DE3034600A1 - Cylindrical or button cell - with interference fit between plastic lined cup and cap - Google Patents
Cylindrical or button cell - with interference fit between plastic lined cup and capInfo
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Abstract
Description
Galvanische Rund- oder Knopfzelle Galvanic round or button cell
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element mit einem dicht verschlossenen Gehäuse, bestehend aus einem Gehäusebecher und einem becherförmigen Deckel, die gegeneinander durch eine Kunststoffdichtung abgedichtet sind.The invention relates to a galvanic element with a tightly closed one Housing, consisting of a housing cup and a cup-shaped lid, the are sealed against each other by a plastic seal.
Den meisten galvanischen Elementen in Rundzellen- oder Knopfzellenform liegt als Dichtungskonstruktion ein rotationssymmetrisches Bechergehäuse zugrunde, in das ein Deckel mittels einer Kunststoffdichtung isolierend und abidchtend eingesetzt ist. Indem das Bechergehäuse, z.B. durch Bördeln, gegen den Deckel hin plastisch verformt wird, wird eine Dichtungspressung erzeugt. Der geringere Elastizitätsmodul des Dichtungsmaterials gewährleistet dabei, daß auch nach dem elastischen Rückfedern des Bechers nach erfolgter Verbördelung ein Pressungsdruck bestehen bleibt. Dem Deckel kommt bei herkömmlichen Konstruktionen in diesem Kräftespiel nur eine starre Rolle zu.Most galvanic elements in round cell or button cell form the sealing construction is based on a rotationally symmetrical cup housing, into which a cover is inserted in an insulating and sealing manner by means of a plastic seal is. By making the cup housing plastic against the lid, e.g. by flanging is deformed, a seal compression is generated. The lower modulus of elasticity the sealing material ensures that even after the elastic spring back of the cup after the flanging has been carried out, a compression pressure remains. To the With conventional constructions, the lid is only rigid in this play of forces Role too.
Von Nachteil ist, daß Kunststoff im Laufe der Zeit dem Preßdruck durch Kaltfließen ausweicht. Diesem Relaxation genannten Spannungsabbau überlagern sich Volumenänderungen des Kunststoffes, die auf strukturelle Umwandlungsvorgänge, z.B. Obergang von amorphen zu kristallinen Zuständen, zurückgehen. Darüber hinaus können große Temperaturunterschiede dazu führen, daß der Kunststoff aufgrund seines höheren Ausdehnungskoeffizienten dem Becher irreversible plastische Verformungen aufzwingt. Daher ist stets die Gefahr von Undichtigkeiten gegeben.The disadvantage is that plastic will withstand the pressure over time Cold flow evades. This stress reduction, called relaxation, is superimposed Changes in the volume of the plastic which are due to structural transformation processes, e.g. Transition from amorphous to crystalline states, go back. In addition, you can large temperature differences lead to the fact that the plastic due to its higher Expansion coefficient forces irreversible plastic deformations on the cup. Therefore, there is always the risk of leaks.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zwischen den becherförmigen Gehäuseteilen eine Dichtung zu schaffen, deren Qualität von den mechanischen Eigenschaften des Dichtungsmaterials weniger abhängig ist und dennoch den bei dem Verschließvorgang auftretenden mechanischen Kräften standhält.The invention is therefore based on the object between the cup-shaped Housing parts to create a seal, the quality of which depends on the mechanical properties of the sealing material is less dependent and yet that of the closing process withstands occurring mechanical forces.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Zusammenbau der Außendurchmesser des Bechers zusammen mit der Dicke einer aufgebrachten Kunststoffbeschichtung größer ist als der Innendruchmesser des becherförmigen Deckels oder daß der Außendurchmesser des becherförmigen Deckels zusammen mit der Dicke der Kunststoffbeschichtung größer ist als der Innendurchmesser des Bechers.The object is achieved according to the invention in that prior to assembly the outside diameter of the cup along with the thickness of an applied plastic coating is greater than the inner diameter of the cup-shaped lid or that the outer diameter of the cup-shaped lid together with the thickness of the plastic coating is greater is than the inside diameter of the cup.
Die für den Zellenbau verfügbaren Gehäuseteile sind beispielsweise einseitig geschlossene Metallhülsen als Becher und dazu passende Metallkappen gleichen Außendurchmessers als Deckel.The housing parts available for cell construction are for example Metal sleeves closed on one side as cups and matching metal caps are the same Outside diameter as a cover.
Eine erfindungsgemäße Rundzelle entsteht nun in der Weise, daß nach dem Einsetzen der Kathode in den Becher das zu verschließende Ende des Bechers in seinem Außendurchmesser vermindert wird, daß der Becher mit den übrigen Zellbestandteilen bestückt wird und daß der außerhalb der Zelle vorbereitete Deckel mit Preßsitz auf den Becher aufgeschoben wird. Dabei ist entweder der eingeengte Teil des Bechers oder die Innenfläche des Deckels oder auch beides mit einer Kunststoffbeschichtung versehen. Als Beschichtungsmaterialien sind z.B. Schmelzkleber auf Polyamidbasis oder Schrumpfschläuche besonders geeignet.A round cell according to the invention is now created in such a way that after inserting the cathode into the cup, insert the end of the cup to be closed its outer diameter is reduced that the cup with the other cell components is equipped and that the prepared outside of the cell cover with a press fit the cup is pushed open. Either the narrowed part of the cup is here or the inner surface of the lid or both with a plastic coating Mistake. Coating materials include, for example, polyamide-based hot melt adhesives or shrink tubing are particularly suitable.
