Brevet FR2650917A1 — publié le 19910215

1. Accumulateur équipé d'un écran protecteur Cette invention se rapporte aux accumulateurs et plus particulièrement à la protection dans le cas d'explosion d'un tel accumulateur. Les accumulateurs, tels que ceux qui sont utili- sés dans la plupart des automobiles comprennent un cer- tain nombre d'éléments électrolytiques. Les éléments con- tiennent des électrodes métalliques et un liquide élec- trolytique, qui est tyoiquement de l'acide sulfurique. Lorsqu'un accumulateur est en utilisation ou stocké, il se produit une électrolyse de l'eau, qui dégage de l'hy- drogène et de l'oxygène gazeux, lesquels s'élèvent pour occuper continuellement l'espace vide contenu à l'inté- rieur du bac de l'accumulateur, c'est-à-dire le volume contenu dans le bac et qui surmonte la surface libre du liquide électrolytique. Pour limiter l'accumulation de pression dans le bac, qui résulte du dégagement des gaz, il est habituel de munir la paroi supérieure du bac de l'accumulateur d'un bouchon à évent placé -au-dessus de chaque élément. L'hydrogène et l'oxygène gazeux qui se dégagent dans le bac 'de l'accumulateur sont mis à l'échappement sur l'atmosphère à travers les bouchons à évent. Un problème que posent les accumulateurs consis- te dans le fait qu'une source d'allumage, telle qu'une étincelle ou une flamme, qui se forme dans le voisinage de l'accumulateur, oeut mettre à feu l'hydrogène dégagé et que, fréquemment cette émission peut se propager en sens inverse à travers le bouchon à évent pour atteindre l'intérieur du bac de l'accumulateur, ce qui se traduit par une explosion du mélange hydrogène/oxygène contenu dans le bac. En outre, l'accumulateur lui-même peut en- gendrer des étincelles, par exemple en raison d'une con- nexion imparfaite entre une électrode et un conducteur branché sur cette électrode, ce qui peut provoquer l'ex- olosion des gaz contenus dans le bac. Lorsqu'il se produit une explosion, le front de flamme se prooage rapidement dans le sens qui s'éloigne de la source d'explosion. L'onde de choc produite peut avoir une vitesse supérieure à 2 800 mètres par seconde, et créer ainsi une impulsion de pression de plus de 20 bars en un temps d'environ 1,3 millisecondes. Ces phéno- mènes peuvent provoquer la rupture du bac de l'accumula- teur, et la oersonne qui travaille éventuellement à pro- ximité de l'accumulateur risque d'être atteinte par un fragment du bac de l'accumulateur et par des projections d'acide sulfurique provenant de l'accumulateur. Les por- tions du oac de l'accumulateur qui se fragmentent habi- tuellement pendant l'explosion sont le couvercle du bac et les parties des parois du bac et des cloisons inté- rieures qui sont situées dans la région vide de liquide. Les fragments du bac qui sont produits par l'explosion pèsent rarement plus d'une centaine de grammes, et ils peuvent être projetés à des vitesses allant de 25 à 30 mètres var seconde. Ils sont donc de nature à blesser sé- rieusement la personne qui est atteinte par ces frag- ments, en particulier si la personne est atteinte aux yeux. Un moyen de réduire le danger d'une explosion d'accumulateur pour la personne qui travaille sur l'accu- mulateur ou à proximité de ce dernier consiste à utili- ser des écrans protecteurs du type illustré et décrit dans les brevets des E.U.A. n 4 699 855 et 4 770 958. L'utilisation d'un écran protecteur est basée sur le fait reconnu qu'il n'est pratiquement pas possible dans l'avenir prévisible d'éviter totalement l'explosion des accumulateurs. En effet, le premier des brevets précités se réfère à de nombreux brevets qui représentent des ten- tatives antérieures pour éliminer les explosions Ad ré- duire le danger qu'elles représentent. Les écrans protecteurs des brevets cités plus haut comprennent un couvercle placé sur la paroi supéri- eure de l'accumulateur