Brevet FR2069979A1 — publié le 19710910

L'invention concerne les accumulateurs et batteries d'accumulateurs destinés à fonctionner en décharge dans un milieu à pression élevée et plus particulièrement les accumulateurs dans lesquels l'intérieur est sensiblement en équilibre de pressien avec ledit milieu, lequel peut etre un milieu sous-marin à une profondeur appréciable par exemple. Il est connu, actuellement, de réaliser-de telles batteries d'accumulateurs en disposant ceux-ci, à l'état ouvert, dans une enceinte remplie d'un .lqclde diélectrique neutre, tel qu'une huile minérale, qui est en contact direct avec la mer. Les accumulateurs étant à l'état ouvert, il en résulte que l'électrolyte est en contact avec ledit liquide diélectrique. Ainsi, la pression exercée par la mer,' qui peut s'élever à environ 100 bars lorsque la profondeur atteint 1 000 mètres, se transmet intégralement à l'électrolyte de l'accumulateur.Au cours de la charge, les gaz en se dégageant traversent le liquide diélectrique tout en entraînant des vésicules d'électrolyte qui forment progressivement une émulsion dans ledit liquide, lequel perd ainsi peu à peu ses propriétés isolantes. Ce phénomène a également pour effet de diminuer la quantité d'électrolyte dans l'accumulateur, ce qui oblige à prévoir des réserves d'électrolyte importantes dans celui-ci. Ces réserves doivent être d'autant plus importantes qu'il est absolument nécessaire d'éviter que l'huile isolante puisse venir en contact avec les électrodes et séparateurs au cours des mouvements éventuels que peut subir le systeme, ce contact étant préjudiciable au bon fonctionnement des matières actives. La pr6sente invention permet notamment de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un accumulateur destiné à fonctionner en décharge dans Jn milieu à pression élevée dans lequel l'intérieur dudit accumulateur est sensible- ment en équilibre de pression avec ledit milieu, caracterise par le fait que ledit accumulateur est muni d'une tubulure électriquement isolante s'étendant au-dessus de lui, une extrémité de ladite tubulure débouchant dans le compartiment électrolytique, lequel est rempli totalement par l'électrolyte, l'autre extrémité étant munie de moyens d'obturation, les parois de ladite tubulure étant élastiquement déformables mais présentant néanmoins une tenue mécanique suffisante, ladite tubulure étant au moins partiellement remplie d'un volume d'électrolyte supérieur à la diminution du volume total d'électrolyte qui se produit pendant la décharge, la pression exercée par ledit milieu se transmettant à l'électrolyte remplissant l'accumulateur par les parois élastiques de la tubulure. L'invention a également pour objet une batterie d'accumulateurs comportant de tels accumulateurs. Avantageusement, les parois du bac de l'accumulateur sont susceptibles de se déformer élastiquement de manière à pouvoir compenser la différence de pression qui peut exister entre l'extérieur et l'intérieur de la tubulure. La pression du milieu, par exemple sous-marin, sur la tubulure peut être trans sise par lrifltermédiaire d'une ul 'e isolante. On peut notamment disposer l'accumulateur muni de sa tubulure dans un ballast rempli d'huile isolante, en contact par des moyens appropriés avec la mer. La partie supérieure de la tubulure peut alors éventuellement déboucher à l'extérieur du ballast dans une partie de ltengin accessible au personnel en surface et se trouvant dans la mer en plongée. Il pourrait être également possible de disposer l'accumulateur muni de sa tubulure dans un ballast rempli par l'eau de mer , toutefois, certaines précautions doivent alors étre-prises, en raison de l'agressivité. et de la conductivité de l'eau de mer, en ce qui concerne la nature et l'isolement du bac de l'accumulateur, des bornes et des connexions. Le bac peut ainsi être constitué en une matière plastique isolante appropriée, L'isolement des bornes et des connexions pourrait être réalisé au moyen de manchons contenant une huile isolante, ou bien par recouvrement au moyen de matières plastiques convenables. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tubulure peut être munie intérieurement, tout au moins à sa partie inférieure, d'un tube non déformable, par exémple.métallique-, percé d'orifices. De cette manière, on garantit l'écoulement dans le compartiment électrolytique de l'accumulateur de l'électrolyte contenu dans la tubulure en cas d'écrasement prématuré de la tubulure à sa partie inférieure par suite de l'augmentation de pression due à la profondeur. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et du dessin annexé dans lequel - la figure I représente schématiquement un accumulateur conforme à l'invention, mis en place à bord d'un sous-marin - la figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d'un montage d'une batterie d'accumulateurs conforme à l'invention à bord d'un sous-marin. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un accumulateur. Il comporte un bac 2, métallique ou en matière plastique, dont les parois sont susceptibles d'être déformées élastiquement. Selon l'invention, l'accumulateur 1 est muni d'une tubulure 3, s'étendant audessus de lui, Cette tubulure est constituée par un matériau électriquement isolant et élastiquement déformable, présentant néanmoins une tenue mécanique suffisante. Une extrémité de la tubulure 3 débouche dans le compartiment électrolytique de l'accumulateur I, l'autre extrémité est coudée et comporte des moyens 4 permettant son obturation. Conformément à l'invention la tubulure 3 est au moins partiellement remplie, lorsque l'accumulateur est à l'état chargé, d'un volume d'électrolyte supérieur à la diminution totale du volume d'électrolyte qui se produit pendant la décharge. On sait en effet; que dans sles accumulateurs, et plus particulièrement dans les accumulateurs cadmium-nick-el, le volume dtêlectrulyte varie entre l'état de charge et l'état de décharge. Le volume augmente pendant la charge en raison notamment de l'expulsion d'eau à partir des matières actives de l'accumulateur et par l'émulsion gazeuse qui se produit, laquelle provoque une diminution de la densité de l'électrolyte. La tubulure 3, associée à l'accumulateur 1, a deux roles principaux. Elle constitue tout d'abord un réservoir d'électrolyte permettant qu'à l'état de décharge le compartiment électrolytique de l'accumulateur reste totalement rempli par l'é- lectrolyte. Elle permet également à l'électrolyte contenu dans l'accumulateur d'être pratiquement en équipression avec le milieu sous-marin environnant. On a représenté, à titre d'exemple, l'accumulateur disposé dans un ballast 5 contenant un liquide isolant 6 choisi plus léger que l'eau de mer, le ballast 5 communiquant par sa partie inférieure avec la mer. Dans ce mode de réalisation, la partie supérieure de la tubulure 3 débouche dans une enceinte 7, accessible au personnel lorsque l'engin fait surface et remplie par de l'eau de mer 8 en plongée. Des moyens 9 sont prévus pour assurer l'étanchéité entre le ballast 5 et l'enceinte 7 au point de traversée de la tubulure 3. La charge de l'accumulateur est effectuée dans les conditions suivantes L'engin sous-marin étant en surface, l'enceinte 7 se trouve alors vidée de l'eau de mer. On place l'obturateur 4 en position ouvert. Le coude présenté par l'extrémité de la tubulubre 3 a principalement pour objet d'éviter que de l'eau de mer puisse pénétrer dans la tubulure lorsqu'on ouvre l'obturateur 4. L'accumulateur est alors mis en charge, soit par une génératrice de bord, soit par un chargeur à terre. Les gaz dégagés au cours de la charge s'échappent par la tubulure 3 ouverte en 4. La charge est suivie d'une période de repos d'une durée suffisante pour que le dégagement gazeux soit devenu nul ou insignifiant. Avant la plongée, l'obturateur 4 est fermé. Au-cours de la plongée, l'électrolyte contenu dans l'accumulateur 1 et la tubulure 3 est pratiquement en équipression avec le milieu sous-marin environnant. La présence de la tubulure, conformément à l'invention, permet de réapprovisionner facilement en électrolyte le compartiment électrolytique de l'accumulateur. Ceci constitue un avantage très important par rapport aux dispositifs actuellement connus dans lesquels ce réapprovisionnement n'étant pas possible sans un démontage complet, il est nécessaire de prévoir dans l'accumulateur une réserve d'électrolyte considérable, ce qui a notamment pour effet d'augmenter de façon très sensible le volume occupé par l'accumulateur. Dans le cas présent, le volume du bac de l'accumulateur peut être adapté de manière à recevoir la quantité d'électrolyte juste suffisante pour le fonctionnement correct de l'accumulateur. On peut en effet, d'une part prévoir dans la tubulure un volume d'électrolyte supérieur à la diminution du volume total d'électrolyte qui se produit pendant la décharge, d'autre part facilement réintroduire de l'électrolyte dans ladite tubulure. A titre illustratif et nullement limitatif, la longueur de la tubulure peut être de l'ordre de 4 à 5m. Pour une tubulure de 5m et de diamètre intérieur 20mm, la quantité d'électrolyte susceptible d'être contenue est de 1,57 dm3. Or, pour un accumulateur de 1000 ampères/heure par exemple, la diminution du volume total d'électrolyte susceptible de se produire entre l'état de charge et l'état