Brevet FR2394180A1 — publié le 19790105

L'invention concerne les moyens de fabrication de piles, et notamment les dispositifs pour l'application dune pâte formant un électrolyte condensé, sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile, pouvant être utilisés pour ltassem blage d'éléments de pile de forme cylindrique dans des lignes de fabrication à transfert0 Un dispositif connu, pour l'application d'un électrolyte condensé sous forme de pâte sur la surface intérieure des bottiers cylindriques d'éléments de piles à électrolyte alcalin, comprend un mandrin avec un canal central, qui est mis en communication avec lgatmosphère par deux canaux latéraux situés à la partie supérieure du mandrin.A la partie inférieure du mandrin, le canal central se termine par un alésage conique dans lequel, à l'aide d'une vis, est montée une soupape de forme correspondant à celle de ltalésage conique, cette soupape formant avec la surface du canal un intervalle annulaire lorsqueelle se trouve dans l'une de ses positions extr#mes, et obturant le canal central lorsqueelle se trouve dans son autre position extr8meO Dans la surface latérale du mandrin, an niveau correspondant au bord supérieur de la couche dF éleetrolyte condensé à appliquer, sont réalisés des canaux pour la sortie de l'excédent d'électrolyte condensé au moment de la formation de la couche dans le boiter de leélémentO Pour le centrage du mandrin par rapport à la surface intérieure du boîtier do l'élément et la limitation en hauteur de la couche appliquée, il est prévu une douille de guidage dont le diamètre intérieur est égal à celui du mandrin, et dont le diamètre extérieur est égal égal au diamètre intérieur du boîtier de l'élément Ce dispositif nermet de réaliser l'application de la couche d'électrolyte condensé pâteux sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile du boitier de l'élément par dosage préliminaire, par procédé volumetrique de l'électrolyte condensé, dans la cavité du boîtier de l'élément, mise en place de la douille de guidage sur la partie supérieure du boîtier enfoncement du mandrin à travers la douille de guidage dans le boîtier et répartition par refoulement de l'électrolyte condensé sur la surface intérieure du boîtier de l'élément. Durant cette opération, à l'instant initial de l'enfoncement du mandrin, la soupape est mise en position ouverte, dans laquelle elle met ltespace se trouvant au-dessous du mandrin en communication avec l'atmosphère, ce qui exclut la montée de la pression à l'intérieur du boîtier de l'élément A l'instant où le mandrin entre on contact avec I'électrolyte condensé, la soupape obture le canal central. L'enfoncement du mandrin se poursuivant, l'éléctrolyte condensé remplit -l'espace entre la paroi du boîtier et la surface extérieure du mandrin. L'enfoncement du mandrin est arrêté après formation de la couche voulue d'électrolyte condensé, entre la face au mandrin et le fond du boiter, l'excédent d'électrolyte condensé étant chassé à travers les canaux latéraux. Ceci fait, le mandrin et la douille de guidage sont sortis du boîtier. Le dispositif connu, qui vient d'être décrit, permet d'appliquer des couches d'électrolyte condensé d'épaisseur relativement grande. Dans le cas de l'application de couches minces pour des éléments de piles présentant des caractéristiques électriques accrues, il peut se produire un important rebut, du à la mauvaise qualité de la couche. En outre, le mandrin, de même que la soupape, doivent etre réalisés en matériaa ayant une adhérence minimale, car dans le cas contraire 1'électrolyte condensé s'accrocherait au mandrin et la couche appliquée serait détruite lors du retrait du mandrin hors du bolier. Par ailleurs, pour la même raison, un tel dispositif connu ne peut étre utilisé pour appliquer un électroote condensé ayant une adhérence accrue. Le dispositif a un rendement faible, par suite du dosage préliminaire de l'électrolyte condensé dans le boîtier et de l'opération de mise en place de la douille de guidage. On connaît un autre dispositif pour l'application d'un électrolyte condensé en forme de pâte sur la surface intérieure de l'élec- trode cylindrique d'un élément de pile. Ce dispositif comprend un mandrin cylindrique, monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif et ayant un canal central dans lequel est placé un noyau cylindrique. A la partie inférieure, le canal central du mandrin s'achève par un chambrage cylindrique pour la pute. Le noyau comprend un canal pour ltadmission de l'air vers le chambrage central à patte. Dans un chambrage central du noyau est placé un piston avec une tige, et, à la partie supérieure du mandrin, est