Brevet FR2619468A1 — publié le 19890217

La présente invention concerne des batteries d'accumulation, et plus particulièrement un dispositif de protection dans le cas o une telle batterie explose. Des batteries d'accumulation, telles que celles S utilisées dans la plupart des automobiles, comprennent un certain nombre de cellules électrolytiques. Les cellules comportent des électrodes métalliques et un liquide électrolytique, typiquement de l'acide sulfu- rique. Lorsqu'une batterie est utilisée ou stockée, il se produit une électrolyse d'eau, créant de l'hydro- gène et de l'oxygène qui s'élèvent de façon à occuper en permanence la zone vide du bottier de la batterie, c'est-à-dire le volume placé à l'intérieur du bottier au-dessus du niveau du liquide électrolytique. Pour réduire à l'intérieur du boîtier l'augmentation de pression résultant de la formation des gaz, il est courant de pourvoir la paroi supérieure du boîtier de batterie d'un bouchon d'évent placé au-dessus de chaque cellule. L'hydrogène et l'oxygène qui sont engendrés à l'intérieur du boîtier de batterie sont évacués dans l'atmosphère par l'intermédiaire du bouchon d'évent. Un problème posé par des batteries d'accumula- tion consiste dans le fait qu'une source d'inflammation comme une étincelle ou une flamme se trouvant au voisinage de la batterie peut enflammer l'hydrogène en train d'être déchargé et souvent une telle émission peut se propager vers l'arrière au travers du bouchon d'évent jusqu'à l'intérieur du bottier de batterie, en produisant une explosion du mélange d'hydrogène et d'oxygène à l'intérieur du bottier. En outre, des étincelles peuvent être produites à l'intérieur de la batterie proprement dite, par exemple à cause d'une connexion lâche entre l'électrode et un conducteur relié à celle-ci, en faisant ainsi exploser les gaz se trouvant dans le bottier. Quand une explosion se produit, le front de flamme se propage rapidement à partir de la source d'explosion. L'onde de choc produite peut avoir une vitesse supérieure à 2 700 mètres par seconde, en créant une impulsion de pression dépassant 21 x 105Pa pendant un temps d'une durée d'environ 1,3 millisecon- des. Ces phénomènes peuvent produire une rupture du bottier de batterie et une personne travaillant près de la batterie risque d'être percutée par un fragment du bottier de batterie ou bien de recevoir une pulvérisa- tion d'acide sulfurique provenant de l'intérieur de la batterie. Les parties du bottier de)tterie qui cassent usuellement pendant une explosion sont le cou- vercle de bottier ainsi que les parties des parois du bottier et des cloisons internes qui sont placées au voisinage de la zone vide du bottier. Les fragments du bottier qui sont produits par l'explosion pèsent rarement plus de quelques dizaines de grammes et ils peuvent se déplacer à des vitesses comprises entre 24 et 30 mètres par seconde. En conséquence ils ont la capacité d'affecter sérieurement une personne qui est touchée par un tel fragment, en particulier si cette personne est atteinte dans le ou les yeux. Un moyen pour réduire au minimum le danger causé par l'explosion d'une batterie pour la personne travaillant sur ou à proximité de celle-ci consiste à utiliser un bouclier protecteur du type illustré et décrit dans la demande de brevet déposée aux Etats Unis par la Demanderesse sous la numéro de série 882 287 le 7 Juillet 1986. L'utilisation d'un bouclier protecteur est basée sur l'hypothèse qu'on ne pourra pas empêcher complètement l'explosion de batteries d'accumulation dans le futur prévisible. En fait, la demande de brevet américain précitée se réfère à de nombreux brevets qui décrivent des tentatives précécentes pour éliminer des explosions ou pour réduire au minimum leurs risques. Le bouclier protecteur faisant l'objet de la demande de brevet américain précitée est placé au- dessus de la paroi supérieure du bottier de batterie de -façon à dévier à la fois les jets d'acide et des morceaux de la paroi supérieure du bottier qui se déplacent verticalement vers le haut à partir de la batterie, afin de les empêcher de toucher une personne qui est en train de travailler au-dessus de la batterie. Dans ce