FR2491263A1

FR2491263A1 - TERMINAL STRUCTURE FOR ACCUMULATOR AND METHOD FOR MOUNTING THIS STRUCTURE

Info

Publication number: FR2491263A1
Application number: FR8118272A
Authority: FR
Inventors: John Willard Hooke; Charles Edwin Snyder
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1982-04-02
Also published as: JPS5787062A; DE3138168A1; GB2086128A

Abstract

STRUCTURE ASSURANT UNE BONNE ETANCHEITE VIS-A-VIS DE L'ELECTROLYTE. ELLE COMPREND: -UNE OUVERTURE 26 DANS LA PAROI; -UN PLOT 14 EN UN MATERIAU DEFORMABLE ELECTROCONDUCTEUR, PORTANT CONTRE LA PAROI EN TRAVERS DE L'OUVERTURE; -UN DISPOSITIF DE FIXATION 28, 30, 32 PASSANT DANS L'OUVERTURE ET PENETRANT DANS LE MATERIAU DEFORMABLE ELECTROCONDUCTEUR POUR FIXER CONTRE LA PAROI CE MATERIAU DEFORMABLE ELECTROCONDUCTEUR; ET -UN DISPOSITIF 34 DE CALAGE, ASSOCIE ACTIVEMENT AVEC LE DISPOSITIF DE FIXATION POUR COMPRIMER PROGRESSIVEMENT LE MATERIAU ELASTIQUE DE LA PAROI, DU COTE DE CELLE-CI OPPOSE AU MATERIAU DEFORMABLE ELECTROCONDUCTEUR, AU FUR ET A MESURE QUE L'ON FAIT PENETRER CE DISPOSITIF DE FIXATION DANS CE MATERIAU DEFORMABLE ELECTROCONDUCTEUR, GRACE A QUOI UN JOINT SE FORME ENTRE LA PAROI ET LE MATERIAU DEFORMABLE ELECTROCONDUCTEUR. APPLICATION AUX ACCUMULATEURS.STRUCTURE ENSURING GOOD WATERPROOFING AGAINST THE ELECTROLYTE. IT INCLUDES: -AN OPENING 26 IN THE WALL; -A PLOT 14 IN AN ELECTROCONDUCTIVE DEFORMABLE MATERIAL, BEARING AGAINST THE WALL THROUGH THE OPENING; -A FIXING DEVICE 28, 30, 32 PASSING THROUGH THE OPENING AND PENETRATING IN THE ELECTROCONDUCTIVE DEFORMABLE MATERIAL TO FIX AGAINST THE WALL THIS ELECTROCONDUCTOR DEFORMABLE MATERIAL; AND -A TIMING DEVICE 34, ACTIVELY ASSOCIATED WITH THE FIXING DEVICE FOR GRADUALLY COMPRESSING THE ELASTIC MATERIAL OF THE WALL, ON THE SIDE OF THE WALL OPPOSED TO THE DEFORMABLE ELECTROCONDUCTOR MATERIAL, TO THE FUR AND AS THE DEVICE IS PENETTED. FOR FIXING IN THIS DEFORMABLE ELECTROCONDUCTOR MATERIAL, THANKS TO WHAT A JOINT IS FORMED BETWEEN THE WALL AND THE DEFORMABLE ELECTROCONDUCTIVE MATERIAL. APPLICATION TO ACCUMULATORS.

Description

L'invention concerne, d'une manière générale, un dispositif d'étanchéitéThe invention relates, in general, to a sealing device

utilisé en association avec des conducteurs ou conduits de divers types qui traversent la used in association with conductors or conduits of various types that cross the

paroi d'un récipient contenant un liquide corrosif. L'in- wall of a container containing a corrosive liquid. Linen-

vention concerne plus particulièrement une structure de borne originale destinée à des dispositifs électrolytiques tels que les accumulateurs électriques, dans lesquels les conducteurs aboutissant aux bornes traversent la paroi du bac d'accumulateur et qui comporte, au niveau de la paroi, un joint qui empêche l'électrolyte corrosif de fuir de l'accumulateur. Les spécialistes ont utilisé diverses méthodes pour résoudre le problème que pose l'étanchéité d'une borne More particularly, the invention relates to an original terminal structure for electrolytic devices such as electric accumulators, in which the conductors terminating at the terminals pass through the wall of the storage tank and have a seal at the wall which prevents corrosive electrolyte to leak from the accumulator. Specialists have used various methods to solve the problem posed by the waterproofing of a terminal

