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Tasses en zinc pour éléments de piles sèches et procédés de fabrication de ces tasses.
La présente invention concerne la fabrication de tasses an zinc pour éléments de piles sèches, ainsi que les tasses en zinc de ce genre elles-mêmes, et les éléments, piles et bat- teries constitués par elles.
Il s'agit en particulier ici des cathodes pour les éléments anstituant les piles de lampes de poche ou les batteries anodiques, c'est-à-dire de groupes relativement petits et légers.
Comme on le sait, pendant la génération du courante mais - dans une certaine mesure - même lorsque ces piles restent en magasin, le zinc constituant la cathode s'use et on peut constater facilement sur l'élément usagé qu'il y a un gaspillage considérable de zinc, car il ne prait utilisé qu'en partie. Vu l'énorme consommation de ces éléments, piles et batteries, on peut se faire une idée des quantités considérables de zinc qui se perdent chaque année sans avoir été utilisées.
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Il serait cependant possible de réduis la consommation de zinc, en prenant surtout de la tôle de zinc plus mince pour la fabrication des éléments. Mais il y a une limite à cela, car, dans ces éléments, le zinc sert non seulement de catho- de, mais en même temps de récipient pour l'électrolyte. Cela entraîne déjà, lorsque la consommation de zinc est forte en un point donné, une perforation de la tasse, la fuite de l'électrolyte, et, par suite, des courts-circuits dans l'intérieur de la pile ou de la batterie.
Cette dernière est morte, 'bien que le zinc n'ait servi qu'en partie à la production d'éléc- tricité. L'utilisation du zinc est encore plus défavorable avec les tasses en zinc communément adoptées jusqu'ici. On a adopté la tasse avec fond de zinc soudé, mais il fallait alors mettre une plaque isolante à l'intérieur pour que le charbon ne porte pas directement sur le fond en zinc, ce qui provoquerait un court-circuit* Dans les piles de ce genre, on retrouve donc le plus souvent le fond en sine soit absolument intact, soit presque intact.
Cet inconvénient peut être évite dans une large mesure par le dispositif présentant la nouveauté objet du brevet.
On obtient ainsi des cathodes et, par suite aussi, des éléments d'une longévité sensiblement plus grande et utilisant mieux le zinc disponible.
Suivant la présente invention, la tasse en zinc est constituée par un cylindre de zinc ou un bout (le tube de -lino à paroi mince. Le fond de la tasse consiste en une rondelle d'une matière non-conductrice. On prend pour ce fond, par exemple, du carton, ou du carton paraffiné, ou encore une matière synthétique telle des résines au formaldéhyde/crésol ou au formaldéhyde/thio-urée additionnées de substances minérales ou de sciure' de bois. On a intérêt à prendre comme disque de
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fond l'étoile à centrage habituelle, car on obtient ainsi en mêmetemps un isolement des anodes à l'égard des cathodes, et en même temps leur oentrage. Il est avantageux de bien adapter de l'intérieur le disque isolant ou la plaque emboutie en forme de cuvette.
La fixation ou le joint étanche se fait à l'aide d'une solution ou d'un corps fondu. On a obtenu de bons résultats avec une solution de cellulose dans les éthers et dans les esters (de préférence ceux d'acides organiques);les solutions dans les acides inorganiques, telles que la nitro-cellulose, sont moins utilisables. car elles tendent à se décomposer facilement; on peut également employer des solutions de résines de polymérisation, telles que les produits polymérisés acryle, vinyle ou butade.
Ces solutions ou fusions peuvent, le cas échéant, être avantageusement additionnées de substances hydrofuges, telles qu'asphalte, cire* ester d'acide de lignite, ou encore paraffine et matières similaires* Comme solvants, on a, suivant les matières à dissoudre, obtenu de bons résultats avec le chlorure de méthylène et autres hydrocarbures chlorurés aliphatiques, le toluol, les benzols du commerce, le cas échéant en combinaison avec des alcools, tels que le méthanol. Ces solutions (mais on peut aussi utiliser des fusions) sont appliquées soit par immersion de l'élément ou de la tasse en zinc, soit au pinceau, soit enfin au pistolet.