but, le bouclier opère de façon satisfaisante. Cependant, ce bouclier n'intercepte pas des jets d'acide et des fragments se déplaçant dans une direc- tion généralement horizontale à partir de la batterie en cours d'explosion. Bien que de tels jets et fragments soient généralement moins dangereux que ceux qui se déplacent verticalement, il serait souhaitable de dévier horizontalement des produits en déplacement du fait de l'explosion d'une batterie. En conséquence, un objet de la présente inven- tion est de réduire encore le risque causé par une explosion de batterie en empêchant, ou en limitant fortement, des fragments et des jets d'acide causés par l'explosion de se déplacer dans toutes les directions à partir de la batterie qui a explosé. Cet objectif est atteint, conformément à l'invention, par la création d'un bouclier protecteur comportant un couvercle placé au-dessus de la paroi supérieure du boîtier de batterie ainsi qu'un bouclier extrême situé sur le c8té et le long de chaque paroi extrême du boîtier de batterie, chaque bouclier extrême étant espacé de la paroi extrême respective du boîtier. L'invention est basée sur la détermination du fait que; lorsqu'une batterie explose, le bottier de la batterie peut se rompre dans l'un de ses coins, c'est-à-dire sur un bord supérieur de la zone vide, La rupture du boîtier se propage vers le bas le long d'un coin du bottier o une paroi latérale et une paroi extrême du boîtier se rejoignent, en permettant ainsi le rabattement vers l'extérieur du haut de la paroi extrême, ce qui libère de l'acide et des fragme.ts de l'intérieur de laIbtterie. En utilisant des boucliers extrêmes proches de chaque paroi extrême du boîtier de batterie, tout en étant espacés de façon appropriée de ladite paroi correspondante, un rabattement vers l'extérieur de la paroi extrême rompue est limité. Le haut de la paroi extrême rompue vient buter contre le bouclier extrême et rebondit en direction de la batte- rie. Puisqu'un rabattement du haut de la paroi extrême vers l'extérieur est ainsi limité, la propagation de la rupture le long du bord de la paroi extrême est réduite, par comparaison à la longueur de la rupture qui serait créée si le rabattement de la paroi extrême vers l'extérieur n'était pas limité. En outre, un rebondissement de la paroi extrême sur le bouclier extrême dissipe de l'énergie d'explosion,ce qui réduit encore la tendance à la rupture du boîtier. En même temps, le bouclier extrême intercepte des fragments et de l'acide se déplaçant horizontalement à partir du boîtier qui a explosé, tandis que le couvercle dévie des fragments et de l'acide se déplaçant verticalement. Un autre objet de l'invention, dans une de ses réalisations, consiste dans la création d'un bouclier protecteur dans lequel le couvercle et des boucliers extrêmes sont réalisés unitairement sous forme d'une seule pièce. Un objet additionnel de l'invention, conformé- ment à une autre réalisation, est de créer un bouclier du type précité dans lequel les boucliers extrêmes font partie d'une bande continue, qui peut être rigide ou flexible et qui entoure les parois extrêmes et les parois latérales du bottier de batterie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en perspective d'une réalisa- tion d'une batterie d'accumulation comportant un bouclier protecteur conforme à cette invention, la Figure 2 est une vue en coupe horizontale faite O selon la ligne 2-2 de la Figure 1; la Figure 3 est une vue en coupe verticale faite selon la ligne 3-3 de la Figure 1; la Figure 4 est une vue fragmentaire, à échelle agran- die, d'une partie de la Figure 3 pendant l'explosion d'une batterie; la Figure 5 est une vue en perspective d'une autre réalisation d'une ktterie d'accumulation comportant un bouclier protecteur conforme à cette invention; la Figure 6 est une vue en coupe horizontale faite 0 selon la ligne 6-6 de la Figure 5; et la Figure 7 est une vue en perspective éclatée du couvercle de bouclier et de la bande représentés assem- blés sur la Figure 5. Dans une réalisation choisie pour illustrer la présente invention et représentée sur les Figures 1 à 4, il est prévu une batterie d'accumulation 10 compor- tant