Brevet FR2417045A1 — publié le 19790907

L'invention concerne une soupape de sûreté destinée à un récipient susceptible de supporter une surpression interne et a été étudiée plus parti oulièreient pour des générateurs électrochimiques. De nombreux types de soupape ont été proposés, parmi lesquels on peut citer le dispositif selon le brevet français n0 1.44Z.110 dans lequel un joint torique élastique comprimé par un rivet contre le couvercle d'un générateur électrochimique est dilaté par la pression interne de façon à laisser passer ioientanéient les gaz. Ce dispositif qui a de nombreux avantages ne permet cependant un réglage très précis de la pression d'ouverture qu'avec des caractéristiques constantes de dimension des pièces et de qualité du matériau du joint. Dans le dispositif du brevet français 1.592.694 on décrit une soupape en deux parties : une coupelle à laquelle est fixé un corps en élastomère, et un logement cylindrique comprenant un fond percé d'un orifice. L'enfoncement de la coupelle dans ou autour du logement comprime le corps élastique sur le fond du logement. Il en résulte une facilité de réglage soit de la pression du corps élastique, soit de la hauteur du siège de la soupape, qui n'existe pas dans le cas du rivetage selon le brevet français 1.442.110. La mise en oeuvre d'un joint torique est cependant plus facile et plus facilement automatisable que celle du corps en élastomère selon le brevet français 1.592.694. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet une soupape de sûreté pour un récipient susceptible de supporter une surpression interne, constituée par un logement cylindrique pratiqué dans une paroi du récipient et un joint en matériau élastique comprimé sur le logement par un organe fixé audit logement par engagement à force, ledit organe comprenant une partie plane et une partie au moins partiellement cylindrique, l'axe du cylindre étant perpendiculaire à la partie plane, et ledit joint ayant une forme torique. Selon une réalisation avantageuse, ledit joint est logé dans une gorge sur la partie cylindrique dudit organe qui est enfoncé dans ledit logement. Selon une réalisation préférée ledit joint est comprimé entre la partie plane dudit organe et une extrémité circulaire dudit logement. L'invention a également pour objet un générateur électrochimique dont le boîtier est constitué par un récipient comportant une soupape selon l'invention. Celle-ci sera mieux comprise et ses avantages ressortiront plus clairement grâce à la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation illustrés par les dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une coupe d'un générateur électrochimique comportant une soupape réalisée selon l'invention. La figure 2 représente une autre réalisation d'une soupape selon l'inven tion. Dans cette figure, la figure 2a montre en coupe partielle la soupape montée dans un générateur, la figure 2b est une vue en perspective éclatée des différents éléments de la soupape, et la figure 2c est une vue en coupe selon la ligne Il-Il de la figure 2b. La figure 3 représente un troisième exemple de réalisation d'une soupape selon l'invention. Dans cette figure, la figure 3a montre en coupe partielle la soupape montée dans un générateur et la figure 3b est une vue en perspective éclatée des différents éléments de la soupape. La figure 4 représente un quatrième exemple de réalisation d'une soupape selon l'invention, en coupe. Dans cette figure, la figure 4a est une vue en élévation partiellement attachée et coupée de la soupape montée dans un générateur et la figure 4b est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 4a. La figure 1 représente un générateur électrochimique selon l'invention. Un boiter métallique 1, de forme cylindrique, est fermé par un couvercle également métallique 2 et sa partie supérieure est sertie sur un joint isolant 3 qui enserre le bord extérieur du couvercle 2. Une électrode positive annulaire 4 est en contact avec le boîtier 1 qui sert de collecteur et de sortie de courant positive. Un séparateur 5 sépare l'électrode 4 de l'électrode négative 6. Le générateur qui est décrit et représenté dans le présent exemple est une pile du type décrit dans la demande de brevet français 77.11.565, où l'électrode négative est composée de deux parties hémicylindriques, la matière active négative se dissolvant au fur et à mesure de la décharge du générateur. L'électrode 6 est isolée du fond du boîtier par un disque 15 et une coupelle 14 isolants. Sur la surface interne de l'électrode négative6 est disposée une tresse métallique cylindrique7 qui, lorsque la pile est à l'état chargé, est dans son état d'élongation maximale, comme décrit dans la demande de brevet n0 77.11.565. Une entretoise métallique 8 repose par un épaulement sur la tresse 7 et contient un ressort métallique 9 qui, à sa partie inférieure, s'appuie sur un autre épaulement de ltentretoise, situé à ltextrémité opposée et dirigé en