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" ASSEMBLAGE D'ETANCHEITE POUR DISPOSITIFS
ELECTRIQUES ".- Qualification proposée: BREVET D'INVENTION.
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La priorité invention est relative à des structu- res d'étanchéité et concerne plus partioulièrement, un assem- blage d'étanchéité pour dispositifs électriques tels que des capacités électrolytiques.
Les structures d'étanohéité de la technique anté- rieure utilisées pour des capacités électrolytiques n'ont, en général, pas donné des résultats entièrement satisfaisante pour diverses raison. Par exemples, certaines des structures d'étanchéité antérieures n'ont pas empêché de façn adéquate les fuites des liquidas électrolytiques ou des vapeurs en émanant tandis qye dans les cas où. ces fuites ont été effecti- vement empêchées, l'accumulation de vapeur ou la pression du gaz dans le dispositif ont souvent eu pour résultat l'éjection du joint d'étanchéité d'xtrémité.
La présente invention a pour objet, Une structure d'étanchéité pour dispositif* électriques, en particulier, pour capacités électrolytiques et analogues, qui assure un joint d'étanchéité effectif et de longue duré., caractérisés par un joint hermétique résistant, électriquement isolant qui présente une résistance mécanique élevée pour résister à la pression interne, qui constitue un obstacle effectif aux fuites de vapeurs et qui soit économiquement et facilement réalisable.
L'invention propose une structure d'étanchéité améliorée de verre sur métal pour obturer électriquement les dispositifs électriques, en particulier
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les capacités électriques*
Compte tenu des objets précédente, la présente invention est relative, dans une forme d'exécution préférer, à une capacité éleotrolytique comportant un bottier présentant une extrémité ouverte, une section à capacité dans le bottier, un conducteur de borne s'étendant depuis la section à capa-
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cité,
vere l'extérieur# à travers l'extrémité ouverte et un dispositif d'obturation de l'extrémité ouverte du bottier comportant un montage superposé d'un élément extérieur de verre
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et d'un élément intérieur électriquement isolig caraotdri%4 par une faible transmission de vapeur et une faible absorption d'humidité alliées à une haute résistance à l'attaque ohinique et thomiquoo les dldmento d'inclatiun et de verre présent=* don aurfaeea en contact réciproque et la surfaet de l'élément isolant présentant au moine un évidement, et un moyen d'étan-
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ohdité élastique disposé à la périphérie de l'élément électri- quement Isolant en contact d'étanchéité avec la paroi adjacente du boîtier.
Dans une forme d'exécution particulièrement préférée de l'invention, l'élément intérieur isolant cet constitué d'une
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matière à bac* de résine synthétique de chlorure de ,o17'thll tel qu'un polytêtratluoroêthylèneg et le joint d'étanohéité élastique cet constitué d'un élastomère ojmthétique tel qu'un caoutchouc f'btia..
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L'invention sera mieux comprise à 14 lecture de la desoription suivante en .'aidant des dessine annexée dans lesquels : - la figure 1 est une vue partiellement en coupe
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d'une capacité électrolytique pourvue d'une etruoture d6tanohf- ité suivant le présente invontion, - la figure 2 estune vue en ooupe transversale du
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dispositif de la figure 1, réalisée suivant la ligne 2-2.
Ainsi qu'on peut le voir aux dessins, une capacité électrolytique 1 comporte un boîtier 2 constitué, de prétéren- ce, d'un métal soudable tel que du cuivre double d'argent ou d'aluminium recouvert d'un enduit soudable, renfermant une section à @@pacité enroulée 3 constituée de façon connue t'une paire de fouilles d'électrodes métalliques constituent des pellioules enroulées de façon convolutée, en tantale, en aluminium ou analogue, par exemple, séparées par du papier ou tout autre matière d'espacement diélectrique appropriée, le bottier contenant un liquide électrolytique 4 qui imprègne la section enroulée à capacité 3.