montée une butée pour la tige du piston. Le noyau comporte également à sa partie supérieure un trou pour l'admission de la pate dans son chambrage central, et, à sa partie inférieure, des canaux pour la sortie de la pâte dans le chambrage cylindrique du mandrin. Âu-dessous des canaux pour la sortie de la pate, le noyau est réalisé en forme de tronc de c8ne dont la grande base constitue la face du noyau et dont l'angle d'inclinaison de la génératrice par rapport à la grande base est comprise entre 18 et 600. Le piston avec sa tige, la butée et le trou d'admission de la pate constituent un système de dosage de la pUte à appliquer sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique. Le dispositif connu qui vient d'store décrit,permet d'appliquer l'électrolyte condensé pateux indépendamment de son adhérence sur la surface intérieure de l1électrod# cylindrique sous un certain angle par rapport à celle-ci grâce an jeu conique entre la partie inférieu- re du noyau et la partie d'extrémité du mandrin, qui a une section conique a L'épaisseur de la couche de pâte appliquée est déterminée par les dimensions -de ce Jeu conique et peut être réglée par déplacement relatif du mandrin et du noyau t la hauteur de la couche appliquée est déterminée par le volume du chambrage central du noyau. Bien que le dispositif connu permette d'appliquer des couches de pâte de n'importe quelle épaisseur voulue, le changement de la quantité totale de pâte à appliquer requiert le changement du volume du chambrage central du noyau, ce qui implique le changement du noyau, ctest à dire des pertes de temps importantes. En outre, étant donné que dans le dispositif on n'a pas prévu de suppression du Jeu conique entre la partie d'extrémité du mandrin et la partie inférieure du noyau après achèvement de ltepplication de la couche de pate, une certaine quantité de pSte peut être appliquée sur la portion de surface intérieure de l'électrode qui constitue la paroi de la chambre à air de l'élément de pile, en cours de réalisation. L'invention vise à créer un dispositif pour l'application d'une pâte sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique de élé- ment de pile, dans lequel la nouvelle conception du mandrin, du noyau et du système de dosage de la ptts permettraient d'assurer l'application d'une couche de pâte uniforme d'épaisseur prescrite, un bon contact de cette couche avec la surface intérieure de l'élec- trode cylindrique et la possibilité d'appliquer la couche sur une portion strictement déterminée de la surface intérieure de l~lee- trode, tout en garantissant un rendement élevé, une bonne fiabilité et un fonctionnement efficace dans les conditions de fabrication à transfert. Elle a donc pour objet un dispositif pour l'application d'une pate sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile, comprenant un mandrin cylindrique avec un canal central, monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif, et un noyau placé dans le canal central du mandrin, lequel comporte à son extrémité un chambrage pour la pâte à appliquer sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique, le noyau comportant un canal pour l'air comprimé et sa partie inférieure étant réalisée en forme de tronc de cOne dont la grande base constitue la face du noyau et dont l'angle d'inclinaison de la génératrice par rapport à la grande base est compris entre 10 à 60- caractérisé en ce qu'il comporte un vérin hydraulique, un ressort et un corps cylin- drique monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif et divisé par une cloison avec un alésage en une partie supérieure, dans laquelle est placé le vérin hydraulique dont la tige porte à son extrémité un écrou limiteur de diamètre supérieur à celui de l'alésage de la cloison, et en une partie inférieure dans laquelle est maintenue fixe la partie supérieure du mandrin dans lequel sont réalisés le long du canal central trois chambrages successifs, le premier renfermant un ressort monté sur le noyau et venant en butée par son extrémité inférieure contre le fond du chambrage et par son extrémité' supérieure contre un écrou de réglage du noyau monté sur ltextrémit supérieure du noyau au-dessous de la cloison du corps et ayant un diamètre plus petit que celui dudit chambrage du mandrin, le second chambrage étant mis en comunication avec une source d'air comprimé par un trou latéral du mandrin et situé dans la zone du trou latéral du noyau mettant son canal d'admission d'air comprimé en communication avec ledit chambrage, et le troisième chambrage étant mis en communication par un autre trou latéral du mandrin avec la source fournissant la pâte sous pression