Da das Dichtungsmaterial selbst nur abdichtende und isolierende Funktionen hat, müssen die Dichtungskräfte im wesentlichen von den metallenen Gehäuseteilen erbracht werden. Erfindungsgemäß wird diese Forderung dadurch realisiert, daß vor der Montage der Zellen der Außendurchmesser des Becherhalses, die Kunststoffschichtdicke mit eingeschlossen, größer ist als der Innendurchmesser des Deckels, so daß sich beim Aufeinanderschieben beider Teile eine radiale Flächenpressung ergibt. Zum gleichen Ergebnis führt der Fall, daß der Außendurchmesser des becherförmigen Deckels, eine vorhandene Außenbeschichtung mit einem Kunststoff eingeschlossen, größer ist als der Innendurchmesser des Bechers.Since the sealing material itself only has sealing and insulating functions has, the sealing forces must essentially come from the metal housing parts be provided. According to the invention, this requirement is realized that before the assembly of the cells, the outer diameter of the neck of the cup, the thickness of the plastic layer included, is larger than the inner diameter of the lid, so that when the two parts are pushed together, a radial surface pressure results. At the same time Result leads to the case that the outer diameter of the cup-shaped lid, a Existing outer coating enclosed with a plastic, is greater than the inside diameter of the cup.
Aus den eingangs erwähnten Gründen ist die Kunststoffbeschichtung erfindungsgemäß sehr dünn und beträgt etwa 0,01 bis 0,1 mm.For the reasons mentioned above, the plastic coating very thin according to the invention and is about 0.01 to 0.1 mm.
Die Figuren 1 bis 8 zeigen die Dichtungskonstruktion gemäß der Erfindung in einer Reihe von Varianten, in die auch Knopfzellen (Figur 8) einbezogen sind.Figures 1 to 8 show the seal construction according to the invention in a number of variants that also include button cells (Figure 8).
Figur 1 zeigt den Becher 1 und den Deckel 2 einer Rundzelle vor dem Zusammenbau. An der Innenseite des Deckels ist ein Messingdraht 3 als negativer Ableiter zentrisch angepunktet. In den Becher 1 wird zuerst die Kathode 4 eingesetzt und dann der mit 5 bezeichnete obere Becherabschnitt durch Einrollen mit einem Kugelkranz in seinem Durchmesser soweit reduziert, daß der Deckel nach Anbringen einer Kunststoffschicht 6 - hier ein Schrumpfschlauch - auf den Becherabschnitt 5 unter Preßsitz aufgeschoben werden kann. Zuvor wird in den Becher 1 noch die Separatorhülse 7, die Anodenmasse 8 (z.B. Zinkpulver) eingebracht sowie Elektrolyt zudosiert.Figure 1 shows the cup 1 and the lid 2 of a round cell before Assembly. On the inside of the lid is a brass wire 3 as a negative one Arrester centrally spotted. The cathode 4 is first inserted into the cup 1 and then the upper cup section designated 5 by rolling it with a ball ring reduced in diameter to such an extent that the lid after attaching a plastic layer 6 - here a shrink tube - pushed onto the cup section 5 with a press fit can be. Before this, the separator sleeve 7, the anode mass, is still in the cup 1 8 (e.g. zinc powder) introduced and electrolyte added.
Der Becher 1 kann auch über seine volle Länge mit einem Schrumpfschlauch überzogen sein. Die Kunststoffschicht 6 kann insbesondere auch ein Schmelzkleber sein.The cup 1 can also be covered with a shrink tube over its full length be covered. The plastic layer 6 can in particular also be a hot melt adhesive be.
In Figur 2 sind sowohl der eingerollte Becherabschnitt 5 als auch die Innenseite des Deckels 2 sehr dünn mit dem Kunststoff 6 beschichtet und auch die Anschweißstelle des Messingdrahtes 3 geschützt.In Figure 2 are both the rolled cup portion 5 and the inside of the lid 2 is very thinly coated with the plastic 6 and also the welding point of the brass wire 3 is protected.
Figur 3 zeigt die Möglichkeit, den Deckel durch Tiefziehen von kunststoffbeschichtetem Blech herzustellen. Beim Anpunkten des Messingdrahtes schmilzt die Kunststoffschicht 6 von der Schweißstelle weg.Figure 3 shows the possibility of the lid by deep drawing plastic-coated Manufacture sheet metal. When the brass wire is punctured, the plastic layer melts 6 away from the welding point.