d'accumulateur à l'endroit o elle sort du bac d'accumula- accumulator at the point where it exits the accumulator

teur. Le brevet des E.U.A. n0 3 704 173 décrit plusieurs bornes et joints, dont on a représenté un exemple sur la tor. The U.S. Patent No. 3,704,173 discloses a number of terminals and seals, an example of which has been shown on the

figure 1 des dessins annexés à la présente description. Figure 1 of the drawings appended to this description.

Dans cette structure de la technique antérieure, la paroi du bac d'accumulateur comportait un bossage annulaire 12 In this structure of the prior art, the wall of the storage tank had an annular boss 12

orienté vers l'intérieur. La borne 14 en plomb, électrocon- oriented towards the interior. The lead terminal 14, electrocon-

ductrice et déformable, était logée dans le bossage 12 et maintenue en place par une vis autotaraudeuse 16 passant par une ouverture 18 ménagée dans la paroi 10. La vis 16 servait à faire s'écarter le matériau de la borne 14 pour ductile and deformable, was housed in the boss 12 and held in place by a self-tapping screw 16 passing through an opening 18 formed in the wall 10. The screw 16 was used to move the material of the terminal 14 to

qu'il vienne en contact avec les parois intérieures élas- come in contact with the inner walls

tiques du bossage 12 et l'ouverture 18, et se moule autour bosses 12 ticks and opens 18, and gets molded around

de plusieurs nervures 20 formant saillie, de façon à réali- several protruding ribs 20 so as to realize

ser autour de la borne 14 un joint capable d'empêcher l'é- around joint 14 a seal capable of preventing the

lectrolyte de fuir de l'intérieur du bac d'accumulateur. the electrolyte to leak from the inside of the storage tank.

Une languette 22 de connexion servait à transporter le A tongue 22 connection was used to transport the

courant venant de la borne 14.current from terminal 14.

Bien qu'ayant connu un certain succès, ces struc- Although successful, these structures

tures de borne du type antérieur n'ont pas donné entière satisfaction. En particulier, lors de leur montage, il peut arriver que l'on serre trop la vis 16 en essayant d'écarter à fond la borne 14 pour qu'elle vienne en contact The previous type of terminal posts did not give complete satisfaction. In particular, during their assembly, it can happen that too tight the screw 16 by trying to spread the terminal 14 to come into contact

intime avec le bossage 12 et les nervures 20, dans l'espoir- intimate with the boss 12 and the ribs 20, in the hope-

d'obtenir ainsi un joint de meilleure qualité. Mais, la matière plastique élastique de la paroi 10 ne s'enfonçant sensiblement pas sous l'effort exercé sur elle par la face inférieure relativement grande de la vis 16, une grande partie de la force requise pour le serrage de la vis 16 tendait à s'exercer sur les filets taraudés dans la borne 14. La borne 14 étant typiquement en un matériau assez to obtain a seal of better quality. However, since the elastic plastic material of the wall 10 does not substantially sink under the force exerted on it by the relatively large underside of the screw 16, a large part of the force required for tightening the screw 16 tends to practice on the threads threaded in the terminal 14. The terminal 14 being typically in a material enough

mou, comme le plomb, les forces de cisaillement résultan- soft, like lead, the resulting shear forces

tes étaient souvent trop grandes pour que le matériau were often too big for the material

puisse les supporter, et les filets foiraient. On consta- could stand them, and the nets would fuck. We found

tait alors en tout premier lieu une défaillance du joint was then in the first place a failure of the joint

ou, dans d'autres cas, une perte ultérieure d'étanchéité. or, in other cases, a subsequent loss of watertightness.

