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positif électrolytique tel qu'un élément de batterie capa-
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L'un des problèmes fondamentaux de la fabrication
et de l'emploi des dispositifs électrolytiques est la fuite d'électrolyte à travers l'enveloppe de l'élément. Ceci est particulièrement vrai pour les éléments de batteries du type dit scellé, éléments qui peuvent être utilisés en n'importe quelle position. Bien que le problème des .fuites ait
été résolu plus ou moins complètement dans le cas des éléments primaires, ( ou piles), les éléments secondaires
(accumulateurs) dont un exemple est offert par les éléments
au plomb et à l'acide, présentent des problèmes 'de construction particuliers en ce qui concerne les remèdes aux fuites.
En raison du fait de la répétition des cycles de charge et
de décharge, du changement de position et'de l'emploi prolongé que l'on fait de ces éléments secondaires, il faut des moyens de scellement ou d'étanchéité plus sûrs que pour les éléments secs habituels et les éléments qui ne peuvent se
passer de surveillance, dont la batterie d'accumulateurs
d'une voiture automobile donne un exemple.
Ce problème posé par les fuites est particulièrement important dans les batteries à l'acide et au plomb qui doivent se passer de surveillance. L'électrolyte à base d'acide sulfurique employé est particulièrement corrosif de sorte
qu'on a pris l'habitude de recouvrir l'enveloppe de l'élément d'un revêtement résistant aux acides. Cependant, des fuites autour des connexions en plomba à travers le 'dessus du re- vêtement, ne sont présentées notamment, en particulier du fait de la grande mouillabilité du plomb par l'électrolyte acide. Des ciments et mastics normaux utilisés dans'-les batteries d'accumulateurs au plomb et à l'acide ne conviennent pas, en général, pour être utilisés,dans les batteries
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moins pour les.raisons suivantes : d'abord, l'électrolyte acide tend à attaquer la surface de séparation entre la borne de plomb et la couche d'oxyde qui lui est immédiatement contiguë, en créant ainsi une dérivation et en évitant le mastic qui est simplement en contact avec le revêtement d'oxyde de plomb, en permettant une fuite, et en second lieu, il est très difficile, sinon impossible, d'obtenir un adhé- sif qui lie à la fois le plomb et un matériau élastique tel que la matière plastique, et qui soit en plus résistant
aux acides.
Bien que le dispositif d'étanchéité relatif décrit dans un autre brevet des Etats-Unis d'Amérique se soit avéré être très efficace pour créer une liaison étanche dans des éléments de relativement petites dimensions, par exemple d'une capacité de 2,5 ampères-heures, des éléments plus grands ou même des éléments de dimensions comparables qui sont prévus pour une cadence d'emploi extrêmement élevée, exigent des connexions beaucoup plus grandes pour faire face au courant intense qui traverse le dispositif. Par exemple, certaines applications de l'élément eont conçues pour faire s'écouler des courants de 100 - 700 ampères ou davantage. lors de la décharge à partir d'un élément unique, exigeant ainsi des connecteurs aux bornes de faible impédance.
Des exemples de la technique antérieure se trouvent dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No. 1.193.358 de Carpenter et No. 2.862.039 de Ensign et autres.
Un but principal de l'invention est de porter remède aux inconvénients de la technique antérieure et de procurer un joint étanche aux liquides,sur,pour des dispositifs électrolytiques.
Un autre but de l'invention est de procurer un joint étanche aux liquides avec adaptation à compression, entre un connecteur électrique de plomb et une matière élastique qui lui est contiguë.
Un autre but de l'invention est de procurer un connec teur de borne scellé ayant une très faible résistance électrique intérieure, capable de conduire des courants très intenses.
Un autre but de l'invention est de procurer des moyer d'étanchéité et un procédé pour les créer, avec un minimum d'efforts et de matériel, tout en assurant une grande sécurité.
Ces buts et d'autres sont satisfaits grâce à l'invention dont on va donner une description complète.
