FR2497406A1 - Bouchon-event pour batterie - Google Patents

Abstract

CE BOUCHON-EVENT DEFINIT UN BOITIER 18 DANS LA CHAMBRE CYLINDRIQUE INTERIEURE 16 DUQUEL EST LOGE UN CYLINDRE EN CAOUTCHOUC 35. CE DERNIER EST PRESSE CONTRE UN SIEGE ANNULAIRE 37 PREVU SUR LE BOITIER ET ENTOURANT UN ORIFICE 23 D'ENTREE DANS LA CHAMBRE 16, CET ORIFICE COMMUNIQUANT AVEC L'INTERIEUR DE LA BATTERIE. LORSQUE LA PRESSION DE GAZ A L'INTERIEUR DE LA BATTERIE ATTEINT UNE VALEUR PREDETERMINEE, LE CYLINDRE DE CAOUTCHOUC SE DECOLLE DU SIEGE, ET LE GAZ S'ECHAPPE A L'ATMOSPHERE EN CONTOURNANT CE CYLINDRE ET EN TRAVERSANT DES ORIFICES PREVUS DANS LA PAROI SUPERIEURE DU BOITIER 18. CE BOUCHON-EVENT PERMET DE RELACHER DES PRESSIONS RELATIVEMENT FAIBLES TOUT EN MAINTENANT EN PERMANENCE UNE PRESSION POSITIVE A L'INTERIEUR DE LA BATTERIE. APPLICATION AUX BATTERIES PLOMB-ACIDE.

Description

La présente invention est relative à des bouchons-

évents pour batteries, et en particulier à des bouchons-

évent.pour batteries pourvus de soupapes de relâchement de

faibles pressions.

Dans le brevet US 3 201 284 est représentée une soupape d'évent pour batterie comportant une paire de bagues d'étanchéité pourvues de parties annulaires convergentes

en butée qui sont écartées de leur butée normale par l'ac-

tion vers l'extérieur d'une pression traversant un passage IO d'évent qui communique. avec l'intérieur de la batterie. Les bagues sont disposées dans une gorge annulaire du corps du bouchon s'ouvrant vers l'extérieur, de façon à mettre la batterie à l'atmosphère par l'intermédiaire de l'ouverture

entre ces bagues qui résulte de ceci.

I5 Le brevet US 2 934 584 montre un évent de commande comportant un disque d'étanchéité élastique en contact avec

le bord d'une coupelle qui contient les cellules de la bat-

terie, et des moyens pour serrer le disque contre le bord de la coupelle. Un intervalle est prévu dans ce bord, de sorte que la contrainte élastique des parties plus libres du disque d'étanchéitésituées dans la région de l'intervalle exerce. une pression d'étanchéité qui est telle que du

gaz sous pression peut soulever le bord du disque d'étanché-

ité à l'emplacement de l'intervalle et s'échapper de la

coupelle.

Le brevet US 3 096 216 montre-une soupape d'évent adaptée pourmettre à l'atmosphère une cellule alcaline pour des pressions de gaz de 9,5 kg/cm. La soupape comprend un

disque d'étanchéité disposé par-dessus une rainure ou enco-

che et qui est légèrement poussé dans cette encoche par la haute pression. En poussant suffisamment dans l'encoche la partie correspondante du disque d'étanchéité, le joint formé avec la coupelle d'étanchéité est momentanément rompu

pour permettre l'échappement de gaz.

Le brevet US 3 114 659 décrit une soupape dans la-

quelle une garniture de Nylon, un diaphragme en acier et une

garniture en Néoprène sont bombés par la pression du gaz.

Lorsqu'on atteint une certaine pression prédéterminée, le joint entre la coupelle d'étanchéité et la garniture en

Néoprène est suffisamment affaibli pour permettre un échap-

pement entre elles. Lorsque la pression se réduit, le dia-

phragme en acier ramène la structure sa position nor.ale,

en rétablissant l'étanchéité.