Une réalisation recommandée de la structure de A recommended realization of the structure of

borne suivant l'invention vise à servir avec des disposi- terminal according to the invention is intended to serve with

tifs électrolytiques tels que les accumulateurs, dans les- electrolytic cells such as accumulators, in

quels une substance corrosive telle qu'un électrolyte what a corrosive substance such as an electrolyte

liquide doit rester dans un bac ayant une paroi en un maté- The liquid must remain in a container with a wall made of

riau élastique résistant à l'électrolyte, tel que divers caoutchoucs et plastiques. Le brevet précédemment cité mentionne divers matériaux convenant à l'emploi dans la présente invention. Une ouverture est ménagée dans la paroi du bac, permettant la mise en place d'une structure de borne électrique conforme à l'invention. Un plot en un matériau déformable électroconducteur, tel que le plomb ou l'un des autres matériaux mentionnés dans le brevet cité, est placé contre la paroi en travers l'ouverture. Typiquement, le plot en un matériau déformable électroconducteur comporte un trou borgne non fileté qui fait face à l'ouverture ménagée dans la paroi du bac. Un dispositif de fixation, tel qu'une vis autotaraudeuse ou analogue, passe dans Elastic material resistant to electrolyte, such as various rubbers and plastics. The aforementioned patent mentions various materials suitable for use in the present invention. An opening is formed in the wall of the tray, allowing the establishment of an electrical terminal structure according to the invention. A pad made of an electroconductive deformable material, such as lead or one of the other materials mentioned in the cited patent, is placed against the wall across the opening. Typically, the pad made of an electroconductive deformable material has a non-threaded blind hole that faces the opening in the wall of the tray. A fastening device, such as a self-tapping screw or the like, passes into

l'ouverture et pénètre dans le plot pour immobiliser celui- opening and enters the stud to immobilize the

ci contre la paroi. Un moyen de calage, telqp'"un chanfrein sur la face inférieure de la tête de la vis, associé de against the wall. A wedging means, such as a chamfer on the underside of the screw head, associated with

façon active au dispositif de fixation, comprime progres- active way to the fixing device, compresses progressively

sivement le matériau élastique de la paroi au fur et à mesure qu'il s'enfonce dans le matériau élastique et que l'on visse le dispositif de fixation dans le plot. Le plot en un matériau déformable électroconducteur forme donc un the elastic material of the wall as it penetrates into the elastic material and that the fixing device is screwed into the stud. The pad made of an electroconductive deformable material therefore forms a

joint avec le matériau élastique de la paroi du bac. attached with the elastic material of the tank wall.

L'expression "comprime progressivement" signifie The expression "gradually compresses" means

que le dispositif de calage, tel qu'un chanfrein, ne tou- that the wedging device, such as a chamfer, does not always

che et ne comprime à l'origine qu'une bande étroite du and originally only compresses a narrow band of

matériau élastique entourant l'ouverture de la paroi. elastic material surrounding the opening of the wall.

Au fur et à mesure que le dispositif de fixation s'enfonce As the fastener goes down

par vissage, la zone de contact entourant l'ouverture s'é- by screwing, the contact zone surrounding the opening becomes

largit sous l'action du chanfrein qui entre dans le maté- widens under the action of the chamfer that enters the

riau élastique et comprime une bande s'élargissant progres- elastic tissue and compresses a progressively

sivement autour de l'ouverture. Comme indiqué, c'est un chanfrein situé sur la face inférieure de la tête de la vis qui produit l'effet de calage voulu. Dans son emploi dans le présent brevet, l'expression "chanfrein" signigie une surface circulaire, continue ou non, qui part radialement du dispositif de fixation en faisant par rapport à l'axe de celui-ci, vers le haut, un angle inférieur à 90 , si bien qu'il se forme une zone de contact de plus en plus grande around the opening. As indicated, it is a chamfer located on the underside of the screw head which produces the desired stall effect. In its use in the present patent, the expression "chamfer" signifies a circular surface, continuous or not, which starts radially from the fixing device by making a lower angle with respect to the axis thereof, upwards. to 90, so that a larger and larger contact area is formed

avec le matériau élastique au fur et à mesure que le dispo- with the elastic material as the

sitif de fixation s'enfonce par vissage. Par exemple, des surfaces à géométrie plane, concave ou convexe peuvent être considérées comme des "chanfreins" pour les besoins de la Fixing device is inserted by screwing. For example, flat, concave or convex surfaces may be considered as "chamfers" for the purposes of

présente invention.present invention.

