CH618812A5 - - Google Patents

Description

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REVENDICATIONS capuchon externe placé au-dessus du capuchon d'extrémité

1. Pile électrique étanche, caractérisée en ce qu'elle com- interne afin que le bouchon puisse être libéré du passage.

prend une enveloppe (10) de forme générale tubulaire ayant une embouchure à une extrémité, une masse d'électrolyte (12)

placée dans l'enveloppe, un capuchon d'extrémité, (20,40, 5

50A, 70) surface interne et une surface externe qui est logé dans La présente invention concerne une pile électrique munie

1 embouchure de 1 enveloppe pour fermer l'intérieur de l'enve- d-un évent d'évacuation des gaz lorsque la pression interne est loppe de manière etanche et qui est traversé par un passage excessive

évent (34,48 54,74) permettant le dégagement des gaz de Un type œurant de pile électrique étanche mmpiend une intérieur de enveloppe, un bouchon (36,50,52A, 72) place 10 envei0ppe tubulaire relativement profonde habituellement en dans le passage, un capuchon externe (28,44) placé sur le méta, emboutij et un œmerde ou capuchon séparé d'extrémité

capuchon d extrémité et un dispositif â borne (18,42) traversant qui ferme j'enveloppe lorsque celle-ci a été remplie par l'élec-

le capuchon d'extrémité et pénétrant dans l'électrolyte. trolyte> les séparateurs et les autres matières , suivant la nature

2. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que de la pile. Les piles Leclanché et alcalines ont déjà été réalisées l'enveloppe tubulaire est en métal et constitue une première 15 de cette manière. Bien qu'on ait déjà réalisé de telles piles avec électrode, le dispositif à borne constituant une seconde élec- des dimensions et configurations très diverses, les plus courantes trode disposée coaxialement dans l'enveloppe et dans la masse sans doute sont sous forme de petites piles cylindriques du type d'électrolyte, le capuchon d'extrémité a une section à l'état non utilisé pour les lampes à éclairs. Evidemment, les piles étanches comprimé supérieure à celle de l'embouchure de l'enveloppe et de ce type sont utilisées dans d'innombrables autres types il est traversé par la seconde électrode qui est couplée élec- 20 d'appareils et ont des dimensions et des capacités très diverses,

triquement avec le capuchon externe, le passage étant parallèle La construction de ces piles est loin d'être simple et elle doit sensiblement à la seconde électrode et le bouchon étant monté satisfaire à des critères très précis d'isolement et d'étanchéité à

avec frottement dans le passage et ayant une cavité centrale (52, la f°is- En particulier, la construction doit être non seulement

62) sur une partie de sa longueur. peu coûteuse, mais aussi étanche afin que le contenu ne puisse

25 pas s'échapper.

3. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que le Une pile électrique étanche fonctionne théoriquement avec capuchon d'extrémité est en une matière plastique élastique qui une pression inteme reiatiVement faible, en général, cette pres-résiste à 1 attaque par 1 électrolyte et présente un faible fluage sjon dépassant rarement une valeur avsolue d'environ 1,5 bar. caractéristique permettant une pression de coopération con- Cependant, lors de l'utilisation, cette valeur est souvent dépas-stante entre le capuchon et l'enveloppe et le bouchon (36) est de sée. Uune des causes particulièrement courantes de ces surpres-forme générale cylindrique et a un diamètre supérieur au diamè- sî0ns est le retournement par inadvertance d'une pile qui est tre du passage évent. montée en série avec au moins deux autres piles. Dans ce cas, le

4. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que le potentiel des piles convenablement alignées est supérieur à celui capuchon d'extrémité a une section supérieure à celle de l'em- de la pile montée à l'envers si bien que celle-ci se charge bouchure de l'enveloppe et qu'il y est logé par compression, la 35 rapidement. L'électrolyte forme alors un gaz qui dégage plus matière plastique dont il est formé étant capable de résister à rapidement que les divers éléments de la pile peuvent le réab-l'attaque par l'électrolyte et étant suffisamment élastique pour sorber. En conséquence, la pression augmente rapidement dans permettre le logement du capuchon par compression dans l'em- la pile et, si elle n'est pas réduite, elle peut provoquer l'éclate-bouchure de l'enveloppe avec un faible fluage caractéristique ment de la pile, la dispersion de l'électrolyte et même la détério-permettant une pression de coopération constante et en ce que ration de l'enceinte dans laquelle sont disposées les piles.