Figur 4 zeigt als alternative Anordnung gemäß der Erfindung die Verlegung des Deckels 3 in das Innere des Bechers, wobei in diesem Fall der Außendurchmesser des Deckels 2 mit aufgezogenem Schrumpfschlauch 6 größer sein muß als der Innendurchmesser des Bechers 1.FIG. 4 shows the laying as an alternative arrangement according to the invention of the lid 3 into the interior of the cup, in which case the outer diameter of the cover 2 with the shrink tubing 6 drawn on must be larger than the inner diameter of the cup 1.
Figur 5 zeigt eine nahezu umfassende Beschichtung 6 des Deckels 2 und eines Teils des Ableiters 3 mit einem Kunststuff. Bei dieser Ausführung werden auf der durch das negative Potential stark leckgefährdeten Seite besonders lange Kriechwege geschaffen.FIG. 5 shows an almost comprehensive coating 6 of the cover 2 and part of the arrester 3 with a synthetic material. In this execution will be for a particularly long time on the side that is at high risk of leaks due to the negative potential Creepage created.
Nach Figur 6 kann ein über den eingerollten Becherabschnitt 5 übergezogener Deckel 2 gemäß einer der weiter vorn behandelten Ausführungsformen (Figuren 1 - 3) durch Eindrücken einer Sicke 9 zusätzlich gesichert werden.According to FIG. 6, a cup section 5 drawn over the rolled-up cup section can be used Lid 2 according to one of the embodiments discussed above (Figures 1- 3) be additionally secured by pressing in a bead 9.
Figur 7 zeigt die Möglichkeit, einen in das Becherinnere verlegten Deckel 2 durch einen Bördelrand 10 des Gehäusebechers 1 davor zu sichern, daß er aus der Zelle herausgedrückt wird.Figure 7 shows the possibility of a laid inside the cup Cover 2 to secure by a beaded edge 10 of the housing cup 1 that he is pushed out of the cell.
Die in den Figuren 1 - 7 dargestellten Zellen werden anschließend in üblicherweisebeispielsweise mit einem Schrumpfschlauch, mit einem Metallmantel und einer Etikettierung versehen.The cells shown in Figures 1-7 are then usually, for example, with a shrink tube, with a metal jacket and a label.
Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Dichtungsprinzips auch auf Knopfzellen aller Art zeigt die Figur 8. Die Knopfzelle der Figur 8 ist beispielsweise eine Ag20/Zn-Zelle, deren mit Kunststoff 6 beschichteter Decken 2 und Gehäuse 1 nach Art der Rundzell-Variante in Figur 7 zusammengefügt und durch Bördelung 10 gesichert sind.The applicability of the sealing principle according to the invention also on Button cells of all types are shown in FIG. 8. The button cell in FIG. 8 is for example an Ag20 / Zn cell, the plastic-coated cover 2 and housing 1 assembled in the manner of the round cell variant in FIG. 7 and flanged 10 are secured.
Wegen des in solchen Zellen nicht vorhandenen Totvolumens sind bei der Montage besondere Maßnahmen wie z.B. Zusammenfügen der Gehäuseteile 1 und 2 unter Vakuum oder nachträgliches Verschließen einer EntlUftungsöffnung 11 im Zellengehäuse durch Laserstrahlschweißen erforderlich, es sei denn, es handele sich um eine Zink/Luft Knopfzelle die eine Luftzufuhröffnung besitzt.Because of the non-existent dead volume in such cells, special measures during assembly, e.g. joining housing parts 1 and 2 under vacuum or subsequent closing of a ventilation opening 11 in the cell housing required by laser beam welding, unless it is zinc / air Button cell that has an air supply opening.
Zusammenfassend ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Dichtkonstruktion gegenüber herkömmlichen Zelldichtungen viele Vorteile, nämlich ein besser ausnutzbares Innenvolumen der Zelle, weniger Bauteile, minimale Dicke des Dichtungsmaterials und dadurch kein Wegfließen, demgegenüber maximale Kriechwege in der Dichtungszone und beim Außendeckel Freihaltung der Dichtflächen von Verunreinigungen mit Elektrolyt oder Kathodenmaterial.In summary, the sealing construction according to the invention results Compared to conventional cell seals, there are many advantages, namely a better exploitable one Internal volume of the cell, fewer components, minimal thickness of the sealing material and therefore no flow away, in contrast to maximum creepage distances in the sealing zone and the sealing surfaces of the outer cover are kept free from contamination with electrolyte or cathode material.
Die Dichtungskräfte werden von den Gehäuseteilen und nicht vom Dichtungsmaterial erbracht. Schließlich fallen die Verwendbarkeit eines Messingdrahtes statt eines Nagels als Ableiter und die billige Beschichtung mit Schrumpfschlauch oder Schmelzkleber konstenmäßig günstig ins Gewicht.The sealing forces are generated by the housing parts and not by the sealing material provided. Eventually, the usability of a brass wire instead of one will fall Nagels as arresters and the cheap coating with shrink tubing or hot-melt adhesive inexpensive in weight.
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