L'électrolyte 4 peut être de tout type conventionnel ou connu d'électrolyte de capacité, comme pa@ exemple une solution aqueuse glyoolique de penta@drate d'ammonium et il peut se présenter sous forme de liquide, de gel, de pâte ou de tout autre forme.
Un conducteur intermé- diaire 5 s'étendant vers l'extérieur depuis une extrémité du boîtier 2 eet relié à une des feuilles d'électrode de la section à capacité 3, et un conducteur intermédiaire corres- pondant (non représenté) relié 1 l'autre feuille d'électrode s'étend vers l'extérieur depuis l'extrémité opposée. Ces conducteurs qui sont normalement constituée d'un métal en fouille tel que le tantale, l'aluminium ou analogue, sent reliée à leur extrémité extérieure à des conducteurs extérieurs 6 et 7 respectivement, par soudure par exemple.
Suivant une construction visuelle, le bottier 2 est tubulaire et présente des extrémités opposées ouvertes, chaque extrémité étant hermétiquement obturée par un assemblage d'étanchéité réalisé suivant la présente invention. Bien que la structure d'étanchéité d'une seule des extrémité du boîtier
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de la capacité soit décrite et représentée il est entendu que l'extrémité opposée comporte une st@uoture d'étanchéité ocrres- pondant*,,
Il est également à noter que les structures d'étan- chéité décrite* pourraient être utilisées dans d'autres type* de capacités que celles illustrées. Par exemple,
le bottier
2 peut présenter une forme de coupe et une anode d'un type approprié (telle qu'un lingot fritte ou une anode à feuille enroulée ) insérée dans celui-ci au lieu de la section à capacité 3, la bottier constituant la cathode et présentant un conducteur d'extrémité soudé à son fondu toutes particula- rites bien connues dans la technique.
Suivant la présente invention,une structure d'étan- chéité de verre sur métal 8 est prévue à l'extrémité du bottier 2, comportant un anneau de retenue métallique 9 dans lequel -est ménagé un joint de verre 10 et un oeillet métallique 11 traversant axialement le joint de verre pour recevoir le conducteur intermédiaire 5. L'anneau de retenue 9 et l'oeillet ' 11 sont, de préférence, constitua d'un métal eoudable tel qu'un alliage acier-@ickel reaouvert d'étain, ou analogue..
Il est entendu que, si on le désire, des métaux non soudables pourraient être utilisés pour constituer le bottier 2 et l'au- neau 9, auquel cas les parties seraient soudées plutôt que brasées ensemble. La structure d'étanchéité 8 per se peu. êtes d'un type de joint de compression en verre connu d'un type actuellement disponible dans le commerce.
Il s'est avéré que l'utilisation que ces joint* d'étanchéité en verre, seule ou en combinaison connue avec d'autres éléments constitutifs des joints d'étanchéité, *la pas réussi à emp@cher des pertes importantes d'électrolyte contenu par suite de sa fuite sous forme de liquide ou de
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vapeur, ou sous les deux formes, en particulier dans des con- ditions de températures fortement variables et en la présence de certaines compositions d'électrolytes qui ont normalement tendance a attaquer chimiquement les éléments constitutif* des joints.
Suivant la présente invention, la structure d'étan- chéité en verre 8 est combinée à un élément en forme de manchon ou de lingot intérieur 12 constitué d'une matière électrique- ment isolante caractérisé par une faible transmission de vapeur, une résistance élevée aux éprouvantes conditions chimiques et thermiques, un manque d'absorption d'humidité, et une résistan- ce élevée au mouillage par l'eau et les solvants chimiques.
Une matièra particulièrement préférée dans ce but est le poly- tétra fluoroéthylène, connu sous la marque commerciale Teflon.
D'autres hydrocarbures fluorés de ce type présentant des pro- priétés similaires peuvent également être utilisés tels que le polytrifluorochloroéthylène, connu sous la marque commerciale
Kel-F. L'expression "polyéthylène fluoré" au sens du présent mémoire s'étend aux résines synthétiques d'hydrocarbures fluo- autres rés susmentionnées ainsi qu'aux/polyéthylène halogéno-substitués présdentant des caractéristiques similaires.