Il est possible de passer plus d'une couche, avec séchage intermédiaire* Une fois séohée, la composition, qui joue le rôle d'un isolant, fixe fortement le fond au cylindre ou au tube de zinc; la tasse se trouve ainsi formée et est munie d'un revêtement, à l'extrémité inférieure.
Si l'on immerge plus profondément les pièces, on peut facilement revêtir la tasse de zinc toute entière ou même l'élément tout entier. On réalise ainsi non seulement un isolement de l'élément
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mais encore un renforcement de la tasse ce qui permet d'utili- ser de la feuille de zinc beaucoup plus mince. Dans le cas do consommation, c'est-à-dire d'usure du zinc en un point donne, l'électrolyte ne peut pas fuir, ce qui rendrait la pile inutilisable.
On n'est naturellement pas limité au mode de construc-- tion décrit; il existe,au contraire, un grand nombre de variantes possibles rentrant dans le cadre de 1''invention, car elles en utilisent l'idée fondamentale. Seules quelques-unes de ces variantes seront expliquées ci-après.
Le fond isolant peut être aussi constitue en coulant une composition dans le cylindre placé debout sur du papier, du métal ou tout autre support; mais, dans ce cas encore, la fixation sera obtenue en appliquant, par exemple, par immorsion, la composition prescrite comm revêtement. On peut également utiliser pour la coulée dans le cylindre les compositions indiquées pour le revêtement.
Si, dans ces éléments, le zinc est rongé' en un point quelconque, l'électrolyte ne peut cependant pas s'échapper au dehors et il ne peut, par conséquent, se produire aucun courtcircuit. La juxtaposition (l'éléments peut avoir lieu sans les séparations habituelles en matière isolante ; l'encombrement est donc beaucoup plus réduit, de sorte que, pour un même espace disponible, on pourre établir des éléments plus grands et, par suite, plus puissants.
Le revêtement peut naturellement être aussi utilisé pour des tasses en zinc de types déjà connus; en d'autres termes, les tasses en zinc peuvent encore être employées en les munissant d'un revêtement par immersion ou par bout autre pro- cédé, ce qui permettra d'éviter une mise hors service prématu-
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rée de l'élément et de la pile ou batterie. Il va de soi que le revêtement peut également être appliquésur des éléments de piles cylindriques, à éléments superposés. On sait que les éléments de': ce genre doivent avoir un fond en zinc, car l'élément suivant doit, avec son pôle charbon, toucher le fond de zinc de l'élément précédent, o'est-à-dire qu'il doit y avoir contact.
Dans ce cas, pour établir le revêtement, on procède, par exemple, comme suit : on obtient l'élément par son fond au moyen d'un dispositif à vide (rondelle de caoutchouc ou autre), et on le plonge, l'extrémité supérieur en avant., dans la composition qui doit constituer le revêtement; il;faut ensuite essuyer la calotte de laiton.
Le revêtement permet d'obtenir des éléments et des piles ou batteries beaucoup moins sensibles à l'eau que celles connues jusqu'ici, ce qui est important surtout pour les utilisations militaires.
Le fabricant a à sa disposition un grand choix de matières isolantes appropriées. Nous allons, à titre d'exemple, en indiquer quelques-unes, mais cette liste n'implique aucune limitation: acétylcellulose du commerce, même de qualité inférieure, benzylcellulose, ester polyméthylacrylbutylique, etc., y compris les combinaisons de ces corps et de l'asphalte, de la cire, des esters de l'acide de lignite, etc., la meilleure teneur d'asphalte étant comprise entre 10 et 50%. Comme solvants, on prend le chlorure de méthylène et/ou le toluol, avec un peu de méthanol.
Les dessins ci-annexés reproduisent, à titre dtexem- ples, quelques formes de réalisation de l'invention, mais sans constituer de limitations d(aucune sorte.
La fig. 1 est la coupe d'une cathode en zinc avec fond en carton, tous deux réunis en une
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tasse par revêtement du tiers inférieur.
La fig. 2 est la coupe d'une tasse en inc avecfond en carton élastique et légèrement embouti en
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cuvette (le cas éChéant, impr3gné de paraf- fine) et tenu en place par son élasticité, ce fond étant réuni au tube de zinc pe.r le revêtement complet de la tasse.
