Brevet FR2098438A1 — publié le 19720310

L'invention concerne, d'une manière générale, des piles ou batteries de piles électrochimiques du type dit de réserve, c'est-à-dire du type dans lequel un des composants chimique^ ordinairement la solution électrolytique, est, jusqu'à ce que se 5 présente la nécessité de produire de l'énergie électrique, empêché de s'associer d'une manière active, avec les autres composants chimiques. Plus spécifiquement, l'invention concerne des perfectionnements apportés à un certain type de piles ou batteries de 10 piles électrochimiques "de réserve" qui comprend essentiellement un compartiment de pile et une cnambre d'activateur compressible qui sont séparés l'un de l'autre par une cloison comportant une ouverture et un diaphragme susceptible d'être percé et qui ferme ladite ouverture pour empêcher le liquide de s'écouler de la 15 chambre d'activateur dans le compartiment de pile, ainsi qu'une lancette mobile avec la chambre d'activateur, dans laquelle el]e est disposée de manière à transpercer ledit diaphragme lorsque ladite chambre est comprimée en direction de la cloison de séparation. Une telle pile ou batterie de piles est rendue active 20 une fois que le diaphragme a été percé et le liquide activateur issu de la chambre d'activateur a été forcé par la compression de celle-ci à passer par le trou du diaphragme et à entrer en contact avec la pile, ou la batterie de piles renfermée dans le compartiment de pile. 25 Dans les piles ou batteries de type connu et munies des dispositions essentielles précitées (^par. ex. ,les brevets des Etat Unis d'Amérique n°3 '^0^ ^95 et 3 298 868), la lancette est un é-lément rigide dont presque toute la longueur pénètre dans une cavité centrale du compartiment de pile. Une telle disposition 30 a l'inconvénient que la lancette non seulement rétrécit le passage du liquide activateur dans le compartiment de pile, mais cl© s© icôPcirfciLr* empêche aussi la répartition uniforme du liquide activateur /aaiB ledit compartiment de pile.On a résolu partiellement le problème en ménageant autour de la lancette une rainure en spirale, 35 bien que l'exécution d'une telle rainure constituât une opération relativement couteuse.Un autre désavantage de la disposition connue est que la lancette, dès qu'elle se trouve dans le compartiment de pile comme indiqué ci-dessus,ou bien constitue elle-même, si elle est en un matériau électriquement conducteur, un 40 passage pour des courants de perte,ou bien provoque la formation 11 254è2 2 2096438 par la constitution sur elle de dépôts chimiques, à sa surface, d'un passage pour des courants de perte. Une pile ou "batterie de piles "de réserve" présentant les dispositions générales précitées est, selon l'invention, 5 caractérisée par le fait que la lancette est déformable et elle est munie, au voisinage de son extrémité, d'une partie ou pièce qui vient buter sur la paroi de séparation après perçage du diaphragme, de telle manière que la profondeur de pénétration de la lancette dans le compartiment soit limitée et 10 que la compression subséquente de la chambre d'activateur provoque la déformation et l'effondrement ou la rupture de la lancette qui tombe dans la chambre. La lancette ne peut donc pénétrer dans le compartiment de pile plus qu'il n'est nécessaire pour percer le diaphragme. 15 La partie ou pièce de la lancette qui bute sur la paroi de séparation peut être de toute configuration ou forme n'empêcnant pratiquement pas le liquide de s'écouler à travers l'ouverture.Ladite partie peut, par exemple "ponter" l'ouverture et venir buter pratiquement sur deux bords opposés de 20 l'ouverture de la paroi de séparation, en dégageant totalement la majeure partie de la surface de ladite ouverture. La lancette peut avoir une structure en squelette Constitué par au-moins deux fils réunis par une de leurs extrémités pour former le bout ou pointe de la lancette et qui 25 son courbés séparément à leur autre extrémité où ils sont fixés à la paroi mobile de la chambre d'activation. Dans un mode de réalisation préféré , on utilise trois fils disposés en tripode pour assurer la stabilité de la structure dudLt s^uelefe-te. A titre de variante, la lancette peut comprendre un élé-30 ment allongé déformable incurvé ou coudé dans sa longueur, de manière à amorcer l'effondrement de l'élément lorsque la partie formant butée rencontre la résistance du mur de séparation. On va décrire ci-après un exemple de réalisation 35 préféré de l'invention ainsi qu'une variante en se référant aux dessins annexés dans lesquels: Fig.l est une vue en coupe axiale longitudinale d'une batterie électrochimique du type de réserve. 40 Fig.2 représente une portion de ladite batterie pendant une phase initiale de 1'activation. 