le bouchon a une forme générale cylindrique. Pour les raisons qui précèdent, on a couramment disposé des

5. Pile selon la revendication 2, caractérisée en ce que le mécanismes de mise à l'atmosphère ou de décharge dans les capuchon d'extrémité est en une matière plastique élastique qui Planches. Ces mécanismes permettent habituellement aux résiste à l'attaque par l'électrolyte et présente un faible fluage 45 «az de Sex^gager dfla P,le ca.s ffrPressl?n>suivant un caractéristique permettant le maintien du capuchon à l'état trajet prédéterminé et sont destinés à réduire la pression avant comprimé à l'intérieur de l'embouchure de l'enveloppe. 1 éclatement de la pile. Bien que le montage d un tel dispositif de

6. Pile selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une dégagement de gaz soit simple en principe a réalisation de partie au moins du bouchon a une cavité (52,62). mécanismes convenables est déhcate en réalité étan donné la

7. Pile selon la revendication 2 ou la revendication 6, 50 faible dimension et le prix relativement faible des piles des caractérisée en ce que le capuchon d'extrémité est formé de îmensions es p us u 1 îs es.

polysulfone. Il existe essentiellement trois types de systèmes de mise à

8. Pile selon la revendication 4, caractérisée en ce que le l'atmosphère pour les petites piles étanches. Selon l'un des passage aboutit à une extrémité externe séparée du capuchon types, un obturbateur est repoussé par un ressort avec une force externe d'une distance au moins égale à la longueur axiale du 5S correspondant à la force exercée par la gaz au moment où bouchon, ce dernier pouvant être ainsi repoussé vers l'extérieur l'obturbateur doit s'ouvrir, c'est-à-dire dans des conditions de

à partir du passage sous l'action de la pression créée dans la pile, dégagement de gaz, l'obturateur s'ouvrant alors temporaire-

permettant à la matière sous pression à l'intérieur de la pile de ment malgré la force exercée par le ressort. Selon un autre s'échapper. dispositif, un passage de mise à l'atmosphère est recouvert par

9. Pile selon la revendication 8, caractérisée en ce que le 60 un organe élastique, par exemple une rondelle de matière passage aboutit à une partie dégagée (46) formée dans la face plastique. Cet organe peut se déformer temporairement externe du capuchon. lorsqu'il subit une pression excessive régnant dans la pile, si bien

10. Pile selon la revendication 4, caractérisée en ce que le qu'il est éloigné de l'orifice qui le loge et permet la sortie du gaz bouchon est plein et n'a pas de cavité. de la pile. Enfin, le type le plus courant dans le cas des petites

11. Pile selon la revendication 5, caractérisée en ce que le 05 piles étanches comprend un diaphragme ou une partie affaiblie capuchon et le bouchon sont formés de polysulfone. qui se rompt lorsque la pression dans la pile est excessive. Dans

12. Pile selon la revendication 2, caractérisée en ce que le un mode de réalisation de ce dernier type, le diaphragme est passage évent aboutit à une extrémité externe qui est distante du simplement étiré jusqu'au point d'éclatement sous l'action de la