La fig. 3 est la coupe d'un élément muni d'un revête-
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ment , pour piles ou batteries à l,'.Iments superposés.
La fig. 4 est une vue d'un Elément muni d'un revête- ment.
La fig. 5 est la coupe d'une tasse en zinc avec cylindre de zinc à bords légèrement rele- vés, dans le bas; en partie munie d'un re- vêtement.
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La fig. 6 représente la même pièce que 'La fi='t 5, mais avec revêtement complet.
La figt 7 est une vae extérieure d'une ta : ço .
La fig. 8 repr'spnte u.n fond en carton (disgue fie centrage) vu en-dessus.
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La flig. 9 est une pile de lampe de poche avec ''1ements de ce gGn.re, dont une partie est transparente pour perr,Settr voir l'inté- rieur et en contrôler l'état.
Un 'bout de tube de zinc 1 est soude en 2. Une rondel-
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le de ca-rton l est coincée à l'ext#.àmit4 in?iriev.=re de c t.J,1;e hors duquel elle fait un peu saillie. Le revêcsm0nt isolante effectue la liaison eh', }.'3 le tube ou cylindre 1 et le fond 1.
A l'intérieur du tube, ce fond porte la baguette de charbon ? (anode) avec le sac à dépolarisation. Si l'on adopte un fond 3
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à quatre pattes, c'est-à-dire un des disques de centrage connus (voir figs. 2, 5, 6,8), on réussit en même temps à empêcher, par les pattes relevées, un contact entre la cathode et le sac de dépolarisation. Le même effet est obtenu par un fond 6 en forme de cuvette, adapté élastiquement dans le tube, mais ne le fermant pas au ras et faisant) au contraire, légèrement saillie au dehors, ce qui est avantageux pour une liaison ferme entre la fond et le cylindre. L'intervalle entre l'anode et/ou le sac à dépolarisation, d'une part, et le côté intérieur de la cathode, d'autre part, est rempli par l'électrolyte.
Sur la fig. 3, c'est une tasse en zinc de type an- cien, c'est-à-dire, avec fond en zinc soudé, qui est munie d'un revêtement, de sorte que les contacts pour la prise de courant ne sont pas recouverts par le revêtement. Sur les figs. 5 et 6 à bord un peu rentré, le fond repose ici sur la partie rentrante à l'extrémité inférieure du cylindre. La bague 8 à la partie supérieure du cylindre sert à porter la bague de fermeture en carton, qu'on pose sur l'élément avant la coulée, ou avant qu'on ne munisse entièrement l'élément d'un recouvrement,de la manière indiquée.
Sur la fig. 9, on voit une pile ou batterie pour lampe de poche, constituée au moyen d'éléments de ce genre.
Dans ce cas, on a reconnu préférable de faire le logement de la pile en une matière transparente; on en fera tout au moins une partie transparente, pour pouvoir facilement contrôler si tout est en règle à l'intérieur.. Cette disposition est naturellement utilisable aussi pour d'autres éléments, c'est-àdire pour tous ceux employés jusqu'ici.
Le pôle négatif 9 de la batterie est garanti de la manière habituelle par la fait qu'il est partiellement recouvert par le couvercle de protection 10 en carton; le pôle
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positif présente à l'extrémité un f;i011 11 par lequel paS"'8 un fil 12, relié par un cordon. l3 arc cachet 14, ?u couvercle 10. c'est seulement après avoir C0:P: l? fil <;"1'011 p'Ô,l débarraner une pile de ce genre (le sa 18.lYJ'3 de protection e', 1c1 ü18''P en service.
B3',' ';--IOA?IONS - 1) Tasse en zinc pour Eléments de piles ou batteries
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sèches et de préférence pour piles dq lampes de poche et J.a:o- des consistant en un tube de ;,inc ou cylindre de zinc en feuille relativement mince, dont l'extrémité inférieure est dressée,
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plane., arrondie ou fai'=1,gaznt bordée) et en 'un fon3 en m.;ì.ére isolante posé à l'extrémité inférieure du cylindre on l'engageant dans son intérieur, le fond forçant dans le cylindre en dehors duquel il fait saillie, et Jetant relié au cylindre
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par immersion dans une fusion ou un:? solution .pproprie r..'ti le fixe extérieurement.