Brevet FR2349965A1 — publié le 19771125

L'invention concerne les dispositifs de fabrication des sourc-es de courant, notamment un dispositif pour introduire des matières de remplissage et une borne dans l'étui d'une pile. On cOnnaît un dispositif pour introduire des matières de remplissage et une borne dans l'étui d'une pile, qui comporte un instrument sous la forme dtun tube d'injection avec des cavités concentriques dont le nombre est égal au nombre de matières de remplissage, et un canal central, un mécanisme assurant l'injection volumique des matières de remplissage dans les cavités de l'outil et constitué par deux cylindres, la chambre de chacun de ceux-ci abritant un piston avec une tige, et un système de soupapes faisant communiquer a' tour de r81e les chambres desdits cylindres avec les cavités de ltinstrument et les conduites de refoulement débitant les matières de remplissage. te dispositif est aussi muni d'un mécanisme créant une pression contraire à l'écoulement des matières de remplissage. Ce dispositif assure une injection de qualité et-à haut rendement des matières de remplissage dans l'étui de la pile. Pourtant, il a plusieurs inconvénients : i. Grandes pertes de temps durant le cycle de fabrication d'une pile, dues à la rotation des soupapes. Durant un cycle de travail les soupapes font deux rotations, dont la première sert à ouvrir le passage pour les matières de remplissage des chambres des cylindres vers les cavités de l'instrument, tandis que la seconde sert à couper l'amenée des matières de remplissage et à faire communiquer les cavités des cylindres avec les conduites de refoulement. Une réduction considérable de ce temps ou sa suppression permet, tout en conservant une durée constante de l'écoulement des matières de remplissage (durée choisie compte tenu de leurs propriétés physiques et mécaniques), d'augmenter le rendement du dispositif de 25 à 30% au moins. 2. Organisation compliquée de la commande des scupapes. La commande du processus d'écoulemlent des matières de remplissage est assurée par deux mouvements : celui des pistons et celui des soupa#es, et la commande de la rotation des soupapes exige l'emploi d'une série d'éléments cinématiques tels que : couples d'engrenages coniques et cylindriques, mécanisme à croix de Malte, etc; la suppression des mécanismes de commande des soupapes simplifie notablement la construction du dispositif. te but de l'invention est d'éliminer les inconvénients des dispositifs connus. L'invention vise, pour cela, à créer un dispositif pour introduire des matières de remplissage et une borne dans l'étui d'une pile, dispositif dont la construction serait peu compliquée et le rendement élevé, tout en permettant d'améliorer la qualité des piles fabriquées, de rendre leurs caractéristiques plus stables et d'interdire la sortie de la matière de remplissage par dessus le bord de l'outil. La solution consiste en cc que dans le dispositif pour introduire des matières de remplissage et une borne dans l'étui d'une pile, du type comportant un instrument sous forme d'un tube d'injection avec au moins une cavité concentrique et un canal central, un mécanisme assurant l'injection volumique des matires de remplissage dans les cavités de l'instrument et doté de cylindres abritant des pistons avec des tiges et des butées de limitation du déplacement de ces derniers, les chambres desdits cylindres étant mises en communication par des orifices avec des conduites de refoulement et avec les cavités de l'instrument, ainsi qu'un mécanisme créant une pression contraire à l'écoulement des matière de remplissage, suivant l'invention le piston de chaque cylindre du mécanisme d'injection volumique des matières de remplissage est équipé d'une douille servant à dégager un espace pour l'arrivée de la matière de remplissage, la distance entre les orifices faisant communiquer la chambre de chaoue cylindre avec la conduite de refoulement et avec la cavité de l'instrument étant supérieure à la hauteur d'une dose mesurée de matière de remplissage. Une telle réalisation du dispositif permet de constituer une dose de matière de remplissage et d'injecter cette dose dans la cavité du tube d'injection sans que les cavités de celui-ci soient en communication avec les conduites de refoulement. Il est avantageux que, dans le dispositif faisant l'objet de l'invention, le piston de chaque cylindre soit disposé à l'intérieur de la tige correspondante, que ce piston soit muni d'une queue pourvue d'une saignée, que la butée de limitation du déplacement du piston soit réglable et comporte un organe de fixation à billes pour l'engagement et la fixation de ladite queue, dans ledit organe de fixation et que le mécanisme créant la pression contraire à l'écouleisnt des matières de remplissage