Dans la réalisation de l'invention, la surface de la paroi du bac comporte des saillies, telles que des stries ou nervures annulaires d'orientation axiale, qui portent In the embodiment of the invention, the surface of the wall of the tray has projections, such as annular grooves or ribs of axial orientation, which carry

sur la surface supérieure du plot pour former un joint. on the upper surface of the pad to form a seal.

La paroi peut aussi comporter un chambrage ou bossage annulaire, à l'intérieur duquel se loge le plot déformable et contre lequel il forme joint quand il s'écarte sous The wall may also include a recess or annular boss, inside which is housed the deformable stud and against which it forms joint when it deviates under

l'effet du dispositif de fixation.the effect of the fixing device.

Suivant le procédé de l'invention, le dispositif de fixation décrit plus haut est soumis à une force axiale s'exerçant vers le plot lorsqu'on le visse dans le plot, cette force étant suffisante pour déformer progressivement le matériau élastique de la paroi et surmonter les forces According to the method of the invention, the fixing device described above is subjected to an axial force exerted towards the stud when it is screwed into the stud, this force being sufficient to progressively deform the elastic material of the wall and overcome the forces

axiales s'opposant à la pénétration du dispositif de fixa- axial opposing the penetration of the fixing device

tion dans le plot déformable.in the deformable stud.

La description qui va suivre se réfère aux figu- The description which follows refers to the figures

res annexées, qui représentent respectivement: figure 1, une vue en élévation, partiellement annexed, which respectively represent: FIG. 1, an elevational view, partly

en coupe, d'une structure de borne de la technique anté- in section, of a terminal structure of the prior art

rieure; 10. figure 2, une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une structure de borne partiellement montée, suivant la présente invention; et figure 3, une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une structure de borne complètement montée, higher; Figure 2 is an elevational view, partially in section, of a partially mounted terminal structure according to the present invention; and FIG. 3 is an elevational view, partly in section, of a completely assembled terminal structure,

suivant la présente invention.according to the present invention.

On trouvera ci-dessous une description détaillée The following is a detailed description

des réalisations recommandées de l'invention, faite en se recommended embodiments of the invention, made in

référant aux dessins. Dans ceux-ci lés mêmes numéros iden- referring to the drawings. In these the same numbers

tifient toujours les mêmes éléments de structure. always have the same structural elements.

Sur les figures 2 et 3, on voit que la paroi 10 du bac de l'accumulateur comporte un bossage annaulaire In FIGS. 2 and 3, it can be seen that the wall 10 of the tank of the accumulator comprises an annular boss

12 orienté vers l'intérieur; cette paroi est faite de pré- 12 facing inward; this wall is made of pre-

férer.ce en un matériau élastique du type mentionné dans le brevet cité. Un plot 14 pénètre dans le bossage 12; il est en un matériau déformable électroconducteur tel que le This is made of an elastic material of the type mentioned in the cited patent. A stud 14 enters the boss 12; it is made of an electroconductive deformable material such as

plomb ou l'un des autres matériaux mentionnés dans le bre- lead or any of the other materials mentioned in the

vet cité. Un dispositif de fixation, tel qu'une vis auto- vet cited. A fastening device, such as a self-locking screw

taraudeuse 24, passe dans une ouverture 26 ménagée dans la paroi 10 et pénètre dans un trou borgne 28 réalisé dans le tapping 24, passes into an opening 26 formed in the wall 10 and enters a blind hole 28 made in the

plot 14. Suivant l'invention, la vis 24 comporte deux par- According to the invention, the screw 24 comprises two parts

ties: une tête hexagonale-30 et une tige de borne filetée 32 orientée vers le haut. Sur la face inférieure de la tête A hexagonal head 30 and a threaded terminal rod 32 facing upwards. On the underside of the head

