Brevet FR2517474A1 — publié le 19830603

La présente invention est relative a un bouchon pour élément d'accumulateur a électrolyte libre, comportant une barrière à la propagation d'une flamme. Un élément d'accumulateur, en particulier quand il est monté sur un véhicule, est le siège de divers phénomènes: les mouvements du véhicule provoquent la formation de vagues plus ou moins importantes à l'intérieur de l'élément. Les vibrations entraînent à certaines fréquences la formation de systèmes de vagues stationnaires, et ces phénomènes conjugués entraînent la formation de gouttes, d'éclaboussures de taille variable, souvent importante lors de la charge, des dégagements gazeux se produisent sous forme de bulles qui montent dans le liquide, se réunissent entre elles et viennent crever à la surface. Il se forme des brouillards très fins lorsque des bulles se réunissent au sein du liquide, et des gouttelettes plus grosses lorsqu'elles arrivent à la surface. Ainsi, le milieu gazeux qui surplombe le liquide contient en permanence des particules d'électrolyte d'une dimension qui va de quelques microns à plusieurs millimètres. D'un autre coté, les vagues stationnaires dont on a parlé plus haut s'accompagnent de variations périodiques importantes de la pression interne, et celle-ci a également tendance à augmenter sous l'effet du dégagement gazeux qui accompagne la charge. Le "bouchon" d'accumulateur ne doAt donc pas etre un organe pratiquement étanche, comme le sont les bouchons au sens banal du terme, au contraire, il doit permettre un passage facile des gaz de façon à empêcher l'apparition d'une différence de pression dangereuse entre l'intérieur de l'élé- ment d'accumulateur et l'atmosphère ambiante, et en même temps il doit s'opposer le plus efficacement possible à la sortie du liquide de l'élément. Ce liquide, en effet, est corrosif et peut attaquer les objets environnants. De plus, sa disparition est une cause de mise hors d'usage de l'élément d'accumulateur, spécialement quand celui-ci est du type sans entretien 0t le remplacement du liquide perdu n'est pas prévu. Des sujétions particulières sont en outre, fréquemment imposées au passage des gaz, pour la raison que lors de la charge il se dégage de l'hydrogène, si bien que le volume gazeux qui surplombe le liquide dans l'élément peut se trouver dans des conditions favorables à une déflagration. Certaines réglementations exigent donc en plus que le bouchon empêche une flamme de se propager de l'extérieur vers l'intérieur de l'élément. Les bouchons usuels comportent une chambre intérieure, qui communique avec l'extérieur par au moins un orifice de sortie et avec l'intérieur par plusieurs trous, dont au moins un assure le passage de gaz et au moins un autre le retour du liquide. Dans cette chambre intérieure sont souvent prévues des chicanes qui facilitent le rassemblement et la captation du liquide qui ruisselle sur les parois intérieures de la chambre avant de faire retour à l'élément. Il est connu depuis longtemps que si un seul trou doit assurer le passage du gaz vers la chambre et le retour du liquide, il est bouché rapidement par le liquide, puis débouché par une surpression dans l'élément en créant des gouttelettes dans la chambre. Cela est évité en prévoyant au moins deux trous, souvent placés à des niveaux différents, et dont, en général, l'un est dégagé quand l'autre est obstrué, si bien que la pression dans la chambre est constamment la même que celle de l'espace au-dessus du liquide dans l'élément. Il est fréquent aussi de pourvoir l'orifice de sortie du gaz d'une pastille antidéflagrante en matériau poreux, perméable au gaz. Cette pastille est en général constituée d'une pièce en matière plastique poreuse, à pores ouverts. La nature des gaz fait que pour empêcher le passage d'une flamme, les pores doivent avoir un diamètre inférieur à 0,lmm. Pour limiter la perte de charge malgré ces faibles diamètres, la pastille a souvent la forme d'un disque plat, de diamètre bien plus important que celui des trous de la paroi de la chambre intérieure du bouchon, et par exemple de l'ordre de 10 mm. Cette pastille constitue la paroi supérieure de la chambre intérieure, sa face supérieure ou externe étant à l'air libre. Malgré l'efficacité du système à chicanes dont sont pourvues les chambres intérieures des différents types de bouchons actuellement en usage, les gaz qui atteignent la pastille antidéflagrante à partir de la chambre intérieure entrainent encore quelques vésicules du liquide. Celles-ci sont arrêtées par la pastille, qui joue donc en plus un rôle favorable de séparateur liquide-gaz. Le liquide ainsi arrêté circule par capillarité dans la masse de la pastille, puis redescend dans la chambre intérieure le long des parois