Brevet FR2511787A1 — publié le 19830225

La présente invention se rapporte à un procédé pour doser automatiquement la quantité de liquide à introduire dans un ré- cipient, en particulier dans une cellule d'accumulateur électri- que afin de compléter le niveau dans celle-ci, procédé selon le- quel un embout raccordé à un conduit d'alimentation s'abaisse jus- que sous le niveau de liquide désiré à l'intérieur du récipient ou de la cellule d'accumulateur La présente invention concerne aussi des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu, pour parfaire le remplissage des éléments des cellules d'accumulateurs électriques, d'utiliser un disposi- tif dans lequel un embout qui communique avec un conduit d'ali- mentation plonge par le haut dans le liquide dont le niveau est à parfaire (voir la demande de brevet allemand N O 30 02 288). Dans ce dispositif, la hauteur du liquide contenu dans l'embout est utilisée pour déterminer la quantité de liquide devant être introduite Or, étant donné que la quantité d'air présente dans cet embout est isolée de l'extérieur des deux côtés par le li- quide à introduire, il est clair que le parfait fonctionnement du dispostif implique que cette quantité d'air soit maintenue constante Toutefois, cette condition n'est pas remplie car com- me on sait, l'eau introduite dans les cellules d'accumulateur doit être déminéralisée et, de ce fait, a la propriété d'absor- ber une certaine quantité d'air En conséquence, le volume de l'air contenu dans l'embout diminue constamment avec le temps, de sorte qu'au bout d'un certain temps la quantité de liquide introduite devient excessive jusqu'à ce que, finalement, la cel- lule déborde. La présente invention s'est fixé pour but d'offrir la possibilité de réaliser un dosage automatique du complément de liquide de façon que, même après une période de temps indéfinie, le niveau désiré du liquide dans la cellule soit maintenu in- chang E, notamment à la fin de chaque procédure de remplissage. L'invention atteint les buts qu'elle s'est fixés en ce que, en utilisant un dispositif tel que celui décrit ci-dessus pour parfaire le remplissage, cette opération s'effectue par un procédé qui est caractérisé en ce que, dans le conduit d'alimentation et dans l'embout on procède, respectivement à la fin de chaque procédure de remplissage, A une égalisation de la pression de l'air avec la pression régnant dans le récipient ou dans la cellule d'accu- mulate rs et en ce que, au commencement de la procédure de rem- plissage suivante, on développe une pression pneumatique suf- fisamment élevée pour refouler le liquide-se trouvant dans l'em- bout hors de celui-ci Le résultat de cette manière de procéder est que, indé- pendamment du fait que l'eau déminéralisée absorbe une certaine quantité d'air (et, accessoirement, aussi indépendamment des fluctuations éventuelles de la température), le niveau de départ à chaque cycle de-remplissage est le même. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on peut avoir re- cours à différents modes de réalisation de dispositifs dont la particularité est que chacun d'eux utilise un conduit d'alimen- tation desservant, le cas échéant, un grand nombre de cellules d'accumulateur et auquel sont raccordées les embouts qui s'abais- sent à l'intérieur de chaque cellule jusque sous le niveau de li- quide désiré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés,dans lesquels: la figure I représente un dispositif dans lequel le régla- ge de la pression dans les embouts d'un conduit d'alimentation commun raccordé à toutes les cellules et qui est relié à un ré- servoir contenant le liquide de remplissage; la figure la est une vue de détail, à plus grande échelle, du dispositif de réglage de la figure 1; la figure 2 représente un dispositif pour compléter le niveau du liquide dans une batterie d'accumulateurs fixe, o un récipient d'égalisation de niveau précède le conduit d'alimenta- tion et est associé, pour le réglage de la pression, aux différen- tes cellules; la figure 3 représente un dispositif pour compléter le niveau dans des batterie d'accumulateurs mobiles -o le