, et activement associé avec elle, se trouve un dispo- , and actively associated with it, is a provision

sitif de calage tel qu'une surface biseautée (ou chanfrein) 34 faisant corps avec elle. Le chanfrein 34 peut être un tronc de cône à génératrice rectiligne, comme représenté, ou à génératrice convexe ou concave, à volonté. Au lieu d'avoir un chanfrein 34 faisant corps avec la vis 24, comme représenté, les spécialistes peuvent aussi utiliser une rondelle chanfreinée séparée, sans s'écarter du champ de l'invention. Pour réaliser le montage de la structure de borne suivant le procédé de l'invention, on fait tourner la vis cushioning device such as a beveled surface (or chamfer) 34 integral with it. The chamfer 34 may be a truncated cone with a rectilinear generatrix, as shown, or a convex or concave generatrix, at will. Instead of having a chamfer 34 integral with the screw 24, as shown, specialists can also use a separate chamfered washer without departing from the scope of the invention. To mount the terminal structure according to the method of the invention, the screw is rotated

24 en appliquant un couple sur la tête 30 tout en appli- 24 by applying a torque on the head 30 while applying

quant sur le plot 14 une charge axiale F dirigée vers le bas. Cette charge axiale peut être fournie par un vérin pneumatique ou hydraulique pendant qu'on fait tourner la tête 30. Ou bien l'entraînement de la vis 24 peut se faire au moyen d'une vis-mère à pas fixe. Dans tous les cas, au fur et à mesure que la vis 24 pénètre dans le plot 14, le matériau déformable de celui-ci s'écarte radialement et axialement et vient en contact avec les parois du bossage 12, réalisant ainsi le joint souhaité. DU côté de la paroi qui regarde la borne 14, l'ouverture 26 est entourée de préférence par une saillie telle qu'au moins une strie ou nervure annulaire 36 orientée axialement. Cette strie porte sur la face supérieure du tenon 14, qui se déforme autour de cette strie pour réaliser une autre barrière as for the stud 14 an axial load F directed downwards. This axial load can be provided by a pneumatic or hydraulic cylinder while the head 30 is rotated. Or the drive of the screw 24 can be done by means of a fixed-pitch lead screw. In any case, as the screw 24 enters the stud 14, the deformable material thereof departs radially and axially and comes into contact with the walls of the boss 12, thereby achieving the desired seal. On the side of the wall facing the terminal 14, the opening 26 is preferably surrounded by a projection such as at least one stripe or annular rib 36 oriented axially. This streak bears on the upper face of the post 14, which deforms around this streak to achieve another barrier

contre la fuite d'électrolyte.against electrolyte leakage.

La grandeur de la force F varie suivant les maté- The magnitude of the force F varies according to the

riaux choisis pour la paroi 10 et le plot 14, ainsi qu'en fonction de la géométrie de la vis 24 et du dispositif de calage ou chanfrein. Mais les spécialistes déterminent selected for the wall 10 and the pad 14, as well as the geometry of the screw 24 and the wedging device or chamfer. But the specialists determine

aisément la force qui convient dans une situation donnée. easily the right force in a given situation.

Lorsque la vis 24 pénètre dans le plot 14, le bord d'atta- When the screw 24 enters the stud 14, the edge of attack

que (bord inférieur) du chanfrein 34 finit par entrer en that (lower edge) of the chamfer 34 ends up entering

contact avec la surface extérieure de la paroi 10, compri- contact with the outer surface of the wall 10,

mant au début le plastique sur une zone locale étroite; cette zone s'élargit progressivement au fur et à mesure que la vis 24 tourne. Le plastique cède alors, permettant à la vis d'avancer tant que la résistance au cisaillement du matériau du plot 14 n'est pas atteinte. Quand on supprime la force axiale, la charge axiale restant sur les filets du plot 14 provient essentiellement de la compression at first the plastic on a narrow local area; this zone widens gradually as the screw 24 rotates. The plastic then gives way, allowing the screw to advance as long as the shear strength of the pad material 14 is not reached. When the axial force is eliminated, the axial load remaining on the threads of the stud 14 comes mainly from the compression

résiduelle de la paroi 10, comme représenté sur la figure 3. residual wall 10, as shown in Figure 3.

La structure de borne et le procédé de montage de la présente invention peuvent s'utiliser dans quantité d'applications o l'on doit faire passer un conducteur ou équivalent à travers la paroi d'un récipient contenant un The terminal structure and mounting method of the present invention can be used in a variety of applications where a conductor or equivalent is to be passed through the wall of a container containing a container.

matériau corrosif.corrosive material.

