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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
<EMI ID=28.1>
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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<EMI ID=38.1>
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.
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electrolytic positive such as a capacitive battery cell
<EMI ID = 2.1>
One of the fundamental problems of manufacturing
and the employment of electrolytic devices is the electrolyte leakage through the shell of the element. This is particularly true for battery cells of the so-called sealed type, cells which can be used in any position. Although the problem of.
been resolved more or less completely in the case of primary elements, (or batteries), secondary elements
(accumulators), an example of which is offered by the elements
lead and acid, present special construction problems with regard to remedies for leaks.
Due to the repetition of charging cycles and
discharge, change of position and prolonged use of these secondary elements requires sealing or sealing means that are safer than for the usual dry elements and elements which cannot be
switch monitoring, including the accumulator
of an automobile car gives an example.
This leakage problem is particularly important in lead acid and acid batteries which need to be monitored. The sulfuric acid-based electrolyte used is particularly corrosive, so
that it is customary to cover the casing of the element with an acid resistant coating. However, leakage around the lead connections through the top of the liner is not particularly exhibited, particularly due to the high wettability of lead by the acid electrolyte. Normal cements and sealants used in lead-acid storage batteries are generally unsuitable for use in batteries
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less for the following reasons: first, the acid electrolyte tends to attack the separating surface between the lead terminal and the oxide layer immediately adjacent to it, thus creating a bypass and avoiding the sealant that is simply in contact with the lead oxide coating, allowing leakage, and secondly, it is very difficult, if not impossible, to obtain an adhesive which binds both lead and an elastic material such than plastic, and which is also more resistant
to acids.
Although the relative sealing device described in another US patent has been found to be very effective in creating a sealed connection in relatively small-sized elements, for example with a capacity of 2.5 amps -hours, larger elements or even elements of comparable dimensions which are intended for an extremely high rate of use, require much larger connections to cope with the intense current which passes through the device. For example, some applications of the element are designed to flow currents of 100 - 700 amps or more. when discharging from a single element, thus requiring low impedance terminal connectors.
Examples of the prior art are found in US Patents No. 1,193,358 to Carpenter and No. 2,862,039 to Ensign et al.
A main object of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art and to provide a liquid tight seal, safe, for electrolytic devices.
Another object of the invention is to provide a liquid tight seal with compression fitting, between an electrical lead connector and an elastic material contiguous thereto.
Another object of the invention is to provide a sealed terminal connector having a very low internal electrical resistance, capable of conducting very high currents.
Another object of the invention is to provide sealing hubs and a method for creating them, with a minimum of effort and material, while ensuring great safety.
These and other objects are satisfied by the invention, of which a full description will be given.
Briefly, the invention comprises an elastic seat member housing a relatively tender lead-acid connector.
(for example a lead rod), electrically conductive, in intimate compression contact, produced in dila-
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elastic seat.The connector is preferably deformed radially and axially upwards, by the cooperation of a threaded male element, for example a bolt, with an <EMI ID = 5.1>
one of the elements being embedded in the rod connector of; lead and reacting against lead and deforming it during the cooperation between them of the elements with nets. In the case of a battery, the elastic element (for example of material
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the existence of means for electrical communications between the electrodes of the battery and the terminals to allow their use. The sealing configuration of the present invention has particular utility in an unattended lead-acid element, wherein the resilient element forms an interior top which resists acid and prevents damage. leaks to the exterior, in particular to exterior metal parts, subject to corrosion.
The invention will be better understood by referring to the drawings attached to this specification, in which:
- Figure 1 is a sectional view of the top part of a sealed battery, against the new seal of the present invention, in relation to / the parts close to the battery;
- Figure 2 is an enlarged partial sectional view, showing an inverted assembly of bolt and nut, coated, before the cooperation shown in Figure 3;
- Figures and 5 show in section the use of a part introduced with double threads, and the bolt cooperating with it, before and after the engagement of the bolt.