un bottier extérieur pourvu d'une paroi supérieure 11, de deux parois latérales 12, de deux parois extrê- mes 13 et d'une paroi de fond 14. Deux bornes 15 font O0 saillie vers le haut de la paroi supérieure 11 de la batterie de manière à permettre la connexion de la batterie à des cosses de câbles, et il est prévu deux couvercles 16 qui entourent des moyens de décharge de gaz-pour les cellules individuelles de la batterie. Le bouclier protecteur choisi pour illustrer cette réalisation de l'invention comprend un couvercle ayant dans l'ensemble une forme de U inversé, à savoir dans ce cas une forme semi-elliptique. D'autres formes de U inversé pourraient être utilisées, par exemple une forme de canal inversé ou une forme de V. La longueur du couvercle 20 devrait être telle qu'il recouvre complètement et s'étende au delà des parois extrêmes 13 au moyen de prolongements 23 et 24. Des panneaux latéraux 21 sont dirigés vers le bas à partir des côtés longitudinaux du couvercle 20, chaque panneau latéral étant disposé le long d'une des parois latérales 12 du boîtier de batterie. Sur le bord inférieur de chaque panneau latéral 21, un rebord 22 s'étend en dessous de la paroi de fond 14 du boîtier de batterie. Les rebords 22 servent à retenir le bouclier protecteur sur la batterie. Chaque panneau latéral 21 est pourvu de prolon- gements 23 et 24 faisant saillie des bords extrêmes de la paroi latérale 12 du boîtier à laquelle il est adja- cent. Un bouclier extrême 25 s'étend entre les prolon- gements 23 des deux panneaux latéraux et un bouclier extrême semblable 26 s'étend entre les prolongements 24 des panneaux latéraux. Les prolongements 23 et 24 servent à supporter les boucliers extrêmes 25 et 26 en relation d'espacement par rapport aux parois extrêmes 13 du bottier de batterie le long desquelles les boucliers extrêmes 25 et 26 sont placés et les parties supérieures incurvées desdits prolongements servent à protéger encore la batterie. La prévision de cet espacement entre chaque bouclier extrême 25, 26 et la paroi latérale respective 13 du boîtier s'est avérée être d'une importance essentielle pour réduire consi- dérablement le risque de projection de fragments et d'acide produits par une explosion de batterie. Plus spécifiquement, l'explosion d'une batterie crée une explosion de gaz à l'intérieur de la zone vide du bottier de batterie. Quand l'explosion se produit, le boîtier de batterie peut se rompre d'abord dans un coin o la paroi latérale 11, une paroi latérale 12 et une paroi extrême 13 se rejoignent. A partir de ce coin, le boîtier de batterie peut se rompre le long d'un bord o la paroi supérieure et une paroi extrême se rejoignent et également le long du bord o la paroi extrême et une paroi latérale se rejoignent. Ces ruptu- O res permettent à un coin supérieur de la paroi extrême 13 de se rabattre vers l'extérieur sous l'effet de la pression créée par l'explosion à l'intérieur de la batterie. Ordinairement, ce rabattement vers l'exté- rieur de la paroi extrême n'est pas empêché. Cependant, lrsque le bouclier extrême 25 ou 26 est présent, le degré de rabattement de cette paroi extrême 13 vers l'extérieur est limité, comme indiqué sur la Figure 4. Une fois que la paroi extrême 13 vient buter contre le bouclier extrême 25, elle ne peut pas se rabattre O plus loin vers l'extérieur et en conséquence la propaga- tion de la rupture du boîtier de batterie est retardée. Il en résulte que le bottier se rompt moins que si la paroi extrême 13 n'était pas retenue et en conséquence moins de fragments et une plus petite quantité d'acide peuvent s'échapper de la batterie. En addition, et ce qui est peut être plus important, lorsque la paroi extrême 13 se rabattant vers l'extérieur vient percuter le bouclier extrême 25 ou 26, elle rebondit en arrière en direction de la batterie en dissipant ainsi une O partie de l'énergie d'explosion, qui produirait autre- ment des fragments additionnels et des jets d'acide additionnels. De façon surprenante, l'espacement des boucliers extrêmes 25 et 26 par rapport aux parois extrêmes 13 de la batterie est plus avantageux pour réduire les effets d'une explosion de batterie que la