La périphérie de l'élément de manchon 12 est pourvu d'un évidemant annulaire 13 destiné à recevoir un joint annu- laire 14 constitué d'uno matière élastomère qui, par suite de sa nature fortement élastique, constitue un joint d'étanchéité constamment serré entre le bottier 2 et l'élément de manchon
12.
Ainsi qu'il est illuatré, la paroi du bottier 2 est serti* sur l'élémont de manchon 12 dans la région du joint annulaire,
14 pour assurer un contact étanche avec ce dernier ainsi que pour retenir l'élément de manchon 12 en position,
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Une matière particulièrement préférée pour constituer le joint annulaire 14 est le caoutchouc butyle, maie d'autre* élastomères synthétiques ou naturels peuvent être utilisés tels que ceux produite par polymérisation du butadiène seul ou avec du styrène, par exemple,Buna, Hycar ; par polymérisa- tion de chloroprène, par exemple, le néoprène ; et d'autres produite de substitution du caoutchouc connue dans la teohni- que.
L'expression "élastomèr", au sens du présent mémoire s'étend à toute matière caoutchouteuse fortement élastique de oe type.
Ainsi qu'il est illustré à la,figura 1, l'extrémité du bottier 2 est rabattue le long de son pourtour et soudée à l'anneau de retenue 9 pour ménager un joint 18. Une sou- dure d'étanchéité 16 est prévue à l'extrémité supérieurs de l'oeillet 11 pour complèter la structure d'étanohéité.
La surface de l'élément de manchon 12 en contact avec le disque de verre 10 est pourvu, suivant une des caractè- ristiques de la présente invention, d'une rainure annulaire
15 telle que la séparation des deux parties constitutives du joint soit discontinue, ainsi qu'il est expose ci-après.
Le conducteur intermédiaire 5 traverse axialement le manohon isolant 12 dans l'oeillzt 11 du joint de verre 8 où il est réuni par soudure au conducteur extérieur 6, géné- ralement constitué d'un métal soudable tel que le nickel, le ouivre ou analogue. Le conducteur 6 est fixé à l'extrémité extérieure saillante de l'oeillet 11 par un joint de soudure 16 qui isole également l'intérieur de l'oeillet 11 dé l'at- mosphère. Un disque isolant 17 est disposé à l'extrémité de l'enroulement de capacité 3 sert principalement à maintenir le conducteur intermédiaire 5 qui le traverse en position convenable de façon à l'empêcher de venir en contact avec le
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bottier métallique 2 et la face d'extrémité de l'enroulement de capacité 3.
Bien que la rainure 15 ménagée dans la surface d'extrémité de l'élément de manchon 12 soit représentée cornue. étant annulaire, elle peut prendre d'autres formée moi ont le désire, En place de cette rainure, il peut être prévu plusieurs évidements indépendants dans la surface du manchon.
Pour les buts de l'invention, il n'est nécessaire que de pré- voire un ou plusieurs évidements dans la surface de contact . du manchon pour éviter une séparation non discontinue entre le manchon 12 et le disque de verre 10. Il s'est avéré que la prévision de ces évidements améliore de façon marquée l'efficacité de la structure d'étanchéité.
Bien que la. raison de l'amélioration ainsi apportée ne soit pas oonnue de façon précise, une explication possible réside dans le fait que les évidements évitent la formation d'une voie d'écoulement capillaire entre la partie extérieure en verre et la partie intérieure constituée par le manchon qui, dans d'autres condi- tions, pourrait entraîner l'écoulement d'éleotrolyte entre le conducteur 6 ou l'oeillet 11 et le boîtier 2, ce qui donner rait lieu à des courants de ffulte importants ou à une détail- lance par oourt-oirouit du dispositif.