de décharge est quelque peu inférieure à 1 dm3. La tubulure ci-dessus répond donc sans difficulté aux. conditions de l'invention. Dans le cas de la réalisation d'une batterie à partir des accumulateurs conformes à l'invention, il est possible de réunir les extrémités des tubulures de deux ou plusieurs accumulateurs sur un même conduit terminal, à condition que les courants de fuite, qui sont fonction notamment de la longueur et du diamètre des tubulures, restent acceptables. La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d'un montage d'une batterie d'accumulateurs conforme à l'invention à bord d'un engin sous-marin. Sur cette figure, on a représenté uniquement deux accumulateurs, mais il est bien évident que l'invention s'applique de la même façon quel que soit le nombre des accumulateurs entrant dans la constitution d'une batterie, ainsi que quel que soit le nombre des batteries d'accumulateurs mises en place à bord du sous-marin. Les accumulateurs 1 sont disposés à la partie inférieure d'un ballast 5, sur un parquet 14, protégé par un revêtement ou un tapis isolant installé à une hauteur h du fond du ballast. Celui-ci est rempli d'huile neutre isolante 6 et est en communication avec la mer par l'orifice 15. La hauteur h est définie de façon que, quelle que soit l'assiette ou la bande, le parquet demeure dans l'huile. La référence 13 désigne la coque épaisse du sous-marin. Les tubulures 3 des deux accumulateurs 1 sont réunies par un raccordll, de manière à former à leur partie supérieure un conduit unique 12. Ce conduit 12 traverse la paroi du ballast pour déboucher dans une enceinte 7, accessible au personnel lorsque l'engin fait surface et remplie par l'eau de mer 8 en plongée. Cette enceinte 7 est munie d'ouies 16 de dégagement des gaz produits au murs de la charge des accumulateurs. Des moyens 9 sont prévus pour assurer l'étanchéité entre le ballast 5 et l'enceinte 7 au point de traversée du conduit 12. L'extrémité du conduit 12 est coudée, et la partie terminale du coude ainsi formé porte des moyens d'obturation 4. Les tubulures 3 et le conduit 12 sont constitués par un matériau électriquement isolant et élastiquement déformable, mais présentant néanmoins une tenue mécanique suffisante. Les parois des bacs des accumulateurs sont susceptibles d'être déformées élastiquement. La quantité d'électrolyte contenue dans les tubulures 3 et le conduit 12 est avantageusement prévue nettement supérieure à la diminution totale du volume d'électrolyte qui se produit pendant la décharge pour les deux accumulateurs. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions, ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. RE rrms 1.-Accumulateur-, destiné notamment à fonctionner en décharge dans un milieu à pression élevée dans lequel l'intérieur dudit accumulateur est sensiblement en équilibre de pression avec ledit milieu, caractérisé par le fait que ledit accumulateur est muni d'une tubulure électriquement isolante s'étendant au-dessus de lui, une extré mité de ladite tubulure débouchant dans le compartiment électrolytique, lequel est rempli totalement par l'électrolyte, l'autre extrémité étant munie de moyens d'obturation, les parois de ladite tubulure étant élastiquement déformables mais présentant néanmoins une tenue mécanique suffisante, ladite tubulure étant au moins partiellement remplie d'un volume d'électrolyte supérieur à la diminution du volume total d'électrolyte qui se produit pendant la décharge, la pression exercée par ledit milieu se transmettant à l'électrolyte remplissant l'accumulateur par les parois élastiques de la tubulure. 2.- Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les parois du bac sont susceptibles d'être déformées légèrement. 3.- Accumulateur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité de la tubulure portant les moyens d'obturation est coudée, les moyens d'obturation étant de préférence placés sur la partie terminale du coude ainsi formé. 4.- Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tubulure est munie intérieurement tout au moins à sa partie inférieure, d'un tube non déformable, par exemple métallique, percé d'orifices. 5.- Accumulateur selon l'uns des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pression du milieu sur l'accumulateur et/ou sur tout ou partie-de la tubulure est transmise par l'intermédiaire d'une huile isolante. 6.- Batterie d'accumulateurs, caractérisé par le fait qu'elle comporte des accumulateurs selon l'une des revendications précédentes. 7.- Batterie selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les tubulures de deux ou plusieurs accumulateurs sent réunies sur un même conduit terminal.