Claims

1. Terminal structure for electronic device

lytic device of the type having a container comprising a wall (10) of an electrolyte-resistant elastic material, characterized in that it comprises: an opening (26) in the wall;

a stud (14) of an electrically deformable material

troconductor, bearing against the wall across the

Verture; 10. a fixing device (28, 30, 32) passing through the aperture and penetrating into the electroconductive deformable material to fix against the wall this electroconductive deformable material; and

a setting device (34), associated active-

with the fastening device to compress progress

the resilient material of the wall, on the opposite side thereof to the electroconductive deformable material, as this fixing device is penetrated into this electroconductive deformable material,

whereby a seal is formed between the wall and the material

deformable electroconductive material.

2. Structure according to claim 1, characterized

in that the fastening device (28, 30, 32)

carries a self-tapping screw (24).

3. Structure according to claim 1, characterized

in that the setting device (34) comprises a

beveled surface starting from the device (28, 30, 32)

radially outwardly so that the

radially the innermost part of this two-dimensional surface

Seaute compresses the first elastic material.

4. Structure according to claim 3, characterized

in that the device (28, 30, 32)

carries a self-tapping screw (24) having a head (30) whose underside has a shape that delimits the surface

beveled (34).

5. Structure according to claim 4, characterized

in that the screw (24) further comprises a threaded terminal pin (32) which extends from the opposite side of the head (30).

at the bevelled surface (34).

6. Structure according to claim 1, characterized

in that the surface of the wall (10) surrounding the opening (26) has axially oriented projections (36)

which bear against the electro-deformable material

driver.

7. Structure according to claim 1, characterized

in that the electroconductive deformable material delimits a stud (14); the wall (10) has a recess (12) surrounding the opening (26); and the stud (14) penetrates

in the chamber (12).

8. Structure according to claim 7, characterized

in that the device (28, 30, 32)

carries a means which deviates the stud (14) and brings it

in contact with the chamber (12).

9. Method for mounting a structure of

terminal of an electrolytic device of the type having a recipe

pillar comprising a wall (10) made of an elastic material resistant to electrolyte, characterized in that it comprises: producing an opening (26) in the wall (10); placing a deformable material (14)

electrically conductive against the wall (10) at the opening

ture (26); the embodiment of a device (28, 30, 32) which passes into the opening (26) and penetrates into the electroconductive deformable material (14), the fixing device (28, 30, 32) having a device (34) for wedging, actively associated with it, which gradually compresses the elastic material of the wall (10) on the side of the wall (10) opposite the electroconductive deformable material; and driving the fixing device (28, 30, 32) to pass it

through the hole (26) and into the deformed material (14).

electrically conductive mable while applying an axial force on the device (28,30,32) for fixing, this axial force being sufficient for the device (34) wedging progressively deforms the elastic material and makes penetrate the device (28,30, 32) in the electroconductive deformable material (14), whereby a seal is formed between the wall (10) and the material (14).

deformable electroconductive.

10. Process according to claim 9, characterized

in that the fixing device (28, 30, 32) is a self-tapping screw (24) and in that the axial force is

sufficient to prevent the nets formed in the material from

electroconductive deformable material (14) will be lost during the penetration of the screw inwards, whereby, when this axial force is removed, the threads are under load due to the compression of the wall (10) by the

device (34) of rigging, and the seal persists.

11. Terminal screw intended for use in a terminal

electrolytic positive type having a wall (10) of an elastic material, screw characterized in that it comprises: 20. a threaded portion (24) self-tapping; and a wedging device (34), actively associated with the threaded portion (24), which progressively compresses the material of a wall (10) through which the screw passes, the compression occurring when the threaded portion (24) is engages in a deformable material (14) located on the other side of the wall (10) by the device (34) wedging.

12. Screw according to claim 11, characterized by a head (30), the characteristic of the device (34) of wedging being to include a beveled surface on the face

lower part of the head.

13. Screw according to Claim 12, characterized

in that the screw further comprises a terminal pin

tee (32) from the head of the opposite side to the surface

beveled.