soit réalisé sous forme d'un poussoir serré contre un appui par un taquet à ressort. Une telle réalisation du dispositif améliore la qualité de la pile, car elle supprime l'éventualité des courts-circuits entre les électrodes. Ceci s'explique par le fait que le début de l'écoulement des matières de remplissage, surtout de la matière de l'électrode négative, a lieu avant le temps prévu par le programme cyclique du dispositif, c'est-à-dire avant que la douille du piston touche la butée. Ceci est at au# frottement entre la douille du piston et la paroi du cylindre, qui provoque parfois les courts-circuits entre les électrodes par suite de l'étalement de la matière de l'électrode négative près du fond de l'étui de pile.A la fin de l'inåection des matières de remplissage#, ltécoulement de la matière de 1' électrode négative à partir de l'instrument continue encore quelque temps. C#eci est dû à la dilatation de la matière de l'électrode négative comprimée dans le mécanisme d'injection volumique, dans les orifices de communication et dans les cavités de l'instrument par la résistance à l'écoulement de la matière de remplissage et par la contre-pression ; il est à noter que-lorsque l'écoulement de la matière de remplissage se termine, la contre-pression continue de la comprimer dans les cavités de l'instrument. la deuxième variante décrite ci-dessus, du dispositif faisant l'objet de l'invention remédie à cet inconvénient. Dans certains cas, quand on emploie une borne sous forme d'une tige, on injecte simultanément dans le mécanisme de refoulement volumique l'électrolyte préalablement épaissi (gélatineux) et la matière de l'électrode négative, c'est-à-dire les matières de remplissage, tandis que la borne de l'électrode est introduite après l'injection. En ce cas, le canal central de l'outil communique avec le mécanisme de refoulement volumique de la matière de remplissage de la pile. Dans cette méthode de fabrication de la pile, la coupure des matières de remplissage, surtout de la matière de l'électrode négative (pâte de zinc), est difficile par suite de l'absence de la borne. Outre cela, l'augmentation de la quantité de pâte de zinc dans la pile et par conséquent dans le tube d'injection due au fait que, dans le cas de l'emploi d'une borne en forme de tige, la construction de la pile est telle qu'il y a toujours 5 à 10 doses unitaires entre le mécanisme de refoulement volumique et le bout du tube d'injection, la pâte de zinc continue à s'écouler après la coupure de l'électrode et la suppression de la pression. la pâte de zinc est saturée de gaz durant la fabrication et surtout le stockage, par suite de la corrosion par l'hydrogène. Pendant l'écoulement, lorsque la pâte de zinc se troiwe sous pression, les bulles de gaz sont comprimées ; quand la pression est supprimée, le volume des bulles devient plus grand et, par conséquantr il se produit un écoulement incontrôlable de la pâte de zinc à partir du tube d'injection après la coupure de l'électrode formée, l'excès atteignant environ 10 ou 1~5# de la longueur de l'électrode. C'est pourquoi, la quantité de pâte de zinc dans la pile varie, ce qui provoque l'instabilité des caractéristiques électriques d'une pile à l'autre. Pour éliminer cet inconvénient, l'instrument peut être muni d'une pièce d'insertion engagée dans son canal et réalisée sous la forme d'une vis ayant à son bout des nervures radiales, ainsi que d'un couteau placé en bout de la pièce d'insertion, ayant la forme et les dimensions de ladite pièce et fixé à une tige passant à travers celle-ci. Une telle réalisation du dispositif est la plus rationnelle pour la fabrication de piles à borne en tige pour exclure totalement les courts-circuits entre les électrodes et pour former une électrode à bout net. Il est avantageux que, dans le dispositif faisant l'objet de l'invention, le canal central de l'instrument communiquant avec le mécanisme d'injection de la matière de remplissage de l'électrode soit muni d'un piston séparant une dose unitaire de la matière de emplissage de l'électrode et injectant cette dose dans la pile. Tous les problèmes exposés plus haut sont résolus gracie l'utilisation des différentes variantes proposées de réalisation du dispositif d'introduction des matières de remplissage dans la pile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs illustrés par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue sc#hématique en coupe du dispositif pour introduire des matières de remplissage et une borne dans une pile, au moment du remplissage des cavités des cylindres ; - les figures 2, 3 et 4, représentent le méme dispositif dans les phases suivantes de fonctionnement ; - la figure 5 représente une vue schématique en coupe d'une variante du mewme dispositif au moment