Un problème commun aux soupapes c 3nues de reli chemenlt de la pression des batteries résMide dans le fait de réduire la pression régnant dans la soupase à peu près à la TO pression almbiante, ou pression relatire nulle, à la suite de chaque opération de relâchement de pression. Ainsi, il est classique, dans les soupapes connues de relâchement de pression, de permettre une fuite continue jusqu'à ce que la pression interne de la batterie atteigne zéro. Un certain I5 nombre de dispositifs d'évent de l'art antérieur qui tendent à maintenir en permanence une pression interne possèdent une pression de relâchement relativement élevée. Un de ces agencements comprend un disque de caoutchouc dans le centre

duquel est prévue une étroite fente.

La présente invention fournit un bouchon-évent perfectionné pour batterie, de faible coût, qui permet le relâchement de faib-le pressior de la chambre de la cellule de batterie, par exemple pour des surpressions inférieures à

0,7 kg/cm2.

Le bouchon-évent suivant l'invention présente une faible différence de pression, d'environ + 0,14 kg/cm2,

entre le relâchement et le rétablissement de l'étanchéité.

Le bouchon-évent suivant l'invention maintient efficacement une pression positive à l'intérieur de la cellule de batterie lors de chaque opération de mise à l'atmosphère.

Le bouchon-évent est constitué de matériaux appro-

priés qui ne sont pas affectés par les matières corrosives

contenuesdans la batterie.

Le bouchon-évent perfectionné suivant l'invention comprend: un boitier comportant une partie de montaqe adaptée pour être montée dans une ouverture de la paroi supérieure d'une batterie, une chambre d'évent.., un siège annulaire qui fait face à cette chambre, une ouverture d'entrée de la chambre d'évent qui traverse le sii.ge, et une ouverture de sortie qui traverse une partie

du boîtier espacée de l'ouverture d'entrée; un corps élasti-

que disposé dans ladite chambre et comportant d'une part une partie d'étanchéité adjacente à l'ouverture d'entrée, et d'autre part une partie de transmission de force opposée à IO la partie d'étanchéité; et des moyens prévus sur le bottier et destinés à appliquer à ladite partie de transmission de force une force de compression dirigée à travers ledit

corps afin de presser la partie d'étanchéité contre le 'siè-

ge pour fermer hermétiquement l'ouverture d'entrée de façon I5 libérable, le corps élastique étant comprimé vers la partie de transmission de force lorsqu'une surpression de fluide prédéterminée règne dans l'ouverture d'entrée afin d'écarter ladite partie d'étanchéité dudit siège et de permettre

l'écoulement du fluide jusqu'à l'ouverture de sortie en tra-

versant la chambre d'évent et en contournant le corps élas-

tique, etaepermettre au corps élastique d'appliquer de nouveau à joint étanche la partie d'étanchéité sur le siège lorsque la pression du fluide tombe au-dessous de ladite

pression prédéterminée.

Dans le mode de réalisation représenté, le corps élastique comprend un élément en caoutchouc en forme de

cylindre droit à. base circulaire.

Dans ce mode de réalisation représenté, le corps

élastique présente des surfaces d'extrémité opposées paral-

lèles qui définissent respectivement la partie d'étanché-

ité et la partie de transmission de force de ce corps.

La chambre d'évent délimite autour du corps élas-

tique un espace annulaire qui assure la communication entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie lorsque ladite

partie d'étanchéité est écartée du siège.

L'ouverture d'entrée débouche dans la chambre d'évent coaxialement à la partie d'étanchéité du corps

élastique, dans le mode de réalisation représenté.

Dans ce même mode de réalisation, lé siège comprend une saillie annulaire dirigée vers le haut, prévue sur le bottier, qui définit un bord annulaire en forme d'arête vive coopérant avec ladite partie d'étanchéité du corps élasti- que. Dans une variante de réalisation, le siège est

défini par une bague torique portée par le boîtier.