et par au moins un canal réalisé dans le mandrin, avec ledit chambrage à pâte ; le noyau étant placé dans le canal central de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif sous l'action du vérin hydraulique qui constitue, conjointement avec le ressort, le système de dosage de la pate le rapport du diamètre de la grande base de la partie inférieure du noyau au diamètre de la surface extérieure du mandrin étant choisi compris entre out77 et 0,98. Le dispositif pour l'application dtune pâte sur la surface inté- rieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile, faisant leobjet de l'invention, peut être utilisé efficacement sur des lignes à transfert car, tout en ayant un grande rendement et une bonne fiabilité, il assure une bonne qualité d'application de la pâtes En outre, le dispositif suivant l'invention est de réalisation telle qu'il peut être disposé en ligne avec d'autres dispositifs similaires à des intervalles réduits au minimum, égaux, par exemple, à deux diamètres des électrodes cylindriques 9 en outre, il est possible, le cas échéant, de remplacer de n'importe lequel des dispositifs de la ligne par un dispositif de recha ge. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront an cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 représente, en coupe longitudinale, la vue d'un dispositif pour l'application d'une pàte sur la surface intév rieure de l'électrode cylindrique d'une pile, suivant l'invention - la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il Fig. 1 - la Fig, 3 représente, en coupe longitudinale, la partie infé rieure du noyau et du mandrin du dispositif suivant l'invention - la Fig. 4 représente, en coupe longitudinale, la disposition relative des pièces du dispositif an moment où la pâte est appliquée sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile, suivant l'invention - la Fig, 5 représente en coupe longitudinale la disposition relative des pièces du dispositif après l'application de la couche de ptte sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique. Le dispositif pour l'application d'une pâte sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile comprend un corps cylindrique 1 (Fig. î), fixé dans une traverse 2 qui est liée cinématiquement, par 11 intermédiaire dune tige 3, à un méca nisme d'actionnement (non représenté), qui anime le corps cylindrique 1 d'un mouvement rectiligne alternatif, dans les sens des flèches F et F1. Le corps cylindrique 1 est partagé par une cloison 4, avec un alésage 5 dans sa partie centrale, en une partie supérieure 6 et une partie inférieure 7. Dans la partie supérieure 6 du corps cylindrique 1 est placé un vérin hydraulique 8, à simple effet0 Sa première chambre 9 est connectée par un raccord 10 à un circuit hydraulique (non représenté). Le mécanisme de commande du circuit est lié cinématiquement au mécanisme d'actionnement du corps cylindrique 1, afin que les mouvements du vérin 8 s'effectuent en accord avec ceux du corps cylindrique 1, par admission d'huile dans le sens de la flèche L au moment de l'application de la pâte et par évacuation d'huile dans le sens de la flèche L1 au moment de l'interruption de l'application de la pâte. Dans la partie inférieure du vérin 8 est ménagé un canal 11 qui met la seconde chambre 12 du vérin 8 en communication avec l'atmosphère afin d'éviter la mise en dépression et de recueillir les fuites d'huile éventuelles du vérin 8. Sur la tige 13 du vérin 8 est monté un écrou limiteur 14, qui sert à assurer l'écartement prescrit $ entre la surface 15 de la cloison 4 et la surface d'extrémité 16 de l'écrou 14. L'écrou limitour 14 est bloqué en position par un contre-écrou 17. Dans la partie inférieure 7 du corps cylindrique 1 est maintenu fixe un mandrin cylindrique 18, qui comporte un canal central 19 et un chambrage 20 dans sa partie inférieure. Le chambrage 20 reçoit la pâte à appliquer par des canaux 21. Dans la partie supérieure du mandrin cylindrique 18 il est prévu encore un chambrage 22, dans lequel est placé un ressort 23. Dans la partie intermédiaire du mandrin cylindrique 18 sont ménagés un chambrage étanche 24, qu'un trou latéral 25 met en communication avec une source d'air comprimé, et un chambrage 26, qu'un trou latéral 27 met en communication avec une source fournissant la pâte sous pression (la source d'air comprimé et la source de pâte sous pression ne sont pas représentées). Des flèches f montrent comment circule l'air comprimé, et des flèches m montrent comment circule la patte. Le chambrage 26 est mis en communication avec le chambrage 20 par les canaux 21. Dans le canal central 19 du mandrin cylindrique 18 est placé