The invention is applicable to primary and secondary batteries, fuel cells and the like, which
<EMI ID = 7.1> relief valve capable of being released, or hermetically sealed, but it is more suitable for sealed batteries (including with relief valves) in which the electrolyte leaks from the region from <EMI ID = 8.1>
through the interior connections from above.
The seal of the present invention is established between a deformable lead body (eg, a lead rod connector, tender) and a member capable of yielding elastically, enveloping at least a portion of the surface of the deformable body. The elastic element must be of sufficient rigidity to deform the lead during its movement and
its expansion against the elastic element. The material must be elastic enough to stress the deformable material under conditions where there is mutual pressure. If the material is not sufficiently elastic, it may strain.
to "flow cold", that is to say to be the site of a phenomenon of creep, towards the outside, of the elastic element.
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lement to the loss of the. compression required. While some degree of cold flow can be tolerated, excessive creep destroys the seal.
The elastic element must be compatible with the electrolyte of the battery cell element. The elastic element acts as a guide or a seat having openings or passages of cylindrical or other shape to receive the deformable element. Thus, many molded, machined or otherwise manufactured plastics or rubbers are preferred.
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polysulfone, varieties of polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyurethane, poly- styrene, styrene-butadiene polymers, acrylonitrile and butadiene styrene (ABS) copolymers, chlorinated polyvinyl chloride, ABS modified polyvinyl chloride, polypropylene modified polyvinyl chloride, various polyesters, acrylic compounds, phenoxy compounds, chlorinated polyethers, phenolic resins
and melanin resins. A number of natural and synthetic rubbers are also of interest, for example hard rubbers, thiocol, butyl and neoprene rubbers.
The deformable lead body serves as a connection between the wrapped electrodes of the battery and the conductors on the one hand, and with the terminal connections (for example top and tank of the battery) on the other hand. As this deformable element is part of the electrical circuit
of the element, it is preferably a good conductor of electricity. The most conductive deformable pellets are of high purity, preferably of a purity
at least 99.9 percent, and most preferably about 99.99 percent by weight based on metal content
<EMI ID = 11.1>
the invention if the alloy is relatively soft or defornable. By "relatively soft" is meant that the alloy, under the conditions of use, has a Brinell hardness (10 in /
<EMI ID = 12.1>
more preferably less than 8 kg / ma. For example, various
<EMI ID = 13.1> preferably contained less than about 10 percent by weight of tin which is generally sufficiently deformable.
The way the alloy is cast has, as it is
<EMI ID = 14.1>
'thus factors such as pretreatment of alloy quenching, air cooling, duration
<EMI ID = 15.1>
will refer to Lead and Lead Alloya by W. Hofmann, Springer -
<EMI ID = 16.1>
of particular lead which satisfy the properties specified according to the present invention. This reference will readily show that the typical lead antimony alloy used for battery connections (generally containing 6 to 10 percent by weight of antimony) has a Brinell hardness not exceeding 10 kg. / mm <2> after a short period of storage only.
According to the invention, a force is used to expand and maintain the deformable body in a pressure arrangement relative to the seat capable of yielding. The force j can exert in a radial direction, following an axial traction, or a combination of these two arrangements. Preferably, the expansion is achieved by the cooperation of a male thread bearing element with a female thread bearing element, one of these elements being embedded in the conductive lead rod and having one had several shoulder-shaped projections. which react against the lead and deform it during the cooperation of the elements carrying the nets.
In this way, and due to the soft character of the lead alloy or the lead, the soft deformable connector is caused to flow, of <EMI ID = 17.1>. male considered as axis) and radially outwards so as to form the tight compression joint with the seat capable of deforming and yielding. An advantage of this <EMI ID = 18.1>
from the upper side of the seat capable of yielding after this seat has been attached to the container of the element
(ie making a blind connection) and without the need for any type of fastening means by stamping or carrying out the maintenance below the connector.