disposition des boucliers extrêmes en contact avec leurs parois extrêmes respectives. Cela peut s'expliquer par le fait que, quand le bouclier extrême est en contact avec la paroi extrême de la batterie, l'énergie d'explosion n'est pas suffisamment dissipée par un rabattement et un rebondissement des parois extrêmes de la batterie. Il en résulte qu'il se produit une augmentation de pression relativement plus forte, qui provoque à son tour une fragmentation importante et une propagation rapide au travers de la structure de batterie. Cepen- dant, quand le bouclier extrême est espacé de la paroi extrême de la batterie, un effet de rebondissement de la paroi extrême se rabattant vers l'extérieur est produit de façon à contribuer à dissiper l'énergie de l'explosion. Pour obtenir l'effet bénéfique décrit ci-dessus, les boucliers extrêmes 25, 26 doivent être espacés de la paroi extrême 13 d'une distance qui est fonction des dimensions et de la configuration de la batterie. En même temps, le bouclier extrême ne doit pas être espacé excessivement de la paroi extrême de la batterie car il se produirait alors un rabattement excessif et un rebondissement inapproprié. Pour une batterie d'accumulation standard pour automobile, on a trouvé qu'un espacement efficace entre le bouclier extrême et la paroi extrême de batterie devait être compris entre 6,4 mm et 19,2 mm. Il est souhaitable que le bord supérieur du bouclier extrême 25, 26 soit situé approximativement dans le même plan que celui contenant la paroi extrême 11 du bottier. De cette manière il ne gêne pas l'accès aux bornes 15 de la batterie par l'intermédiaire des extrémités ouvertes du couvercle 20. Bien que le bouclier extrême 25, 26 puisse s'étendre vers le bas aussi loin que cela est souhaité, il n'est pas nécessai- re que le bord inférieur 's'étende au delà de la zone vide de la batterie, puisque des explosions se produi- sent seulement dans cette zone vide. En outre, si les bords inférieurs des boucliers extrêmes 25 et 26 se terminent à peu près au niveau inférieur de la zone vide à l'intérieur de la batterie, les parties infé- rieures des panneaux latéraux 21 peuvent être écartées l'une de l'autre pour permettre au bouclier protecteur d'être placé sur la batterie et de se déplacer vers le bas le long de la batterie jusqu'à ce que les rebords 22 viennent s'emboiter en dessous de la paroi de fond 14 de laItterie. Le bouclier protecteur illustré sur les Figures 1 à 4 peut être réalisé d'une manière appropriée, par exemple à partir d'une feuille initialement plane, qui a été découpée et pliée à la forme indiquée. Cependant de préférence, toutes les parties des boucliers 25 et 26 sont réalisées sous la forme d'une seule pièce en matière plastique moulée. Dans l'exemple considéré, les parties inférieures des panneaux latéraux 21 et les rebords 22 servent à retenir le bouclier protecteur sur la batterie. Cependant, on pourrait utiliser d'autres types de moyens de retenue. Par exemple, chaque panneau latéral pounait se terminer sur les bords inférieurs des prolongements 23 et 24 et des bandes s'étendant en dessous de la batterie pourraient être utilisées pour fixer ensemble les bords inférieurs des deux panneaux latéraux. Il est important que l'espace entre la paroi supérieure 11 du bottier et le couvercle 20 soit ventilé vers l'atmosphère de telle sorte que de l'hydrogène s'échappant au travers du bouchon d'évent de la batte- rie n'établisse pas des proportions explosives à l'intérieur de cet espace. Dans le présent exemple, la décharge est assurée par les extrémités ouvertes du couvercle 20. Cela constitue une autre raison pour laquelle il serait indésirable que les bords supérieurs des boucliers extrêmes 25 et 26 s'élèvent au-dessus du niveau de la paroi supérieure 11, puisque les boucliers extrêmes pourraient alors empêcher dans une certaine mesure un libre écoulement de l'air au travers des ouvertures extrêmes du couvercle. Dans la réalisation de l'invention décrite ci- dessus, les boucliers extrêmes 25 et 26 sont formés unitairement avec le reste du bouclier protecteur. En variante, les boucliers extremes pourraient faire partie d'une Onde continue qui serait