réglage de la pression s'effectue de la même manière que sur la figure 2, avec la différence qu'un récipient d'égalisation est prévu respec- tivement en amont et en aval du conduit d'alimentation; la figure 4 représente schématiquement une installation complète qui fonctionne selon le principe représenté sur la figu- re 2 ou sur la figure 3; et, la figure 5 illustre une variante de réalisation du dispo- sit-if selon l'invention. Sur les dessins, les éléments analogues d'une figure à l'autre ont été désignés par les mêmes références Il convient également de noter que dans tous les exemples, on part de l'hypothèse qu'une batterie d'accumulateurs, composée d'un certain nombre de cellules 1, est alimentée par un conduit d'alimentation commun 3, ceci n'excluant, évidemment pas, que dans certains cas, une seule cellule puisse être raccordée au dispositif. Dans le dispositif représenté sur la figure 1, le conduit d'alimentation 3 est constitué par un tuyau continu auquel sont branchés, au-dessus de chaque cellule 1, des embouts 11 qui sont dirigés vers le bas et pénètrent chacun dans une cellule respecti- ve, de façon que leur orifice inférieur soit situé,dans l'exemple représenté,à une distance a au-dessous du niveau de consigne n du liquide contenu dans la cellule. La manière dont le dispositif d'alimentation 2 délivre le liquide au conduit d'alimentation 3 est représentée à plus grande échelle sur la figure la Pendant le cycle de remplissage, la pompe 24 est en marche et refoule d'une part, par le conduit montant 25, le liquide de complément du réservoir 21 dans le conduit d'alimentation 3 et aspire d'autre part, par l'ouverture 26 orientée vers le haut, de l'air qui est refoulé conjointement avec le liquide, dans le conduit d'alimentation Le rapport de mixtion de l'air et du liquide peut être réglé à volonté au moyen de la valve 25 ' Le réglage de la pression de l'air régnant dans le conduit d'alimentation 3 s'effectue au moyen du tube 23 dont l'extrémité supérieure s'engage dans le conduit d'alimentation et dont l'extrémité inférieure est immergée, d'une distance b, dans le liquide contenu dans le réservoir 21,ce qui permet de limiter la surpression régnant dans le conduit d'alimentation 3 à une valeur correspondant à la colonne d'eau b. Le réservoir 21 est maintenu rempli par le réservoir auxiliaire d'alimentation 29, au moyen du tuyau descendant 27, l'excès de liquide s'écoulant dans le caisson de trop-plein 22 d'o il est recyclé, au moyen de la pompe 28 par le conduit montant 27 ' dans le réservoir 25 Le remplissage du réservoir auxiliaire d'alimentation 29 à partir d'un échangeur d'ions I non représenté, assurant le dessalinisation de l'eau, est réglé par une valve 11787 électromagnétique 292 commandée par un contact à mercure monté sur un flotteur 291. De courts tubes 13 raccordés au conduit-d'alimentation 3 s'engagent dans les embouts 11 Les tubes 13 comportent, à leur extrémité inférieure, une ouverture de petit diamètre 14, par laquelle le liquide s'écoulant dans le conduit d'alimentation 3 peut s'échapper goutte à goutte dans la cellule jusqu'à ce que la pression pneumatique régnant dans l'embout 11 et qui est déterminée par la différences des niveaux du liquide à l'intérieur de l'embout 11 et dans la cellule,, empêche la continuation de l'écoulement du liquide Quand le cycle de remplissage est achevé, la pompe 24 est arrêtée et le reste de liquide, qui se trouve dans le conduit d'alimentation 3, reflue dans le réservoir 21, la surpression régnant dans le conduit d'alimentation 3 disparaît et l'égalité des niveaux s'établit dans l'embout 11 et dans la cellule qui, par l'ouverture 12 communique avec l'atmosphère Si,après cela, un nouveau cycle de remplissage est déclenché, il en résulte tout d'abord une augmentation de la pression de l'air dans le conduit d'alimentation, déterminée par le conduit 23, comme décrit ci-dessus et le liquide qui a pénétré dans l'embout 11 est refoulé suffisamment pour que le niveau dans cet embout corresponde à la différence entre la pression régnant dans le conduit d'alimentation et la pression déterminée par la hauteur