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pression interne alors que dans un autre type, le diaphragme est électrode centrale 18 ou «clou» forme la partie interne de repoussé vers l'extérieur contre une enclume pointue ou analo- l'électrode négative. La pile représentée est par exemple une gue, perforant le diaphragme et permettant le dégagement des pile miniature de dimension AA. De telles piles sont couram-gaz formés. Ces deux derniers modes de réalisation ont rencon- ment formées dans une enveloppe 10 ayant la forme d'un tré les faveurs des fabricants des petites piles étanches étant s cylindre droit, cette enveloppe comprenant un tube cylindrique donné au moins en partie, leur simplicité qui permet une minia- ayant subi un emboutissage profond et ayant une embouchure turisation facile dans les petites piles. Cependant, l'application ou extrémité ouverte permettant la disposition des divers de ces systèmes connus et d'autres aux petites piles, par exemple mélanges, des séparateurs et analogues au cours de la fabrica-de dimension AA, s'est révélée extrêmement délicate. Les piles tion. L'embouchure de la pile est fermée par un capuchon 20 de de dimension A A ont habituellement un diamètre de l'ordre de io forme générale plane qui prend appui contre des saillies 22 dont 13 mm. L'électrode centrale ou «clou» doit posséder la rigidité le rôle essentiel est la mise en position axiale convenable du qui lui permet de supporter diverses opérations de traitement, et capuchon d'extrémité. l'extrémité supérieure du clou 18 com-doit être en contact convenable avec un organe formant une prend un flasque qui prend appui à la face supérieure du électrode supérieure, et elle a habituellement un diamètre d'en- capuchon 20. Une rondelle annulaire 24 de papier est placée sur viron 1,6 mm. Compte tenu d'autres contraintes fixées par i s le flasque et constitue un isolateur qui sépare l'enveloppe des d'autres éléments de la construction, il reste très peu d'espace autres organes conducteurs formant l'ensemble externe du pour le dispositif de mise à l'atmosphère. En outre, étant donné capuchon. Enfin, une bande métallique 26 ayant un orifice au la très petite dimension de la pile, les mécanismes complexes milieu dont les bords sont retournés afin qu' ils forment des sont inutilisables et la réalisation de diaphragmes et analogues dents élastiques, est placée sur la rondelle 24 et ces dents, est extrêmement délicate avec la plus grande précision qui est 2» lorsqu'elles sont repoussées sur la tête du clou 18, serrent cette nécessaire. En outre, la très petite surface laissée par les extré- tête et maintiennent en place les divers éléments tout en for-mités axiales de la pile impose l'utilisation de diaphragmes, le mant un trajet conducteur de la tête du clou 18 au capuchon cas échéant, de surface extrêmement petite si bien que le respect externe 28. Ce dernier forme alors la borne négative de la pile, de leurs dimensions est extrêmement important et les tolérances Un revêtement externe 30 est placé autour de la zone sont très réduites. 25 latérale de l'enveloppe et est séparé de celle-ci par un manchon isolant 32 qui peut être par exemple formé de papier ou

Ainsi, un dispositif convenable de mise à l'atmosphère utile analogue. Les extrémités supérieures du manchon 30 sont ser-pour les petites piles étanches est très souhaitable. L'invention ties à la périphérie du capuchon externe 28 et autour du fond concerne une pile munie d'un tel dispositif et qui est définie dans pian de l'enveloppe 10 afin que les divers éléments de la pile la revendication 1. 30 soient fermement maintenus.

Dans une mode de réalisation avantageux, le bouchon est un passage évent 34 est destiné à réduire la pression formé avec une cavité dont les dimensions sont choisies afin que régnant vers le côté interne du capuchon 20. Un bouchon 36 le bouchon puisse se loger dans le passage en y étant serré de la ayant la forme représentée est placé dans le passage. Lorsqu'une manière nécessaire. L'extrémité externe du passage se trouve â pression excessive règne dans la pile à la suite du dégagement de une certaine distance de la structure de la pile si bien qu'elle 35 gaz au niveau de l'électrode, étant donné la charge rapide de la laisse un espace convenant au logement du bouchon. pile ou d'autres circonstances, la pression chasse le bouchon 36

Dans un mode de réalisation avantageux de formation de la du passage dans lequel il est logé, et le repousse vers le haut pile, le capuchon d'extrémité est supérieur à l'embouchure de = jusqu'à ce que l'extrémité inférieure du bouchon dégage l'extré-l'enveloppe qui le loge. Un bouchon moulé est placé à une mité supérieure du passage. Le gaz peut alors s'échapper par les profondeur prédéterminée dans un passage de mise à l'atmo- 40 orifices du capuchon externe (non représenté).

