Brevet FR2491263A1 — publié le 19820402

L'invention concerne, d'une manière générale, un dispositif d'étanchéité utilisé en association avec des conducteurs ou conduits de divers types qui traversent la paroi d'un récipient contenant un liquide corrosif. L'in- 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 d'accumulateur à l'endroit o elle sort du bac d'accumula- teur. Le brevet des E.U.A. n0 3 704 173 décrit plusieurs bornes et joints, dont on a représenté un exemple sur la figure 1 des dessins annexés à la présente description. Dans cette structure de la technique antérieure, la paroi du bac d'accumulateur comportait un bossage annulaire 12 orienté vers l'intérieur. La borne 14 en plomb, électrocon- 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 qu'il vienne en contact avec les parois intérieures élas- tiques du bossage 12 et l'ouverture 18, et se moule autour de plusieurs nervures 20 formant saillie, de façon à réali- ser autour de la borne 14 un joint capable d'empêcher l'é- lectrolyte de fuir de l'intérieur du bac d'accumulateur. Une languette 22 de connexion servait à transporter le courant venant de la borne 14. Bien qu'ayant connu un certain succès, ces struc- 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 intime avec le bossage 12 et les nervures 20, dans l'espoir- 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 mou, comme le plomb, les forces de cisaillement résultan- tes étaient souvent trop grandes pour que le matériau puisse les supporter, et les filets foiraient. On consta- tait alors en tout premier lieu une défaillance du joint ou, dans d'autres cas, une perte ultérieure d'étanchéité. Une réalisation recommandée de la structure de borne suivant l'invention vise à servir avec des disposi- tifs électrolytiques tels que les accumulateurs, dans les- quels une substance corrosive telle qu'un électrolyte liquide doit rester dans un bac ayant une paroi en un maté- 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 l'ouverture et pénètre dans le plot pour immobiliser celui- ci contre la paroi. Un moyen de calage, telqp'"un chanfrein sur la face inférieure de la tête de la vis, associé de façon active au dispositif de fixation, comprime progres- 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 joint avec le matériau élastique de la paroi du bac. L'expression "comprime progressivement" signifie que le dispositif de calage, tel qu'un chanfrein, ne tou- che et ne comprime à l'origine qu'une bande étroite du matériau élastique entourant l'ouverture de la paroi. Au fur et à mesure que le dispositif de fixation s'enfonce par vissage, la zone de contact entourant l'ouverture s'é- largit sous l'action du chanfrein qui entre dans le maté- riau élastique et comprime une bande s'élargissant progres- 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 avec le matériau élastique au fur et à mesure que le dispo- 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 présente 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 sur la surface supérieure du plot pour former un joint. 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 l'effet du dispositif de fixation. 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 axiales s'opposant à la pénétration du dispositif de fixa- tion dans le plot déformable. La description qui va suivre se réfère aux figu- res annexées, qui représentent respectivement: figure 1, une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une structure de borne de la technique anté- 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, suivant la présente invention. On trouvera ci-dessous une description détaillée des réalisations recommandées de l'invention, faite en se référant aux dessins. Dans ceux-ci lés mêmes numéros iden- tifient toujours les mêmes éléments de structure. Sur les figures 2 et 3, on voit que la paroi 10 du bac de l'accumulateur comporte un bossage annaulaire 12 orienté vers l'intérieur; cette paroi est faite de pré- 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 plomb ou l'un des autres matériaux mentionnés dans le bre- vet cité. Un dispositif de fixation, tel qu'une vis auto- taraudeuse 24, passe dans une ouverture 26 ménagée dans la paroi 10 et pénètre dans un trou borgne 28 réalisé dans le plot 14. Suivant l'invention, la vis 24 comporte deux par- ties: une tête hexagonale-30 et une tige de borne filetée 32 orientée vers le haut. Sur la face inférieure de la tête , et activement associé avec elle, se trouve un dispo- 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 24 en appliquant un couple sur la tête 30 tout en appli- 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 contre la fuite d'électrolyte. La grandeur de la force F varie suivant les maté- 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 aisément la force qui convient dans une situation donnée. Lorsque la vis 24 pénètre dans le plot 14, le bord d'atta- que (bord inférieur) du chanfrein 34 finit par entrer en contact avec la surface extérieure de la paroi 10, compri- 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 résiduelle de la paroi 10, comme représenté sur la 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 matériau corrosif. REVENDICATIONS 1. Structure de borne pour dispositif électro- lytique du type ayant un récipient