de la colonne d'eau entre le bord inférieur de l'embout 11 et le niveau du liquide dans la cellule Après cela, ce nouveau cycle de remplissage se déroule comme il a été décrit ci-dessus. Le conduit d'alimentation 3 aboutit à toutes les cellules 1 qui sont disposées côte à côte et son extrémité faisant suite à la dernière cellule, est soit fermée par un capuchon, soit reliée à un récipient de réception 15 qui consti- tue un réservoir d'égalisation ou un limiteur de pression, et duquel le liquide est recyclé dans le réservoir 21. La figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention,, qui est entièrenrent différent de celuï de-la figur e-l Comme on le voit, le long duicond it d'alimentation 3 est disposée au dessus de chaque cellule 10 une chambre 4 dans laquelle est prévue une cloche 42 qui s'ouvre vers le bas et qui est constituée par une paroi cylindrique solidarisée 2 511787 à la paroi supérieure de la chambre 4 L'extrémité supérieure de l'embout 11 se prolonge,sur une certaine distance, à l'intérieur de cette cloche 42, formant ainsi dans celle-ci un espace annulaire 43 entre la paroi de la cloche, d'une part, et la partie supérieure de l'embout 11, d'autre part. Etant donné que, comme déjà expliqué plus haut, il s'agit d'alimenter une batterie d'accumulateurs fixe, cette batterie est reliée inamoviblement au dispositif d'alimentation ou de remplissage 5 Le dispositif d'alimentation 5 comprend le récipient d'égalisation de niveau 51, le récipient de trop-plein 52 relié à celui-ci par le tuyau descendant 53, ainsi que la pompe 54 et le tuyau montant 55 Au voisinage immédiat du fond du récipient d'égalisation 51, le tuyau descendant 53 présente une ouverture 56 Par rapport aux cellules 1 dont il s'agit de compléter le niveau, le récipient d'égalisation 51 est disposé de telle façon que le bord supérieur du tuyau 53 détermine la ligne de niveau N qui, dans toutes les chambres 4, associées aux cellules 1, et dans les cloches 42, fixe le niveau instantané de liquide au cours du cycle de remplissage Pendant cette opération, la pompe 54 transfert par le conduit 55 le liquide du récipient de trop-plein 52, dans le récipient d'égalisation 51, l'excès de liquide refluant par le conduit 53 dans le récipient 52 Les dimensions de l'ouverture 56 sont calculées de façon à ne permettre qu'à une fraction du liquide extrait par la pompe 54 de passer. Le cycle de remplissage se déroule de la même manière que dans le dispositif de la figure 1, c'est-à-dire, que le liquide s'écoule, par l'embout 11, dans la cellule jusqu'à ce que, par suite de la pression hydrostatique résultant de la différence des niveaux du liquide dans la cellule 1 et dans l'embout 11, la pression d'air régnant dans ce dernier empêche le liquide de continuer à affluer. Quand le cycle de remplissage des cellules est achevé, c'est-à-dire, après que la pompe 54 a été arrêtée, le liquide qui reste dans le conduit d'alimentation 3 et dans les chambres 4 reflue par le conduit d'alimenttion 3 dans le récipient d'égalisa- tion de niveau 51 et, de là, par l'ouverture 56, dans le récipient 25117 a 7 de trop-plein 52 La pression de l'air dans le conduit d'alimenta- tion qui, par les ouvertures 41 des chambres 4 communique avec l'atmosphère, et, partant, la pression dans les embouts 11 s'éta- blit au même niveau que la pression-de l'airdans la cellule l et, de ce fait, le niveau du liquide dans l'embout 11 et dans la cellule 1 sont égaux. Siaprès cela, on déclenche un nouveau cycle de remplis- sage, le liquide va circuler de la manière décrite ci-dessus dans le conduit d'alimentation et dans les chambres 4 Dès que le niveau du liquide atteint le bord inférieur des cloches 42, l'air emprisonné dans l'espace annulaire 43 est refoulé dans l'embout 11 et pousse le liquide qui s'est élevé dans celui-ci jusqu'à ce que l'équilibre des pressions soit établi On voit donc que la quantité de liquide admise prend toujours pour point de départ les mêmes conditions initiales. Dans cet exemple, le conduit d'alimentation est fermé à son extrémité par un capuchon. La figure 3 représente un dispositif conçu pour