L'invention se rapporte à des générateurs électrochimiques, et notamment à des piles électriques cylindriques destinées à être reliées électriquement en série.
De nombreux appareils nécessitent l'utilisation de deux, trois ou même parfois quatre piles mises bout à bout La liaison électrique est généralement assurée entre les piles d'une même colonne par des ressorts placés aux extrémités de ladite colonne.
Une telle disposition présente plusieurs inconvénients. En effet, les piles sont difficilement mises en place car elles sont mal maintenues latéralement; par ailleurs, les ressorts d'extrémité souvent trop faibles provoquent de mauvais contacts électriques entre les piles d'une même colonne.
Pour remédier à ces inconvénients, le brevet allemand no 494 929 propose une pile présentant deux bornes en saillie sur deux faces opposées. Ces bornes sont réalisées de façon à pouvoir coopérer entre elles par vissage, verrouillage, encliquetage, etc. pour assurer à la fois une liaison électrique et mécanique entre deux piles identiques. Bien qu'une telle pile réponde au problème posé, elle présente l'inconvénient de n'être pas conforme, quant à ses cotes d'encombrement, aux recommandations de la Commission Electrotechnique Internationale relatives aux piles R6, R14 et R20 (Publication 86-2, troisième édition, 1972, Piles électriques - Deuxième partie: feuilles de spécification , pages 32 à 37).
Ces recommandations prévoient en effet une surface plane de contact au pôle négatif, par rapport à laquelle toute saillie est limitée à 1,5 mm pour les piles R6 et R14 et 2 mm pour les piles R 20 (différence entre les cotes A et B). En outre les saillies prévues par les spécifications se situent sur le pourtour des piles et non au centre, où elles peuvent gêner la mise en place d'une pile selon le brevet dans un logement prévu pour une pile conforme aux recommandations de la CEI. Il s'ensuit que l'utilisation des piles selon le brevet nécessite des logements appropriés. Un autre inconvénient de ces piles, non négligeable, est qu'elles ne peuvent être posées debout, ce qui rend plus difficile leur emballage, leur magasinage et leur manipulation.
La présente invention a donc pour but de fournir un générateur électrochimique se prêtant facilement et de façon fiable à une mise en série par alignement bout à bout, tout en étant conforme aux recommandations de la CEI et tout en pouvant se poser debout.
La présente invention a pour objet un générateur électrochimique comportant un boîtier présentant deux faces opposées et comprenant un godet métallique, une borne d'une première polarité formée d'une broche en saillie sur l'une desdites faces et une seconde borne de la polarité opposée munie d'une douille extérieure audit godet, susceptible de coopérer avec la broche d'un générateur semblable audit générateur de manière à connecter électriquement les deux générateurs et à les fixer l'un à l'autre; ledit générateur est caractérisé par le fait que ladite seconde borne possède une surface sensiblement plane constituant une portion de la seconde desdites faces et que ladite douille ne présente pas de saillie par rapport à ladite surface.
Selon une première variante de réalisation, ladite douille et ladite broche coopèrent par vissage.
Selon une deuxième variante de réalisation, ladite douille et ladite broche coopèrent par verrouillage, la douille pouvant présenter au moins une encoche dans laquelle s'engage au moins un ergot appartenant à ladite broche.
Selon une troisième variante de réalisation, ladite douille et ladite broche coopèrent par encliquetage, cette liaison pouvant être du type bouton-pression.
L'invention est appliquée avantageusement à un générateur cylindrique dont la borne de la première polarité est constituée par une capsule métallique recouvrant par exemple l'extrémité d'un crayon de graphite appartenant à l'électrode positive; la seconde borne peut être constituée par une coupelle métallique ou un disque de fond en contact électrique avec l'électrode négative comportant par exemple un godet de zinc.
Selon un mode de réalisation avantageux, ladite broche est formée par un embout soudé sur la partie en saillie de ladite capsule, et ladite douille est formée par une pièce soudée dans un logement présenté par ladite coupelle de fond.
La douille peut être constituée par un disque recouvrant extérieurement le disque de fond ou la coupelle d'étanchéité de la pile cylindrique. La broche peut aussi être constituée par la capsule elle-même, et la douille être formée directement dans la coupelle ou le disque de fond.