En bref, l'invention comprend un élément de siège élastique logeant un connecteur au plomb relativement tendra
(par exemple une tige de plomb), conductrice de l'électricité, en contact à compression intime, produit en dila-
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siège élastique.Le connecteur est de préférence déformé radialeuent et axialement vers le haut, par la coopération d'un -élément mâle fileté, par exemple un boulon, avec un <EMI ID=5.1>
l'un des éléments étant enrobé dans le connecteur à tige de ; plomb et réagissant contre le plomb et le déformant lors de la coopération entre eux des éléments à filets. Dans le cas , d'une batterie, l'élément élastique ( par exemple de matière
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l'existence de moyens pour les communications électriques entre les électrodes de la batterie et les bornes pour en permettre l'emploi. La configuration de scellement de la présente invention a une utilité particulière dans un élément-au plomb et à l'acide n'exigeant pas de surveillance, dans lequel l'élément élastique forme un dessus intérieur qui résiste à l'acide et qui empêche des fuites à l'extérieur en particulier vers les pièces métalliques extérieures , sujettes à corrosion.
On comprendra mieux l'invention en se référant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels:
- Figure 1 est une vue en coupe de la partie du dessus d'une batterie scellée, contrant le nouveau joint de la présente invention, en relation avec/les parties proches de la batterie ;
- figure 2 est une vue en coupe partielle agrandie, montrant un ensemble inversé de boulon et d'écrou, enrobé, avant la mise en coopération représentée à la figure 3 ;
- figures et 5 montrent en coupe l'emploi d 'une pièce introduite à filets doubles, et le boulon coopérant avec elle, avant et après l'engagement du boulon.
L'invention s'applique à des batteries primaires et secondaires, des piles à combustible et analogues, qui
<EMI ID=7.1> soupape de sûreté susceptible d'être libérée, ou hermétique- : ment scellées, mais elle convient plus particulièrement à des batteries scellées ( y compris avec soupapes de sûreté) dans lesquelles les fuites de l'électrolyte de la région de <EMI ID=8.1>
travers les connexions intérieures de dessus.
Le joint de la présente invention est établi entre un corps de plomb déformable ( par exemple un connecteur à tige de plomb,tendre) et un élément capable de céder élastiquement, enveloppant au moins une partie de la surface du corps déformâble. L'élément élastique doit être de rigidité suffisante pour déformer le plomb lors de son déplacement et de
sa dilatation contre l'élément élastique. La matière doit être assez élastique pour solliciter la matière déformable dans des conditions où s'exerce une pression mutuelle.. Si la matière n'est pas suffisamment élastique , elle peut tendre
à "s'écouler à froid" , c'est-à-dire être le siège d'un phénomène de fluage, vers l'extérieur, de l'élément élasti-'
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lement à la perte de la. compression nécessaire. Bien qu'on puisse tolérer un certain degré d'écoulement à froid, un fluage excessif détruit le joint.
L'élément élastique doit être compatible avec l'électrolyte de l'élément de pila eu de batterie. L'élément élastique joue le rôle de guide ou de siège ayant des ouvertures ou passages da forme cylindrique ou autre pour recevoir l'élément déformable. Ainsi, beaucoup de matières plastiques ou de caoutchoucs moulés, usinés ou fabriquas autrement sont à préférer.- Des exemples de matières plasti-
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polysulfone, des variétés de polyoléfines telles que le polyéthylène et le polypropylène, le polyuréthane, le poly- styrène, les polymères de styrène-butadiène, les copoly- mères d'acrylonitrile et de butadiène styrène (ABS), le chlorure de polyvinyle chloré, le chlorure de polyvinyle modifié par ABS, le chlorure de polyvinyle modifié au polypropylène, divers polyesters, composés acryliques, composés phénoxy, des polyéthers chlorés, des résines phénoliques
et des résines de mélanine. Un certain nombre de caoutchoucs naturels et synthétiques sont intéressants aussi, par exemple des caoutchoucs durs, du thiocol, des caoutchoucs au butyle et de néoprène.
Le corps de plomb déformable sert de connexion entre les électrodes enveloppées de la batterie et les conducteurs d'une part, et avec les connexions des bornes ( par exemple dessus et cuve de la batterie) d'autre part. Comme cet élément déformable fait partie du circuit électrique
de l'élément, il est de préférence bon conducteur de l'électricité. Les plombs déformables les plus conducteurs sont des plombs de grande pureté, de préférence d'une pureté
d'au moins 99,9 pourcents, et le plus préférablement d'environ 99,99 pour cents en poids basés sur le contenu de métal
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te invention si l'alliage est relativement tendre ou défornable. Par "relativement tendre" on entend que l'alliage, dans les conditions d'emploi, a une dureté Brinell (10 en/
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préférence encore de moins de 8 kg/ma . Par exemple, divers
<EMI ID=13.1> contenait de préférence moins qu'environ 10 pour cents en poids d'étain sont en général suffisamment déformables.