Une garniture d'étanchéité peut être prévue pour Io assurer l'étanchéité entre la partie de montage du bottier

et la paroi supérieure de la batterie.

Dans le mode de réalisation représenté, le siège

est défini par une saillie comportant des surfaces tronco-

niques radialement intérieure et radialement extérieure I5 qui se coupent le long d'un bord en forme d'arête vive

coopérant avec le corps élastique assurant l'étanchéité.

Le bouchon-évent pour batterie suivant l'invention est extrêmement simple et économique à réaliser, tout en assurant cependant un relâchement amélioré des faibles

pressions d'une batterie, par exemple d'une batterie plomb-

acide.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre,

donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue partielle en élévation d'une batterie pourvue d'un bouchon-évent suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue à grande échelle en coupe diamétrale du bouchon- évent; la Fig. 3 en est une vue en plan de dessus; et la Fig. 4 est une partielle en coupe diamétrale d'une variante de réalisation du bouchon- évent suivant l'invention.

Dans l'exemple de réalisation de l'invention repré-

senté aux Fig. 1 à 3, on voit un bouchon-évent désigné dans son ensemble par la référence 10 et destiné à être monté à joint étanche sur la paroi supérieure 11 d'une batterie 12

qui, à titre illustratif, peut être constiQ-eiée ar une bat-

terie plomb-acide.

De temps en temps, par exemple lors d'une surchage de la batterie, du gaz est engendré par électrolyse de l'eau contenue dans l'électrolyte. Dans les batteries plomb-acide hermétiquement fermées, la batterie est fermée efficacement à joint étanche de manière à y maintenir un cycle d'oxygène tel que l'oxygène gazeux engendré à l'électrode positive

de la batterie diffuse jusqu'à l'électrode négative de cel-

IO le-ci, o il est réduit par voie électrochimique pour former de l'eau. Il en résulte que la formation d'hydrogène gazeux à l'intérieur de la batterie est rendue minimale, ainsi par

conséquent que la perte d'eau.

Cependant, dans de telles batteries plomb-acide I5 hermétiques, il est souhaitable de prévoir des moyens pour

mettre la batterie à l'atmosphère lorsque la pression inter-

ne de cette batterie vient à excéder une surpression prédé-

terminée. Le présent bouchon 10 assure ce relâchement de

pression souhaitable pour des pressions relativement fai-

bles,tout en maintenant cependant de façon efficace une

certaine pression à l'intérieur de la batterie.

Le bouchon-évent est pourvu d'une partie de monta-

ge 13 qui est ajustée dans une ouverture 14 de la paroi supérieure 11, ou couvercle, de la batterie. Le corps 15 du bouchon-évent délimite une chambre d'évent 16. Dans le mode de réalisation représenté, un chapeau de bouchon 17 coopère

avec le corps 15 et avec la partie de montage 13 pour défi-

nir le bottier 18 du bouchon-évent.

Comme on le voit mieux à la Fig. 2, la partie de montage 13 comporte une collerette annulaire 19 tournée vers l'extérieur qui est pourvue d'un évidement annulaire ouvert radialement vers l'intérieur et destiné à recevoir une collerette annulaire 21 tournée vers l'extérieur qui

est prévue à l'extrémité intérieure du chapeau 17.

Egalement comme illustré à la Fig. 2, le chapeau 17 comporte une paroi transversale 22 située à l'extérieur par rapport à la collerette 21 et traversée par un orifice central 23 qui communique directement avec l'intérieur de la cellule et qui constitue une ouverture d'entrée de la chambre d'évent 16. La paroi transversale 22 et l'orifice 23 peuvent posséder toute configuration désirée, pourvu que la communication entre la cellule de la batterie et la

chambre d'évent 16 soit maintenue.

Le chapeau 17 présente une surface se%-rieure:

lindrique 24 à section circu1lai - ie qui est - e à une surifa-

ce intérieure cylindrique compléentaire 27 la partie de TO montage 13 du corps 15, par exe.mple per un ahdkeif approprié

26, par fusion par ultrasons, ou par des moy-ens analogues.