de la construction d'une dose de matière de remplissage ;; - la figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5, c'est-à-dire une vue du mécanisme de contre-pression - les figures 7, 8 illustrent les phases suivantes du fonctionnement du dispositif représenté sur les figures 5, 6 ; - la figure 9 représente une vue schématique-en coupe illustrant une autre variante du dispositif de l'invention, dans leouel l'instrument est muni d'une pièce d'insertion mobile ; - la figure 10 représente le dispositif de la figure 9, mais avec un instrument muni d'un couteau ; - la figure il représente une vue schématique en coupe illustrant une autre variante du dispositif de l'invention, dans lequel le canal central de l'instrument est muni d'un piston ;; - la figure 12 représente le dispositif de la figure Il dans la phase d'introduction des matières de remplissage dans la pile. Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif comporte un instrument sous la forme d'un tube d'injection i avec des cavités concentriwues 2, 3 et un canal central 4. Les cavités concentriques 2, 3 sont respectivement remplies, par exemple, d'une matière de remplissage 5 d'électrode négative et d'un lectrolyte préalablement épaissi (gélatineux) 6, tandis que par le canal central 4 est introduitela borne 7. tes matières de remplissage 5 et 6 sont amenées à l'aide 'un mécanisme d'amenée volumique constitué de cylindres 8, 9 dans lesquels se déplacent des pistons 10 et 11 comportant des tiges 12,13 respectivement. tes chambres des cylindres 8, 9 communiquent à l'aide d'orifices avec les conduites de refoulerent 14, 15, et avec les cavités 2, 3 du tube 1 à travers les canaux 16, 17, de façon que la distance entre lesdits orifices dans chaque cylindre soit superieure à la hauteur d'une dose de matière de remplissage. L'étui de la pile 18 comportant l'électrode positive est engagé sur le tube 1-et la bague de guidage 19 à l'aide de la tige 20. L'amenée de la borne 7 est assurée par une tige 21.Chaque piston 10, il des cylindres 8, 9 conformézent à l'invention, est muni d'une douille 22, 23 placée de fanon à pouvoir se déplacer par rapport à la tige 12, 13 et servant à dégager l'espace pour l'arrivée de la matière de remplissage. Pour empêcher l'écoulement de la matière de l'électrode négative à partir de l'instrument après le refoulement des matières de remplissage, le dispositif est muni d'un mécanisme destiné à créer une contre-pression et se présentant sous la forme d'un appui 24 contre lequel est serrée la tige 20. te dispositif fonctionne de la façon suivante. Lorsque les pistons 10, 11 se trouvent en position inférieure extrême, les matières de remplissage 5, 6 passent des conduites de refoulement 14, 15 respectifs dans les chambres des cylindres 8, 9, comme le montre la figure 1. A ce moment, les douilles 22, 23, sous l'action de la pression des matières de remplissage 5, 6, se replacent le long de l'axe des tiges 12, 13 et viennent buter contre les fixateurs 25, 26.Après le remplissage des chambres des cylindres 8, 9, les tiges 12 13 commencent à monter, ce qui assure l'exécution des opérations successives suivantes a) fermeture des conduites de refoulement 14, 15 par les pistons 10, 11 (figure 2) ; b) mise en communication des chambres des cylindres 8, 9, à travers les canaux 16, 17, avec les cavités 3, 2, respectivement, du tube 1 (figure 3) ; les douilles 22, 23 viennent buter contre les butées 27, 28 et s'arrêtent ; c) injection des matières de remplissage 5, 6 dans les cavités 2, 3 du tube 1 (figure 4). Simultanément avec l'injection des matières de remplissage 5, 6, la tige 21 déplace la borne 7. La pile fabriqufie est enlevée du tube 1, les pistons 10, il descendent jusqu'à leur position inférieure extrême et le processus se répète. les figures 5, 6 montrent une variante du dispositif, qui diffère du dispositif représenté sur les figures 1 à 4 par le fait que dans le mécanisme d'injection volumique des matières de remplissage, les douilles 29, 30 des cylindres 8, 9 sont placées à l'intérieur des tiges 31, 32 et comportent des queues 33, 34 pourvues chacune d'une saignée 35, 36. Les butées 37, 38 disposées dans les cylindres 8, 9 sont réglables et munies d'organes de fixation à billes 39, 40. te mécanisme dréant la pression contraire à l'écoulement de la matière de remplissage est constitué d'un poussoir (tige 20) serré contre l'appui 24 par un taquet 41 à l'aide d'un ressort 42. te dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. Be remplissage des cavités des cylindres 8, 9 par les matières de remplissage 6, 5 se fait par les conduites de refoulement 14, 15 pendant que les tiges 31, 32 sont en position inférieure extrême. Sous l'action de la pression des matières de remplissage 5, 6, les douilles 