The male and female thread bearing elements are preferably individually selected from a conductive metal compatible with the deformable lead element with which one or both of the elements is in contact. Suitable materials include tin, lead alloys, silver, leaded sheet, bismuth, zinc, cadmium, nickel, gold, brass, copper or any compatible alloy or coated material. . The thread carrier element, embedded in the deformable conductor must have a greater hardness than that of this deformable conductor, to allow its displacement.
In a preferred aspect of the invention, the male and / or female thread bearing member is relatively soft and carries a uniform coating of conductive material which is capable of being mixed with that of the two threaded members and movable relative to those. here and with the soft lead with which it is in intimate contact. In this way,
<EMI ID = 19.1>
contiguous soft and soft thread bearing elements to form a type of cold weld or alloy that greatly increases adhesive forces between materials. The resulting link allows the use of additional torque when the threaded elements are made to cooperate to achieve a more complete deformation of the lead lead and an improved seal, therefore, without the risk of extraction and clearance of threaded elements:
of the soft lead connector. A preferred coating material is tin or solder and can be applied either to the lead connector or to the thread bearing member in known manner.
The invention will be understood more particularly with reference to the drawings attached hereto which represent certain preferred but not exclusive embodiments thereof. In the various drawings, like reference numbers denote like parts.
In Figure 1, the top of the self-monitoring lead acid battery 10 is shown to include a metal receptacle 12, an outer plastic top 14, and a bonded polypropylene liner 20. along interface 17 to an injection molded inner top 16 of polypropylene. This interior plastic top is provided with a central cylindrical vent portion 18 and a notch 22 to allow release of excessive gas pressure which could build up in the element. The safety valve
24 rubber fits tightly over the center vent and is compressed inwardly by bushing 26 which can be used if desired. The valve closes automatically when the excess pressure has been released.
In the event that any amount of electrolyte escapes through the means constituting the safety valve, this electrolyte may be neutralized with a suitable material such as a carbonate tablet 28.
- The connection through the top of the plastic cover 16 shown in Figure 1 comprises a connector consisting of a; .deformed lead rod 30 bearing intimately against the faces 32 and the overhanging portion 34 of an opening or a passage formed in the top.'de plastic cover. Several optional ribs or bosses 36 delimit the opening and serve to secure the connector in place during and after insertion of the reverse bolt 38 and nut 40 which are axially aligned into the opening. The bolt 38 has a head portion 42 embedded in the connector, which serves as an advanced shoulder for moving the lead connector 30 during the engagement of the nut 40 with the upwardly protruding threaded shank portion, 44, of the screw. bolt.
The bolt preferably has a coating of tin or a tin alloy to achieve better adhesion with the adjacent soft lead. The displacement can be thought of as a movement in which the mass of lead gives way axially upward, at first, until the lead comes into contact with the overhanging portion 34, after which there is a flow generally radially towards outside until the nut is relatively tight indicating adequate compression between the elastic top 16 <EMI ID = 20.1>
generally a slight concavity 33 on its underside. The conductors from the connectors 30 to the tabs of the positive and negative electrodes of the elementary block of the battery or of the accumulator which is located below
<EMI ID = 21.1>
through the outer plastic top 14 serve as terminals of the element's respective opposite polarities, and may; wear additional nuts to facilitate the connection of the battery to an external load.
The embodiment shown in Figures 2 and
3 shows a preferred variant of the connector of Figure 1.
In this case, the tin coated reverse bolt 39 has a head portion 41 which acts as a shoulder protrusion which is made tapered at an angle such that normal pull from the thinned surface is determined as well. by a component radially outwards and an axial component directed upwards. Due to this tapered configuration, tightening the nut
40 attracts the conductive lead piece simultaneously axially upward and radially, as shown in Figure 3, producing the seal. It has been found that the use of these two force components creates a superior seal which
has a permanent effect.
