfang oder Rand 34 ist aus dem Haupt- oder konvexen Teil 36 des Verschlusses in eine darunter befindliche Ebene versetzt. Der konvexe Teil 36 kann in einer horizontalen Ebene liegen, wie es aus den Abbildungen ersichtlich ist, oder etwas domförmig sein, und er bildet zwischen dem Hauptabschnitt 36 und dem Umfang-3 4 eine Schulter 38. Das wichtige Merkmal besteht darin, daß das Material des Verschlusses so geformt ist, daß eine ebene, gegen den Veras schluß geneigte Fläche nicht gleichzeitig die Kappe 22 der vorstehenden Elektrode der Kohle und den freiliegenden Rand des Bechers berühren kann, oder mit anderen Worten, daß eine Tangentiallinie zu einer Klemme, beispielsweise der Kappe 22 und der Schulter 38, außerhalb der anderen Elektrode, z. B. der Kante 15, hindurchgehen wird. In ähnlicher Weise wird eine Tangentiallinie zu der Kante 15 und Schulter 38 außerhalb der Kappe 22 verlaufen.

Durch eine solche Ausbildung des Verschlusses 30 werden verschiedene wichtige Vorteile erreicht. In erster Linie wird durch den nach oben versetzten oder gewölbten Abschnitt 36 ein zusätzlicher Raum darunter für in der Zelle im Betriebe erzeugte Gase geschaffen, und es kann daher auf Wunsch, eine kleinere Zelle oder längere Patrone benutzt und noch ein angemessener Gasraum geschaffen werden. Da ferner die Kante 15 des Bechers unter der horizontalen Ebene liegt, die den Hauptteil des Verschlusses enthält, kann die Kappe von geringerer Höhe sein, wie aus Abb. 1 hervorgeht. Wie es der Fall ist, wird die Menge an Material gespart, die bei Massenherstellung· eine sehr große Ersparnis ausmacht. Die konvexe oder gewölbte obere Fläche ermöglicht es dieser, die Messingkappe zu umfassen, so daß der Rand der Kappe, wie üblich, ein Stück darunter angeordnet werden kann. Ein anderer und wahrscheinlich der wichtigste durch den konvexen Deckel erreichte Vorteil besteht darin, daß die Konvexität sich vorzugsweise bis zu einem Punkte nächst dem Umfang fortsetzt und an einem Punkte in einer horizontalen Ebene über der horizontalen Ebene ist, die den einwärts gebogenen Rand der Kappe enthält. Wenn daher e.ine Zelle auf eine andere in einer Blinklampe gesetzt wird (xind diese Zellen passen allgemein lose in die Blinklampe) und die darübergesetzte Zelle ein wenig verschoben würde, wenn nämlich ihre Achse in einem Winkel zu der Achse der Zelle liegen sollte, auf.der sie ruht, wird der Boden der Zelle die mittlere Elektrode berühren und die nicht leitende obere Fläche, aber sie wird nicht den Rand der Kappe berühren und die Zelle kurzschließen. Der Boden der darüberstehenden Zelle ist durch die punktierte Linie A in Abb. 3 dargestellt. Dies ist ein wichtiger Vorteil, weil Trockenzellen in Blinklampen häufig kurzgeschlossen und wegen dieser Überbrückung der Elektrode und des Bechers zerstört werden. Es ist ferner zu beachten, daß, falls eine Zelle den Rand berühren sollte, sie nicht gleichzeitig die mittlere Elektrode berühren kann, wie aus der punktierten- Linie B in Abb. 3 ersichtlich ist.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt. Darin ist die metallische Kappe 42 auf der mittleren Kohlenelektrode 18 mit einer geringen Umbiegung 44 versehen, die gegen die Unterseite des Verschlusses liegt. Wenn daher der Versehluß 30 auf der Wulst 12 durch die nach innen gedrückte Kante 15 des Bechers 10 festgeklemmt wird, wird jede Neigung der Elektrode 18 zu einer axialen oder Aufwärtsbewegung infolge innerer Ursachen durch den Flansch 44 verhindert, der den unbeweglichen und unbiegsamen Verschluß 30 berührt. Diese Erweiterung kann auch als Anschlag dienen, um die Bewegung' des Oberteiles bei dem Zusammenbau zu begrenzen.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung, in der der Verschluß aus Metall statt aus Fiber ist, ist in Abb. 5 und 6 dargestellt. Dieser Verschluß hat zweckmäßig die erwünschte Konvexität. Der metallische Mantel oder der Becher 10 ist mit einer Wulst 12 wie vorher versehen. Auf der Wulst kann auf Wunsch eine Papierscheibe oder Scheibe 46 aus Fiber oder anderem isolierenden Material ruhen, die eine mittlere Öffnung hat, durch die der Kohlenstab hindurchgeht. In manchen Fällen wird diese Scheibe indessen fortgelassen. In festem Eingriff mit der Messingkappe unter gasdichter Verbindung ist eine Isolierscheibe 48 mit einem Flansch 50, auf 1x5 dem der Rand der mittleren Öffnung 52 des konvexen Metallverschlusses ruht. Der konvexe Oberteil ist ebenfalls umgekehrt gewölbt und der Rand nach unten versetzt, so daß er auf der Wulst ruht und darauf oder auf der Fiberscheibe durch die nach innen gedrückte Kante 15 der Kappe festgeklemmt werden

kann. Auf Wunsch kann der Rand des Loches 52 nach unten gebogen werden, wie in 53 dargestellt, um in die Fiberscheibe 48 einzukneifen und die Wirksamkeit der Abdichtung an diesem Punkte zu erhöhen.

