Brevet FR2501416A1 — publié le 19820910

Accumulateur fermé hermétiquement et muni d'un mécanisme de sécurité anti- explosion La présente invention concerne un accumulateur fermé hermétiquement et comprenant un récipient ou bac métallique fermé qui contient des ingrédients producteurs de courant de l'accumulateur et qui est muni d'un mécanisme de sécurité empêchant l'explosion de ce récipient métallique. Les accumulateurs fermés hermétiquement de ce type sont, de façon caractéristique, ce que l'on appelle les batte- ries au lithium qui contiennent du lithium métallique comme matière d'anode et, par exemple, du chlorure de thionyle comme électrolyte. L'expression "fermé hermétiquement" telle qu'elle est utilisée dans le présent exposé doit par conséquent être comprise dans le sens que non seulement le récipient est complètement étanche mais que l'accumulateur est du type qui est détruit si le contenu vient en contact avec l'environnement et qui ne peut pas être remis en fonction même si le récipient, après avoir été ouvert, est rendu de nouveau étanche. Le réci- pient pour de telles batteries est le plus souvent obtenu par soudage d'une plaque relativement épaisse en divers alliages d'acier et est conçu pour résister à une pression intérieure considérable atteignant, par exemple, 13 millibars. Toutefois, de tels accumulateurs peuvent exploser lorsque la pression intérieure atteint une valeur trop élevée par suite d'un chauf- fage qui peut *tre, par exemple, un chauffage extérieur dû à un incendie ou un chauffage intérieur dé à un court-circuit étant donné que les accumulateurs de ce type présentent un courant de court-circuit élevé. Ces accumulateurs doivent donc être munis d'un mécanisme de sécurité pour empêcher leur explo- sion. Les mécanismes de sécurité de la technique antérieure se présentaient sous la forme de valves de sécurité incorporées àa la paroi du récipient, par exemple l'insertion d'un élément analogue à un bouchon en verre ou en autre matière résistant à la corrosion qui est expulsé à une certaine température ou à une certaine pression, ou bien un affaiblissement de la paroi elle-même du récipient. Toutefois, ces solutions connues apportées au problème présentent des inconvénients notables, en partie en ce qui concerne la fabrication car elles sont coûteuses et compliquées et en partie en ce qui concerne le fonctionnement car elles ne sont pas fiables. Le problème de la fiabilité dont il est question ici réside principalement dans le fait que les valves ne-doivent pas s'ouvrir prématurément en risquant de blesser le personnel et de détruire le matériel avec le contenu déchargé très corro- sif et très nocif mais uniquement dans des cas de catastrophes o une explosion se produirait sans cette ouverture* La fiabilité à cet égard est difficile à obtenir car les accumulateurs fermés hermétiquement sont conçus pour durer pendant une très longue période de temps, par exemple 10-20 années et,pendant cette longue période, une corrosion peut avoir lieu à partir de l'intérieur de sorte que la valve se trouve éjectée ou que la partie affaiblie de la paroi du récipient éclate sous une pression inférieure à celle prévue. D'autres inconvénients des mécanismes de sécurité de la technique antérieure résident dans le fait que l'on peut difficilement les fabriquer de telle manière qu'ils fonction- nent à une pression prédéterminée très spécifique et qu'ils ne disséminent pas trop le contenu nocif du récipient. En fait, la valve s'ouvre brusquement avec,pour conséquenceune dissé- mination nocive du récipient de sorte que l'on peut dire que le seul inconvénient d'une explosion qu'il élimine est l'endom- magement provoqué par les fragments du récipient. L'accumulateur selon la présente invention supprime les inconvénients des accumulateurs de la technique antérieure grâce au fait que l'on monte à l'extérieur du récipient métal- lique un élément pointu à une courte distance d'une surface de ce récipient et avec la pointe de cet élément dirigéevers cette surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression intérieure du récipient augmente. cet ë(1ment pointu perforant le récipient au moment de ce bombement vers l'intérieur. Ce mécanisme de sécurité fonctionne en perforant le récipient métallique lorsque, par suite de la pression