<EMI ID = 23.1>
the tapered tapered head portion 41 may be omitted and may
<EMI ID = 24.1> in cooperation with the soft lead and will seek it, towards the seat element capable of yielding. In this form of <EMI ID = 25.1>
of mutually miscible materials to promote bonding, as discussed previously, so as to prevent the thread bearing bolt from being driven out when applying increased torque as the nut is tightened.
<EMI ID = 26.1>
a conical head is advantageously produced by prior casting in the piece of soft lead so that there is cooperation and intimate envelopment of the shoulder parts.
<EMI ID = 27.1>
threads consists of a double sleeve or sleeve constituting an inserted part 43 which is made of a more
lasts than the conductive lead rod 30. Insertion of the insert is facilitated by pre-digging the lead rod (although this is not necessary) to form a central hole of smaller diameter than the part.
<EMI ID = 28.1>
forcing the insert to enter the hole while simultaneously creating its own threads. Chamfering
or the thinning of the leading edges 45 also improve
ease of introduction. Positive radial displacement
of the lead rod is made so as to urge the lead against the side walls of the element 16 capable of
<EMI ID = 29.1>
improve linkage, although this is not essential. Internal threads can be machine screw threads.
<EMI ID = 30.1>
When the bolt 51 is screwed into the inserted part,
an axial pull produced by each of the threads or projections forming the outer shoulders 47 moves the rod
lead axially upwards against the over-lead portion 34 at the same time as the ribs 36 to make the seal.
It will be understood that various types of coins introduced
with double threads, including devices of the hollow or split type with automatic or no effect of threading
automatic threading (i.e. cast in place) may be of interest. Ridgefield Groov-Pin Corporation
<EMI ID = 31.1>
California offer a number of commercially available introductions for use with the invention. It will also be noted that the inserted or added part 43 can be made to cooperate with the lead rod 30 before putting this rod in the opening formed in the link capable of yielding 16. The seal would then be achieved only by tightening the bolt 51. , t caused both axial and radial deformation of the lead rod. Due to the fact that the outside diameter of the inserted part is somewhat larger than the inside diameter of the threads, a large shear region occurs which allows the use of threaded bolts or other high strength fasteners.
Other types of sleeves introduced, interesting for the invention, but which do not have external parts carrying threads are those offered by the Phelps
<EMI ID = 32.1> on the outside of the socket can be made by beads, bosses, ribs, etc. In addition, the radial expansion of the inserted part is favored by
<EMI ID = 33.1>
part inserted and using an expandable element which can be actuated, among other things, by the engagement of the element constituting the male thread bearing bolt. These introduced pieces are commonly used to fix pieces of plastic material or pieces of wood together.
Sealed bonds according to the present invention can be repeatedly tried and found to be substantially free of leaks. A particular advantage of these connections is their low internal electrical resistance which is generally less than about
a milliohm and which is usually less than half a milliohm. Correctors are also characterized by their ability to conduct currents in the range of 100 to 700 amps or more for limited periods of time.
It will be understood that the invention is susceptible to various modifications and changes which will be apparent to those skilled in the art on reading the description and which are within the spirit of the claims. For example,
conventional means for obtaining a sealed connection through a metallic conductor, such as for example by the use of an O-ring or other eleastomeric material between the element capable of giving way and the plumb body
<EMI ID = 34.1>
tar) could in 'certain cases' be used in
<EMI ID = 35.1> <EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
<EMI ID = 38.1>
other electrical devices.
CLAIMS
1.- Joint for making connections between the electrodes and the terminals of an electrolytic device comprising an element forming a seat, capable of yielding elastically, containing openings for making bc connections.
not through it; a deformable lead connector
<EMI ID = 39.1>
elastic material; a male element carrying threads;
and a female thread bearing element, capable of receiving the male element, one of the thread bearing elements having
a shoulder or advanced protrusions forming shoulders embedded in the lead connector, the protrusions forming shoulders exerting a positive force against the
soft lead, which in turn is caused to conform closely with the wall of the opening of the elastic element to form the liquid tight seal.