CA1038446A - Generateur electrochimique a boitier etanche - Google Patents
Generateur electrochimique a boitier etancheInfo
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Classifications
-
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
Appareil électrique possédant un boîtier étanche comprenant un bac métallique présentant un fond et une paroi latérale, et au moins une sortie de courent isolée du bac, caractérisé notamment par le fait que le boîtier comprend en outre un manchon métallique entourant la paroi latérale du bac, obturé de façon étanche à sa première extrémité par le bac et à na seconde extrémité par un joint en verre traversé de façon étanche par la sortie du courant,
Description
- :
'1~
L'invention concerne un génexateur electrochimique posseda~t un bo~tier ~tanche com~renant un bac métallique présen-tant un fond et une paroi lat~rale, ce générateur étant muni d'au moins une sortie de courant electriquement isolee dudit bac.
Afin d'obtenir simultanement l'étanchéité et l'isolement électrique, il est d'usage d'interposer entre la sortie de courant et les parois du ~ac métallique un joint en mati8re plastique. Une telle solution pr~sente des dimensions (par exemple de l'ordre de quelques millimetres) pour les~uels le joint est nécessairement tras mince. En effet il resulte de sa minceur que son i~olement n'est pas suffisant et qu'il permet le passage d'un courant de fuite entre le bac et la sortie de courant. Si l'on considere ~itre d'exemple qu'un tel génerateur électrochimique est destiné
~ 8tre conserve pendant longtemps ou a debiter pendant une longue durée des courants tras faibles, le courant de fuite défini ci-des~us prend une valeur non négligeable par rapport au courant utile, ce qui entraine une diminution notable de la durée de vie du générateur.
L'invention a pour but de pallier cet inconvénient.
La présente invention a pour objet un générateur électrochimique possédant un boitier ~tanche comprenant un bac m~tallique presentant un fond et une paroi latérale, et au moins une sortie de courant 81ectriquement isolée de ce bac; il est caract~risé par le fait que ledit bo$tier comprend en outre un manchon métallique entourant la paroi latérale du bac, ledit ;
manchon étant fix~ de ~açon étanche par une premiare extrémité
audit bac, et un joint indéformable électriquement isolant remplissant et obturant completement la seconde extremite du mahcon, ledit joint etant traversé de façon étanche par ladite -: . , .
sortie de courant, et par le ~ait que ledit joint indéformable est un verre et ledit manchon e~t en un materiau pxésentant un coefficient de dilatation sensib~ement egal a celui dudit verre.
`A ~ ~
~` .
Selon 1~inventionr le joint ind~formable est en vexre. Il résulte de l~indeformabilite de ce joint que l'on peut lui donner l'~paisseur la plus elevee compatible avec les dimensions du generateur.
~038446 Selon un premisr mode de réalisation l'obturation de la première extr~mité du manchon par le bac est rendue étanche par le rabattement de ladita premiàre extrémité sur le fond du bac avec intsrposition d'un joint d'étanchéité.
Dans ce cas on pr~voit un épaulement du manchon sur lequel prend appui le bord du bac, ou, sn variante, la seconde extrémité est repliée de mani~re 3 pouvoir emprisonner le bsrd du bac.
Selon un second mode de réallsation l'obturatlon de la prsmière extrémlt~ du manchon par le bac est obtenue par soudure de ladlts première extrémité aux parols du bac, Un appareil électrochlmlque selon l'lnventlon comporter une premlère électrode en contact avec ledlt bac, une seconde électrode en contact avec ladlte sortls de courant et un mllleu lonlquement conducteur entre lesdltes électrodes.
Dans un généreteur électrochimlque selon l'lnventlon l'lsolement électrlque ~ntre 1eB pOles du g~nérateur est obtanu par le Jolnt lndéfor~
mable, tandls que le Jolnt d'étanchélté à la premlère extrémlt~ du manchon n'e plus è as8urer l'lsolemsnt électrlque.