71 25462 5 2096438 Pig.3 est une vue analogue à la Figure 2 représentant la batterie après activation. . Fig.4 est une vue en perspective de la lancette utilisée dans la batterie des figures 1 à 3, Fig.5 est une vue en perspective d'une variante de la lancette. Telle qu'elle est représentée aux dessins, la batterie du type de réserve a un boitier extérieur composé d'une en_ ceinte cylindrique externe 10, fermé à une de ses extrémités par un élément couvercle 11 et à l'autre extrémité par une plaque ou paroi terminale 12 qui sera décrite plus loin en détail. Le boitier extérieur de la batterie est scellé hermétiquement et sa construction est assez robuste pour supporter des pressions internes élevées. Une cloison 14 sépare le boitier cylindrique en deux compartiments, savoir un compartiment de batterie de piles 15 et un compartiment d'activateur 16j cette cloison comporte une ouverture centrale 17 pour permettre un écoulement du liquide entre le compartiment d'activateur 16 et le compartiment de batterie de piles 15. Jusqu'à ce qu'on désire activer la batterie,un diaphragme 18, en matériau susceptible d'être rompu par perçage, ferme hermétiquement l'ouverture 17, du côté de la cloison 14 où se trouve le compartiment d'activateur l6. Un soufflet 20, dont une des extrémités, ouverte, est scellée sur la cloison 14 autour de l'ouverture 17, est monté dans le compartiment d'activateur 16; l'autre extrémité du souf flet est fermée par une paroi rigide 20 a qui peut se déplacer ver3 la paroi 14 par flexion des parois latérales 20b. Le soufflet 20 forme, avec la cloison 14» une chambre d'activateur compressible, et il contient une solution électrolytique que le diaphragme 18 empêche de pénétrer par l'ouverture 17 dans le compartiment de batterie de piles 15. Une lancette 21, munie d'une extrémité pointue dirigée vers le diaphragme 18 est montée dans le soufflet 15 et par ticipe au mouvement de la paroi rigide 20a sur laquelle elle est fixée, La lancette 21 se compose de trois éléments en fil d'acier inoxydable 22, 23 et 24, soudés ensemble par une de leurs extrémités de manière à constituer l'extrémité pointue de la lancette 21. Les trois fils 22,23 et 24 sont, par leurs que autres extrémités, soudés en trois points différents dfun dis-/ 71 25462 4 »96438 25, formant ainsi une structure stable, ayant une configuration en tripode. fn élément transversal 26, plus nettement représenté à la figure 4 est fixé sur la lancette.21 au voisinage de sa pointe, et fait partie intégrante de ladite lancette, l'élément 5 transversal 26 a une longueur supérieure au diamètre de 1'ouverture 17 de la eloison 14» de telle manière qu'il vient buter sur ladite cloison 14 à peu près sur les borde de Couverture 17, limitant ainsi la profondeur de pénétration de la lancette 21 dans le compartiment de batterie de piles 15. La lancette 21 10 est fixée sur la paroi terminale 20a du soufflet 15 par collage ou soudure de manière à affleurer la surface interne de ladite paroi 20a. Disposé au centre du couvercle 11 on voit un ensemble générateur de gaz constitué d'un propulseur chimique ou géné-15 rateur de gaz 30, contenu dans une coupelle de générateur de gaz 31 vissée dans le couvercle 11. Une paire de fils conducteur 32 sont mie en contact avec le propulseur chimique 30 à travers un bouchon plastique 33* Le compartime^ de batterie de piles 15 contient plu-20 sieurs éléments de piles/ Ces éléments sont disposés autour d'u» colonne tubulaire 41 qui est coaxiale à l'enveloppe cylindrique 10 et occupe l'espace compris entre l'ouverture 17 de la cloison 14 et la paroi terminale 12. La paroi de la colonne tubulaire 41 est percée d'un certain nombre-de trous radiaux 41a 25 conduisant respectivement aux éléments individuels 40 de la batterie de piles. La paroi terminale 12 porte des terminaux ou bornes positif et négatif 43»44. Les éléments de pile 40 sont montés en série de manière à former un empilage d'éléments de piles. 30 x,a borne 43 est reliée par un conducteur à la partie supérieure de ladite batterie tandis que la borne germinal) 44 est de même reliée à sa partie inférièure. On va maintenant décrire ci-après 1'activation de la batterie du type de réserve représentée à la Figure 1, en se référant aussi aux Figures 2 et 3 où l'on voit la batterie à 35 différentes phases de son activation. Lorsqu'on désire activer la batterie, on applique une tension électrique entre les fils conducteurs 32 de l'ensemble générateur de gaz, ce qui provoque l'ignition du gaz propulseur qui brûle ensuite à une vitesse prédéterminée. La production de gaz engendre dans le comparti 71 25462 5 *096438 ment 16 une augmentation de pression qui provoque la compression du soufflet 20 contenant la solution électrolytique sous une pression assez faible, dans des condilions telles que la lancette 21 se déplace vers la cloison 14 en même temps que la 5 paroi terminale 20a du soufflet