pour dévier les projections d'aci- de et les morceaux de la paroi supérieure du bac qui s'élèvent verticalement lorsqu'ils sont expulsés de l'ac- cumulateur, de manière à éviter qu'ils ne viennent frap- per une personne qui travaille sur l'accumulateur. Le couvercle a la forme générale d'un U inversé, de sorte qu'il forme une saillie au-dessus de la paroi supérieu- re, de forme générale plate, du bac de l'accumulateur. Cette saillie du couvercle vers le haut pose quelquefois un problème en raison de la limitation de l'espace qu'on observe dans le compartiment qui contient l'accumula- teur, notamment dans le compartiment moteur des automobi- les modernes. Par exemple, le couvercle écran qui surmon- te l'accumulateur peut gêner la-fermeture du capot d'une automobile dans laquelle l'accumulateur est installé. En outre, la présence de l'écran en saillie vers le haut risque de compliquer l'empilement des accumulateurs pen- dant le stockage et le transport de grandes quantités d'accumulateurs, puisque les accumulateurs munis des écrans protecteurs demandent plus d'espace de stockage que les accumulateurs dépourvus d'écrans. Un but de la présente invention est de réaliser un écran protecteur pour accumulateur qui remplisse en- tièrement sa fonction consistant à supprimer ou réduire le trajet d'une projection d'acide qui est 4mise par un accumulateur qui explose, en même qu'il élimine les pro- blêmes dus à la limitation de l'espace libre au-dessus de l'accumulateur, par exemple, l'interférence entre l'écran et le mouvement de fermeture du capot d'un véhi- cule, et la gêne apportée à la possibilité d'empilement des accumulateurs équipés de tels écrans. Un autre but de l'invention est de réaliser un tel écran protecteur dans lequel le -couvercle surmontant l'accumulateur puisse être aplati et appliqué sur la pa- roi supérieure du bac de l'accumulateur, pour permettre de fermer le capot d'une automobile équipée d'un accumu- lateur qui possède un écran protecteur, ainsi que pour permettre d'empiler les accumulateurs l'un sur l'autre. Un autre but de l'invention'est de réaliser un écran protecteur de ce type dans lequel, lorsque la for- ce descendante exercée sur le couvercle est supprimée, le couvercle puisse revenir de l'état aplati à son état initial, dans lequel il se trouve à une certaine distan- ce au-dessus de la paroi supérieure du bac de l'accumula- teur. D'autres buts et caractéristiques de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre, dans laquelle on se reporte aux dessins annexés. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue partielle en perspecti- ve de l'extrémité avant d'une automobile dont le capot est ouvert pour laisser voir le compartiment du moteur; la figure 2 est une vue en perspective d'un ac- cumulateur équipé d'un écran protecteur selon cette in- vention; - la figure 3 est une vue en élévation en bout de l'accumulateur et de l'écran dans le cas o aucune force descendante n'est appliquée au couvercle écran; et la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 qui montre un capot d'automobile refermé sur le couver- cle écran. La forme de réalisation choisie pour illustrer la présente invention, et qui est représentée sur les figures 2 et 3, concerne un accumulateur 10 qui comprend un bac extérieur possédant une paroi supérieure 11, deux parois latérales 12, deux parois d'extrémités 13 et une paroi de fond 14. Sur la paroi supérieure Il s'élèvent deux bornes 15 de l'accumulateur, destinées à être connectées à des cosses de câbles d'accumulateur, et deux bouchons 16 qui renferment des moyens de ventila- tion pour les élément individuels de l'accumulateur. L'écran protecteur choisi pour représenter l'in- vention comprend un couvercle 20 présentant la forme gé- nérale d'un U inversé, plus précisément, dans ce cas, une forme générale semi-elliptique. On pourrait