D'autres partlcularltés et avantages de l'lnvention apparaltront au cours de la descrlptlon ~uivante qul sera falte à l'alde du dessln annexé
donné à titre lllustratif mais non llmltatif et dans lequel :
- les flgures 1, 2 et 3 lllustrent respectlvement sn coupe trols varlantes de pllas éleotrlques conformes à l'lnventlon ~
- les flgures 4a, 4b, 4c, 4d, 4e lllustrent respectlvement 1B8 phases d'un montage d'une plle conforms à la flgure 1, D3ns le8 dlfférentes flgures les éléments ldentlques sont indlqués par des chlffres de référence ldentlques.
On a représenté dans les figures des piles ayant comme matlère active positive le sul~ure de cuivre et comme matlère actlve négative le llthium.
- . - -;. . ~ . . . . . .
1~;
La pile de la figure 1 possède un bo~tier métallique de diamètre 3 mm, delongueur 6 mm, et deux sorties ds courant 1 et 2 de polarites opposées constituées par des fils situés dans l'axe du boltier.
Le bo~tier comprend un bac 10 en acier nickelé ou en nickel, en forme de godet, soudé à la sortie positive 1 et contenant une électrode positive 11 à base de sulfure de cuivre surmonté d'un séparateur 25 en matière plastique poreuse imprégnée d'électrolyte qui peut ~tre une solution ds perchlorate ds 1ithlum dsns le carbonate de propylène. Le séparateur 25 est lui-m~me surmonté d'une électrods négative 21 en lithium dans laquells pénètre une extrémité de la sortie négative 2 ~ l'anode 21 est entourée letéralement et 3 sa partie supérleure par une coupelle d'isolement en matlère plastique 22.
Le bac 10 est entouré d'un manchon métallique ~0 dont l'extrémité
31 est rabattue sur un Joint en matière plastique 12 appliqué sur le fond du bac 10 autour de la ~ortie positive 1. L'extrsmité 32 du manchon 30 est obturés par un ~olnt de verre 23 dan~ lequel est scellée la sortle nég~tlve Z. Le matéri~u du manchon 30 est choisi pour que son coefficient de dilata-tlon solt ~enslblement égal à celul du verre ~ ce peut etre un ferronicksl, En se reportant aux figures 4a à 4e, on volt que le montage de la plle peut s'~ffectuer à partlr de deux aous-ensembles : ;
Pour réell~er le prsmler sous-sensemble on part d'un bac 10 relié par soudage à le sortle posltlve 1 tflg. 4a). On comprlme dans le bac 10 la ma~se positive 11 et on dispose sur celle-ci le séparateur 25 J on entours la ~ortie posltlve 1 du ~oint 12 que l'on appllqus sur 1B fond du bac 10 tfig. 4b).
On réalise 1B second sous-en3emble à partir du manchon métalliqus 30 soli-derls~ è la sortle né~ativs 2 par scellement de celle~ci dans le ~olnt 23 tflg. 4c). La formatlon du ~oint traversé par la sortie 2 est réalisée à
tsmpérature élev~e et ne pourrait etre mise en oeuvrs sur une pile en cours de montage, sous pelne de dégradation de ses composants internes. On introduit snsuite dans 1B manchon 30 la coupslle d'isolement en matière plastique 22 . . -i.. ..... ...
,: . . , - . ~: . : . . . -1038446 . , garnie de lithium constituant l'anode 21 tFig. 4d~.
On embo~te ensuite les deux sous-ensembles pr~cédents ~fig. 4e) de telle sorte que le bord supérieur du bac 10 vienne buter c~ntre un épaulement prévu dans le manchon 30. On rabat alors l'extrémité 31 du manchon 30 sur le ~oint 12 pour ferner la pile de façon étanche. Remarquons qu8 l'étanchéité
est réalisée entre le bac 10 qui e~t polarisé posltivement et le manchon 30 qul est isol~ du pole négatif par le ~oint de verre 23 de grand pouvoir i~olant. Le ~olnt 12 n'a donc aucun role isolant à ~ouer.