La façon dont l'alliage est coulé a, comme on le
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'ainsi des facteurs tels que le traitement préalable de l'allia ge la trempe, le refroidissement à l'air , la durée
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référera à Lead et Lead Alloya de W. Hofmann, Springer -
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de plomb particuliers'qui satisfont aux propriétés spécifiées suivant la présente invention. Cette référence montrera aisé-\ ment que l'alliage de plomb et d'antimoine typique utilisé pour les connexions de batterie (contenant de façon générale 6 à 10 pourcents en poids d'antimoine) a une dureté de Brinell qui ne dépasse par 10 kg/mm<2> après une courte période de stockage seulement.
Suivant l'invention, on utilise une force pour dilater, et maintenir le corps déformable en disposition de pression , relative par rapport au siège capable de céder. La force j peut exercer dans une direction radiale , suivant une traction axiale , ou une combinaison de ces deux dispositions. De préférence, la dilatation est réalisée par la coopération dtun élément mâle porteur de filets ,avec un élément femelle porteur de filets , l'un de ces éléments étant enrobé dans la tige de plomb conductrice et ayant une eu plusieurs saillies en forme d'épaulements qui réagissent contre le plomb et le déforment lors de la coopération des éléments porteurs de filets.
De cette manière , et en raison du caractère tendre de l'alliage de plomb ou du plomb, le connecteur déformable tendre est amené à s'écouler , de <EMI ID=17.1> . mâle considéré comme axe) et radialement vers l'extérieur de façon à former le.joint à compression étroite avec le siège capable de-* ne déformer et de céder. Un avantage de cet <EMI ID=18.1>
depuis le côté supérieur du siège capable de céder après que ce siège ait 6té attaché au récipient de l'élément
(o'est-à-diro on réalisant une connexion aveugle) et sans qu'il soit besoin d'un type quelconque de moyen de fixation par emboutissage ou réalisant le maintien en dessous du connectéur.
Les éléments mâle et femelle porteurs de filets sont de préférence choisis individuellement en un métal conducteur compatible avec 1'élément de plomb déformable avec lequel l'un des éléments ou les deux dont en contact. Des matières convénablea comprennent l'étain, des alliages de plomb, l'argent , la tôle plombée , le bismuth, le zinc, le cadmium, le nickel, l'or, le laiton, le cuivre ou tout autre alliage ou matériau revêtu compatible. L'élément porteur de filets , enrobé dans le conducteur déformable doit avoir une dureté plus grande que celle de ce conducteur déformable , pour permettre son déplacement.
Dans un aspect préféré de l'invention, l'élément porteur de filets mâle et/ou femelle est relativement tendre et porte un revêtement uniforme de matière conductrice qui est susceptible d'être mélangée avec celle des deux éléments filetés et mobile par rapport à ceux-ci et avec le plomb tendre avec lequel il est en contact intime. De cette façon,
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tendre contigu et les éléments tendres porteurs de filets pour former un type de soudure à froid ou un alliage qui augmente considérablement les forces adhésives entre les matériaux. Le lien résultant permet l'emploi d'un surcroît de couple lorsqu'on fait coopérer les éléments filetés pour réaliser une déformation plus complète du plomb tendre et un joint amélioré, par conséquent, sans qu'il y ait de risque d'extraction et de dégagement des éléments filetés:
du connecteur de plomb tendre. Une matière de revêtement préférée est l'étain ou la soudure et on peut l'appliquer soit au connecteur de'plomb , soit à l'élément porteur de filets, de manière connue.
On comprendra plus particulièrement l'invention en se référant aux dessins joints au présent mémoire qui en représentent certaines formes de réalisation préférées mais non exclusives. Sur les différents dessins, les mêmes numéros de référence désignent des parties identiques.