neurte et transperce le diapiarag me 18. le diapnragme 18 une fois percé est, en outre, rompu par l'écoulement soudain de la solution électrolytique, sous pressi>n accrue, à travers l'ouverture 17, jusque dans le compartiment 15. le résultat gst représenté en figure 3. lorsque la compres-10 s ion du soufflet/continue d'augmenter sous l'effet de l'expansion du gaz dans le compartiment d'activateur 16, l'élément transversal 26 de la lancette 21 vient buter contre la cloison 14» ce qui empêche la lancette 21 de pénétrer d'avantage dans le compartiment de batterie et, par suite, cette compression 15 poursuivie du soufflet 20 contraint les fils 22,23 et 24, composants de la lancette à se courber. Ceci explique que, la configuration initiale de la lancette étant assez rigide pour percer le diaphragme,un déplacement supplémentaire amène l'élément transversal 26 à buter contre la cloison 14 et les fils 22,23 20 et 24 de la lancette 2 à se tordre. Avec la poursuite de la compression du soufflet 20, la lancette 21 s'effondre, comme représentée en figure 3. l'effondrement de la lancette 21 l'empêche pratiquement d'interférer avec l'écoulement du liquide dans le compartiment de batterie, le plus, en empêcnant la lan-25 cette de pénétrer dans le compartiment de batterie, on a éliminé le risque de 1'établissement de passage entre les éléments. lans le mode de réalisation préféré la coupelle est représentée comprimée par une force d'activation du type produit par unj^énérateur de gaz mais il est clair que d'autres 30 moyens, tels que fluidique ou mécaniques, peuvent être utilisés pour créer les mêmes effets. Dans la variante représentée à la figure 5, la lancette 51 comporte une bande de métal munie d'un rebord en semelle 52 qui permet de 3ia fixer à l'intérieur du souffle!? 20 sur la 35 paroi terminale 20a, l'autre extrémité, courànts de pertes, est conformée de façon à constituer une extrémité pointue 53 ainsi qu'une paire d'épaulements 54 disposés de chaque côté de ladite pointe, la largeur des épaulements 54 est supérieure au diamètre de l'ouverture 17, de telle manière qu'ils fonctionnent 40 comme l'élément transversal 26 de la lancette 21 des figures 71 25462 e 2048438 1 à 4. les épaulements 54 sont de préférence meulés en arête de couteau comme représenté. La lancette 51 est coudée à mi-longueur pour constituer un coude 55.Lors du fonctionnement, les épaulements heur-5 tent la cloison 14, la déformation de la lancette 51 commence à l'emplacement du coude 55 qui est décalé par rapport à la ligne de force agissant à travers la lancette 51 entre les parois terminales 20a du soufflet et la cloison 14. Près de sa pointe, la lancette 51 comporte une ouver-10 ture poinçonnée 56 qui, lorsque la lancette s'effondre, diminue son opposition au flot du liquide passant à travers l'ouverture 17. 71 25462 7 2096438 * » • ' % ■' ' REVENDICATIONS 1. Pile ou "batterie .de piles, électrochimique, du type de réserve, comportant un compartiment de piles et une cnambre compressible d'activateur séparés l'un de l'autre par une paroi portant une ouverture, un diapnragme perçable obturant ladite ouverture pour empêcher le liquide de la chambre d'activateur de s'écouler dans le compartiment de piles et une lancette disposée dans la chambre d'activateur et mobile avec elle de manière à percer le diaphragme lorsque la chambre est comprimée en direction de la paroi de séparation, cette pile étant caractérisée par le fait que la lancette est déformable et munie au voisinage de son extrémité d'une partie (26-54) qui bute sur la paroi de séparation après perçage du diapnragme de manière à limiter la profondeur de pénétration de la lancette dans le compartiment de piles et à provoquer la déformation et l'effondrement de la lancette dans la chambre sous l'effet d'une compression subséquente de la chambre d'activateur. 2. Pile, ou batterie de piles, électrochimique, du type de réserve, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la lancette a une structure de squelette comprenant au moins deux fils (22-24) réunis à une de leurs extrémités en formant la pointe de la lancette et s'écartant les uns des autres à leurs extrémités opposées par lesquelles ils sont fixés à une paroi mobile de la chambre d'activateur. 3. Pile, ou batterie de piles, électrochimique, du type de réserve, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lancette est constituée par un élément allongé et déformable (51) coudé dans sa longueur de manière à amorcer l'effondrement dudit élément lorsque ladite pièce de butée rencontre la résistance de la paroi de séparation. 4. Pile ou batterie de piles, électrochimique, du type de réserve, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cnambre d'activateur est constituée par un soufflet dont une extrémité ouverte est fermée par la paroi de séparation.