29, 30 disposées à l'intérieur des tiges 31, 32 se déplacent et viennent buter contre des limiteurs 43, 44.Après le remplissage des chambres des cylindres 8, 9 par les matières de remplissage, les pistons 10, Il comence à monter conjointement avec les tiges 31, 32 et les douilles 29, 30, ce qui assure successivement les opérations suivantes : a) fermeture de circuits de refoulement 14, 15 par les pistons 10, il (figure 7) ; b) mise en communication des chambres des cylindres 8, 9 à travers les canaux 45, 46 avec les cavités concentriques 2, 3 respectives de l'instrument 1 (figure 7) ;; c) au contact des queues 33, 34 des douilles 29, 30 avec les butées réglables 37, 38 respectives, les douilles 29, 30 s'arrêtent, et les tiges jl, 32 en se déplaçant refoulent les matières de remplissage 5, 6, c'estd-dire l'électrolyte gélatineux et la matière de l'électrode négative, dans la cavité de l'électrode positive de la pile 18 en cours de fabrication, engagée sur l'instrument 1 et la bague de guidage 19 par le poussoir-tige 20. La tige 20 engage l'étui de la pile 18 sur l'instrument 1 à force, à l'aide d'une came (non représentée), et, lorsque l'écoulement des matieres de remplissage 5, 6 se termine, crée une contre-pression grâce à la force de frottement résultant de son serrage contre l'appui 24 à l'aide du ressort 42 par l'intermédiaire du taquet 41. Simultanément avec l'injection des matières de remplissage 5, 6, la borne 7 est déplacée par la tige 21. A la fin de la course des tiges 31, 32, leurs parties cylindriques Ra et "bu dirigent les billes des organes 39, 40 dans les saignées 35, 36 des queues 33, 34 des douilles 29, 30. lorsque les matières de remplissage 5, 6 sont introduites dans l'étui de la pile i8, les tiges 31, 32 commencent à descendre. les opérations suivantes se succèdent a) les douilles 29, 30 sont retenues en position supérieure extrême pour créer une décharge, c' est-à-dire l'aspiration d'une partie des matières de remplissage 5, 6 dans l'espace formé entre les faces en bout "c" et dU des douilles 29, 30 et les bouts "e" et "f" des tiges 31, 32 (figure 7) ; b) les douilles 29, 30 sont libérées de leur fixation et retournent avec les tiges 31, 32 en position initiale, après quoi le pro#cessus se répète. les figures 9, 10 représentent une variante du dispositif qui, en cas de fabrication de piles à borne en forme de tige, exclut totalement l'éventualité de courts-circuits entre les électrodes et assure la formation d'une face en bout nette de l'électrode. Dans ce cas, on injecte simultanément dans la cavité de l'électrode positive l'électrolyte géla#tineux et la matière de l'électrode négative, et on n'introduit la borne qu'ultérieurement. Ce dispositif est-remarquable par le fait que l'outil 1 est muni d'une pièce d'insertion engagée dans le canal central 4. frette pièce est une vis 47 dont le bout pressente des nervures radiales et qui est réalisée mobile afin d'exclure la s#ortie de la matière de remplissage au-delà du bord de l'instrument t. Outre cela, l'outil 1 peut être muni d'un couteau 48 (figure 10) placé près du bout de la vis 47, ce couteau ayant la forme et les dimensions de la vis et étant fixé à une tige 49 passant à travers la vis 47. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. L'étui de la pile 18 comportant ltélectrode positive est engagé sur le tube 1 et la b#gue de guidage 19 par la tige 20. Une pression opposée à l'écoulement des matières de remplissage 5, 6 est créde gracie à la force de frottement résultant du serrage de la tige 20 contre l'appui 24 à l'aide du ressort 42 par l'intermédiaire du taquet 41. Le mécanisme d'injection volumique comportant les cylindres 8, 9 injecte simultanément des doses unitaires de matières de remplissage 5, 6 arrivées des conduites de refoulement 14, 15 via les canaux 45, 46, la cavité 3 et le canal central 4 du tube 1 dans l'étui de la pile 18, en les formant. A la fin de l'écoulement des matières de remplissage 5, 6, au moment de l'enlèvement de la pile 18 fabriquée, la pièce d'insertion constituée par la vis 47 et disposée à l'intérieur du canal central 4 se retire dans ledit canal en tournant en même temps autour de son axe (J 900) dans le sens indiqué par la flèche (figures 9, 10), pour envoyer la matière 5 de l'électrode négative dans la pile. Ce retrait de la vis 47 à l'intérieur du canal central 4 avec sa rotation simultanée autour de son axe permet, par suite de l'enlèverrent de la matière de remplissage, d'obtenir la formation d'une façe en bout nette de l'électrode et d'exclure complètement la sortie de la matière de l'électrode par dessus le bord du tube 1, après l'achèvement de l'écoulement et la liruidation des courts-circuits entre les électrodes comme on l'a dit plus haut, cette variante du dispositif