A la figure 1, la partie supérieure de la batterie au plomb et à l'acide 10, qui se passe de surveillance, est montrée comme comportant un réceptacle métallique 12 , un dessus de matière plastique extérieur 14, et un revêtement de polypropylène 20 lié le long de l'interface 17 à un dessus intérieur 16 moulé par injection, en polypropylène. Ce dessus de matière plastique intérieur est muni d'une partie cylindrique centrale d'évent 18 et d'une encoche 22 pour permettre le dégagement de la pression excessive de gaz, qui pourrait se créer dans l'élément. La soupape de sûreté
24 en caoutchouc s'adapte étrcitement sur l'évent central et elle est comprimée vers l'intérieur par la bague 26 que l'on peut utiliser si on le désire. La soupape se referme automatiquement lorsque l'excès de pression s'est déchargé.
Dans le cas où une quantité quelconque d'électrolyte s'é- chapperait par les moyens constituant la soupape de sûreté, cet électrolyte peut être neutralis�ar une matière convenable telle qu'une pastille de carbonate 28.
- La liaison à travers le..dessus du couvercle de matière plastique 16 montré à la figure 1 comprend un connecteur constitué d'une;.tige de plomb déformée 30 portant intimement contre les faces 32 et la partie en surplomb 34 d'une ouverture ou d'un passage formé dans le dessus.'de couvercle en matière plastique. Plusieurs nervures ou bossages facultatifs 36 délimitent l'ouverture et servent à fixer le connecteur en place pendant l'introduction du boulon renversé 38 et de l'écrou 40 qui sont alignés axialement dans l'ouverture, et après cette opération. Le boulon 38 a une partie de tête 42 enrobée dans le connecteur , qui sert d'épaulement avancé pour déplacer le connecteur de plomb 30 lors de la coopération de l'écrou 40 avec la partie de fût filetée saillante vers le haut, 44, du boulon.
Le boulon porte de préférence un revêtement d'étain ou d'un alliage d'étain pour réaliser une meilleure adhésion avec le plomb tendre contigu. Le déplacement peut être considéré comme un mouvement dans lequel la masse de plomb cède axialement vers le haut , au début, jusqu'à ce que le plomb vienne en contact avec la partie en surplomb 34 , après quoi il se produit un écoulement généralement radialement vers l'extérieur jusqu'à ce que l'écrou soit relativement serré indiquant une compression adéquate entre le dessus élastique 16 <EMI ID=20.1>
généralement une légère concavité 33 à sa face inférieure. Les conducteurs partant des connecteurs 30 vers les pattes des électrodes positives et négatives du bloc élémentaire de la pile ou de l'accumulateur qui se trouve en dessous
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travers le dessus plastique extérieur 14 servent comme bornes de polarités opposées respectives de l'élément, et peuvent ; porter des écrous supplémentaires pour faciliter les conne- <EMI ID=22.1> xions de la batterie à une charge extérieure.
La forme de réalisation représentée aux figures 2 et
3 montre une variante préférée du connecteur de la figure 1.
Dans ce cas, le boulon renversé 39 revêtu d'étain a une partie de tête 41 qui joue le r8le d'une avancée formant épaulement qui est rendue conique suivant un angle tel qu'une traction normale provenant de la surface amincie est déterminée aussi bien par une composante radialement vers l'extérieur et une composante axiale dirigée vers le haut. En raison de cette configuration conique, le serrage de l'écrou
40 attire la pièce de plomb conductrice simultanément axialement vers le haut et radialement , comme montré à la figure 3, en produisant le joint. On a trouvé que l'emploi de ces deux composantes de force crée un joint supérieur qui
a un effet permanent.
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la partie de tête amincie conique 41 peut être omise et peut
<EMI ID=24.1> en coopération avec le plomb tendre et le solliciteront , vers l'élément de siège capable de céder. Dans cette forme de <EMI ID=25.1>
de matériaux mutuellement miscibles pour favoriser la liaison , comme discuté précédemment , de façon à éviter que le boulon porteur de filets soit chassé lors de l'application d'un couple accru au moment où on serre l'écrou.Cette partie
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une tête conique, est avantageusement réalisée par coulée préalable dans la pièce de plomb tendre pour qu'il y ait coopération et enveloppement intime des parties d'épaulement .