inté- rieure, ce récipient se dilate au point que l'élément pointu pénètre dans la paroi du récipient. De cette manière, on évite les complications de fabrication du récipient, on peut régler le mécanisme de manière qu'il fonctionne à une pression déter- minée en réglant la distance entre l'extrémité de l'élément pointu et la paroi du récipient, et la décharge du contenu du récipient qui a lieu lorsque l'extrémité pointue pénètre dans la paroi du récipient n'est pas comparable à l'expulsion qui a lieu lorsqu'une valve s'ouvre car l'élément pointu reste dans l'ouverture créée et n'augmente cette ouverture que très pro- gressivement. La surface de la paroi du récipient en avant de laquelle l'élément pointu doit etre placé dépend de la forme du récipient. Quand l'épaisseur de la plaque formant le réci- pient métallique est la même partout, ce sont les parois laté- rales qui bombent vers l'extérieur lorsque la pression intérieure augmente dans le cas d'un accumulateur plat et, dans le cas d'un accumulateur cylindrique, ce sont les parois d'extrémité qui bombent vers l'extérieur. L'élément pointu doit de préfé- rence être monté de manière telle que ce soit exclusivement la distance de déplacement de la surface faisant saillie vers l'extérieur lorsque la batterie se dilate qui détermine la distance entre la surface et l'élément pointu. Par conséquent, on fixe de préférence l'élément pointu au récipient en des points de ce dernier qui ne. se déplacent pas lorsqu'il se dilate, par exemple sur des arêtes qui sont des points de transition entre les surfaces qui bombent et les surfaces qui ne bombent pas. Selon la présente invention, l'élément pointu est monté de préférence sur une traverse qui est fixée en deux points du récipient métallique, à raison d'un point par extrémité de la traverse, et qui s'étend sur la totalité de lx surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression inté- rieure du récipient augmente. Ceci permet d'obtenir une fixation très solide de l'élément pointu dans la position voulue et, en même temps, la traverse agit comme un écran qui, lorsque la perforation du récipient a lieu, empêche le liquide déchargé de se disperser dans l'espace environnant. Un autre mode de réalisation de l'accumulateur est caractérisé par le fait que l'élément pointu est monté sur un support qui est fixé au bord de la surface qui bombe vers l'ex- térieur lorsque la pression intérieure du récipient augmente, ce support s'étendant en travers de la surface qui bombe de sorte que l'élément pointu se trouve en avant d'une partie de cette surface qui parcourt une distance importante de déplace- ment dans le cas d'un bombement. Ce mode de réalisation est avantageux du point de vue de la fabrication car on peut facile- ment fixer le mécanisme au récipient avant que ce dernier soit fermé hermétiquement de sorte qu-'il n'est pas nécessaire d'effectuer des soudures sur le récipient totalement étanche. Selon la présente invention, l'élément pointu est, de façon appropriée, une vis pointue qui se visse dans un écrou. Dans ce mode de réalisation, on peut facilement régler la distance entre la pointe de la vis et la surface du récipient qui bombe. On va décrire de façon plus détaillée la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels les figures 1, 2 et 3 montrent le même mode de réali- sation d'un accumulateur cylindrique représenté par deux coupes verticales perpendiculaires l'une à l'autre et par une vue en plan, respectivement; et la figure 4 est une coupe verticale d'une variante de mode de réalisation du dessus d'un accumulateur. Sur les figures 1, 2 et 3, la référence 1 désigne un godet métallique et la référence 2 un couvercle qui, par un cordon de soudure 3 est fixé au godet de telle sorte que les deux pièces forment ensemble un récipient ou bac métallique fermé hermétiquement. Dans le couvercle 2 se trouve une borne collectrice de courant qui est isolée du couvercle par une matière isolante 6, par exemple une bille en verre. En deux points diamétralement opposés de l'arête supérieure du récipient est fixée une traverse 7 dans laquelle est incorporé un écrou 8. Dans cet écrou se visse une vis pointue 9 dont on peut régler la distance de la pointe par rapport au couvercle 2. Lorsque, par suite de la pression intérieure dans l'accumulateur, le