peut titre munie d'un couteau 48. Ceci est avantageux quand il s'agit de fabriquer de grandes piles à électrode négative de grand diamètre. l'écoulement des matières de remplissage 5, 6 étant terminé, le couteau 48 tourne (la commande du mécanisme de rotation n est pas représentée) autour de son axe en coupant ltélectrode formée. les figures 11, 12 montrent encore une variante du dispositif de l'invention, utilisée dans le cas où on injecte simultanément dans la cavité de l'électrode positive l'électrolyte gélatineux et la matière de l'électrode négative, c'est-à-dire les matières de remplissage, tandis que l'introduction de la borne se fait plus tard. Dans ce dispositif, le canal central 4 du tube 1 communique avec le mécanisme d'injection volumique de la matière de l'électrode et est muni d'un piston 50 qui sépare une dose unitaire de matière d'électrode et l'introduit dans la pile 18. la matière de remplissage 5 (pate de zinc) passe par le canal central 4, tandis que l'autre matière de remplissage 6 (électrolyte gélatineux) passe par la cavité concentrique 3 du tuyau 1. le dispositif fonctionne de la façon suivante. les matières de remplissage 5, 6 sont amenées par les conduites de refoulement 14, 15 dans les cylindres 8, 9 du mécanisme d'injection volumique, où les doses de matières de remplissage sont séparées pour être injectées à travers les canaux 16, 17 dans la cavité concentrique 3 du tube 1 et son canal central 4. le piston 50 sépare unedose de pâte de zinc et l'injecte dans la pile simultanément atec l'électrolyte gélatineux, dont l'éeoulement à partir de la cavité concentrique 3 du tube -1 se fait de la manière décrite plus haut. Etant donné que le canal central 4 du tube 1 ne contient qu'une seule dose de pate de zinc, les variations de poids d'une dose à l'autre ne dépassent pas 0,1 ou 0,2 g. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui ntont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyenx décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'introduction de matières de remplissage et d'une borne dans l'étui d'une pile, au type comportant un instrument sous la forme d'un tube d'injection comportant au moins une cavité concentrique et un canal central, un mécanisme assurant l'amenée volumique des matières de remplissage dans les cavités de l'instrument et comprenant des cylindres contenant des pistons avec des tiges et des butées limitant le doplacement de ces dernières, les chambres desdits cylindres étant mises en communication, par des orifices, avec des conduites de refoulement pour l'amenée des matières de remplissage et avec les cavités de l'instrument, ainsi qu'un mécanisme créant une pression contraire à l'écoulement des matières de remplissage, caractérisé en ce que le piston de chaque cylindre du mécanisme d'amenée volumique des matières de remplissage comporte une douille mobile servant à libérer un certain volume pour la réception de la matière de remplissage, et en ce que la distance entre les orifices faisant communiquer la chambre de chaque cylindre avec la conduite de refoulement correspondante et avec la cavité correspondante de l'instrument est supérieure à la hauteur d'une dose mesurée de matière de remplissage. 2. Dispositif selon la revendication 1-, caractérisé en ce que la douille du piston de chaque cylindre du mécanisme d'amenée volumique des matières de emplissaoe se trouve à l'intérieur de la tige correspondante et est munie d'une queue pourvue d'une saignée, et en ce que la butée limitant le déplacement du piston est réglable et comporte un organe de fixation à billes recevant et fixant ladite queue, et en ce que le mécanisme créant la pression contraire à l'écoulement des matières de remplissage est un poussoir sous la forme d'une tige serrée contre un appui par un taquet à ressort; 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'instrument comprend une pièce d'insertion engagée dans le canal central précité et réalisée sous la forme d'une vis comportant à son bout des nervures radiales. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pièce d'insertion est une vis réalisée mobile pour prévenir la sortie de la matière de remplissage au-delà du bord de l'instrument. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'instrument précité comprend un couteau placé en bout de la pièce d'insertion et reproduisant sa forme et ses disions, ledit couteau étant fixé à une tige passant à travers ladite pièce d'insertion. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le canal central de l'instrument communique avec le mécanisme d'amenée volumique de la matière de remplissage constituant l'électrode et est muni d'un piston séparant une dose unitaire de ladite matière de remplissage et injectant cette dose dans la pile.