utiliser d'autres formes en U inversé telles que, par exemple la forme d'une gouttière inversée ou un forme en V. La lon- gueur du couvercle 20 doit être telle que ce couvercle recouvre entièrement l'accumulateur et se prolonge au-de- là des parois d'extrémités 13 par des prolongements 23 et 24. Des panneaux latéraux 21 pendent des bords lon- gitudinaux du couvercle 20, chaque panneau longitudinal se plaçant le long de l'une -des parois latérales 12 du bac de l'accumulateur. Au bord inférieur de chaque pan- neau latéral 21, est orévue une patte 22 qui s'étend sous la paroi de fond 14 du bac de l'accumulateur. Les pattes 22 servent à retenir l'écran protecteur sur l'ac- cumulateur. Dans cette forme de réalisation, le couver- cle 10, les panneaux latéraux 21 et le pattes 22 peuvent être formés d'un seul tenant, en une seule pièce de ma- tière plastique moulée. Des écrans d'extrémités 25 et 26 sont montés en- tre les prolongements 23 et 24 respectivement. Dans le présent exemple, les écrans d'extrémités sont formés au moyen d'une bande continue 50 qui peut être faite d'une matière relativement rigide, mais qui est de oréférence faite d'une matière flexible et élastique telle que le caoutchouc ou une matière plastique. En variante, les écrans d'extrémités 24 et 26 pourraient être des élé- ments séparés fixés aux panneaux latéraux 21, dans la ré- gion des prolongements 23 et 24, d'une façon appropriée quelconque. Dans cet exemple, on emboîte la bande 50 Par dessus le couvercle 20 et sur les prolongements 23 et 24, de manière à entourer fermement les parois latérales 12 et les parois d'extrémités 13 du bac de l'accumula- teur. Les deux grands côtés 28 de la bande 50 attaquent les panneaux latéraux 21 et les petits c6tés 25 et 26 de la bande 50, qui sont supportés entre les prolongements 23 et 24 respectivement, définissent les écrans d'extré- mités 25 et 26 qui sont espacés des parois d'extrémités 13 du bac de l'accumulateur. Pour mettre l'écran protec- teur en place sur l'accumulateur 10, on écarte les pan- neaux latéraux 21 l'un de l'autre de maniàre à permettre aux pattes 22 de descendre le long des parois latérales 12 de l'accumulateur et de s'encliqueter sous la paroi de fond 14. Ceci peut se faire avant ou après que les écrans d'extrémités ont été montés sur les panneaux laté- raux 21. kinsi que ceci est décrit en détail dans les deux brevets cités plus haut, si l'accumulateur 10 vient à exploser, le couvercle 20 évite que des pièces du bac de l'accumulateur, ainsi que les projections d'acide sul- furique, n'atteignent une personne qui travaille sur l'accumulateur. Toutefois, la pression de l'explosion se détend facilement, ouisqu'elle peut se propager longitu- dinalement en passant par l'espace compris entre la pa- roi supérieure 11 et le couvercle 20, et s'échapper par les extrémités ouvertes du couvercle, c'est-à-dire, au- delà des bords d'extrémités du couvercle. Les écrans d'extrémités 25 et 26 servent à réduire la sévérité de l'explosion en ramenant vers l'accumulateur les oarois d'extrémités 13 du bac de l'accumulateur, qui se -bombent vers l'extérieur, en réduisant ainsi le fractionnement -du bac, le nombre des fragments projetés et la quantité d'acide projetée, et en dissipant une certaine fraction de l'énergie de l'explosion. Les écrans d'extrémités ten- dent aussi à dévier les fragments et gouttes d'aci- de produits par l'explosion et projetés horizontale- ment. La figure 1 montre un accumulateur 10 équipé d'un écran protecteur comprenant un couvercle 20, qui est monté dans un support d'accumulateur type (non repré- senté) à l'intérieur du compartiment moteur d'une automo- bile 35. Le capot 36 de l'automobile est ouvert, pour laisser voir l'intérieur du compartiment moteur (pour simplifier, on a omis de représenter le moteur). Dans certaines installations, il n'est pas rare que l'espace