sphère formé dans le capuchon. Lorsque l'enveloppe a été Dans certains types de piles, le capuchon d'extrémité (20)

remplie par l'électrolyte, les séparateurs et les autres matières n'est pas serré ou tenu autrement par compression dans la pile appropriées, le capuchon est enfoncé à force dans l'embouchure majs \\ est collé. Dans ce cas, le bouchon 36 a un diamètre de l'enveloppe et il est maintenu en place par sertissage. La suffisamment supérieur à celui du passage pour qu'il soit main-

compression latérale du capuchon d'extrémité accroît la résis- 45 tenu fermement dans celui-ci. La profondeur d'introduction du tance de frottement entre le bouchon et les parois du passage si bouchon et la profondeur de la partie creuse, déterminent la bien que le bouchon peut être libéré à une pression prédéter- pression nécessaire à l'expulsion du bouchon.

minée. En principe, la formation d'un bouchon placé dans le capu-

Dans un autre mode de réalisation, le bouchon a une chon et destiné à être chassé est relativement simple, mais la dimension supérieure à celle du passage et donne l'interférence 50 mise en oeuvre dans le cas des petites piles du type considéré nécessaire en l'absence d'une compression latérale du bouchon. pose des problèmes importants. En particulier, la disposition du

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront bouchon 36 dans le capuchon 20 afin qu'il donne une pression mieux de la description qui va suivre,faite en référence aux fiable et prévisible de décharge a constitué un obstacle formi-

dessins annexés sur lesquels: dable à réalisation pratique.

- la figure 1 est une coupe d'une pile électrique étanche 55

alcaline, réalisée selon l'invention ; On constate que la formation du capuchon 20 d'extrémité

- la figure 2 représente une variante de pile selon l'inven- en une matière plastique qui à la fois est élastique et résiste au tion ; fluage, et l'emmanchement à force du capuchon dans l'embou-

- la figure 3 représente un élément d'une pile selon l'inven- chure de l'enveloppe permettent une coopération étanche et tion, au cours d'une étape de montage ; et 60 prévisible entre le bouchon 36 et l'orifice du capuchon. Le

- la figure 4 représente une autre variante de construction terme «fluage» désigne une résilience durable, ou une résistance de capuchon d'extrémité de pile selon l'invention. au durcissement de la matière élastique, afin que celle-ci, une

La pile représentée sur la figure 1 comprend un mélange fois comprimée, reste sous compression et ne présente pas de gélifié 12 d'électrolyte placé au centre et entouré par un sépara- relaxation des contraintes pendant une longue période. On teur 14. Un second mélange 16 formé couramment de bioxyde 65 détermine que plusieurs matières satisfont à ces critères, la de manganèse ou d'une matière analogue, est placé concentri- principale étant la polysulfone. Celle-ci est disponible sous quement à l'extérieur du séparateur. L'enveloppe 10 est diverses marques telles que «Udel» P1700 (fabriqué par Union conductrice et forme l'électrode positive de la pile alors qu'une Carbide Company). La polysulfone est préparée par réaction du

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sel sodique du 2,2-bis-(4-hydroxyphénol) propane et de la 4,4'- formé au-dessus du passage afin que le bouchon 52A, puisse dichlorodiphénylsulfone. Sous sa forme naturelle et non modi- dégager l'extrémité supérieure du passage 54. En conséquence,

fiée, la polysulfone est une matière thermoplastiqeu rigide et ce passage est raccourci et la surface supérieure du capuchon robuste qui est stable et autoextinguible. En outre, la polysul- d'extrémité se trouve abaissée. Une mince membrane 58 qui fone est élastique et présente un module de fluage relativement 5 peut se rompre est formée à la partie inférieure de l'orifice

élevé, de façon avantageuse dans le cadre de l'invention. central 60 destiné au passage du clou, et facilite la formation

En plus de la polysulfone, il existe d'autres matières, sans d'un joint hermétique autour de la tige du clou.

doute moins avantageuses, telles que les polymères d'oxyde de II faut noter que le bouchon 52A et le capuchon 50A sont phénylène, par exemple vendus sous la marque «Noryl» par solidaires et sont reliés par un flasque d'épaisseur t. Bien que les