Les particularités et les avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante qui sera faite à l'aide du dessin annexé donné à titre illustratif mais nullement limitatif, et dans lequel:
La fig. 1 est une vue schématique en perspective de deux générateurs électrochimiques selon l'invention pouvant être reliés par vissage.
Les fig. 2a et 2b illustrent très schématiquement en coupe partielle deux positions des deux générateurs de la fig. 1.
La fig. 3 illustre schématiquement en perspective deux générateurs électrochimiques destinés à être vissés l'un à l'autre selon une variante de réalisation.
La fig. 4 illustre schématiquement en coupe partielle les générateurs de la fig. 3 fixés l'un à l'autre.
La fig. 5 illustre schématiquement en perspective deux générateurs électrochimiques selon l'invention destinés à être verrouillés l'un à l'autre.
La fig. 6 illustre schématiquement en perspective deux générateurs électrochimiques selon l'invention destinés à être encliquetés l'un dans l'autre.
La fig. 7 illustre schématiquement en coupe partielle les deux générateurs de la fig. 6 fixés l'un à l'autre.
On a représenté dans la fig. 1 une pile cylindrique 10 dont la borne positive 18 est saillante, et dont la borne négative présentant une portion de surface plane est constituée comme le montre la fig. 2a, par deux disques 14 et 15 superposés entourés par un joint 13 enserré par les bords rabattus de deux gaines latérales superposées, une gaine en matière plastique 11 recouvrant un godet de zinc 16 constituant l'électrode négative de la pile, et une gaine métallique extérieure 12. La borne positive 18 de la pile 10 est analogue à la borne 25 d'une pile 20 identique à la pile 10; la borne 25 est un embout métallique soudé à une capsule métallique 24 recouvrant par exemple un crayon conducteur central 26 appartenant à l'électrode positive. La capsule 24 est entourée extérieurement par un joint 23 sur lequel sont rabattues les gaines latérales 21 et 22 de la pile 20.
Le disque 15 présente un orifice central destiné à coopérer avec l'embout 25 fileté. La fig. 2a illustre la position des deux piles 10 et 20 au début du vissage, tandis que la fig. 2b illustre ces deux piles en fin de vissage: la broche constituée par l'embout 25 venant en butée sur le disque 14, le vissage de la broche dans la douille entraîne une déformation du disque 15.
Le périmètre de l'orifice formant la douille comprend une portion d'hélice au pas de la broche, ou un arc de cercle pouvant être déformé en portion d'hélice par le vissage de la broche. Le diamètre de cet arc d'hélice ou de cercle correspond sensiblement au diamètre de fond de filet de la broche.
Les fig. 3 et 4 illustrent deux piles cylindriques 30 et 40 destinées également à être vissées l'une à l'autre. Dans cette variante de réalisation la coupelle d'étanchéité 34 de la pile 30 présente au niveau de sa partie centrale un logement destiné à recevoir une douille soudée 35; cette dernière est destinée à coopérer avec une broche constituée par une capsule 44 appartenant à la pile 40.
La fig. 5 illustre deux piles 50 et 60 identiques destinées à être verrouillés l'une à l'autre. Dans cette variante la coupelle de fond 54 de la pile 50 présente un logement central dans lequel est logée une douille 55 munie d'au moins une encoche 56. Cette dernière est destinée à coopérer avec un ergot 66 présenté par une broche métallique 65 soudée sur une capsule 64 reliée à l'électrode positive de la pile 60.
Le verrouillage se fait par une rotation de la pile 60 par rapport à la pile 50.
Les fig. 6 et 7 se rapportent à deux piles 70 et 80 identiques et destinées à être reliées électriquement et mécaniquement par encliquetage.
Le disque de fond 74 de la pile 70 présente un logement central dans lequel est soudée une douille 75 à bord échancré déformable élastiquement. Ce dernier est destiné à coopérer avec une broche 85 soudée à la capsule positive 84 de la pile 80. La broche 85 peut présenter une surface latérale légèrement conique s'engageant à force dans la douille 75. Un résultat analogue peut être obtenu par un encliquetage du type bouton-pression.