libre soit très limité au-dessus de l'accu- mulateur à l'intérieur d'un compartiment de logement d'accumulateur fermé. Par exemple, comme indiqué sur la figure 4, le couvercle 20 fait saillie à travers le plan du capot 36 et déborde au-dessus de ce plan lorsque ce capot se trouve dans son état fermé. Ainsi, si le couver- clé 20 est rigide, comme ceci est envisagé dans le bre- vet 4 699 855, l'écran protecteur ne peut pas être utili- sé parce qu'il gêne la fermeture du capot 36. En outre, la présence du couvercle rigide 20 peut rendre difficile l'empilement des accumulateurs pour le stockage et l'ex- pédition. On pensait à l'origine que l'écran protecteur devait conserver pratiquement constamment sa forme pour pouvoir remplir sa fonction de protection en résistant aux pressions engendrées à l'occasion de l'explosion d'un accumulateur. Or, en essayant de résoudre les oro- blèmes d'espace que posent certaines applications des versions antérieures de l'écran, on a constaté que des écrans faits d'une matière tenace, flexible et élastique peuvent servir aussi bien ou même mieux que les écrans faits d'une matière rigide à retenir les fragments de l'accumulateur et les projections d'acide produites lors- qu'un accumulateur explose. L'écran orotecteur selon l'invention est donc suffisamment souple pour que le couvercle 20 puisse s'aolatir sur la paroi supérieure 11 du bac de l'accumu- lateur sans affecter défavorablement l'intégrité de structure du couvercle. C'est ainsi que, par exemple, ainsi qu'on le voit sur la figure 4, lorsque le capot 36 d'une automobile 35 est fermé, la flexibilité du couver- cle 20 permet au capot d'aplatir le couvercle contre la Paroi supérieure 11 du bac de l'accumulateur. (Dans le présent mémoire, on entend par l'expression "paroi supé- rieure du bac de l'accumulateur" aussi bien la paroi su- périeure 11 elle-même que tout élément qui fait saillie sur la paroi supérieure, par exemple les bornes 15 de l'accumulateur et le bouchon à évent.) Bien que l'écran puisse être fait de plusieurs pièces convenablement qui sont articulées les unes sur les autres pour lui donner sa souplesse, cet écran est de préférence fabriqué en une matière flexible et élasti- que telle qu'un polyéthylène à basse densité. Alors qu'une matière telle que le polyéthylêneà haute densité est trop rigide dans de nombreuses situations,. une matière plasti- que possédant les caractéristiques du polyéthylene à basse densité remplit parfaitement les fonctions de la présen- te invention. Outre qu'il doit être suffisamment souple pour pouvoir s'aplatir répétitivement contre la paroi su- périeure du bac de l'accumulateur (figure 4), le couver- cle ne doit pas se fendre lorsqu'on l'aplatit de. cette façon. D'un autre côté, le couvercle doit être suffisam- ment élastique pour que le couvercle revienne élastique- ment à son état initial (figure 3), lorsque la force d'aplatissement est supprimée, par exemple, lorsqu'on ou- vre le capot 36, c'est-à-dire pour qu'il ne subisse pas de déformation permanente ni de fluage dans le temps, qui lui donnerait sa forme aplatie. En outre, il faut né- cessairement que le couvercle présente le comportement décrit plus haut sur toute une plage de température al- lant d'au moins moins trente degrés centigrades (-30 C) à cinquante degrés centigrades (+50 C), c'est-à-dire la plage de température dans laquelle les accumulateurs plomb-acide sont typiquement appelés à travailler. L'écran, en particulier le couvercle 20, doit posséder une épaisseur comprise entre 0,8 mm et 4,8 mm. Si l'écran est trop mince, il ne sera pas suffisamment robuste pour résister aux explosions ni à la projection accidentelle d'outils par le souffle. Si le couvercle est trop épais, il ne possédera pas une souplesse suffi- sante pour pouvoir fléchir dans la mesure qui est néces- saire pour permettre aux capots d'automobiles