General Electric Company. Les composés de «Nylon» chargés m dimensions exactes de la structure puissent varier avec l'applica-

de verre sont aussi utilisables. Enfin, une matière moins avanta- tion et dépendent dans une certaine mesure de la dimension et geuse est le polypropylène. En effet, bien que cette matière soit du type de construction de la pile ainsi que de la nature des relativement peu coûteuse et facilement disponible, elle pré- matières utilisées, l'épaisseur t est de l'ordre de 0,1 mm dans des sente un faible module de fluage aux températures extrêmes et éléments donnant satisfaction. Aprè retrait du moule, le bou-

donne relativement peu satisfaction pour la réalisation des piles 15 chon 52A est repoussé vers le bas si bien que la mince mem-

étanches de qualité élevée qui doivent être utilisées dans des brane de connexion se rompt. Le bouchon est placé à une conditions extrêmes de température. distance prédéterminée dans le passage 54, ne dépassant pas de

La figure 2 représente une variante de capuchon 40 d'extré- préférence la profondeur de la cavité 62. Le jeu nul entre le mité destiné à une pile étanche. Un clou 42 passe par le bouchon et le passage et l'élasticité radiale accrue due à la cavité

capuchon qui le serre si bien qu'ils forment ensemble un joint 20 62 permettent le montage facile du bouchon à la profondeur hermétique et étanche. La tête du clou porte un capuchon voulue et son maintien dans la position voulue lors des opéra-

externe 44 qui, comme indiqué précédemment, forme une élec- tions ultérieures de fabrication.

trode de la pile, plus précisément l'électrode négative dans le cas La figure 4 représente un capuchon d'extrémité formé d'une d'une pile alcaline. Une zone dégagée est réservée autour de la matière différente de celle de la figure 3. Comme précédem-

face supérieure du capuchon et comprend un passage annulaire 25 ment, le bouchon 72 est moulé solidairement du capuchon 70

46. En pratique, on constate qu'il est avantageux que les capu- d'extrémité, les deux parties de l'ensemble étant reliées par un chons d'extrémité, par exemple du type représenté sur les flasque d'épaisseur t. La formation de ces éléments comme figures, soient moulés en polysulfone dans un appareil de mou- représenté afin que le flasque relie la partie supérieure du läge par injection, afin que le passage 48 puisse être formé de bouchon 72 à la partie inférieure du passage 74 permet l'obten-

façon régulière et relativement précise. 30 tion d'une pression de décharge mieux prévisible. En effet,

Comme dans le cas de la figure 1, un bouchon 50 est placé lorsque le bouchon 72 est repoussé vers le haut à partir de la dans le passage évent 48. Dans un mode de réalisation avanta- position représentée si bien que seule la zone ayant la cavité se geux de l'invention, les diamètres du bouchon 50 et du passage trouve dans le passage 74, l'extrémité inférieure du bouchon

48 sont pratiquement égaux, sans jeu ni serrage. Dans la mesure dégage le bord inférieur irrégulier du passage 74. Il faut noter où l'état de la technique et de l'appareillage utilisé ne permet 35 que les zones non lisses sont dues à la rupture de la membrane pas l'utilisation de deux diamètres exactement égaux, il est de connexion. Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 4,

avantageux que le diamètre du bouchon soit supérieur du pas- le bouchon n'a pas à se déplacer au niveau d'une surface sage plutôt que l'inverse. Ainsi le bouchon 50 peut être placé rugueuse ou formée par déchirure, lorsqu'il est chassé du pas-

avec précision dans le passage 48 avant montage du capuchon sage 74 par le gaz à la pression interne de la pile.