Ainsi, comme indiqué plus haut, le chapeau 17 est fixé au

corps 15 pour délimiter ia chambre d'évent 16.

Corrmme représente à la Fig. 3, une paroi supérieure

27 du corps 15 est pourvue de deux orifices d' évent 28 dia-

métralement opposés qui constituent des orifices de sortie

de la chambre d'évent 16.

Près de la collerette 19 et à l'extérieur par rap-

port à celle-ci, le corps 15 est pourvu d'une collerette

annulaire 29 de support. Dans une configuration particuliè-

re, plusieurs nervures verticales 30 de faible épaisseur,

espacées de 90Q autour de l'axe du corps 15, s'étendent de-

puis un bord supérieur 31 espacé vers le haut de la paroi supérieure 27 jusqu'à un bord inférieur 32 qui est d'un seul

tenant avec la collerette 29.

La collerette 19 de la partie de montage présente des surfacesinclinées33 tournéessvers le haut qui coopèrent avec la paroi supérieure 1l de la batterie pour définir un montage à balonnette de lapartiede montage sur la paroi

supérieure 11. Pour assurer l'étanchéité entre le bouchon-

évent 10 et cette paroi supérieure, une garniture d'étan-

chéité 34 en caoutchouc est montée sur lapartie de montage 13, sous la collerette 29, de façon à être comprimée contre le bord de la paroi i1l qui définit l'ouverture 14 lorsque le bouchon-évent est verrouillé en position par le montage du type balonnette défini par la coopération des surfaces 33 de la collerette avec la surface intérieure de la paroi

supérieure de la batterie.

La chambre d'évent 16 constitue en fait une cham-

bre en forme de cylindre droit à base circulaire. Dans cette chambre d'évent est reçu coaxialement un corps obturateur élastique 35 en forme de cylindre droit à base circulaire, constitué à titre illustratif de caoutchouc et possédant un diamètre de section légèrement inférieur à celui de la chambre d'évent, de façon à définir entre ce corps et cette

chambre un espace d'évent annulaire coaxial 36.

Comme représenté à la Fig. 2, la longueur axiale IO du corps obturateur 35 est choisie de façon que ce corps soit comprimé entre la paroi supérieure 27 du corps 15 du bottier et un siège annulaire 37 en saillie vers le haut sur

la paroi transversale 22 du chapeau 17. Plus particulière-

ment, comme représenté à la Fig. 2, l'extrémité extérieure I5 du corps obturateur 35 définit une surface plane 38 qui coopère à plat avec la paroi supérieure 27, et l'extrémité intérieure du corps obturateur 35 présente une surface plane

39 parallèle à la surface 38 et définissant la partie d'étan-

chéité du corps obturateur qui coopère avec le siège 37.

Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, le siège

37 comporte un bord annulaire en forme d'arête vive consti-

tué par une surface tronconique intérieure 40 et par une surface tronconique extérieure 41. L'arête vive 42 assure

un joint étanche positif efficace vis-à-vis du corps obtu-

rateur 35 dans la disposition normale du bouchon-évent 10,

telle qu'illustrée à la Fig. 2.

Le bouchon-évent 10 est agencé pour laisser échap-

per à l'atmosphère des fluides gazeux provenant de l'inté-

rieur de la batterie 12 lorsque la pression de ceux -ci atteint une valeur prédéterminée. La pression de fluide interne de la batterie agit, à travers l'orifice 23 du chapeau 17, contre la surface 39 du corps obturateur 35 de façon à écarter vers le haut la surface 39 du siège 42 en forme d'arête vive pour la pression prédéterminée de mise à l'atmosphère. Comme il sera évident pour l'homme de l'art, la pression prédéterminée particulière pour laquelle le bouchon-évent 10 laisse échapper le gaz de la batterie 12 est fonction de l'élasticité de la matière qui constitue le corps obturateur 35 et de l'importance de la précompression appliquée à ce corps lorsqu'on presse la surface 39 contre le siège en forme d'arête vive. Comme il sera également évident pour l'homme de l'art, d'autres paramètres de la structure, comprenant le diamètre des trous d'évent 28 et la dimension radiale de l'espace d'évent annulaire coaxial 36, peuvent être choisis pour contribuer

à commander la pression pour laquelle le bouchon-évent fonc-

IO tionne.