La plle lllustrée par la figure 2 ~e différencle de celle qui vient 10 d'etre décrite en ce que le ~oint d'étanchéité 12 est remplacé par une soudure de l'extrémité 42 du manchon 40 au godet 10 ~ cetts soudure peut etre faite à l'alde d'un elliage à bas point de fuslon, par exemple un ,, alllage d'étaln et d'indlum~ ~
Dans la pilo de la flgure 3, c'ost la formo de l'extr~mlté 51 du ., manchon 50 au nlveau de 8a Jonctlon avsc le ,~olnt de verre 53 qul est dlfférents de cella do la ~lgure 1. Conne on le volt, cette xtrémlté 51 est repllée de ~açon ~ mén~er un ospace annulalre. Le tord du bac 10 vlent 8e loger dan~
cot espaoe annulalro et c'est contre le pll que vlent prendre appul le bac 10 lor~ du rabattemont de l'autre extrémlté de 50 sur le ,~olnt 12.
Dan~ toutes les varlantes décrltes la dlsposltlon lnterne de~
composants n'a, ét~ donnée qu'~ tltro d'-xemple. Les emplacement~ dss électrodes - ~, pourralent etre intorvertls, le boitler de la plle étant alors à la polarlté
négatlve. Les eleotrodes pourralent ~galement etre dlsposées coaxlalement. La constructlon de la plle selon l'lnvention est utillsable pour dlfférents ~ystèmes électrochimiques et notamment ceux à électrolytes aqueux ou ceux à
eleotrolytos ~olides. qul ne présentent pratlquement pas d'autodécharge et ne d~lzagent pas de gaz. Lainaturs des matériaux des différents éléments de la plle paut également ~t~e changée mais dolt etre campatible avec les composants du système électrochimique.
~ .
~len entendu l'lnventlon-n'est pas llmltee aux seuls apparells ~lectrlques constitués par des générateurs électrochimiques q~i viennent d'atre décrits.
: ~ ', , '
'1~
L'invention concerne un génexateur electrochimique posseda~t un bo~tier ~tanche com~renant un bac métallique présen-tant un fond et une paroi lat~rale, ce générateur étant muni d'au moins une sortie de courant electriquement isolee dudit bac.
Afin d'obtenir simultanement l'étanchéité et l'isolement électrique, il est d'usage d'interposer entre la sortie de courant et les parois du ~ac métallique un joint en mati8re plastique. Une telle solution pr~sente des dimensions (par exemple de l'ordre de quelques millimetres) pour les~uels le joint est nécessairement tras mince. En effet il resulte de sa minceur que son i~olement n'est pas suffisant et qu'il permet le passage d'un courant de fuite entre le bac et la sortie de courant. Si l'on considere ~itre d'exemple qu'un tel génerateur électrochimique est destiné
~ 8tre conserve pendant longtemps ou a debiter pendant une longue durée des courants tras faibles, le courant de fuite défini ci-des~us prend une valeur non négligeable par rapport au courant utile, ce qui entraine une diminution notable de la durée de vie du générateur.
L'invention a pour but de pallier cet inconvénient.
La présente invention a pour objet un générateur électrochimique possédant un boitier ~tanche comprenant un bac m~tallique presentant un fond et une paroi latérale, et au moins une sortie de courant 81ectriquement isolée de ce bac; il est caract~risé par le fait que ledit bo$tier comprend en outre un manchon métallique entourant la paroi latérale du bac, ledit ;
manchon étant fix~ de ~açon étanche par une premiare extrémité
audit bac, et un joint indéformable électriquement isolant remplissant et obturant completement la seconde extremite du mahcon, ledit joint etant traversé de façon étanche par ladite -: . , .
sortie de courant, et par le ~ait que ledit joint indéformable est un verre et ledit manchon e~t en un materiau pxésentant un coefficient de dilatation sensib~ement egal a celui dudit verre.
`A ~ ~
~` .
Selon 1~inventionr le joint ind~formable est en vexre. Il résulte de l~indeformabilite de ce joint que l'on peut lui donner l'~paisseur la plus elevee compatible avec les dimensions du generateur.
~038446 Selon un premisr mode de réalisation l'obturation de la première extr~mité du manchon par le bac est rendue étanche par le rabattement de ladita premiàre extrémité sur le fond du bac avec intsrposition d'un joint d'étanchéité.