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filets consiste en une double douille ou manchon constituant une pièce introduite 43 qui est faite d'une matière plus
dure que la tige de plomb conductrice 30. L'introduction de la pièce rapportée est facilitée en creusant à l'avance la tige de plomb (bien que cela ne soit pas nécessaire) pour former un trou central de diamètre plus petit que la pièce
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obliger la pièce rapportée à pénétrer dans le trou tout en créant simultanément ses propres filets. Le chanfreinage
ou l'amincissement des bords de tête 45 améliorent aussi
la facilité d'introduction. Un déplacement radial positif
de la tige de plomb est réalisé de façon à solliciter le plomb contre les parois latérales de 1'élément 16 susceptible
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améliorer la liaison , bien que cela ne soit pas essentiel. Les filets intérieurs peuvent êtrs des filets de vis mécani-
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Lorsque le boulon 51 est vissé dans la pièce introduite,
une traction axiale produite par chacun des filets ou saillies formant épaulements extérieurs 47 déplace la tige
de plomb axialement vers le haut contre la partie en sur- plomb 34 en même temps que les nervures 36 pour réaliser le joint.
On comprendra que divers types de pièces introduites
à filets doubles , y compris les dispositifs du type creusé ou fendu avec effet de filetage automatique ou sans effet
de filetage automatique (c'est-à-dire coulés en place) peuvent être intéressants. La Groov-Pin Corporation de Ridgefield
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Californie offrent un certain nombre de pièces introduites commercialement disponibles ,utilisables avec l'invention. On remarquera aussi que la pièce introduite ou rapportée 43 peut être amenée à coopérer avec la tige de plomb 30 avant de mettre cette tige dans l'ouverture formée dans relient capable de céder 16. Le scellèrent serait réalisé alors uniquement par le serrage du boulon 51 , t provoquait une déformation à la fois axiale et radiale de la tige de plomb. En raison du fait que le diamètre extérieur de la pièce introduite est quelque peu supérieur au diamètre intérieur des filets, une région de cisaillement importante se présente, ce qui permet l'enploi de boulons filetés ou d'autres dispositifs de fixation de grande résistance.
D'autres types de douilles introduites , intéressantes pour l'invention, mais qui n'ont pas de parties extérieures porteuses de filets sont celles offertes par la Phelps
<EMI ID=32.1> à l'extérieur de la douille peuvent être réalisées par des bourrelets , des bossages, des nervures, etc. En outre, la dilatation radiale de la pièce introduite est favorisée par
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pièce introduite et en utilisant un élément dilatable que l'on peut actionner , entre autres choses, par l'engagement de l'élément constituant boulon mâle porteur de filets. Ces pièces introduites sont utilisées communément pour fixer ensemble des pièces de matière plastique ou des pièces de bois.
Des liaisons scellées suivant la présente invention peuvent être essayées de façon répétée et on trouve qu'elles sont sensiblement exemptes de fuites. Un avantage particulier de ces connexions réside dans leur faible résistance électrique interne qui est en général inférieure à environ
un milliohm et qui est ordinairement inférieure à un demi milliohm. Les correcteurs sont caractérisés aussi par leur capacité de conduire des courants de l'ordre de 100 à 700 ampères ou davantage pendant des périodes de temps limitées.
On comprendra que l'invention est susceptible de diverses modifications et changements qui apparaîtront aux spécialistes à la lecture de la description et qui sont comprises dans l'esprit des revendications. Par exemple,
des moyens classiques pour obtenir une connexion scellée à travers un conducteur métallique , comme par exemple par l'emploi d'une bague torique ou d'autre matière éleastomère entre l'élément capable de céder et le corps de plonb
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le goudron) pourraient dans' certains cas �.tre utilisés en
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d'autres dispositifs élect�clytiques.
REVENDICATIONS
1.- Joint pour réaliser des liaisons entre les élec trodej et les bornes d'un dispositif électrolytique comprenant un élément formant siège, capable de céder élastiqueme ' contenant des ouvertures pour réaliser des connexions de bc
ne par son intermédiaire; un connecteur de plomb déformable
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la matière élastique ; un élément mâle porteur de filets;
et un élément femelle porteur de filets ,pouvant recevoir l'élément mâle, l'un des éléments porteurs de filets ayant
un épaulement ou des saillies avancées formant épaulements enrobées dans la connecteur de plomb, les parties saillant formant épaulements exerçant une force positive contre le
plomb tendre, lequel est amené à son tour à se mettre en conformité étroite avec la paroi de l'ouverture de l'éléme élastique pour former le joint étanche au liquide.