alimenter des batteries d'accumulateurs mobiles, par exemple, les batteries des chariots électriques, ou des camions long courrier A cette fin, on prévoit avantageusement deux récipients d'égalisation de niveau 51 et 51 ' dont l'un, à savoir le récipient 51, est disposé à l'entrée et l'autre 51 'à la sortie du conduit d'alimentation. Les récipients d'égalisation 51,51 ' sont solidaires de la batterie et sont reliésen vue de l'exécution du remplissage au dispositif d'alimentation 5 par des conduits flexibles 53, 53 ' et 55 Le cycle de remplissage lui-même se déroule de la même manière que dans le cas du dispositif de la figure 2 Le second récipient d'égalisation 51 ' (situé à la sortie du dispositif) permet d'effectuer la procé- dure de remplissage même lorsque comme cela peut arriver avec des batteries d'accumulateurs mobiles la batterie à alimenter n'est pas parfaitement horizontale Le récipient d'égalisation du c 6 té de la sortie 51 ' communique,à hauteur de la ligne de niveau N, par l'ouverture 56 avec le conduit 53 ', de sorte que l'excès de liquide est recyclé dans le récipient de trop-plein 52. Afin de permettre, une fois le cycle de remplissage terminé, que le reste de liquide puisse, le cas échéant (par exemple, quand la batterie est inclinée) être évacué du conduit d'alimentation 3, on a, en plus de l'ouverture 56, prévu à hauteur du fond du 11787 récipient d'égalisation 51 ', une seconde ouverture 56 ' communiquant avec le conduit 53 '; la section de cette seconde ouverture 56 ' est suffisamment petite pour que le débit d'alimentation du liquide pendant le cycle de remplissage soit très supérieur au débit de fuite par cette ouverture Etant donné que les différentes étapes de l'opération correspondent à celles décrites ci-dessus, et que les différentes analogies avec la figure 2 sont évidentes, une nouvelle description détaillée serait superflue. Il est bien évident que rien ne s'oppose-à ce qu'on installe un récipient d'égalisation de niveau au milieu du conduit d'alimentation,c'est-à-dire, entre les cellules,et à ce que le conduit amenant le liquide qui provient de la pompe débouche dans ce récipient, duquel le conduit d'alimentation peut, dans ce cas, partir suivant deux directions opposées. La figure 4 illustre la structure d'une installation complète pour compléter le niveau dans des batteries d'accumula- teurs, dans laquelle le dispositif-pour la mise en oeuvre du procédé de dosage selon l'invention, tant dans sa structure que dans son fonctionnement, est, dans une large mesure, identique au dispositif représenté sur la figure 3; la seule différence réside dans le fait que sur le dessin, le second récipient d'égalisation de niveau 51 'et le conduit de retour 53 ' ont été supprimés Il est bien évident que, au besoin, ces derniers peuvent sans difficulté être prévus; dans le cas contraire, l'extrémité du conduit d'alimentation 3 est obturée par un capu- chon Comme on le voit sur la figure 4, l'alimentation de la batterie est assurée à travers un échangeur d'ions 6 qui, par le conduit 62 et la valve électromagnétique 64, commandée par la ligne électrique 65 au moyen d'un contact à mercure porté par un flotteur 63 se trouvant dans le récipient 52, est raccordé au réseau de distribution d'eau public On déclenche le cycle de remplissage en ouvrant à la main le robinet 66 et en faisant simul- tanément démarrer le moteur entraînant la pompe 54. Au lieu de renvoyer, lorsque le cycle de remplissage est terminé,lel liqui'de se trouvant dans le conduit dàalimentation 3 et dans les chambres 4 dans le réservoir 52 par le conduit d'ali- mentation 3,en rétablissant ainsi l'équilibre des pressions entre les cellules 1 et l'embout 11, il est également possible de 11787 modifier le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de la manière représentée sur la figure 5 qui montre un dispositif de remplissage relié inamoviblement à une batterie fixe Dans cette variante,on a prévu dans le fond de la chambre 4 qui sépare celle- ci de la cellule 1, une ouverture 47 de petit diamètre dans laquelle passeun coude en métal ou en matière plas- tique 7 qui réduit