un noyau 28, monté de façon à pouvoir exécuter dans ce canal 19 un mouvement rectiligne alternatif, sous l'action du ressort 23 et de la tige 13 du vérin 8, laquelle se trouve en contact avec la face 29 du noyau 28. Le noyau 28 constitue, avec le ressort 23, un système de dosage de la pâte. À la partie supérieure du noyau 28 sont montés un écrou 30 et un contre-écrou 31, serrant le ressort 23 contre le fond du chambrage cylindrique 22 du mandrin 18. Le diamètre de l'écrou 30 et du contreéc#rou 31 est plus petit que le diamètre du chambrage cylindrique 22. La Fig. 2 représente la coupe suivant la ligne II-II de la Fig.1, et fait apparaitre plusieurs (huit) canaux -21 par lesquels la p & e passe du chambrage 26 (Fig 1) au chambrage 20 du mandrin 18. Le nombre de canaux 21 (Fig. 2) peut être quelconque. La Fig. 3 représente la partie inférieure 32 du noyau 28 en coupe longitudinale. La partie inférieure 32 du noyau 28 est réalisée on forme de tronc de cône, dont le diamètre de la petite base 33 est égal au diamètre de la partie cylindrique j4 du noyau 28. Le diamètre de la grande base 35 du tronc de co#e de la partie inférieure 32 est plus petit que le diamètre de la surface extérieure 36 du mandrin 18. Le rapport des diamètres indiqués est choisi compris entre 0,77 et 0,98 et l'angle d'inclinaison de la génératrice 37 du cône par rapport à la grande base 35 est choisi compris entre 10 et 600. Suivant l'axe du noyau 28, de sa partie inférieure 32 à un trou latéral 38 (Fig. 1), situé dans la zone da chambrage étanche 24, est percé un canal 39 (Fig0 3) pour l'admission de l'air comprimé dans la cavité de l'électrode cylindrique 40. L'air circule suivant les flèches f au moment où la couche 41 (Fig. 4) de patte est appliquée sur la surface intérieure de l'électrode 40 jusqu'à la cote 42 à laquelle se trouve la chambre à air de l'élément de pile. La partie inférieure 32 (Fig. 3) du noyau 28 est on contact par sa grande base 35 avec la partie d'extrémité 43 du mandrin 18, qui est réalisée par rapport à la base 35 sous un angle plus grand que l'angle d'inclinaison de la génératrice 379 d'une valeur non infé rieure à 20 et non supérieure à 600. Le dispositif pour l'application d'une pâte sur la surface inté- rieur de l'électrode cylindrique d'un élément de pile fonctionne de la façon suivante. Au moment initial, le mécanisme d'actionnement, agissant par l'in- termédiaire de la tige 3 (Fig. 1) et de la traverse 2, fait déplacer le corps 1 dans le sens de la flèche F1 jusqu'à la position haute0 L'électrode 40 est amende sous le mandrin 18 par un dispositif de transfert de type connu et bloqué dans la position de travail à l'aide de butées 44 (Fig. 4). A travers le trou 27 (Fig. 1) dans le sens de la flèche m est admise la pâte fournie sous pression par une source. A ce moment, la pression d'huile est absente dans la chambre g du vérin 89 et l'excès d'huile sort à travers le raccord 10, dans le sens indiqué par la flèche L1. Sous l'action du ressort 23 le noyau 28 remonte et, à sa position haute, il entre en contact avec la tige 13 par sa face 29. L'écrou de réglage 14 est placé dans une position telle qu'entre sa surface d'extrémité 16 et le plan 15 de la cloison 4 il reste un écartement # correspondant à l'épaisseur prescrite pour la couche de pâte à appliquer. La partie inférieure 32 du noyau 28 est serrée par la grande base 35 de son cône contre la partie d'extrémité 43 (Fig. 3) du mandrin 18 par un effort assurant la coupure de la veine de pate arrivant sous pression du chambrage 26 (Fig. 1), par l'intermédiaire des canaux 21, au ehambrage 20. L'effort de fermeture est réglé par compression du ressort 23 à l'aide de ltécrou 30, lequel est bloqué par le centre-écrou 31#. Une fois l'électrode cylindrique 40 mise dans l'axe du mandrin 18 le corps 1 est descendu avec le mandrin 18 dans le sens de la flèche F, Jusqu'au fond de l'électrode 40 (Fig. 4). Ensuite, l'huile sous pression est admise dans la chambre 9 (Fig. 1) du vérin 8, à travers le raccord 10, dans le sens de la flèche L, à partir du circuit hydraulique. Il en résulte que la tige 13 se déplace de la valeur de l'écartement ~ entre la surface 15 de la cloison 4 et la surface d'extrémité 16 de l'écrou 14. Entre la partie d'extrémité 43 (Fig. 3) du mandrin 18 et la partie tronconique inférieure 32 du noyau 28, il se forme alors une fente concentrique à travers laquelle la pâte sous pression passe dans le sens de la flèche m (Fig. 4) pour parvenir à la surface intérieure de ltélectrode cylindrique 40. Durant le mouvement inverse, ascendant, du mandrin 18, avec éloignement par rapport an fond de l'électrode 40, dans- le sens de la