Dans ce cas on pr~voit un épaulement du manchon sur lequel prend appui le bord du bac, ou, sn variante, la seconde extrémité est repliée de mani~re 3 pouvoir emprisonner le bsrd du bac.
Selon un second mode de réallsation l'obturatlon de la prsmière extrémlt~ du manchon par le bac est obtenue par soudure de ladlts première extrémité aux parols du bac, Un appareil électrochlmlque selon l'lnventlon comporter une premlère électrode en contact avec ledlt bac, une seconde électrode en contact avec ladlte sortls de courant et un mllleu lonlquement conducteur entre lesdltes électrodes.
Dans un généreteur électrochimlque selon l'lnventlon l'lsolement électrlque ~ntre 1eB pOles du g~nérateur est obtanu par le Jolnt lndéfor~
mable, tandls que le Jolnt d'étanchélté à la premlère extrémlt~ du manchon n'e plus è as8urer l'lsolemsnt électrlque.
D'autres partlcularltés et avantages de l'lnvention apparaltront au cours de la descrlptlon ~uivante qul sera falte à l'alde du dessln annexé
donné à titre lllustratif mais non llmltatif et dans lequel :
- les flgures 1, 2 et 3 lllustrent respectlvement sn coupe trols varlantes de pllas éleotrlques conformes à l'lnventlon ~
- les flgures 4a, 4b, 4c, 4d, 4e lllustrent respectlvement 1B8 phases d'un montage d'une plle conforms à la flgure 1, D3ns le8 dlfférentes flgures les éléments ldentlques sont indlqués par des chlffres de référence ldentlques.
On a représenté dans les figures des piles ayant comme matlère active positive le sul~ure de cuivre et comme matlère actlve négative le llthium.
- . - -;. . ~ . . . . . .
1~;
La pile de la figure 1 possède un bo~tier métallique de diamètre 3 mm, delongueur 6 mm, et deux sorties ds courant 1 et 2 de polarites opposées constituées par des fils situés dans l'axe du boltier.
Le bo~tier comprend un bac 10 en acier nickelé ou en nickel, en forme de godet, soudé à la sortie positive 1 et contenant une électrode positive 11 à base de sulfure de cuivre surmonté d'un séparateur 25 en matière plastique poreuse imprégnée d'électrolyte qui peut ~tre une solution ds perchlorate ds 1ithlum dsns le carbonate de propylène. Le séparateur 25 est lui-m~me surmonté d'une électrods négative 21 en lithium dans laquells pénètre une extrémité de la sortie négative 2 ~ l'anode 21 est entourée letéralement et 3 sa partie supérleure par une coupelle d'isolement en matlère plastique 22.
Le bac 10 est entouré d'un manchon métallique ~0 dont l'extrémité
31 est rabattue sur un Joint en matière plastique 12 appliqué sur le fond du bac 10 autour de la ~ortie positive 1. L'extrsmité 32 du manchon 30 est obturés par un ~olnt de verre 23 dan~ lequel est scellée la sortle nég~tlve Z. Le matéri~u du manchon 30 est choisi pour que son coefficient de dilata-tlon solt ~enslblement égal à celul du verre ~ ce peut etre un ferronicksl, En se reportant aux figures 4a à 4e, on volt que le montage de la plle peut s'~ffectuer à partlr de deux aous-ensembles : ;
Pour réell~er le prsmler sous-sensemble on part d'un bac 10 relié par soudage à le sortle posltlve 1 tflg. 4a). On comprlme dans le bac 10 la ma~se positive 11 et on dispose sur celle-ci le séparateur 25 J on entours la ~ortie posltlve 1 du ~oint 12 que l'on appllqus sur 1B fond du bac 10 tfig. 4b).
On réalise 1B second sous-en3emble à partir du manchon métalliqus 30 soli-derls~ è la sortle né~ativs 2 par scellement de celle~ci dans le ~olnt 23 tflg. 4c). La formatlon du ~oint traversé par la sortie 2 est réalisée à
tsmpérature élev~e et ne pourrait etre mise en oeuvrs sur une pile en cours de montage, sous pelne de dégradation de ses composants internes. On introduit snsuite dans 1B manchon 30 la coupslle d'isolement en matière plastique 22 . . -i.. ..... ...