Quelles que soient les variantes de réalisation, la structure d'un générateur électrochimique selon l'invention permet de réaliser des mises en série très faciles et très sûres de plusieurs générateurs identiques, la liaison mécanique étant assurée en même temps que la liaison électrique.
Bien qu'un générateur selon l'invention comprenne des accessoires nécessaires à son accouplement avec un générateur identique, il conserve les cotes d'encombrement recommandées par la Commission Electrotechnique Internationale, et peut être mis en contact avec un autre générateur quelconque de même module. En effet, on choisit le diamètre intérieur de la douille de la borne négative plus grand que le diamètre des bornes positives des générateurs existants. De ce fait, dans la réalisation illustrée par les fig. 1 et 2, la douille présentée par un générateur selon l'invention n'est pas déformée quand elle est en contact avec la borne positive d'une pile quelconque, alors qu'elle a la faculté de se déformer lors de l'embrochage avec la borne positive d'un générateur identique.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer certains moyens par des moyens équivalents.
The invention relates to electrochemical generators, and in particular to cylindrical electric cells intended to be connected electrically in series.
Many devices require the use of two, three or sometimes even four stacks placed end to end. The electrical connection is generally provided between the stacks of the same column by springs placed at the ends of said column.
Such an arrangement has several drawbacks. Indeed, the batteries are difficult to put in place because they are poorly maintained laterally; moreover, the end springs which are often too weak cause poor electrical contacts between the batteries of the same column.
To remedy these drawbacks, German Patent No. 494 929 proposes a battery having two terminals projecting on two opposite faces. These terminals are made so that they can cooperate with each other by screwing, locking, snapping, etc. to ensure both an electrical and mechanical connection between two identical batteries. Although such a battery responds to the problem posed, it has the drawback of not conforming, as regards its overall dimensions, to the recommendations of the International Electrotechnical Commission relating to R6, R14 and R20 batteries (Publication 86- 2, third edition, 1972, Electric batteries - Second part: specification sheets, pages 32 to 37).
These recommendations indeed provide for a flat contact surface at the negative pole, with respect to which any protrusion is limited to 1.5 mm for R6 and R14 batteries and 2 mm for R 20 batteries (difference between dimensions A and B) . In addition, the protrusions provided for by the specifications are located around the periphery of the batteries and not in the center, where they may interfere with the installation of a battery according to the patent in a housing provided for a battery conforming to the IEC recommendations. It follows that the use of the batteries according to the patent requires suitable housings. Another drawback of these batteries, which is not negligible, is that they cannot be placed upright, which makes their packaging, storage and handling more difficult.
The object of the present invention is therefore to provide an electrochemical generator which lends itself easily and reliably to serialization by end-to-end alignment, while complying with the recommendations of the IEC and while being able to stand upright.
The present invention relates to an electrochemical generator comprising a housing having two opposite faces and comprising a metal cup, a terminal of a first polarity formed by a pin projecting on one of said faces and a second terminal of the opposite polarity. provided with a sleeve external to said cup, capable of cooperating with the spindle of a generator similar to said generator so as to electrically connect the two generators and to fix them to one another; said generator is characterized in that said second terminal has a substantially planar surface constituting a portion of the second of said faces and that said socket does not have any protrusion with respect to said surface.
According to a first variant embodiment, said sleeve and said spindle cooperate by screwing.
According to a second variant embodiment, said sleeve and said pin cooperate by locking, the sleeve possibly having at least one notch in which at least one lug belonging to said pin engages.
According to a third variant embodiment, said socket and said pin cooperate by snap-fastening, this connection possibly being of the press-stud type.
The invention is advantageously applied to a cylindrical generator whose terminal of the first polarity is formed by a metal capsule covering for example the end of a graphite rod belonging to the positive electrode; the second terminal can be formed by a metal cup or a bottom disc in electrical contact with the negative electrode comprising for example a zinc cup.
According to an advantageous embodiment, said pin is formed by an end piece welded onto the projecting part of said capsule, and said bush is formed by a part welded in a housing presented by said bottom cup.
The sleeve may be formed by a disc covering the outside of the bottom disc or the sealing cup of the cylindrical stack. The pin can also be formed by the capsule itself, and the socket can be formed directly in the cup or the bottom disc.