flèche F1, une couche 41 de pâe se forme sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique 40. Pendant le déplacement du mandrin 18 dans le sens de la flèche de l'air comprimé admis dans la cavité de l'électrode 40 à travers le trou latéral 25 dans le sens de la flèche f, assure l'adhérenca de la couche 41 de pate contre la surface intérieure de l'électrode 40. Quand la base 35 est arrivée à la cote 42, la pression de l'huile est enlevée de la chambre 9 (Fig. 1) du vérin 8 g il s'ensuit que le noyau 28 remonte dans sa position haute sous l'action du ressort 23 et coupe avec sa partie inférieure 32 la veine de pate venant du chambrage 20. Une telle disposition relative du noyau 28 du mandrin 18 et de I'électrode cylindrique 40 est montrée à la Fig 5 ; les butées 44 interdisent le déplacement vertical de l'électrode 40 à la suite du mandrin 18. Lladmission de l'air comprimé est interrompue dès que le mandrin 18 sort de l'électrode cylindrique 40, après quoi l'électrode 40, sur la surface intérieure de laquelle une couche 41 de pâte est appliquée Jusqu'à la cote 42, est transmise par un dispositif de transfert de type connu à l'opération suivante d'assemblage de l'élément de pile. Toute la séquence des opérations de déplacement du mandrin 18 (Fig. 5) et du noyau 28 peut être assurée par un mécanisme de synchro= nisation de conception connue, employé dans les lignes de transfert dans des conditions de la fabrication de série d'éléments de pile Le dispositif pour l'application d'une pate sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile suivant l'invention, peut etre utilisé avec efficacité dans les conditions de fabrication que l'on trouve dans les lignes à transfert, étant donné que sa réalisation permet de placer plusieurs dispositifs ana logues en ligne le long de la ligne de transfert. En outre, le dispositif assure une bonne qualité de la couche 41 de pàte appliquée ; épaisseur prescrite, uniformité, hauteur seule- ment jusqu'à la cote 42 qui est la limite de la chambre à air de l'élément de pile en cours de réalisation, ainsi qu'un bon contact de la couche 41 avec la surface intérieure de l'électrode cylindrique 40. - REVENDICATION Dispositif pour l'application d'une pâte sur la surface intérieure de l'électrode cylindrique d'un élément de pile, comprenant un mandrin cylindrique avec un canal central, monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif, et un noyau placé dans le canal central du mandrin, lequel a dans son extrémité un chambrage pour la pâte, ainsi qu'un système de dosage de la pâte à appliquer sur la surface intérieure- de l'électrode cylindrique, le noyau ayant un canal pour l'air comprimé, et sa partie inférieure étant réalisée en forme de tronc de cône dont la grande base constitue la face du noyau et dont l'angle d'inclinaison de la génératrice par rapport à la grande base est choisi compris entre 10 et 600, caractérisé en ce qu'il comporte un vérin hydraulique, un ressort et un corps cylindrique monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif et partagé par une cloison avec un alésage, en une partie supérieure dans laquelle est placé le vérin hydraulique dont la tige porte à son extrémité un écrou limiteur, de diamètre plus grand que celui de l'alésage de la cloison et en une partie inférieure dans laquelle est maintenue fixe la-partie supérieure du mandrin dans lequel #sont réalisés le long du canal central, trois chambrages successifs, le premier renfermant un ressort monté sur le noyau et butant par son extrémité inférieure contre le fond du chambrage et par son extrémité supérieure, contre un écrou de réglage du noyau, monté sur ltextrémité supérieure du noyau, au-dessous de la cloison du corps et ayant un diamètre plus petit que celui dudit chambrage du mandrin, le second chambrage étant mis en communication avec une source d'air comprimé par un trou latéral du mandrin et situé dans la zone du trou latéral du noyau mettant son canal d'ad- mission de l'air comprimé en communication avec ledit chambrage, et le troisième chambrage étant mis on communication, par un autre trou latéral du mandrin avec une source fournissant la pâte sous pression et, par au moins un canal réalisé dans le mandrin, avec le chambrage à pâte à l'extrémité du mandrin, le noyau étant placé dans le canal central de façon à pouvoir exécuter un mouvement rectiligne alternatif sous l'action du vérin hydraulique, qui constitue, conjointement avec le ressort, unasystème de dosage de la pâtre, et le rapport du diamètre de la grande base de la partie inférieure du noyau au diamètre de la surface extérieure du mandrin étant choisi compris entre 0,77 et 0,98.