assemblée avec le couvercle et les panneaux latéraux, comme illustré sur les Figures 5 à 7. Dans cette réalisation, le couvercle , les panneaux latéraux 121 et les rebords 122 peuvent être combinés unitairement sous la forme d'une seule pièce en tôle métallique ou en matière plastique moulée. Chaque paroi latérale 121 est pourvue de prolon- gements 123 et 124 qui font saillie vers l'extérieur au delà des parois latérales 12 de la batterie avec laquelle le bouclier est utilisé. Il est prévu une bande continue 50, qui peut être formée d'un matériau relativement rigide comme une tôle métallique, ou bien d'un matériau flexible et élastique, comme du caoutchouc ou une matière plastique. Le bouclier protecteur peut être placé sur la batterie en écartant les panneaux latéraux 121 l'un de l'autre afin de permettre aux rebords 122 de descendre le long des parois latérales 12 de la batterie et de s'emboîter en dessous de la paroi de fond 14. Ensuite la bande 50 est glissée sur le couvercle 120 et sur les prolongements 123 et 124 et elle entoure solidement les parois latérales 12 et les parois extrêmes 13 du boîtier de batterie. Evidemment, les deux côtés longs de la bande 50 sont en contact avec les panneaux latéraux 121. Les parties 125 et 126 de la bande 50, qui sont suppor- tées respectivement entre les prolongements 123 et 125, définissent des boucliers extrêmes 125 et 126 corres- pondant aux boucliers extrêmes 25 et 26 de la réalisa- tion représentée sur les Figures 1 à 4. Un avantage particulier de la réalisation représentée sur les Figures 5 à 7 consiste en ce qu'elle est facile à mettre en place sur unebatterie, puisqu'il se produit une très faible retenue s'opposant à un écartement des panneaux latéraux 121 de telle sorte qu'ils puissent s'adapter autour de la batterie pendant que le bouclier protecteur est en train d'être mis en place sur cette dernière. En outre la nde 50, du fait qu'elle s'applique étroitement autour des panneaux laté- raux 121 et des prolongements 123, 124, maintient solidement les rebords 122 en dessous de la batterie, afin de fixer d'une manière sûre le bouclier protecteur sur la batterie. Le couvercle 120 remplit la même fonction que D le couvercle 20, notamment celle de dévier verticalement des fragments mobiles et des jets d'acide qui sont produits lors de l'explosion d'une batterie. Les parties formant boucliers extrêmes 125 et 126 de la bande 30 remplissent la même fonction que les boucliers extrêmes 25 et 26, notamment de réduire la sévérité d'une explo- sion en faisant en sorte que la paroi extrême 13 du bottier de batterie, se rabattant vers l'extérieur, rebondisse en direction de la batterie, ce qui réduit la fracture du bottier et ce qui diminue les fragments D et les jets d'acide produits dans l'explosion, tout en dissipant une-partie de l'énergie de l'explosion. Les boucliers extrêmes ont également tendance à dévier des fragments et ds: jets d'acide se déplaçant horizontale- ment et produits par ul'explosion. Bien entendu-l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représen- tés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple, dans les réalisations représentées et comme décrit ci-dessus, le bouclier protecteur est un dispositif formé indépen- damment de la batterie et assemblé avec elle. Cependant, le couvercle 20 et les boucliers extrêmes 25 et 26 pourraient être solidarisés de. la paroi supérieure 11 et/ou d'autres parties du boitier de batterie. REVENDICATIONS 1. Batterie d'accumulation, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un boîtier extérieur comportant une paroi supérieure (11), deux parois latérales (12) et deux parois extrêmes (13), - un couvercle (20) placé au-dessus de la paroi supé- rieure (11) et ventilé de telle sorte que des gaz se trouvant dans l'espace situé entre le couvercle et O la paroi supérieure puissent s'écouler vers l'atmos- phère, et - un bouclier extrême (25, '26) placé le long de chaque paroi extrême du boîtier de batterie, chaque bouclier extrême étant espacé de, et non en contact avec, sa paroi extrême respective (13) du boîtier de telle sorte que, en cas d'explosion de la batterie, la paroi extrême (13) du