de celle-ci. Cependant, la finesse de la porosité fait que la circulation horizontale dans la pastille se fait lentement, et après un temps de fonctionnement qui peut être de quelques heures dans des conditions normales, la pastille se trouve "saturée, c'està-dire que les gaz qui se trouvent en surpression à l'intérieur ne peuvent sortir qu'en refoulant du liquide. Il se forme alors sur la face supérieure, à l'air libre, de la pastilleoune bulle qui éclate en projetant des gouttelettes autour d'elle. Le liquide de ces gouttelettes ne peut faire retour à l'intérieur de l'élément d'accumulateur, ce qui constitue une perte, et, d'autre part, il peut exercer une action corrosive sur les objets environnants. Le but de la présente invention est de fournir un bouchon d'accumulateur muni d'une pastille antidéflagrante et avec lequel la projection de gouttelettes de liquide vers l'extérieur soit évitée ou substantiellement réduite en cas de saturation de ladite pastille. Pour obtenir ce résultat, la présente invention fournit un bouchon antidéflagrant pour accumulateur à électrolyte liquide, comportant une chambre intérieure qui communique avec l'espace intérieur d'un élément de l'accumulateur par au moins un trou de dimensions suffisantes pour permettre le retour vers ledit élément du liquide recueilli par ledit bouchon, et qui communique avec l'atmosphère extérieure à travers au moins une pastille antidéflagrante formée d'un matériau comportant des pores ouverts d'un diamètre inférieur à celui qui permettrait la propagation d'une flamme à travers ladite pastille, qui présente la particularité que: ledit bouchon comporte en outre une masse poreuse intercalée entre la pastille antidéflagrante et l'atmosphère extérieure, cette masse poreuse comportant des pores ouverts de diamètre supérieur à celui des pores de ladite pastille et étant en contact direct avec la face externe de ladite pastille. Attendu que la pastille antidéflagrante comporte des pores qui sont peu au-dessous de la dimension minimale nécessaire pour empêcher la propagation de la flamme, compte tenu des marges de sécurité nécessaires, on peut s'attendre à ce que la porosité de la masse poreuse soit telle que cette dernière peut laisser passer une flamme. Cela est sans importance, car son rôle est seulement d'arrêter les gouttelettes provenant de l'éclatement d'une -bulle sur la face externe de la pastille puis d'amener le liquide ainsi recueilli à faire retour à l'élément en passant en sens inverse à travers la pastille avec laquelle ladite masse est en contact. En pratique, la masse poreuse peut présenter, à l'état non comprimé, des pores de diamètre-dépassant 1 mm sans inconvénient. On pourrait objecter que le problème est seulement reculé, du fait qu'après la saturation de la pastille, c'est la masse poreuse qui va se saturer, puis, à son tour, présenter le phénomène de formation de bulles à sa face externe. En fait, les conditions sont différentes dans la pastille et la masse poreuse: dans la pastille la circulation du liquide par capillarité dans le sens "horizontal", c' est-à-dire.per- pendiculaire au passage des gaz, en direction des parois de la chambre intérieure du bouchon se fait lentement du fait de la petitesse des pores. La circulation dans le même sens se fait de façon bien plus rapide à travers la masse poreuse, pu#isque celleci est à plus larges pores. Certes le retour du liquide capté par la masse poreuse vers l'intérieur de l'élément est commandé par le débit de la pastille dans le sens "vertical" c'est-à-dire parallèle à celui du passage des gaz, mais le passage du liquide dans ce sens est facilité par la forme de la pastille, dont l'épaisseur est relativement faible par rapport à son diamètre. Il existe donc une gamme de régimes de marche où le phénomène de formation et d'éclatement de bulles apparaît en l'absence de masse poreuse et n'apparaît pas en présence de celle-ci. On doit aussi observer que, en dehors de cette gamme de régimes, le seul fait de retarder de façon appréciable l'apparition d'un tel phénomène est un avantage intéressant, d'autant plus qu'il est obtenu avec une masse poreuse qui est de très faible prix car sa porosité n'a pas à être contrôlée avec précision. On doit attacher une importance particulière au contact de la masse poreuse avec la pastille. En effet, s'il n'y a pas contact, ou si celui-ci est fait sur une surface trop réduite, le retour du liquide depuis la masse poreuse vers l'intérieur de l'élément en passant par la pastille ne se fera pas de façon satisfaisante. La pastille joue ici, en quelque sorte le rôle d'une "mèche" facilitant le retour, par capillarité, du liquide arrêté par la masse poreuse. Il est donc préférable que le contact entre pastille et masse poreuse