la section libre de l'ouverture 47 jusqu'à un point tel que le liquide se trouvant encore dans le conduit 3 o la chambre 4 ne peut s'écouler dans la cellule 1 que goutte à goutte, au lieu de refluer dans le récipient 51 Le maintien du niveau est obtenu de la même façon que dans le dispositif repré- senté sur la figure 2, au moyen d'un conduit 53 dans lequel, toutefois, n'est pas prévue l'ouverture 56, puisque le liquide qui se trouve dans le conduit d'alimentation 3 et dans les cham- bres 4 ne doit pas être recyclé dans le récipient d'égalisation 51 ou dans le récipient de trop-plein 52 Pour éviter la formation d'une calotte de liquide à l'orifice supérieur de l'embout 11, on peut avantageusement prévoir, fixée à la paroi supérieure des chambres 4, une goupille cylindrique qui s'abaisse jusqu'à l'orifice supérieur de l'embout 11 et dont le diamètre est plus petit que le diamètre intérieur de ce dernier Il est bien évident que la paroi supérieure des chambres 4 pourrait également être constituée par un couvercle amovible. 9 2511787 REVENDICATIONS 1 Procédé pour doser automatiquement la quantité de li- quide à introduire dans un récipient, en particulier, dans une cellule d'accumulateur électrique, afin de compléter le niveau dans celle-ci, procédé selon lequel un embout raccordé à un con- duit d'alimentation s'abaisse jusque sous le niveau d& liquide désiré à l'intérieur du récipient, ou de la cellule d'accumulateur, caractérisé en ce que, dans le conduit d'alimentation ( 3) et dans l'embout ( 11) on procédé, respectivement à la fin de chaque cycle de remplissage, à une égalisation de la pression de l'air avec la pression régnant dans le récipient ou dans la cellule d'accumulateur ( 1) et en ce que, au commencement du cycle de rem- plissage suivant, on développe une pression pneumatique suffisam- ment élevée pour refouler le liquide se trouvant dans l'embout ( 11) hors de celui-ci. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit d'a- limentation ( 3)auquel sont raccordés des embouts (II) en nombre égal à celui des cellules et s'abaissant respectivement dans l'es- pace intérieur de chaque cellule ( 1) jusque sous le niveau de consigne du liquide contenu dans celle-ci, chacun desdits embouts étant relié au conduit d'alimentation par une ouverture ( 14) de petit diamètre, en ce qu'il comprend également un récipient ( 21) alimenté par un réservoir auxiliaire ( 29) et contenant le liqui- de à introduire dans la cellule, récipient dans lequel un tube ( 23) relié au conduit d'alimentation s'abaisse suffisamment pour que la colonne de liquide qu'il contient corresponde à la pression d'air désirée régnant dans le conduit d'alimentation et en ce qu'il comprend une pompe ( 24) raccordée au conduit d'alimentation ( 3)-et qui est en liaison avec un conduit montant ( 25) plongeant dans le récipient ( 21) et avec un manchon d'aspiration d'air ( 26) débouchant dans l'atmosphère. 3 Dipositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit d'alimentation ( 3) qui est pourvu d'un certain nombre de chambres ( 4) associées respectivement à chacune des cellules ( 1) et en ce que chacune desdites chambres ( 4) renferme un espace ( 42) s'ouvrant vers le bas et formé par une paroi solidaire de la paroi de ferme- ture supérieure de ladite chambre, espace dans lequel pénètre, sur 251 1787 une certaine distance, l'extrémité supérieure d'un embout ( 11) d.ont l'extrémité inférieure plonge dans le liquide contenu dans la cellule ( 1) jusque sous le niveau de consigne de ce liquide. 4 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au conduit d'alimenta- tion ( 3) est raccordé au moins un récipient d'égalisation de ni- veau ( 51) et en ce que le conduit ( 55) venant de la pompe ( 54) qui fait circuler le liquide débouche-dans ce récipient d'égalisa- tion de niveau ( 51) ou dans l'un de ces récipients d'égalisation. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond de la chambre ( 4), qui constitue la cloison séparant ladite chambre ( 4) et la cellu- le ( 1), présente une ouverture ( 47) dans laquelle est insérée une tige coudée en métal ou en matière plastique.