de se fer- mer, ni pour permettre d'empiler les accumulateurs les uns sur les autres. Pour les besoins de cette invention, l'amplitu- de de flexion voulue que le couvercle 20 doit posséder implique une élasticité suffisante pour que le couvercle -puisse fléchir vers le bas, par exemple, pour passer de l'état de la figure 3 à l'état de la figure 4, sur jus- qu'à 75 % de la portée du couvercle dans le plan de la paroi supérieure 11 du bac de l'accumulateur. La "por- tée" du couvercle est la distance comprise entre les fa- ces extérieures des deux parois latérales 12 du bac de l'accumulateur, que l'on voit sur la figure 3. Cette am- plitude de flexion permet au couvercle de se placer suf- fisamment loip au-dessus de l'accumulateur 10 lorsqu'il n'est pas fléchi pour pouvoir remplir correctement sa fonction dans le cas d'une explosion, et s'aplatir con- tre la paroi supérieure du bac de l'accumulateur lors- qu'une force descendante est exercée sur le couvercle. L'invention a été représentée et décrite seule- ment dans une forme préférée de réalisation à titre d'exemple, et on pourra apporter de nombreuses modifica- tions à l'invention pourvu qu'elles restent comprises dans les limites de son principe. Par exemple, dans les formes de réalisation représentées et décrites plus haut, l'écran protecteur est un dispositif qui est formé indépendamment de l'accumulateur et assemblé à celui-ci mais le couvercle 20 et les écrans d'extrémités 25 et 26 pourraient aussi être venus d'une seule pièce avec la pa- roi supérieure il et/ou avec d'autres parties du bac de l'accumulateur. Il va donc de soi que l'invention n'est pas limitée à une configuration particulière ni à une forme de réalisation particulière, dans la mesure des li- mitations incluses dans les revendications annexées. 26509 17 R EV E N D I C A T I 0 N S 1. Accumulateur comprenant: un bac extérieur qui comporte une paroi supérieure (11) de forme générale plate, un couvercle (20) placé au-dessus de la paroi supérieu- re, le couvercle oossédant la forme générale d'un U in- versé de manière. à définir un espace entre le couvercle et la paroi supérieure, les extrémités du couvercle étant ouvertes, et des moyens servant à retenir le couvercle sur le bac, caractérisé en ce que le couvercle (20) est suffisamment flexible pour pouvoir s'aplatir sur la paroi supérieure (11) du bac sans que ceci n'affecte défavorablement l'intégrité de structure du couvercle. 2. Accumulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le couvercle (20) est suffisamment élas- tique pour pouvoir reprendre sa forme initiale en U in- versé même lorsqu'il a été maintenu à l'état aplati pen- dant une période prolongée. 3. Accumulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le couvercle est suffisamment flexible et élastique pour pouvoir être répétitivement aplati con- tre la paroi supérieure (11) du bac sans que ceci n'af- fecte défavorablement l'intégrité de-structure du couver- cle et pour pouvoir reprendre sa forme initiale en U in- versé même après avoir été répétitivement aplati contre la paroi supérieure du bac. 4. Accumulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le couvercle est de forme.générale se- mi-elliptique. 5. Accumulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le couvercle est fait d'une matière oos- sédant les caractéristiques du polyéthylène à basse densi- té. 6. Accumulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le couvercle possède une épaisseur com- prise entre 0,8 et 4,8 mm. 7. Accumulateur selon la-revendication 1, carac- térisé en ce que le couvercle (20) est suffisamment flexible et élastique pour pouvoir fléchir vers la paroi supérieure (11) du bac de l'accumulateur sur une distan- ce représentant jusqu'à environ 75 % de la portée du cou- vercle sans affecter défavorablement l'intégrité de structure du couvercle.