comprenant une paroi (10) en un matériau élastique résistant à l'électrolyte, structure caractérisée en ce qu'elle comprend: une ouverture (26) dans la paroi; un plot (14) en un matériau déformable élec- troconducteur, portant contre la paroi en travers de l'ou- verture; 10. un dispositif de fixation (28,30,32) passant dans l'ouverture et pénétrant dans le matériau déformable électroconducteur pour fixer contre la paroi ce matériau déformable électroconducteur; et un dispositif (34) de calage, associé active- ment avec le dispositif de fixation pour comprimer progres- sivement le matériau élastique de la paroi, du côté de celle-ci opposé au matériau déformable électroconducteur, au fur et à mesure que l'on fait pénétrer ce dispositif de fixation dans ce matériau déformable électroconducteur, grâce à quoi un joint se forme entre la paroi et le maté- riau déformable électroconducteur. 2. Structure suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que le dispositif de fixation (28,30,32) com- porte une vis autotaraudeuse (24). 3. Structure suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que le dispositif (34) de calage comporte une surface biseautée partant du dispositif (28,30,32) de fixa- tion radialement vers l'extérieur de telle sorte que la partie radialement la plus intérieure de cette surface bi- seautée comprime la première le matériau élastique. 4. Structure suivant la revendication 3, caracté- risée en ce que le dispositif (28,30,32) de fixation com- porte une vis autotaraudeuse (24) ayant une tête (30) dont la face inférieure a une forme qui délimite la surface biseautée (34). 5. Structure suivant la revendication 4, caracté- risée en ce que la vis (24) comporte en outre une tige de borne filetée (32) qui part de la tête (30) du côté opposé à la surface biseautée (34). 6. Structure suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que la surface de la paroi (10) entourant l'ouverture (26) comporte des saillies (36) orientées axia- lement qui portent contre le matériau déformable électro- conducteur. 7. Structure suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que le matériau déformable électroconducteur délimite un plot (14); la paroi (10) comporte un chambrage (12) entourant l'ouverture (26); et le plot (14) pénètre dans le chambrage (12). 8. Structure suivant la revendication 7, caracté- risée en ce que le dispositif (28,30,32) de fixation com- porte un moyen qui fait s'écarter le plot (14) et l'amène en contact avec le chambrage (12). 9. Procédé pour le montage d'une structure de borne d'un dispositif électrolytique du type ayant un réci- pient comprenant une paroi (10) en un matériau élastique résistant à l'électrolyte, procédé caractérisé en ce qu'il comprend: la réalisation d'une ouverture (26) dans la paroi (10); le placement d'un matériau (14) déformable électroconducteur contre la paroi (10) au niveau de l'ouver- ture (26); la réalisation d'undispositif (28,30,32) qui passe dans l'ouverture (26) et pénètre dans le matériau (14) déformable électroconducteur, le dispositif (28,30,32) de fixation ayant un dispositif (34) de calage, activement associé avec lui, qui comprime progressivement le matériau élastique de la paroi (10) du côté de la paroi (10) opposé au matériau déformable électroconducteur; et l'entraînement du dispositif (28,30,32) de fixation pour le faire passer par le trou (26) et pénétrer dans le matériau (14) défor- mable électroconducteur tout en appliquant une force axiale sur le dispositif (28,30,32) de fixation, cette force axiale étant suffisante pour que le dispositif (34) de calage déforme progressivement le matériau élastique et fasse pénétrer le dispositif (28,30,32) de fixation dans le matériau (14) déformable électroconducteur, grâce à quoi il se forme un joint entre la paroi (10) et le matériau (14) déformable électroconducteur. 10. Procédé suivant la revendication 9, caracté- risé en ce que le dispositif (28,30,32) de fixation est une vis autotaraudeuse (24) et en ce que la force axiale est suffisante pour empêcher que les filets formés dans le maté- riau (14) déformable électroconducteur foirent au cours de la pénétration de la vis vers l'intérieur, grâce à quoi, quand on supprime cette force axiale, les filets sont sous charge en raison de la compression de la paroi (10) par le dispositif (34) de calage, et le joint persiste. 11. Vis de borne destinée à l'emploi dans un dis- positif électrolytique du type ayant une paroi (10) en un matériau élastique, vis caractérisée en ce qu'elle comprend: 20. une partie filetée (24) autotaraudeuse; et un dispositif (34) de calage, activement associé à la partie filetée (24), qui comprime progressivement le matériau d'une paroi (10) à travers laquelle passe cette vis, la compression ayant lieu lorsque la partie filetée (24) s'engage dans un matériau déformable (14) situé de l'autre côté de la paroi (10) par le dispositif (34) de calage. 12. Vis suivant la revendication 11, caractérisée par une tête (30), la caractéristique du dispositif (34) de calage étant de comprendre une surface biseautée sur la face inférieure de la tête. 13. Vis suivant la revendication 12, caractérisée en ce que la vis comprend en outre une tige de borne file- tée (32) partant de la tête du côté opposé à la surface biseautée.