boîtier puisse se déplacer librement vers l'extérieur en direction du bouclier extrême (25, 26). - 0 2. Batterie d'accumulation selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que chaque bouclier extrême (25, 26) est espacé de sa paroi extrême respective (13) du boîtier d'une distance comprise entre 6,4 et 19,2 mm. 3. Batterie d'accumulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bords supérieurs des boucliers extrêmes (25, 26) sont situés dans un plan qui est approximativement coplanaire avec le plan de la paroi supérieure (11) du bottier. O 4. Batterie d'accumulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur et la largeur du couvercle (20) sont à peu près égales à la longueur et à la largeur du boîtier de batterie, les deux extrémités du couvercle (20) sont ouvertes de façon à permettre la ventilation et les bords supérieurs des boucliers extrêmes (25, 26) sont situés dans un plan qui est approximativement coplanaire avec le plan de la paroi supérieure (11) du boîtier. 5. Batterie d'accumulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le couvercle (20) et les boucliers extrêmes (25, 26) sont réalisés unitairement sous la forme d'une seule pièce en matière plastique moulée. 6. Batterie d'accumulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les boucliers extrêmes (125, 126) font partie d'une bande continue (50) entourant les parois latérales (12) et les parois extrêmes (13) du boîtier. 7. Batterie d'accumulation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la bande (50) est formée d'un matériau rigide. 8. Batterie d'accumulation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la bande (50) est formée d'un matériau flexible. 9. Batterie d'accumulation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des panneaux latéraux (121) dirigés vers le bas à partir des côtés du couvercle (120), chaque panneau latéral (121) étant disposé le long d'une paroi latérale du boîtier de batterie et chaque panneau latéral (121) comportant des parties s'étendant au delà des bords extrêmes de sa paroi latérale respective du bottier, chaque bouclier extrême (125, 126) étant supporté par les parties des panneaux latéraux (121) qui s'étendent au delà de la même paroi extrême du bottier. 10. Batterie d'accumulation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les boucliers extrêmes (125, 126) font partie d'une bande continue (50) entourant les panneaux latéraux (121) et leurs parties de prolon- gement. 11. Batterie d'accumulation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de retenue (22) pour fixer le couvercle (20) et les boucliers extrêmes (25, 26) sur le boîtier de batterie. 12. Batterie d'accumulation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des panneaux latéraux (121) dirigés vers le bas à partir des côtés du couvercle (120), chaque panneau latéral (121) étant disposé le long d'une paroi latérale (12) du boîtier de 0 batterie et les moyens de retenue comprenant des rebords (122) s'étendant en dessous du bottier de batterie à partir des bords inférieurs des panneaux latéraux (121). 13. Batterie d'accumulation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les boucliers extrêmes (125, 126) font partie d'une bande continue (50) entou- rant les panneaux latéraux et les parois extrêmes du bottier, la bande (50) servant à maintenir les panneaux latéraux (121) contre leurs parois latérales respec- 0 tives (13) du boîtier, en servant également à maintenir les rebords (122) en dessous du bottier de batterie. 14. Batterie d'accumulation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le couvercle (120), les boucliers extrêmes (125, 126), les panneaux latéraux (121) et les rebords (122) sont réalisés unitairement sous la forme d'une seule pièce de matière plastique moulée. 15. Batterie d'accumulation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les panneaux latéraux (121) D sont flexibles pour permettre leur écartement de telle sorte que le couvercle (120) puisse être placé sur le bottier de batterie et que les rebords (122) puissent être déplacés vers le bas le long des côtés du bottier jusqu'à ce qu'ils s'accrochent en dessous du boîtier.