couvercle 2 bombe vers l'extérieur, c'est-à-dire vers le haut, il rencontre la pointe de la vis 9 et, s'il continue de bomber, la pointe de la vis pénètre dans ce couvercle et perfore le récipient de sorte que son contenu est expulsé vers l'extérieur. La traverse 7 qui s'étend en travers de la surface d'extrémité totale de l'accumulateur constitue un écran qui empêche une dissémination trop violente du contenu. Dans le mode de réalisation illustré, on a placé à l'extrémité extérieure de la vis 9 un second écrou 10 que l'on peut utiliser pour fixer un fil métallique 11 de sorte que le mécanisme de sécurité peut être utilisé comme la seconde borne collectrice de courant de l'accumulateur. La figure 4 montre une variante de réalisation du dessus d'un accumulateur. Ici, la borne 5 collectrice de courant communique avec une partie spéciale 12 du couvercle qui, au moyen d'un cordon de soudure, est fixée à la partie restante du couvercle. Ce mode de réalisation peut convenir dans certains cas car il est parfois difficile de trouver une matière isolante 6 qui soit compatible avec la matière la plus communément uti- lisée pour former le récipient, c'est-à-dire l'acier inoxydable. La partie spéciale 12 peut alors être en un alliage différent, ce qui assure une sécurité plus grande en ce qui concerne une fixation durable à la matière isolante 6. Dans ce mode de réali- sation, l'élément pointu, ici la vis 9, est montée de manière telle qu'elle pénètre dans cette partie spéciale lorsque le couvercle bombe vers l'extérieur. Cette disposition est avanta- geuse car on peut alors choisir une matière plus chère que l'acier inoxydable pour former la partie spéciale sans que l'accumulateur devienne pour autant beaucoup plus coûteux et on peut par conséquent choisir aussi une matière pouvant être plus facilement perforée par l'élément pointu. La partie spé- ciale 12 pourrait aussi avoir une épaisseur plus faible que le reste du couvercle. Dans ce mode de réalisation, le mécanisme de sécurité peut aussi, de façon appropriée, être un élément pointu qui est monté sur un support fixé en un seul point au bord ou arête du couvercle 2 et qui s'étend sur la moitié du couvercle de telle sorte que cet élément pointu se trouve au- dessus de la partie spéciale 12. C'est cette partie qui parcourt la plus grande distance dans le cas d'un bombement tandis que le bord du couvercle ne se déplace pratiquement pas. De cette manière, on peut fixer le mécanisme de sécurité au couvercle 2 avant que ce dernier soit introduit dans le récipient puis on remplit le récipient, ce remplissage ayant lieu à l'ouverture à la borne 5 collectrice de courant. REVENDICATIONS 1. Accumulateur fermé hermétiquement comprenant un récipient (1, 2) métallique fermé qui contient les ingrédients producteurs de courant de l'accumulateur et qui est muni d'un mécanisme de sécurité destiné à empêcher l'explosion de ce récipient métallique, caractérisé par le fait que sur le réci- pient métallique et extérieurement à ce récipient un élément pointu (9) est monté à une courte distance d'une surface du récipient et avec sa pointe dirigée vers cette surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression intérieure du réci- pient augmente, cet élément pointu perforant le récipient au moment de ce bombement. 2. Accumulateur fermé hermétiquement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément pointu (9) est monté sur une traverse (7) qui est fixée en deux points du récipient métallique, à raison d'un point par extrémité de la traverse, et qui s'étend en travers de la surface totale qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression intérieure dans le récipient s'accroit. 3. Accumulateur fermé hermétiquement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément pointu (9) est monté sur un support (7) qui est fixé au bord de la surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression inté- rieure dans le récipient s'accroit, ce support (7) s'étendant au-dessus de la surface qui bombe de sorte que l'élément pointu se trouve en avant d'une partie de cette surface qui se déplace sur une distance importante dans le cas du bombement. 4. Accumulateur fermé hermétiquement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément pointu est une vis pointue (9) traversant un écrou (8).