se fasse sur la majeure partie, sinon la totalité de la face externe de la pastille. L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation pratique, illustré par les dessins parmi lesquels: figure 1 représente sur sa moitié gauche une demicoupe verticale selon l'axe d'un bouchon selon l'art antérieur, et sur sa moitié droite une demi-coupe du même bouchon complété selon l'invention; et figure 2 est une vue de dessous d'un couvercle commun à plusieurs bouchons. Le bouchon représenté en coupe à la figure 1 comportE une chambre intérieure 1, pourvueà sa partie inférieure d'un passage 2 vers l'intérieur de l'élément, ce passage étant muni de dispositifs 3 formant des chicanes, et protégé extérieurement par une jupe 4. La partie supérieure de la chambre 1 est constituée par la pastille antidéflagrante 5, en forme de disque circulaire, dont la face externe constitue la surface supérieure du bouchon. La pastille 5 est en matière plastique à pores ouverts d'un diamètre inférieur à 0,1 mm. Cette matière présente une certaine rigidité mais est cependant assez souple pour assurer un contact efficace avec les parois de son logement. Il importe en effet qu'une flamme ne puisse pas se propager dans un vide de largeur supérieure à 0,1 mm qui existerait entre la pastille et son logement. On voit sur la moitié droite de la figure 1 la masse poreuse 6 selon l'invention. Il s'agit d'une plaque de matière plastique mousse très légère (densité inférieure à 0,3 ), très souple, à pores grossiers pouvant dépasser 1 mm à l'état non comprimé. Cette masse poreuse est serrée contre la face supérieure de la pastille grâce à un couvercle 7 pourvu d'ergots 8 qui viennent s'enclencher dans les bords du bouchon. Au-dessus de la pastille, la masse poreuse est comprimée environ à 1/3 de son volume à l'état non comprimé. Au-delà des ergots 8, qui la traversent, elle n'est pas comprimée. Comme le montre mieux la figure 2, le couvercle 7 est commun à plusieurs bouchons, et il en est de même de la masse poreuse. Ce couvercle comporte sur sa face inférieure des saillies 9 et des rainures 10 destinées à guider la circulation des gaz en leur faisant éviter les ergots, comme indiqué par les flèches de la figure 2. De plus, les angles rentrants à bords vifs des saillies 9 et des rainures 10 facilitent le passage des gaz même au cas où une saturation en liquide apparaîtrait dans la masse poreuse 6. On observera également que la masse poreuse 6 est disposée comme un écran thermique entre le couvercle 7 et la pastille 5. Au cas, qui est fréquent, où l'intérieur de l'élément d'accumulateur est à une température plus élevée que l'atmosphère environnante, la saturation de la pastille sous 11.effet d'une condensation de la vapeur d'eau contenue dans les gaz est empêchée ou tout au moins retardée. On vient de décrire un exemple d'adaptation de l'invention à un bouchon d'un type existant actuellement dans le commerce. Il est possible évidemment de l'adapter à des bouchons d'autres types actuellement existants, ou, bien entendu, de réaliser des bouchons plus performants parce que conçus au départ en fonction de l'invention. REVENDICATIONS 1. Bouchon antidéflagrant pour accumulateur à électrolyte liquide, comportant une chambre intérieure qui communique avec l'espace intérieur d'un élément de l'accumulateur par au moins un trou de dimensions suffisantes pour permettre le retour vers ledit élément du liquide recueilli par ledit bouchon, et qui communique avec l'atmosphère exté rieureà travers au moins une pastille antidéflagrante formée d'un matériau comportant des pores ouverts d'un diamètre inférieur à celui qui permettrait la propagation d'une flamme à travers ladite pastille, caractérisé en ce que ledit bouchon comporte en outre une masse poreuse intercalée entre la pastille antidéflagrante et l'atmosphère extérieure, cette masse poreuse comportant des pores ouverts de diamètre supérieur à celui des pores de ladite pastille et étant en contact direct avec la face externe de ladite pastille. 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact entre la masse poreuse et la face externe de la pastille est réalisé sur la majeure partie de ladite face externe. 3. Bouchon selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse poreuse est pressée contre la pastille au moyen d'un couvercle placé au-dessus du bouchon, et en ce que ledit couvercle présente des saillies ou rainures à bords vifs sur sa face en contact avec la masse poreuse, ces saillies ou rainures ayant pour effet de faciliter la circulation des gaz. 4. Bouchon selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la masse poreuse est commune à plusieurs bouchons, et en ce qu'elle est pressée contre les pastilles respectives par un couvercle commun.