d'extrémité sur la pile. Dans une réalisation, le bouchon 50 est 40

formé dans une cavité adjacente mais dans le même moule que Dans le cas de tous les capuchons d'extrémité décrits précé-

le capuchon 40. Après formation initiale des deux éléments mais demment, après la formation mais avant le montage dans la pile avant leur retrait du moule, le bouchon 50 est repoussé dans le étanche, les bouchons sont repoussés dans les passages corre-

passage 48 à une profondeur prédéterminée par un doigt mobile spondants, sur une distance prédéterminée. La longueur d'in-

ou analogue. On détermine que l'opération peut être réalisée 45 trodcution du bouchon dans son passage détermine dans une juste après moulage des éléments sans aucune déformation ou .certaine mesure la pression nécessaire à son extraction donc à la adhérence de ceux-ci, malgré leur coopération par friction. On mise du gaz à l'atmosphère depuis l'intérieur de la pile. Un autre constate en outre que, lorsque le bouchon 50 a une cavité 52, la paramètre qui peut être facilement réglé est l'élasticité du caractéristique de dégagement de gaz sous pression est plus bouchon. Comme indiqué précédemment, l'élasticité peut être régulière et plus prévisible. Cette caractéristique s'applique 50 réglée à l'aide de la profondeur et/ou du diamètre de la cavité

surtout lorsque la partie de la périphérie du bouchon qui formée dans le bouchon. Bien que des bouchons pleins formés coopère avec le passage est limitée à la partie qui entoure la d'une matière rigide, par exemple de «Nylon» donnent satisfac-

cavité, c'est-à-dire qu'elle ne comprend la partie qui est dispo- tion, les bouchons creux sont préférables étant donné l'élasticité

sée autour de la zone pleine du bouchon. due aux parties centrales creuses qui permet la formation des ss bouchons avec une précision inférieure à celle qui est nécessaire

L'extrémité supérieure du passage évent 48 est à une cer- aux bouchons pleins. En outre, l'utilisation d'une cavité dans le taine distance de la cellule si bien qu'il reste un espace convena- bouchon permet aux fabricants de disposer d'un paramètre ble pour que le bouchon puisse dégager le bord supérieur du supplémentaire qui peut être modifié et permet ainsi une varia-

passage et permette la sortie du gaz piégé. Dans le cas considéré, tion des dimensions dans les différents moules. Il faut aussi la tête du clou 42 a un diamètre relativement faible si bien que la 60 noter que les bouchons creux peuvent avoir un chanfrein à

structure qui se trouve au-dessus de la partie supérieure du l'extrémité supérieure afin que l'ensemble du bouchon puisse se bouchon 50 est formée par le capuchon externe 44. trouver dans un passage, la périphérie de la partie supérieure ou

La figure 3 représente un autre mode de réalisation de pleine ne coopérant pas avec les parois du passage.

capuchon d'extrémité brut de moulage, avant disposition du On constate que, après introduction du capuchon élastique clou ou du bouchon de retrait de pression. Dans le type de pile 65 d'extrémité dans l'embouchure de l'enveloppe de la pile, la auquel est destiné le capuchon 50A, la tête du clou (non pression latérale exercée contre le capuchon lors du sertissage représenté) a un flasque de diamètre relativement grand, ou à cause de l'emmanchement à force du capuchon dans comme le clou 18 de la figure 1. Ainsi, un dégagement 56 est l'enveloppe, provoque en réalité une réduction du diamètre du

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passage évent. Ce phénomène assure une coopération encore plus étroite entre les parois du bouchon et le passage. En conséquence, on constate qu'il suffit d'une coopération relativement faible par frottement entre le bouchon et l'orifice lors de l'introduction initiale du bouchon. Cette coopération par frottement assure le maintien en position du bouchon dans le capuchon lors des opérations de fabrication, car une force relativement faible suffit à la mise en place initiale du bouchon. Ainsi, la déformation ou la détérioration du bouchon et du capuchon est minimale. Le serrage supplémentaire entre le bouchon et le capuchon, obtenu par compression du capuchon dans l'enveloppe, accroît la résistance nécessaire pour que le dispositif évent résiste aux pressions habituelles dans la pile.

Il peut être avantageux qu'une pile déterminée ayant une enveloppe tubulaire ait une section non circulaire, ou qu'un capuchon d'extrémité soit formé d'une autre manière en fonction d'une construction particulière de pile.

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1 feuille dessins