The particularities and advantages of the invention will become apparent from the following description which will be given with the aid of the appended drawing given by way of illustration but in no way limiting, and in which:
Fig. 1 is a schematic perspective view of two electrochemical generators according to the invention which can be connected by screwing.
Figs. 2a and 2b very schematically illustrate in partial section two positions of the two generators of FIG. 1.
Fig. 3 schematically illustrates in perspective two electrochemical generators intended to be screwed to one another according to an alternative embodiment.
Fig. 4 schematically illustrates in partial section the generators of FIG. 3 fixed to each other.
Fig. 5 schematically illustrates in perspective two electrochemical generators according to the invention intended to be locked to one another.
Fig. 6 schematically illustrates in perspective two electrochemical generators according to the invention intended to be snapped into one another.
Fig. 7 schematically illustrates in partial section the two generators of FIG. 6 attached to each other.
There is shown in FIG. 1 a cylindrical battery 10, the positive terminal 18 of which protrudes, and the negative terminal of which having a portion of a flat surface is formed as shown in FIG. 2a, by two superimposed discs 14 and 15 surrounded by a seal 13 gripped by the folded edges of two superimposed lateral sheaths, a plastic sheath 11 covering a zinc cup 16 constituting the negative electrode of the battery, and a metal sheath external 12. The positive terminal 18 of the battery 10 is analogous to the terminal 25 of a battery 20 identical to the battery 10; terminal 25 is a metal tip welded to a metal capsule 24 covering, for example, a central conductive rod 26 belonging to the positive electrode. The capsule 24 is surrounded on the outside by a seal 23 on which the lateral sheaths 21 and 22 of the stack 20 are folded.
The disc 15 has a central orifice intended to cooperate with the threaded end piece. Fig. 2a illustrates the position of the two stacks 10 and 20 at the start of screwing, while FIG. 2b illustrates these two stacks at the end of screwing: the spindle formed by the end piece 25 abuts on the disc 14, the screwing of the spindle in the socket causes a deformation of the disc 15.
The perimeter of the orifice forming the sleeve comprises a portion of a helix at the pitch of the spindle, or an arc of a circle which can be deformed into a portion of a helix by screwing the spindle. The diameter of this helical or circular arc substantially corresponds to the diameter of the thread root of the spindle.
Figs. 3 and 4 illustrate two cylindrical stacks 30 and 40 also intended to be screwed together. In this variant embodiment, the sealing cup 34 of the battery 30 has, at its central part, a housing intended to receive a welded sleeve 35; the latter is intended to cooperate with a spindle constituted by a capsule 44 belonging to the stack 40.
Fig. 5 illustrates two identical batteries 50 and 60 intended to be locked to one another. In this variant, the bottom cup 54 of the battery 50 has a central housing in which is housed a socket 55 provided with at least one notch 56. The latter is intended to cooperate with a lug 66 presented by a metal pin 65 welded to a capsule 64 connected to the positive electrode of the battery 60.
The locking is done by a rotation of the stack 60 relative to the stack 50.
Figs. 6 and 7 relate to two identical batteries 70 and 80 and intended to be connected electrically and mechanically by snap-fastening.
The bottom disc 74 of the stack 70 has a central housing in which is welded a sleeve 75 with an elastically deformable notched edge. The latter is intended to cooperate with a pin 85 welded to the positive capsule 84 of the battery 80. The pin 85 may have a slightly conical lateral surface which forcibly engages in the socket 75. A similar result can be obtained by snap-fastening. of the press-stud type.
Whatever the variant embodiments, the structure of an electrochemical generator according to the invention makes it possible to carry out very easy and very safe connections in series of several identical generators, the mechanical connection being provided at the same time as the electrical connection.
Although a generator according to the invention includes the accessories necessary for its coupling with an identical generator, it retains the overall dimensions recommended by the International Electrotechnical Commission, and can be placed in contact with any other generator of the same module. Indeed, one chooses the internal diameter of the socket of the negative terminal larger than the diameter of the positive terminals of the existing generators. Therefore, in the embodiment illustrated by FIGS. 1 and 2, the socket presented by a generator according to the invention is not deformed when it is in contact with the positive terminal of any battery, whereas it has the ability to deform when plugging in with the positive terminal of an identical generator.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown; it is possible, without departing from the scope of the invention, to replace certain means by equivalent means.