Es ist sehr erwünscht, daß die Verbindung zwischen der Büchse 48 und dem Metallverschluß 54 dicht ist. Dies kann auch zweckmäßig erreicht werden, indem man das Loch in der Büchse ein wenig kleiner in seinem Querschnitt hält als die Elektrode, z. B. die Kappe 22. Das Loch in dem Verschluß 48 ist gerade groß genug, um den' Büchsenabschnitt SS von kleinerem Durchmesser aufzunehmen. Wenn, dann der Metallvierschluß 48 auf die Büchse gesetzt wird und die Büchse hierauf über die Elektrode abwärts gepreßt wird, ruft die dadurch verursachte Ausdehnung des Isolier materials die Verschiebung von einigem Material über die Kante des Metalls in 60 (Abb. 7) hervor^ so daß die metallische Kante in das Material eingebettet wird. Daher wird eine sehr dichte Verbindung erzielt.

Der konvexe Verschluß 54 ergibt den zusätzlichen, an Hand des Verschlusses der Abb. 2 beschriebenen Gasraum und stellt außerdem die Schulter 56 her, die verhindert, daß der Boden einer darübergesetzten Zelle den Rand 15 und die mittlere Elektrode gleichzeitig berührt, wie es durch die punktierte Linie C dargestellt ist. Der Oberteil kann emailliert oder in sonstiger Weise mit Isoliermaterial wie in 58 überzogen werden, um hierdurch eine darübergesetzte Zelle wirksam gegen das Metall des Verschlusses zu isolieren. Daher ist eine darübergesetzte Zelle, die die mittlere Metallelektrode 22 und den Isolierüberzug 58 auf "dem Metalloberteil . berührt, isoliert und daran gehindert, die Kante 15 der Kappe zu berühren und kurzgeschlossen zu werden. Wie oben verhindert .auch die Schulter, daß eine Zelle, die die Kante 15 der Kappe berühren mag, die mittlere Kohlenelektrode zu berühren, wie es durch die punktierte Tangentiallinie D dargestellt ist.

Man erkennt daher, daß eine Trockenzelle geschaffen worden ist, die leicht und billig hergestellt werden kann und bisher in der Technik nicht bekannte Vorteile bietet.

Der Fachmann wird natürlich mannigfache Abänderungen in der Zusammenstellung, Form und Anordnung der einzelnen Elemente der Erfindung vornehmen können.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Trockenzelle mit einem metallischen Becher, dessen Rand oben freiliegt und zum mindesten in der Ebene der oberen Fläche des Verschlußrandes angeordnet istj und mit einer Patrone, deren mittlere Elektrode vorsteht, und weiterhin mit einem vorgeformten, metallischen oder nichtmetallischen Verschluß, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß derart geformt ist, daß eine ebene, gegen den Verschluß geneigte Fläche nicht gleichzeitig die vorstehende Elektrode der Kohle und den freiliegenden Rand des Bechers berühren kann.
2. 2. Trockenzelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine aus Isoliermaterial bestehende, mit einer die Elektrode aufnehmenden Öffnung versehene Büchse, die den metallischen Verschluß gegen die Elektrode vorzugsweise dadurch isoliert, daß sie in einer mittleren, in dem Verschluß gebildeten Öffnung aufgenommen wird.
3. 3. Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß aus Isoliermaterial mit einer mittleren Öffnung versehen ist, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Elektrode, und 'das Isoliermaterial eigene Spannung besitzt, so daß der Verschluß, wenn er über "bzw. auf die Elektrode gedrückt wird, in abdichtende Berührung mit der Elektrode gestreckt wird.
4. 4. Trockenzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse aus Isoliermaterial mit einem Umfangsflansch ausgestattet ist, der von ihrer oberen Fläche einen Abstand hat, um den metallischen Verschluß zu halten.
5. 5. Trockenzelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schicht aus Isoliermaterial auf der freiliegenden Oberfläche des Verschlusses.
6. 6. Trockenzelle nach Anspruch 2, da- too durch gekennzeichnet, daß der metallische Verschluß mit einer zentralen Öffnung versehen ist, deren Durchmesser geringer ist als der äußere Durchmesser der Büchse, die innere Spannung besitzt, wodurch, wenn die Büchse in die Öffnung gezwängt wird, der Rand des metallischen Verschlusses in der Büchse eingebettet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen