Brevet FR2490878A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne un système d'étan- chéité, à l'égard des gaz et des liquides et par rapport à un couvercle de matière plastique, de la chemise d'une borne métallique d'un accumulateur, cette borne métallique étant entièrement introduite dans la chemise et lui étant soudée ou brasée par sa périphérie. On utilise jusqu'à présent de façon prédominante de tels systèmes d'étanchéité. Pour cela, on enfonce tout d'abord la chemise de borne, dans la zone de sa périphérie, dans le couvercle de l'accumulateur ou batterie, et il en résulte un élément monobloc consistant en un couvercle d'éléments debatte- rie et en un nombre quelconque, dépendant des besoins, de chemises de bornes. Pour les anciens accumulateurs comportant des couvercles en ébonite, l'opération d'enfoncement a con- sisté à introduire les chemises dans les moules nécessaires pour la production du couvercle, à les enrober de la matière première de fabrication de ce couvercle et à vulcaniser. Dans le cas des couvercles plus modernes réalisés en des matières thermoplastiques,on opère de façon analogue en noyant, lors de la production du couvercle, les chemises des bornes dans le couvercle pendant le moulage par injection de celui-ci. On a également fait connaître des procédés selon lesquels l'en- robage des chemises des bornes dans le couvercle s'effectue à l'aide d'une résine à couler à l'intérieur d'un évidement du couvercle, la résine de coulée jouant le rôle de garniture d'étanchéité entre la chemise de borne et le couvercle de l'élément de batterie d'accumulateur. Dans tous les procédés de ce genre, il a été usuel d'augmenter à sa périphérie la surface de la chemise de borne par des entailles, des saillies, des stries ou rainures et des formes analogues pour lui assu- rer une meilleure fixation mécanique dans le couvercle et en même temps allonger le trajet, nécessaire pour l'étanchéité, entre le couvercle et la chemise de borne. Lorsqu'on applique le couvercle de matière plastique sur la batterie d'accumula- teurs terminée, l'extrémité supérieure de la borne traverse automatiquement la chemise de borne et fait saillie vers l'extérieur. La borne métallique est ensuite soudée ou brasée en anneau à la chemise de borne. Le cordon de soudure métallique entre borne et chemise de borne reste étanche pendant un temps illimité lorsque la réalisation en a été appropriée, mais des efforts mécaniques et en outre aussi des sollicitations élec- trochimiques agissant à l'intérieur de la soudure entre la matière du couvercle et la chemise de borne, provoquent notamment lorsque la batterie d'accumulateurs est soumise à des effets thermiques dus aux fortes différences entre les coefficients de dilatation de la matière plastique et du métal, la formation de zones de non-étanchéité lorsque la liaison entre la chemise de borne et le couvercle d'élément de batterie s'est partiellement relâché au cours du temps sous l'effet des contraintes précitées. Il en est résulté la fuite ou sortie de l'acide sulfurique nuisible servant d'électrolyte liquide, notamment dans le cas des batteries d'accumulateurs fonction- nant de manière étanche aux gaz ou avec légère surpression à l'intérieur de leurs éléments. L'invention vise à proposer un système d'étanchéité à l'égard des gaz et liquides et par rapport à un couvercle de matière plastique, de la chemise de borne métallique d'une batterie d'accumulateurs, 'de façon à obtenir une étanchéité sûre dans des conditions variables de fonctionnement. Dans le système de l'invention, le couvercle de matière plastique, qui sert à l'étanchéité de l'ensemble d'ac- cumulateurs, présente un logement d'appui de la chemise de borne. Ce logement d'appui est assujetti au couvercle de matière plastique ou est réalisé en une seule pièce avec celui-ci. La paroi intérieure du logement d'appui ou, de préférence, la périphérie de la chemise de borne, comporte au moins une gorge annulaire dans laquelle pénètre une bague d'étanchéité, avantageusement réalisée en une matière résistant bien à l'acide et aux huiles et ayant l'élasticité d'une gomme, par exemple un caoutchouc de silicone ou de néoprène. Il s'est avéré que l'on peut obtenir une meilleure étanchéité et que l'on facilite également l'insertion de la chemise de borne métallique avec les bagues d'étanchéité dans le logement d'appui ménagé dans le couvercle, lorsque la gorge annulaire est réali- sée dans la chemise de borne métallique et non pas dans le logement d'appui constitué d'une matière plastique. On améliore encore l'étanchéité en réalisant la gorge annulaire par enlève- ment de copeaux, c'est-à-dire avec une grande précision des dimensions et en lui conférant une surface lisse et très propre. De la même façon, il est avantageux de munir, par un travail d'enlèvement de copeaux, la périphérie de la chemise de borne, d'une surface égalisée et propre, si la gorge annulaire est réalisée du côté interne du logement d'appui. Il est en outre avantageux de monter plusieurs bagues d'étanchéité, de préfé- rence au moins deux. On choisit pour les bagues d'étanchéité un diamètre un peu supérieur à la distance séparant le point le plus profond des gorges annulaires et la paroi lisse opposée. Leur diamètre un peu plus grand permet aux bagues d'étanchéité d'exercer la pression de serrage nécessaire sur les surfaces d'appui des gorges annulaires et de réaliser ainsi une étanchéité absolue. La forme ainsi décrite du système d'étanchéité permet d'absorber, par déformation radiale des bagues d'étanchéité, des forces mécaniques radiales et permet également d'absorber des forces axiales, par déplacement axial de la paroi du logement d'appui de la chemise de borne, opposée à la gorge annulaire et jouant le rôle de surface de glissement. - Pour renforcer encore l'étanchéité, on peut réaliser sur les extrémités libres, faisant saillie vers l'intérieur de la batterie d'accumulateurs, de la chemise de borne et/ou du logement d'appui des évidement annulaires ou des chanfreins destinés à loger une garniture supplémentaire d'étanchéité. Cette garniture supplémentaire d'étanchéité peut consister en une rondelle rigide ou, également, à élasticité permanente, qui est collée dans l'évidement ou peut y être également insérée. Mais il est aussi efficace d'emplir l'évidement annulaire ou le chanfrein d'une composition d'étanchéité comme, par exemple,- du bitume ou une colle thermofusible obtenue à partir de -résines naturelles ou synthétiques. On utilise avantageusement des compositions d'étanchéité à élas- ticité permanente qui résistent aussi bien aux huiles qu'aux acides. On peut ainsi utiliser avantageusement de la vaseline ou, comme colle thermofusible, par exemple des polymères dérivant d'un acrylate d'éthyle ou d'autres produits de ce genre, des polyoléfines, de la colophane, ou bien une matière plastique comme de la polyoléfine. Avantageusement, les deux évidements ménagés sur la chemise de borne ainsi que sur le logement d'appui présentent ensemble une section de forme tra- pézoîdale s'élargissant vers l'intérieur de l'accumulateur, ou bien ces évidements comportent un léger détalonnage pour permettre d'insérer une rondelle. A l'extrémité, faisant saillie vers l'extérieur, de la chemise de borne, on peut prévoir un espace de glissement supplémentaire. Cet espace peut être obtenu par la forte dimi- nution, dans la zone de cette chemise faisant saillie vers l'extérieur, de l'épaisseur de paroi de la chemise. Cet espace est destiné, en cas d'apparition d'une pression assez élevée de gaz à l'intérieur de l'accumulateur ou si des forces méca- niques s'exercent dans le sens de l'axe de la borne, à per- mettre un déplacement entre certaines limites, dans le sens de l'axe de la borne, de la chemise avec la borne qui lui est brasée ou, de préférence soudée de façon étanche, sans suppri- mer l'étanchéité ni nuire à celle-ci. On peut ainsi obtenir, par exemple, un équilibrage en cas de variation des tempéra- tures de l'environnement et dans des conditions différentes de fonctionnement. Ce genre de système d'étanchéité est avantageux, par exemple, aussi dans la dernière phase d'une charge, lorsqu'il se forme du gaz, ce qu'on ne peut sans doute pas éviter totalement. L'espace de glissement peut avantageusement être empli d'un lubrifiant pour assurer une meilleure étanchéité et en même temps permettre le glissement, car une partie du lubrifiant coule le long de la partie interne du logement d'appui. Comme lubrifiant, il s'est avéré particulièrement approprié d'utiliser avantageusement une matière grasse comme de la vaseline ou une huile comme une huile de silicone. Selon une forme particulière de réalisation, le cou- vercle de matière plastique se prolonge vers l'intérieur au- dessus de l'espace de glissement de manière à recouvrir essentiellement celui-ci. La zone de couverture peut donc servir de butée externe de la chemise de borne. Le glissement de la chemise de borne vers l'extérieur, sous l'effet d'une élévation d'une pression de gaz interne, provoque une compression partielle vers l'extérieur du lubrifiant situé dans l'espace de glissement entre la périphérie, à épaisseur réduite de paroi, de la partie externe de la chemise de borne et la limite interne de la partie du couvercle de matière plastique jouant le rôle de couverture de cet espace. Cet effet est absolument souhaité, car il en résulte encore une fois une meilleure étanchéité. Il est possible également de graisser ou d'enduire l'intérieur du logement d'appui, à partir du boîtier, avec du lubrifiant (huile de silicone, graisse ou vaseline) ou avec de l'anti-friction, ce qui améliore l'étanchéité et facilite le glissement. Enfin, la partie du couvercle assurant le recouvre- ment de l'espace de glissement peut comporter un raccord amo- vible de remplissage, ou bien un bouchon de remplissage, qui fait saillie dans l'espace-de glissement et que l'on peut enlever pour introduire de temps à autre du lubrifiant. Selon un exemple préféré de réalisation, le logement d'appui peut aussi avoir la forme d'une cuvette, de sorte que la borne métallique traverse une ouverture essentiellement centrale ménagée dans le fond de cette cuvette pour faire saillie vers l'extérieur et que l'extrémité interne de cette chemise, liée de façon étanche à la borne, peut reposer sur le fond de la cuvette. Dans cette dernière forme de réalisation, l'espace de glissement peut être ouvert vers l'extérieur ou bien il peut être fermé par une rondelle de couverture ou par la partie du couvercle de matière plastique faisant saillie vers l'inté- rieur. Si l'on évite un recouvrement permanent, relié à la partie supérieure du couvercle de matière plastique,de l'espace supérieur supplémentaire en plaçant ou insérant tout simplement une rondelle de couverture, ou bien si l'on évite totalement cette couverture, on peut de façon simple, intro- duire, enlever et changer à nouveau l'ensemble du système d'étanchéité après soudure du couvercle de l'élément de batte- rie d'accumulateurs. Si l'on établit après coup que des che- mises et bagues d'étanchéité sont défectueuses, on peut encore effectuer de façon simple des réparations, même après soudage annulaire des chemises et des bornes, en enlevant par fraisage le cordon annulaire de soudure et en remplaçant les chemises et bagues d'étanchéité défectueuses. Dans les autres exemples de réalisation, il est par contre nécessaire de monter le système d'étanchéité avant d'appliquer le couvercle ou, pour effectuer les réparations, d'enlever à nouveau aussi le cordon de soudure entre le couvercle et le bottier de la batterie d'accumulateurs. Il s'est avéré de façon étonnante, que le système glissant d'étanchéité décrit se comporte mieux en cas de condi- tions variables de service lorsqu'on utilise des accumulateurs, notamment des accumulateurs au plomb, que l'encastrement, supposé plus simple et plus sûr, des chemises de bornes dans le couvercle de matière plastique par enfoncement sous pression, enrobage ou scellement d'étanchéité à l'aide de résines à couler. Des exemples nullement limitatifs de l'invention seront maintenant décrits plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 montre une coupe d'un système d'étan- chéité dans lequel les gorges annulaires destinées à loger les compositions ou éléments d'étanchéité sont réalisées sur la chemise de borne; la figure 2 est une coupe d'un autre exemple de réali- sation de l'invention, selon lequel les gorges annulaires des- tinées à loger les bagues d'étanchéité sont réalisées sur le logement d'appui; et la figure 3 est une coupe d'un autre exemple de réa- lisation dans lequel le logement d'appui a la forme d'une cuvette. Dans l'exemple de réalisation d'un système 1 d'étan- chéité, représenté sur la figure 1, il part d'un couvercle 3 en matière plastique ou d'un couvercle d'élément d'accumulateur un logement d'appui 1 pour une chemise 2 de borne, se dirigeant vers l'intérieur de l'accumulateur. Ce logement d'appui 5 est réalisé d'une seule pièce avec le couvercle 3. Une saille de recouvrement 22 se dirige vers un rétrécissement de la chemise 2, situé à l'extrémité externe de celle-ciet cette saille est également réalisée d'une seule pièce avec le couvercle 3. On peut utiliser comme matière n'importe quelle matière usuelle darns le commerce pour la fabrication d'un couvercle de batte- rie d'accumulateurs. Une borne 4 est guidée vers le haut à travers la chemise 2>et l'extrémité supérieure de cette borne présente une section plus faible en vue d'un raccordement. Un cordon annulaire de soudure 19 relie de façon étanche aux gaz l'extérieur de la borne 4 à la chemise 2.- A son extrémité tournée vers l'extérieur, la chemise 2 présente une section inférieure à celle de la partie prin- cipale 21 de cette chemise. Cette extrémité externe 20 de la chemise 2 traverse une ouverture 18 de passage ménagée dans la saillie 22 du couvercle 3. L'ouverture 18 s'élargit vers l'intérieur. Un espace 10 de glissement est formé entre l'extré- mité externe 20 et la partie principale 21 de la chemise 2. Deux gorges annulaires, creusées au tour, sont prévues à la périphérie de la partie principale 21 de la chemise 2 et sont destinées à loger des bagues d'étanchéité 8,9 corres- pondantes. De plus, on prévoit à l'extrémité libre, tournée vers l'intérieur de la chemise 2,la formation d'un évidement 13 et, à l'extrémité libre opposée du logement d'appui 5, la formation d'un évidement 14 correspondant, destinés à loger une composition 15 d'étanchéité. Un bouchon 17 de remplissage fait saillie de l'extérieur vers l'espace 10 et est destiné à permettre d'y introduire du lubrifiant ou une matière de graissage, éventuellement de l'anti-friction. Un autre exemple de réalisation du dispositif de l'invention est représenté sur la figure 2, sur laquelle le repère 33 désigne le couvercle de matière plastique, 52 indique la saillie à rôle de recouvrement et 35 désigne le logement d'appui faisant saillie vers l'intérieur de l'accu- mulateur. L'épaisseur de la paroi du logement d'appui 35 est un peu plus grande car il est prévu d' y ménager des évide- ments 36 et 37 destinés à loger des bagues 38 et 39 d'étan- chéité. La partie principale 51 de la chemise 32 de borne ne comporte, par contre, aucun évidement. Pour le reste, cette forme de réalisation correspond à celle de l'exemple repré- senté sur la figure 1. Le dispositif total est désigné par 31, la partie externe de la chemise par 32 et cette partie 32 présente une épaisseur réduite de paroi indiquée en 50. L'espace de glissement est désigné par 40 et le bouchon de remplissage par 47. L'extrémité inférieure libre 42 du loge- ment d'appui 35 présente vers la chemise 32 un évidement annulaire 43 destiné à loger une rondelle 44 de recouvrement en une matière plastique à élasticité permanente, avantageu- sement en polypropylène, ou en polyéthylène. On reconnaît en outre sur la figure 2 une borne 34 de l'accumulateur de batterie, une couverture 48, ménagée pour le passage de la borne dans la saillie 52, et un cordon annulaire 49 de sou- dure ou brasure reliant, de façon étanche aux gaz, la borne 34 à la chemise 32. Sur la figure 3, le logement d'appui 65, réalisé d'une seule pièce avec le couvercle 63 en matière plastique, a la forme d'une cuvette dont la partie convexe est dirigée vers l'intérieur de l'accumulateur. La borne 64 fait saillie vers l'extérieur en traversant une ouverture essentiellement cen- trale ménagée à l'intérieur de cette cuvette. Un cordon annu- laire de soudure 79 relie la borne 64 à sa chemise 62. La chemise 62 peut reposer sur le fond de la cuvette. Le tronçon , tourné vers l'extérieur, de la chemise 62 présente une plus faible épaisseur de paroi, ce qui donne également dans cet exemple de réalisation un espace 70 de glissement. Comme dans l'exemple représenté sur la figure 1, le système d'étanchéité 61 représenté sur la figure 3 comporte des gorges annulaires 66 et 67 ménagées à la périphérie de la chemise 62 et desti- nées à loger des bagues d'étanchéité 68 et 69. Sur la figure 3, l'espace 70 est recouvert de façon étanche par une ron- delle 81 de couverture. Ce genre de dispositif d'étanchéité permet un remplissage simple de l'espace de glissement, aussi bien que dans le cas de l'espace situé entre la périphérie de la chemise 32 et la paroi interne du logement d'appui 35, par du lubrifiant ou un produit de graissage. En outre, cela facilite le montage et éventuellement le démontage de l'ensemble du système d'étanchéité. Le système d'étanchéité selon l'invention permet d'obtenir une étanchéité sûre et de longue durée dans toutes les conditions pratiques d'utilisation. En outre, le montage en est simple et ce dispositif peut être remplacé de façon simple, même pendant le fonctionnement de l'accumulateur, lorsqu'il est nécessaire d'effectuer des réparations. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven- tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées au système d'étanchéité décrit et représenté. REVENDICATIONS 1. Système d'étanchéité, à l'égard des gaz et des liquides et par rapport à un couvercle en matière plastique, de la chemise de borne métallique d'un accumulateur, la borne métallique traversant la chemise et lui étant reliée extérieurement par soudure ou brasage, système caractérisé en ce que: a) un logement (5;35;65) d'appui de la chemise (2;32; 62) de borne, faisant saillie vers l'intérieur, est assujetti au couvercle (3;33;63) en matière plastique ou est réalisé d'une seule pièce avec le couvercle; b) au moins une gorge annulaire (6,7;36,37;66,67) est réalisée sur la paroi interne du logement d'appui ou, de préférence, sur la surface périphérique de la chemise, pour loger au moins une bague d'étanchéité (8, 9;38,39;68,69) et c) la gorge annulaire est de préférence réalisée par enlèvement de copeaux. 2. Système d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre, faisant saillie vers l'intérieur de l'accumulateur, de la chemise (2;32) et l'ex- trémité libre (12;42) faisant saillie vers l'intérieur, du logement d'appui (5;35) assujetti au couvercle (3;33) ou faisant corps avec ce couvercle,présentent des évidement annu- laires (13,14;43,44) destinés à loger une composition (15;45) d'étanchéité, à élasticité permanente, résistant bien aux acides et avantageusement aussi aux huiles, cette composi- tion étant de préférence de la vaseline, du bitume ou une colle thermofusible, comme, pà xemple des polymères déri- vant d'un acrylate d'éthyle ou 'autres produits de ce genre, des polyoléfines, de la colophane, ou pour loger une ron- delle ou bague d'étanchéité en une matière plastique, avan- tageusement en une polyoléfine. 3. Système d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que la composition d'étanchéité (15;45) présente une section trapézoïdale correspondant à celle des évidements annulaires et qui s'élargit vers l'intérieur de l'accumulateur. 4. Système d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte dans il la partie externe de la chemise (2;32;62) un espace annu- laire (10;40;70) de glissement, formé par une diminution de l'épaisseur de la paroi de la chemise dans cette zone externe. 5. Système d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'espace de glissement est empli d'un lubrifiant qui est une huile comme de l'huile de silicone ou avantageusement une graisse comme de la vaseline. 6. Système d'étanchéité selon l'une des revendica- tions 4 et 5, caractérisé en ce que le couvercle (3;33) en matière plastique recouvre l'espace (10;40;70) de sorte que ce tronçon de recouvrement sert de butée externe pour le glissement vers l'extérieur de la chemise (2;32). 7. Système d'étanchéité selon -l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'intérieur du logement d'appui (5;35;65) est enduit d'un lubrifiant comme de l'huile de silicone ou de la graisse de type vaseline. 8. Système d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la saillie (22; 52) du couvercle (3;33) en matière plastique, recouvrant l'espace (10;40; 70), loge un bouchon de remplissage (17;47) amovible et qui fait saillie dans l'espace (10;40). 9. Système d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le logement d'appui (65) a une forme de cuvette, de sorte que la borne métallique (64) traverse une ouverture essentiellement cen- trale ménagée dans le fond de cette cuvette pour faire saillie vers l'extérieur, et de sorte que l'extrémité, diri- gée vers l'intérieur, de la chemise (62) peut reposer sur le fonds de cette cuvette. 10. Système d'étanchéité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'espace (70) est ouvert en direction de l'extérieur. 11. Système d'étanchéité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'espace (70; ou 10;40) est essentiel- lement fermé vers l'extérieur par une rondelle de couver- ture (81) ou par une partie (22;52) du couvercle (3,33) en matière plastique faisant saillie vers l'intérieur.