Une autre explication est qu'en réalisant ainsi des parties d'extrémités de manohon, séparées, telles que les parties centrale et extérieure de l'élément de manchon 12, on a une plus grande assurance qu'un contact d'étanchéité serré efftre l'élément de verre 10 et le manchon intérieur Isolait 12 est réalisé. Il apparatt que dans le cas où la surface de verre en contact aveo le manchon intérieur est inégale, elle peut empêcher la surface @ manchon isolant qui est généralement relativement rigide, de venir en contact étanche au fluide avec la surface de verr
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sur une surface excessivement importante si la surface du manchon est continue.
En prévoyant des évidements dans cette dernière surface, ce qui entraîne en fait, la prévision d'un grand nombre de surfaces qui peuvent être chacune en contact avec la surtaoe de verre d'une manière indépendants, il est moins vraisemblable qu'un faible contact d'étanchéité existe entre les parties constitutives prison dans l'ensemble.
Lors de la réalisation des évidements dans la sur- face de l'élément de manchon 12, il faut prendre soin de laiser une surface de oo/ntaot d'étanchéité dans la partie centrale pour former l'extrémité intérieure de l'oeillet 11. Une telle obturation est particulièrement importante pour empêcher l'in- troduotion de flux de soudure ou d'autres substances conta- minantee dans le dispositif au cours du processus d'achèvement de la structure d'étanchdité.
Dans des @@@@ comparatifs réalisée en utilisant des dispositifs suivant l'invention et des dispositifs de types connus produits commercialement présentant un joint d'étanohéité comportant des parties constitutives superposées -on Teflon et en caoutchouc butyle, on a testé des échantillon@ des dispositifs de chaque type contenant des électrolytes aoqueux et non acqueux, dans les conditions de température de 85 0 et de 125 C.
Dans tous les cas, les dispositif@ comportant des structures d'étanchéité suivant l'invention ont présenté des pertes de poids remarquablement faible* même après des périodes d'essais prolongées, pertes considéra- blement inférieures à celles encourues par les dispositif* commerciaux décrits. Ainsi par exemple, dams l'essai à 85 0 des dispositif contenant un électrolyte organique non aqueux, après 2.000 heures, les dispositifs commerciaux accusaient une pere de poids de 90 milligrammes environ tandis que la
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dispositif obturé suivant la présente invention ne présentait une perte de poids que d'un milligramme environ.
Dans un procédé type d'assemblage de la structure d'étanchéité décrite, l'élément de manchon 12 et le joint an- nulaire 14 plaoé dans l rainure 13 sont logée dans le bottier 2, le conducteur 5 les tranversant, et le boîtier est serti ainsi qu'il est illustré au dessin pour fixer en place l'élé- ment de manchon 12. Ensuit, le conducteur extérieur 6 est soudé au conducteur 5. Après que la face exposée de l'élément de manchon 12 ait été nettoyé, la structure d'étanohéité de verre 8 est émanée en contact avec la surface d'étanohéité du manches et l'extrémité du bottier est rabattue pour retenir l'élisent do verre 8 en place.
Un joint soudé 18 ont ensuite' réalisé entre l'anneau 9 et le bottier 2. Enfin, de la sou- dure est introduite dans l'oeillet 11 pour constituer le joint d'étanchéité entre le conducteur 6 et l'oeillet 11.
Il est ainsi prévu suivant l'invention, une struo- ture d'étanchéité qui assure une conservation excellente du remplissage d'électrolyte de la capacité pendant de longues périodes de temps même dans des conditions de fonctionnement éprouvantes et qui contribue de façon importante à conserver les propriétés électriques de la capacité à une valeur sensi- blement constante.
Si on le désire, la structure d'étanchéité décrite peut être compléter par la prévision d'un joint annulaire élastique en caoutchouc butyle par exemple, logé dans la rainure annulaire 15 et comprimé lors de l'assemblage des par- ties constitutives, entre la surface de l'élément de verre 10 et le fond de la rainure 15.