A titre illustratif, dans une forme de réalisation

de bouchon-évent 10 suivant l'invention, ce bouchon s'ou-

vre pour relâcher la pression interne de la batterie pour une surpression de 0,56 kg/cm2, en assurant de nouveau une I5 étanchéité partielle entre le corps obturateur et le siège pourprne surpressionde 0,46 kg/cm. et en assurant de nouveau

une étanchéité positive et stable entre ce corps et ce sié-

ge lorsque la =pression tombe à environ 0,35 kgcm 2. Ainsi, à titre illuscratif, le bouchion-évent; peut être agencé de façon-à présenter une différence de pression relativement faible au cours de l'opération de mise à L'atmosphère, tout en maintenant en permanence une pression de gaz positive à

l'intérieur de la batterie.

Dans le mode de réalisation représenté, les com-

posants du bouchon-évent autres que le corps obturateur 35 et que la garniture d'étanchéité 34 peuvent être réalisés en une résine synthétique moulée appropriée résistant à la corrosion par l'acide de la batterie. Le corps obturateur et la garniture 34 peuvent être constitués d'une matière caoutchouteuse appropriée qui résiste également à l'attaque

par l'acide de la batterie.

Comme il sera encore évident pour l'homme de l'art, d'autres formes de siège peuvent être utilisées tout en

restant dans le cadre de l'invention. Ainsi, comme représen-

té à la Fig. 4, une bague torique 43 peut être mise en place dans un évidement annulaire approprié 44 prévu dans la paroi transversale du chapeau du bouchon et remplacer le siège en

forme d'arête vive illustré à la Fig. 2. Si la bague tori-

que est constituée de caoutchouc, ce caoutchouc peut être

choisi pour résister à la corrosion par l'acide de la bat-

terie. Ainsi, l'invention fournit une structure améliorée de bouchonévent qui est adaptée pour assurer la mise à l'atmosphère d'une batterie d'accumulateurs étanche sur une petite plage de pressions différentielles. Le bouchon-évent

est de plus agencé de façon à assurer cette mise à l'atmos-

IO phère tout en maintenant une pression positive à l'intérieur de la batterie. L'invention prévoit le choix des paramètres de la construction des composants du bouchon-évent de façon

à assurer la mise à l'atmosphère pour une pression prédéter-

minée, par exemple dans la plage comprise entre environ

I5 0,07 kg/cm2 et 14 kg/cm2 ou plus,en valeurs relatives.

Dans le cadre de l'invention, le bottier du boue

chon-évent peut présenter n'importe quelle forme ou confi-

guration désirée, pourvu que le chapeau coopère avec le boîtier et avec le corps obturateur pour former le joint étanche au fluide désiré et pour définir un passage de fluide qui, lorsqu'une pression excessive se développe à l'intérieur de la cellule, permet au corps obturateur de s'écarter de son siège pour laisser échapper à l'atmosphère la pression en excès, comme décrit. De même, la ou les ouvertures d'évent du bottier peuvent être disposées en

n'importe quel emplacement approprié, pourvu que la commu-

nication de fluide avec l'atmosphère soit maintenue lorsque

le corps obturateur laisse échapper la pression en excès.

En outre, il peut être souhaitable de concevoir le bouchon-

évent de façon à faciliter le retour par drainage de l'é-

lectrolyte liquide dans la cellule en provenance de la

chambre d'évent, ou à réduire la probabilité de pénétra-

tion de l'électrolyte dans la chambre d'évent. Ainsi, le

bouchon-évent suivant l'invention peut présenter de nom-

breuses formes et comporter d'autres caractéristiques

désirées sans s'écarter de l'esprit et du cadre de l'in-

vention.