sens inverse du premier.La tresse métallique sert de collecteur de l'électrode 6 et exerce une poussée centrifuge sur celle-ci, car elle subit de la part du ressort 9 un effort axial transmis par l'entretoise 8, qui tend à raccourcir la tresse 7 et par conséquent à lui donner un diamètre croissant. Lorsque l'électrode 6 passe en solution par sa surface située contre le séparateur 5, elle reste en contact avec celui-ci, grâce à la poussée centrifuge exercée par la tresse 7. Le couvercle 2 est perforé dans sa partie centrale et les bords relevés de la perforation forment un logement cylindrique 19. Un organe métallique 10 est engagé dans le logement 19. Cet organe se compose d'une partie plane 12 et d'une partie perpendiculaire au plan de 12 dont le corps a une section à peu près triangulaire, les angles du triangle étant remplacés par des surfaces cylindriques 13. La base 18 de l'organe 10 se-termine en pointe. Pour mieux comprendre la forme de l'organe 10 il faut se reporter à la figure 2. La figure 2b comporte le dessin en perspective d'un organe 110 semblable à l'organe 10, les parties 112 et 113 correspondant aux parties 12 et 13 de l'organe 10, et la partie 118 à la base 18. Une coupe selon la ligne Il-Il de cet organe 110 est représentée sur la figure 2c. Les parties cylindriques 13 de l'organe 10 correspondant aux parties 113 représentées sur la figure 2c s'engagent à frottement dans le logement cylindrique 19. Un joint torique 11 est comprimé entre la partie 12 de l'organe 10 et le bord circulaire du logement 19. Lorsqu'il se produit une surpression à l'intérieur de la pile les gaz agissent sur le joint 11 qui, en se déformant leur livre passage à la pression déterminée par le degré d'enfoncement de l'organe 10 dans le logement 19. Par ailleurs la partie inférieure 18 de l'organe 10 s'engage dans le ressort 9 qu'elle maintient sous tension et avec lequel elle forme un contact électrique. L'organe 10 sert donc de borne de sortie négative de la pile. Une seconde variante de la soupape selon l'invention est représentée sur la figure 2 où les repères désignant les pièces analogues à celles de la figure 1 sont ceux de la figure 1 augmentés de 100. Les figures 2b et 2c, comte on l'a vu, représentent un organe 110 semblable à l'organe 10 et comportant une partie plane 112, des parties cylindriques 113 et une base 118. La figure 2b comporte en outre une vue en perspective d'une pièce de maintien composée d'une partie cylindrique 116 évasée vers le bas et d'une partie crénelée 117. Sur la figure 2a on a représenté en coupe la soupape où l'organe 110 et la pièce de maintien 116-117 sont mis en place, l'un dans un logement 119 analogue au logement 19 de la figure 1, et pratiqué dans un couvercle 102 de la pile, et l'autre autour de ce logement. Un joint torique 111 repose sur le logement 119 sur lequel il est comprimé par la partie 112 de l'organe 110. La partie cylindrique 116 s'engage à frottement autour du logement 119 et la partie crénelée 117 sur laquelle repose la partie 112 maintient le joint 111. Cette pièce de maintien peut aussi limiter l'enfoncement de l'organe 110 pour éviter l'écrasement accidentel du joint 111. La base 118 a le même rôle que la base 18 vis à vis du ressort 9 de la pile. Une troisième variante de soupape selon l'invention a été représentée à la figure 3, sur laquelle les pièces analogues à celles de la figure 1 ont été représentées avec des repères augmentés de 200. C'est ainsi que sur la figure 3b on voit en perspective un organe métallique 210 composé d'une partie plane 212 et d'une partie qui lui est perpendiculaire et comporte des portions cylindriques 213 évasées à la partie inférieure et évidées en 221. Coxe on le voit sur la figure 3a, cet organe 210 est emboîté extérieurement à un logement 219 analogue au logement 19- de la figure 1 et pratiqué dans un couvercle 202 de la pile. Un joint torique 211 est comprimé sur le haut circulaire du logement 219 par la partie 212 de l'organe 210 et maintenu par les portions 213 de cet organe, les évidements 221 permettant ltéchappement des gaz. Cette fois-ci la sortie du courant de l'électrode négative est cr par use assurée par une pièce cylindro-conique apparaissant en perspective sur la figure 3b où l'on voit la partie cylindrique 216 et la partie conique 218 perforée au su et du cône en 222 pour laisser passer les gaz. La partie conique 218 de cette pièce métallique, engagée à force dans le logement 219 par sa partie cylindrique 216, s'engage dans le ressort 9 de la pile colae la partie 18 de l'organe 10. Une quatrième variante de la soupape selon l'invention a été représentée sur la figure 4 où les pièces analogues à celles de la figure 1 sont représentées avec les repères de la figure 1 augmentés de 300. Sur la figure 4a on voit en élévation une portion d'un couvercle 302 de la pile et un logement 319 pratiqué dans ce couvercle et analogue au logement 19 de la figure 1. Cependant on a pratiqué