,: . . , - . ~: . : . . . -1038446 . , garnie de lithium constituant l'anode 21 tFig. 4d~.
On embo~te ensuite les deux sous-ensembles pr~cédents ~fig. 4e) de telle sorte que le bord supérieur du bac 10 vienne buter c~ntre un épaulement prévu dans le manchon 30. On rabat alors l'extrémité 31 du manchon 30 sur le ~oint 12 pour ferner la pile de façon étanche. Remarquons qu8 l'étanchéité
est réalisée entre le bac 10 qui e~t polarisé posltivement et le manchon 30 qul est isol~ du pole négatif par le ~oint de verre 23 de grand pouvoir i~olant. Le ~olnt 12 n'a donc aucun role isolant à ~ouer.
La plle lllustrée par la figure 2 ~e différencle de celle qui vient 10 d'etre décrite en ce que le ~oint d'étanchéité 12 est remplacé par une soudure de l'extrémité 42 du manchon 40 au godet 10 ~ cetts soudure peut etre faite à l'alde d'un elliage à bas point de fuslon, par exemple un ,, alllage d'étaln et d'indlum~ ~
Dans la pilo de la flgure 3, c'ost la formo de l'extr~mlté 51 du ., manchon 50 au nlveau de 8a Jonctlon avsc le ,~olnt de verre 53 qul est dlfférents de cella do la ~lgure 1. Conne on le volt, cette xtrémlté 51 est repllée de ~açon ~ mén~er un ospace annulalre. Le tord du bac 10 vlent 8e loger dan~
cot espaoe annulalro et c'est contre le pll que vlent prendre appul le bac 10 lor~ du rabattemont de l'autre extrémlté de 50 sur le ,~olnt 12.
Dan~ toutes les varlantes décrltes la dlsposltlon lnterne de~
composants n'a, ét~ donnée qu'~ tltro d'-xemple. Les emplacement~ dss électrodes - ~, pourralent etre intorvertls, le boitler de la plle étant alors à la polarlté
négatlve. Les eleotrodes pourralent ~galement etre dlsposées coaxlalement. La constructlon de la plle selon l'lnvention est utillsable pour dlfférents ~ystèmes électrochimiques et notamment ceux à électrolytes aqueux ou ceux à
eleotrolytos ~olides. qul ne présentent pratlquement pas d'autodécharge et ne d~lzagent pas de gaz. Lainaturs des matériaux des différents éléments de la plle paut également ~t~e changée mais dolt etre campatible avec les composants du système électrochimique.
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~len entendu l'lnventlon-n'est pas llmltee aux seuls apparells ~lectrlques constitués par des générateurs électrochimiques q~i viennent d'atre décrits.
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Claims (12)
1. Générateur électrochimique possédant un boîtier étanche comprenant un bac métallique présentant un fond et une paroi latérale, et au moins une sortie de courant électriquement isolée dudit bac, caractérisé par le fait que ledit boîtier comprend en outre un manchon métallique entourant la paroi latérale du bac, ledit manchon étant fixé de façon étanche par une première extrémité audit bac, et un joint indéformable électriquement isolant remplissant et obturant complètement la seconde extrémité
du manchon, ledit joint étant traversé de façon étanche par ladite sortie de courant, et par le fait que ledit joint indéformable est en verre et ledit manchon est en un matériau présentant un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui dudit verre.
du manchon, ledit joint étant traversé de façon étanche par ladite sortie de courant, et par le fait que ledit joint indéformable est en verre et ledit manchon est en un matériau présentant un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui dudit verre.
2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le matériau formant le manchon est un ferronickel.
en ce que le matériau formant le manchon est un ferronickel.
3. Générateur selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que la première extrémité du manchon est fixée au fond dudit bac et par le fait que ladite fixation est rendue étanche par rabattement de ladite première extrémité sur le fond dudit bac, un joint d'étanchéité étant interposé entre eux.
par le fait que la première extrémité du manchon est fixée au fond dudit bac et par le fait que ladite fixation est rendue étanche par rabattement de ladite première extrémité sur le fond dudit bac, un joint d'étanchéité étant interposé entre eux.