Claims (9)

- PEVENDICATIONS -

1.- Bouchon-évent (10) pour batterie, caractérisé en ce qu'il comprend: -un boîtier (18) cormportant une partie de montage (13) adaptée pour etre montée dans une ou-erture (41 de ila paroi supêreure (1l) d'une bat:ie: une chabre d'ent (16), un sqge annul.aire 374 43) ia t f ce cette chambre, une ouverture d' entr.e A2 de e! re d'9vent qui traverse le siège, et une ouverture de se2rti (223- qui traverse une partie (27) du boîtier espacée d!'ouverture IO d'entrée; - un corps élastique (35) disposé dans ladite

chambre (16) et comportant d'une part une partie d'étan-

chéité (39) adjacente à l'ouverture d'entrée, et d'autre part une partie (38)de transmission de force opposée à la I5 partie d'étanchéité; et - des moyens (33) prévus sur le bottier (18) et destinés a appliquer à ladite partie (38) de transmission de force une force de compression dirigée à travers ledit

corps (35) afin de presser la partie d'étanchéité (39) con-

tre le siège pour fermer hermétiquement l'ouverture d'entrée (23) de façon libérable, le corps élastique étant comprimé

vers la partie de transmission de force lorsqu'une surpres-

sion de fluide prédéterminée règne dans l'ouverture d'en-

trée (23) afin d'écarter ladite partie d'étanchéité (39) dudit siège et de permettre l'écoulement du fluide jusqu'à l'ouverture de sortie (28) en traversant la chambre d'évent (16) et en contournant le corps élastique, et depermettre au corps élastique d'appliquer de nouveau à joint étanche la partie d'étanchéité sur le siège lorsque la pression du

fluide tombe au-dessous de ladite pression prédéterminée.

2.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps élastique (35) comprend un

corps en forme de cylindre droit à base circulaire.

3.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps élastique (35) comprend un corps en forme de cylindre droit à base circulaire qui 1l

présente des extrémités planes parallèles (38, 39) qui défi-

nissent respectivement les surfaces extérieures de ladite

partie d'étanchéité etde ladite partie de transmission de for-

ce.

4.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la chambre d'évent (16) délimite autour du corps élastique (35) un espace annulaire (36) qui assure la communication entre l'ouverture d'entrée (23) et

l'ouverture de sortie (28) lorsque ladite partie d'étanchéi-

IO té (39) est écartée du siège (37, 43).

5.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que le corps élastique (35) comprend un corps en forme de cylindre droit à base circulaire, ladite ouverture d'entrée (23) débouchant dans la chambre d'évent I5 (16) coaxialement à la partie d'étanchéité (39) de ce corps élastique.

6.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que le siège (37) comprend une saillie annulaire dirigée vers le haut, prévue sur le bottier (18), qui définit un bord annulaire (42) en forme d'arête vive coopérant avec ladite partie d'étanchéité (39) du corps

élastique (35).

7.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que le siège (43) comprend une bague-torn-

que portée par le bottier (18)et destinée à coopérer avec

ladite partie d'étanchéité (39) du corps élastique (35).

8.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend en outre une garniture d'étanchéité (34) destinée à assurer l'étanchéité entre

la partie de montage (13) du bottier (18) et la paroi supé-

rieure (11) d'une batterie.

9.- Bouchon-évent suivant la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que le siège (37) comprend une saillie annulaire dirigée vers le haut, prévue sur le bottier (18), qui définit un bord annulaire (42) en forme d'arête vive coopérant avec ladite partie d'étanchéité (39) du corps

élastique (35), cette saillie étant délimitée par des sur-

faces tronconiques(40,41)radialement intérieure et radiale-

ment extérieure.