à sa partie supérieure des échancrures 323. La figure 4a représente également en coupe partielle la soupape selon l'invention. Dans le logement 319 est enfoncée à frottement une pièce 310 se composant d'une partie plane 312 et d'une partie cylindrique 313 dans laquelle ont été pratiquées des nervures perpendiculaires à la partie 312. Cette partie 313 se termine par une partie conique 318.Une gorge perpendiculaire à ces rainures a été pratiquée dans l'organe 310 à une hauteur telle qu'elle se trouve contre la paroi du logement 319 quand l'organe 310 est enfoncé dans ce logement. La figure 4b représente une section de ltorgane 310 à la hauteur de la ligne IV-IV de la figure 4a. La gorge contient un joint torique 311 dont les dimensions sont telles qu'il est comprimé contre la paroi du logement 319. Les gaz en surpression à l'intérieur de la pile déforment ce joint et se dégagent par les cannelures de l'organe 10 et les échancrures 323 du logement 319. La base conique 318 s'enfonce dans le ressort 9 de la pile comme la base 18 de l'organe 10 de la figure 1. On voit que la soupape selon l'invention se prete particulièrement bien au rôle de soupape pour les gaz et de borne pour l'une des polarités de la pile. Elle est particulièrement adaptée à l'usage dans des piles au lithium à cathode liquide constituée par du chlorure de thionyle par exemple. La description qui précède a été donnée uniquement à titre d'exemple et l'on pourrait y apporter des variantes sans sortir pour cela du domaine de l'invention. C'est ainsi par exemple que les enfoncements à force, soit de l'organe, soit de la pièce de maintien, peuvent être renforcés par des points de soudure ou un collage ou toute autre méthode de fixation. REVENDICATIONS 1/ Soupape de sûreté pour un récipient susceptible de supporter une surpression interne, constituée par un logement cylindrique pratiqué dans une paroi du récipient et un joint en matériau élastique comprimé sur le logement par un organe fixé audit logement par engagement à force, ledit organe comprenant une partie plane et une partie au moins partiellement cylindrique, l'axe du cylindre étant perpendiculaire à la partie plane, caractérisé par le fait que ledit joint a une forme torique. 2/ Soupape selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit joint est logé dans une gorge sur la partie cylindrique dudit organe qui est enfoncé dans ledit logement. 3/ Soupape selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit joint est comprimé entre la partie plane dudit organe et une extrémité circulaire dudit logement. 4/ Soupape selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la partie partiellement cylindrique dudit organe est engagée à l'intérieur du logement cylindrique. 5/ Soupape selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une pièce de maintien partiellement cylindrique s'emboîtant extérieurement au logement, l'une de ses extrémités crénelée supportant la partie plane dudit organe de telle sorte que ledit joint soit maintenu entre cette extrémité crénelée, la partie plane dudit organe et ses parties cylindriques. 6/ Soupape selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la partie partiellement cylindrique dudit organe est engagée à l'extérieur du logement cylindrique. 7/ Soupape selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre une pièce cylindro-conique engagée à force dans ledit logement et coopérant avec l'extrémité circulaire dudit logement pour porter le joint torique. 8/ Générateur électrochimique comportant des électrodes de polarités opposées et dont le boîtier est constitué par ledit récipient, caractérisé par le fait qu'il comporte une soupape selon l'une des revendications précédentes. 9/ Générateur électrochimique comportant des électrodes de polarités opposées et dont le boîtier est constitué par ledit récipient, dont l'une des électrodes comporte un collecteur de courant et qui comporte une soupape selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que ledit organe est métallique et est relié électriquement audit collecteur de courant, servant ainsi de borne de la polarité de ladite électrode. 10/ Générateur électrochimique comportant des électrodes de polarités opposées et dont le bottier est constitué par ledit récipient, dont l'une des électrodes colporte un collecteur de courant et qui comporte une soupape selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite pièce cylindro-conique, l'organe et le logement sont métalliques et que la pièce cylindro-conique est connectée électriquement audit collecteur de courant, l'organe servant de borne de sortie de la polarité de ladite électrode. 11/ Générateur électrochimique selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que la connexion électrique entre organe ou la pièce cylindro-conique est constituée par un ressort relié au collecteur de l'électrode sur lequel appuie la partie inférieure de l'organe ou de la pièce cylindroconique.