4. Générateur électrochimique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la seconde extrémité du manchon métallique comporte un épaulement-sur lequel prend appui le bord des parois du bac.
5. Générateur électrochimique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la seconde extrémité du manchon métallique est repliée de manière à emprisonner le bord des parois du bac.
6. Générateur électrochimique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première extrémité du manchon est fixée dudit bac par soudure de ladite première extrémité
aux parois du bac.
aux parois du bac.
7. Générateur électrochimique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une première électrode en contact avec ledit bac, une seconde électrode en contact avec ladite sortie de courant et un milieu ioniquement conducteur entre lesdites électrodes.
8. Générateur électrochimique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite première électrode est à
base de sulfure de cuivre, et gué ladite seconde électrode est du lithium.
base de sulfure de cuivre, et gué ladite seconde électrode est du lithium.
9. Méthode de fabrication d'un générateur électrochi-mique, caractérisée par le fait que:
- l'on réalise un premier sous ensemble en utilisant un bac métallique présentant un fond, une paroi latérale et une extrémité ouverte; en insérant et comprimant dans le fond dudit bac une première électrode, et en disposant sur ladite première électrode en contact avec cette dernière, un séparateur imprégné
d'un électrolyte;
- l'on réalise un second sous ensemble en utilisant un manchon métallique, en remplissant et obturant complètement une des deux extrémités de ce manchon par un joint indéformable électriquement isolant en verre dans lequel est scellée une sortie de courant qui le traverse de part en part, ledit manchon métalli-que et ledit joint en verre ayant sensiblement le même coefficient de dilatation, en introduisant ensuite dans le manchon une coupel-le d'isolement contenant une seconde électrode en contact avec la sortie de courant par pénétration de cette dernière en travers de la coupelle;
- l'on emboîte ensuite le premier sous ensemble dans le second sous ensemble de façon à ce que la seconde électrode.
vienne en contact abec le séparateur; et - l'on fixe l'autre extrémité du manchon au bac.
- l'on réalise un premier sous ensemble en utilisant un bac métallique présentant un fond, une paroi latérale et une extrémité ouverte; en insérant et comprimant dans le fond dudit bac une première électrode, et en disposant sur ladite première électrode en contact avec cette dernière, un séparateur imprégné
d'un électrolyte;
- l'on réalise un second sous ensemble en utilisant un manchon métallique, en remplissant et obturant complètement une des deux extrémités de ce manchon par un joint indéformable électriquement isolant en verre dans lequel est scellée une sortie de courant qui le traverse de part en part, ledit manchon métalli-que et ledit joint en verre ayant sensiblement le même coefficient de dilatation, en introduisant ensuite dans le manchon une coupel-le d'isolement contenant une seconde électrode en contact avec la sortie de courant par pénétration de cette dernière en travers de la coupelle;
- l'on emboîte ensuite le premier sous ensemble dans le second sous ensemble de façon à ce que la seconde électrode.
vienne en contact abec le séparateur; et - l'on fixe l'autre extrémité du manchon au bac.
10. Méthode selon la revendication 9, caractérisé
par le fait que l'on applique un joint sur le fond du bac et que l'on rabat l'autre extrémité du manchon sur ledit fond de façon à les fixer l'un à l'autre.
par le fait que l'on applique un joint sur le fond du bac et que l'on rabat l'autre extrémité du manchon sur ledit fond de façon à les fixer l'un à l'autre.
11. Méthode selon la revendication 9, caractérisée par le fait que l'on soude l'autre extrémité du manchon au bac de façon à les fixer l'un à l'autre.
12. Méthode selon la revendication 9, caractérisée par le fait que l'on-replie-les parois de l'extrémité obturée du manchon de façon à ménager un espace et en ce que l'on insère dans cet espace le bord de l'extrémité ouverte du bac lorsque l'on emboîte ensemble les deux sous ensembles.
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