Brevet FR2222758A1 — publié le 19741018

La présente invention est relative à un évent d'échappement des gaz pour une batterie d'accumulateurs au plomb. Lors du rechargement d'un accumulateur au plomb du type classique, du gaz se trouve libéré par ltélectrolyte, pulvérisant de la sorte de petites gouttelettes d'acide dans lten- ceinte de gaz disposée au-dessus de ltélectrolyte. Le gaz libéré entrain ensuite l'electrolyte à ltétat pulvérisé à travers les trous de ventilation du gaz disposés à la partie supérieure de la batterie, à savoir généralement au-dessus des bouchons de remplissage. Ces gouttelettes d'acide sont libres de se déposer tout autour de la batterie, provoquant une corrosion rapide des éléments métalliques. De même, si la batterie est exagérément penchée ou secouée, l'acide est susceptible de s'échapper à travers les trous de ventilation du gaz. La présente invention a pour objet de fournir un évent pour l'échappement des gaz dans une batterie d'accumulateurs au plomb qui élimi#ne toute fuite de l'acide. Conformément à l'invention, l'évent d'échappement des gaz est obturé par un film hydrophobe microporeux. La propriété hydrophobe du film empêche le passage de l'électrolyte à l'état liquide, cependant que les micropores permettent au gaz de s'échapper à travers l'évent. On dispose d'une large gamme de matériaux pour la réalisation dudit film, mais le matériau préféré est constitué par le polytétrafluoroéthylène (P.T.F.E.). On peut également utiliser un film en polypropylène étiré, tel que commercialisé sous la marque déposée de Celgard et fabriqué par "Celanese Corporation", en particulier lorsque les taux d'infiltration du gaz sont relativement faibles. Les films en question peuvent être du type autoportant et tout simplement fixés à l'accumuiateur, de manière à recouvrir évent, pouvant -tre par ailleurs supportés par quelque dispositif approprié fixé à l'accumulateur. Dans un mode de réalisation effectif, le film en P.T.F.E. est thermosoudé directement sur le bac en matiere plastique de la batterie, de manière à recouvrir l'évent d'échappement des gaz, Alternativemen le film peut être thermosoudé sur son pourtour à un rebord de support qui est à son tour scellé au bac de la batterie. Le choix du matériau constitutif du film, ainsi que son épaisseur et sa surface spécifique, sont sélectionnés en fonction de la vitesse d'écoulement maximale du gaz et de la pression liquide maximale rencontrées en cours d'utilisation. Des débits de gaz de l'ordre de 77,5 cm3/cm2/mn ou au-dessus avec une colonne d'eau de 127 mm seulement peuvent être directement obtenus avec du P.T.F.E. non fritté. Le film présente normalement une épaisseur s'établissant entre 0,0254 mm et 0,508 mm. Dans un exemple expérimental, un disque de film P.T.F.E. poreux d'un diamètre de 25,4 mm et d'une épaisseur de 0,254 mm, tel que fixé de façon autopo tante sur un bac de batteri(, à été soumis à un essai et il a été constaté que le gaz passait à la vitesse de 2 cm3/mn lorsque la pression de gaz est égale à une colonne d'eau de 914,4 mm. Le remplacement du gaz par de l'eau a révélé que le film était susceptible de supporter une colonne d'eau de 1270 mm sans subir aucune détérioration mécanique ou laisser s'infiltrer l'eau à travers le film. Dans un autre exemple expérimental, un disque de film P.T,F.E. poreux de 25,4 mm de diamètre et d'une épaisseur de 0,1524 mm tel que fixé d un bac de batterie au moyen d'un support mécanique supplémentaire a résisté à une colonne d'eau de 2540 mm sans donner lieu à aucune fuite d'eau, le gaz passant la vitesse de 20 cm3/mn lorsqutil était soumis à une pression de gaz équivalent à une colonne d'eau de 1016 mm. Dans un autre exemple expérimental encore, un film de polypropylène étiré (marque déposée "Celgard") de 0,0254 mm d'épaisseur et d'un diamètre de 19,05 mm a résisté à une colonne d'eau de 2540 mm sans aucune fuite ou détérioration mécanique, ayant permis au gaz de passer à la vitesse de 10 cm3/mn avec une colonne d'eau de 635 mm. La mise en application de la présente invention à des batteries d'accumulateurs du type commercial nécessite normalement l'appoint d'un moyen de support pour le film à l'encontre de tout fléchissement excessif lorsqu'il est soumis la pression et/ou à une protection contre toute détérioration accidentelle. Dans les applications dans le secteur automobile en particulier, la batterie peut etre soumise à de brusques variations de pression atmosphériques lors de l'accélération et de la décélération du véhicule. Ceci détermine des différences de pression tant positives que négatives à partir de l'intérieur vers l'extérieur du bac de la batterie. C'est ainsi qu'un élément de support poreux affectant la forme d'un treillis ou élément perforé peut être disposé du coté intérieur ou tourné vers l'électrolyte du film, cependant qu'un élément de ventilation est de préférence disposé du coté extérieur ou tourné vers l'atmosphère du film. L'élément de ventilation ne comporte de préférence qu'une seule ouverture afin de limiter la pénétration de la poussière et autre matières étrangères. L'ouverture ménagée dans l'élément de support poreux doit être suffisamment petite pour supporter le film, mais suffisamment grande pour permettre-de recueillir l'électrolyte en vue de son évacuation hors du film. Il a été constaté que dans certaines conditions opérationnelles le film est susceptible de coller à l'élément de ventilation, de sorte qu'il est souhaitable d'interposer un élément réalisé dans une matière poreuse, tel qu'un filtre de papier du type classique, entre le film et ledit élément. L'utilisation dudit élément en matière poreuse entre le film et l'élément de ventilation à l'atmosphère est particulièrement importante lorsque l'élément de ventilation ne comporte qu'un seul trou ou un nombre très petit de trous. Un film P.T.F.E. approprié en vue de son#utilîsa- tion pour le film hydrophobe microporeux de l'invention peut être obtenu suivant un procédé mis au point par í'E.I. du Pont de Nemours" et selon lequel une fine poudre de -P.T.F.E. est mélangée avec une quantité excédentaire d'un lubrifiant t-el que du kérosène afin de former une pâte. Le lubrifiant en excédent est ensuite filtré et le gâteau qui en résulte travaillé sur mélangeur à cylindres ou calandré tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, afin d'obtenir un film orienté biaxialement et présentant l'épaisseur requise. Le film est ensuite séché mais non fritté. Il a été également constaté qu'une pellicule de boue se forme souvent à la surface intérieure ou tournée vers l'électrolyte du film, ce qui réduit la perméabilité du film vis d-vis du gaz. Ce phénomène est dû à la matière en suspension flottant à la surface de l'électrolyte et qui est acheminée vers le film par les éclaboussures d'électrolyte lors du rechargement de la batterie d'accumulateurs. On peut avoir recours à un simple système d'écran pour recueillir les éclaboussures d'électrolyte avant qu'elles n'atteignent le film. Un avantage supplémentaire de l'obturation de évent d'échappement du gaz au moyen d'un film tel que celui décrit contre réside dans le fait que les évents peuvent être installés dans le bac de la batterie en des emplacements différent de la partie supérieure du bac, comme il advient ordinairement. C'est ainsi que si deux évents sont installés à la partie supérieure dans des angles opposés en diagonale et un autre évent dans le fond du bac, la batterie peut fonctionner en plaçant ntim- porte laquelle de ses parois au point le plus bas, un évent au moins se situant toujours au-dessus du niveau de l'électrolyte. En outre, les évents situés au-dessous du niveau de l'électrolyte empêchent toute fuite de ce dernier. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence à deux modes de réalisation d'un évent d'échappement des gaz pour une batterie dtaccumulateurs-, le tout conjointement au dessin ci-annexé, sur lequel la fig. 1 est une vue en perspective d'une batterie classique à plusieurs accumulateurs dans laquelle sont incorporés des évents; la fig. 2 est une vue agrandie en coupe faite par 2-2 d'après la fig. 1; la fig. 3 est une vue en coupe similaire à la fig. 2 d'une variante de mode de réalisation de l'évent. La batterie d'accumulateurs représentée sur la fig. 1 est du type classique couramment utilisée dans les automobiles, comportant un bac rectangulaire 5 réalisé d'ordinaire dans une matière thermoplastique, des bornes positive et négative 6 ressortant à la partie supérieure du bac. Dans l'exemple illustré, la batterie comporte trois accumulateurs comprenant chacun un évent d'échappement des gaz séparé 7 à la surface supérieure du bac. En référence maintenant à la fig. 2, laquelle est une vue en coupe de l'un des évents représenté sur la fig. 1, on peut voir que la paroi supérieure 8 du bac est pourvue d'une ouverture 10 s'y étendant de part en part et ayant un décrochement en vue de former un épaulement annulaire 11. LeXfilm 12 réalisé en P.T.F.E. est disposé dans ladite ouverture lu, étant soudé sur son pourtour à l'épaulement annulaire 11, de manière à former une barrière au-dessus de l'ouverture 10. Directement au-dessus du film 12 est disposé un élément poreux en papier 13 permettant au gaz de le traverser librement.L'extrémité extérieure de l'ouver- ture 10 est. obturée par un élément non poreux 15, lequel est réalisé de préférence dans une matière thermoplastique, ledit élément étant accolé et soudé à la surface extérieure de la paroi supérieu- re 8 du bac. Un petit trou 16 s'étend sur toute l'épaisseur de l'élément 15, de façon que le gaz puisse s'y échapper vers l'atmosphère. Le film P.T.F.E. 12-est de conformation telle qu'il est rendu microporeux et hydrophobe, de façon que ltélectro- lyte liquide ne puisse le traverser mais que le gaz engendré à l'intérieur de l'aceumulateur, en particulier en cours de rechargement, puisse traverser ledit film 12 et s'échapper ensuite dans l'atmosphère à travers le petit trou 16. En guise d'exemple, l'élément poreux en papier 13 peut être constitué par un filtre en papier du type classique et le film 12 réalisé dans du P.T.F.E. d'une épaisseur de 0,0762 mm, et lorsque l'ensemble est soumis une pression de gaz équivalent à une colonne d'eau de 457 mm on. obtient une vitesse d'écoulement du gaz de 20 cm3/mn. En référence-maintenant à la fig. 3, on peut voir que l'évent d'échappement du gaz ne fait pas partie intégrante ici de la batterie 10, étant réalisé sous forme d'un élément séparé qui est vissé ou fixé de toute autre façon appropriée dans une ouverture ménagée dans la paroi supérieure de la batterie. Si besoin est, ledit élément séparé peut être conçu de telle façon qu'après son assemblage avec la batterie il soit accolé ou soudé à cette dernière. L'évent en question se compose d'un corps creux 20 dans lequel est disposé le film P.T.F.E. 21 qui est assujetti par scellement tout le long de son pourtour à la lèvre annulaire 23 de la paroi intérieure du corps creux 20. L'extrémité extérieurs du corps 20 est obturée par l'élément 22 qui est également scellé tout le long de son pourtour au bord supérieur du corps creux, étant pourvu d'un évent central 24. Entre le film P.T.F.E. et la surface intérieure de l'élément 22 est interposé un disque de papier poreux 25 afin d'empêcher que le film P.T.F#E. n'adhère à l'élément 22 lorsque ledit film est repoussé vers le haut,par suite de la pression du gaz dans les accumulateurs. L'élément perforé 19 qui est solidaire du corps 20 est situé au-dessous du film P.T.F.E., afin d'assurer son support lorsque la pression de gaz dans l'accumulateur s'établît au-dessous de la pression atmos phérique, ainsi qu'il a été mentionné précédemment. Il est possible, dans certaines conditions opérationnelles, que de la boue se forme sur la surface intérieure du film P.T.F.E. par suite de la présence des matières en suspension contenues dans l'électrolyte et qui sont projetées sur le film par les éclaboussures de l'électrolyte au cours de l'opération de rechargement de la batterie. La présence de cette boue à la surface du film réduit bien entendu sa perméabilité au gaz, pouvant à la limite entraîner un accroissement indésirable de la pression à l'intérieur de la batterie. La formation de cette boue se trouve empêchée en installant un écran 26 de forme cylindrique dans son ensemble à l'extrémité intérieure du corps 20, ledit écran faisant barrage contre les gouttelettes d'électrolyte ou toute autre matière étrangère libérées au cours du rechargement, interdisant ainsi tout contact direct avec le film P.T.F.E. Le gaz engendré est susceptible de s'introduire dans le corps creux 20 par l'intermédiaire des ouvertures 27 et 28 ménagées dans la paroi cylindrique dudit corps, et du fait de la position et des dimensions desdites ouvertures ltélectrolyte-ou toute autre matière étrangère ne peut normalement y pénétrer au cours de l'opération de rechargement. Dans l'éventualité d'une introduction de l'électrolyte dans le corps creux 20, par exemple lorsque la batterie est accidentellement inclinée ou renversée, l'électrolyte peut être renvoyé dans l'accumulateur par l'intermédiaire de l'ouverture inférieure 28, cependant que l'ouverture supérieure 27 permet au gaz de pénétrer dans le corps creux que traverse le liquide, fournissant de la sor- te une différence de pression propre à assurer que la totalité de l'électrolyte présent dans le corps creux 20 soit bien évacuée à travers l'ouverture 28; Il convient de remarquer que le film P.T.F.E. est microporeux et hydrophobe de manière à empêcher tout passage du liquide mais à permettre par contre le passage du gaz, le P.T.F.E. étant à l'état non fritté. Il doit être bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention tel que défini dans les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Event d'échappement des gaz dans une batterie d'accumulateurs au plomb, caractérisé par le fait qu'il comporte un passage ménagé dans le bac de la batterie et qui met en CCiTuEU~ nication l'intérieur de l'accumulateur et l'atmosphère, ainsi qu' barrière disposée au-dessus dudit passage et qui est constituée par un film microporeux et hydrophobe. 2. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit film est constitué par du polytétrafluoroéthylène à l'état non fritté. 3. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit film présente une épaisseur d'au moins 0,0254 mm. 4. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur du film précité s'établit entre 0,0254 mm et 0,508 mm. 5. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait-que ledit film permet un~écoulement du gaz jusqu'# 77,5 cm2/mn > avec une chute de pression au-dessus du film équivalent à une colonne d'eau de 127 mm. 6. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un élément perforé qui est disposé sur le coté du film qui est orienté vers l'accumulateur, ledit élément étant agencé de manière à supporter le film à l'encontre de toute déviation se produisant lorsque la pression régnant à l'intérieur de l'accumulateur se situe au-dessous de la pression atmosphérique. 7. Event suivant la revendication i, caractérisé par le fait qu'il comporte un pare-gouttes qui est disposé sur le côté du film orienté l'accumulateur et qui est agencé de mani-ère à empêcher le passage de l'électrolyte depuis l'accumula- teur jusqu'au film. 8. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un écran qui obture l'extrémité du passage précité orienté vers l'accumulateur, ledit écran étant pourvu d'une ouverture étranglée qui est destinée à permettre l'écoulement du gaz depuis l'accumulateur jusqu'à l'intérieur dudit passage, ainsi qu'à interdire toute pénétration de l'électrolyte. 9. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un écran affectant la forme d'une chambre cylindrique qui est disposée sur le côté du film orienté vers l'accumulateur, au-dessus du niveau de l'électrolyte, afin d'empêcher le passage de ce dernier depuis l'accumulateur jusqu'au film, ledit écran se situant au point le-plus bas, moyennant qui l'électrolyte peut être évacué depuis ladite-chambre cylindrique jusqu'à l'intérieur de l'accumulateur. 10. Event suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un moyen est disposé sur le côté extérieur du film afin de protéger ce dernier contre tout contact avec les objets extérieurs à la batterie d'accumulateurs, tout en permettant le passage du gaz. 11. Batterie d'accumulateu#r#s au plomb, caractérisée par le fait qu'elle comporte un élément creux qui est destiné à être assemblé par scellement dans une ouverture pratiquée dans le bac de la batterie, un film constitué par un matériau hydrophobe et microporeux qui est monté dans l'élément creux afin de former une barrière, des ouvertures étant ménagées dans l'élément creux en vue de mettre en communication l'intérieur de ce dernier sur l'un des côtés de la barrière précitée avec l'intérieur de la batterie d'accumulateurs et sur son autre côté avec l'atmosphère, ainsi qu'un élément poreux qui est disposé du coté du film orienté vers l'accumulateur, S l'intérieur de ltélément creux précité, afin de supporter le-film contre toute déviation.