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ETRE
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Est-a
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Trou
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Physical
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1 mm
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0,1 mm
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de 10 mm
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Molecule
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PROOF
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hydrogen
(1)
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water
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517474A1
Family ID 8063240
Probable Assignee Electro Chimie Soc D
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title BOUCHON ANTIDEFLAGRANT POUR ACCUMULATEUR A ELECTROLYTE LIBRE
EN Title EXPLOSION PROOF PLUG FOR LIQUID ELECTROLYTE ACCUMULATOR - HAS
HOLLOWED SECTION WITH POROUS INSERT CAPPED BY POROUS MATERIAL WITH
LARGER PORE DIA. TO MINIMISE LEAKAGE
Abstract
_________________________________________________________________
LE BUT DE L'INVENTION EST DE LIMITER OU DE SUPPRIMER LES EFFETS
RESULTANT DE LA FORMATION DE BULLES PUIS DE LEUR ECLATEMENT AVEC
PROJECTION DE GOUTTELETTES QUI SE PRODUISENT LORSQUE LA PASTILLE
ANTIDEFLAGRANTE 5 VIENT A ETRE SATUREE DE LIQUIDE. POUR CELA, ON PLACE
UNE MASSE POREUSE A LARGES PORES 6 CONTRE LA FACE EXTERNE DE LA
PASTILLE 5 ET ON LA MAINTIENT EN CONTACT AVEC CELLE-CI.
L'INVENTION EST APPLICABLE NOTAMMENT AUX ACCUMULATEURS D'AUTOMOBILE.
The device includes an interior chamber (1) which communicates with
the interior of the accumulator through a hole of sufficient dimension
to permit the return to the interior of the accumulator of electrolyte
which has splashed up into the interior of the cap. The interior of
the plug communicates with the atmosphere through a porous plug (5)
with pores of a dia. less than that required to allow propagation of a
flame through the porous plug. In addition, a main plug (7) has a
porous mass (6) between the porous plug (5) and the atmosphere. The
porous mass has larger dia. holes than the porous plug, trapping any
electrolyte which is splashed by the bursting of a bubble towards the
atmosphere.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a un bouchon pour element
d'accumulateur a electrolyte libre, comportant une barriere a la
propagation d'une flamme.
Un element d'accumulateur, en particulier quand il est monte sur un
vehicule, est le siege de divers phenomenes: les mouvements du
vehicule provoquent la formation de vagues plus ou moins importantes a
l'interieur de l'element.
Les vibrations entrainent a certaines frequences la formation de
systemes de vagues stationnaires, et ces phenomenes conjugues
entrainent la formation de gouttes, d'eclaboussures de taille
variable, souvent importante lors de la charge, des degagements gazeux
se produisent sous forme de bulles qui montent dans le liquide, se
reunissent entre elles et viennent crever a la surface. Il se forme
des brouillards tres fins lorsque des bulles se reunissent au sein du
liquide, et des gouttelettes plus grosses lorsqu'elles arrivent a la
surface.
Ainsi, le milieu gazeux qui surplombe le liquide contient en
permanence des particules d'electrolyte d'une dimension qui va de
quelques microns a plusieurs millimetres.
D'un autre cote, les vagues stationnaires dont on a parle plus haut
s'accompagnent de variations periodiques importantes de la pression
interne, et celle-ci a egalement tendance a augmenter sous l'effet du
degagement gazeux qui accompagne la charge.
Le "bouchon" d'accumulateur ne doAt donc pas etre un organe
pratiquement etanche, comme le sont les bouchons au sens banal du
terme, au contraire, il doit permettre un passage facile des gaz de
facon a empecher l'apparition d'une difference de pression dangereuse
entre l'interieur de l'ele- ment d'accumulateur et l'atmosphere
ambiante, et en meme temps il doit s'opposer le plus efficacement
possible a la sortie du liquide de l'element. 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'element
d'accumulateur, specialement quand celui-ci est du type sans entretien
0t le remplacement du liquide perdu n'est pas prevu.
Des sujetions particulieres sont en outre, frequemment imposees au
passage des gaz, pour la raison que lors de la charge il se degage de
l'hydrogen, si bien que le volume gazeux qui surplombe le liquide dans
l'element peut se trouver dans des conditions favorables a une
deflagration.
Certaines reglementations exigent donc en plus que le bouchon empeche
une flamme de se propager de l'exterieur vers l'interieur de
l'element.
Les bouchons usuels comportent une chambre interieure, qui communique
avec l'exterieur par au moins un orifice de sortie et avec l'interieur
par plusieurs trous, dont au moins un assure le passage de gaz et au
moins un autre le retour du liquide. Dans cette chambre interieure
sont souvent prevues des chicanes qui facilitent le rassemblement et
la captation du liquide qui ruisselle sur les parois interieures de la
chambre avant de faire retour a l'element. 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 bouche rapidement par le
liquide, puis debouche par une surpression dans l'element en creant
des gouttelettes dans la chambre.
Cela est evite en prevoyant au moins deux trous, souvent places a des
niveaux differents, et dont, en general, l'un est degage quand l'autre
est obstrue, si bien que la pression dans la chambre est constamment
la meme que celle de l'espace au-dessus du liquide dans l'element.
Il est frequent aussi de pourvoir l'orifice de sortie du gaz d'une
pastille antideflagrante en materiau poreux, permeable au gaz. Cette
pastille est en general constituee d'une piece en matiere plastique
poreuse, a pores ouverts.
La nature des gaz fait que pour empecher le passage d'une flamme, les
pores doivent avoir un diametre inferieur a 0,lmm.
Pour limiter la perte de charge malgre ces faibles diametres, la
pastille a souvent la forme d'un disque plat, de diametre bien plus
important que celui des trous de la paroi de la chambre interieure du
bouchon, et par exemple de l'ordre de 10 mm. Cette pastille constitue
la paroi superieure de la chambre interieure, sa face superieure ou
externe etant a l'air libre.
Malgre l'efficacite du systeme a chicanes dont sont pourvues les
chambres interieures des differents types de bouchons actuellement en
usage, les gaz qui atteignent la pastille antideflagrante a partir de
la chambre interieure entrainent encore quelques vesicules du liquide.
Celles-ci sont arretees par la pastille, qui joue donc en plus un role
favorable de separateur liquide-gaz.
Le liquide ainsi arrete circule par capillarite dans la masse de la
pastille, puis redescend dans la chambre interieure le long des parois
de celle-ci. Cependant, la finesse de la porosite fait que la
circulation horizontale dans la pastille se fait lentement, et apres
un temps de fonctionnement qui peut etre de quelques heures dans des
conditions normales, la pastille se trouve "saturee, c'esta-dire que
les gaz qui se trouvent en surpression a l'interieur ne peuvent sortir
qu'en refoulant du liquide. Il se forme alors sur la face superieure,
a l'air libre, de la pastilleoune bulle qui eclate en projetant des
gouttelettes autour d'elle. Le liquide de ces gouttelettes ne peut
faire retour a l'interieur de l'element 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 presente invention est de fournir un bouchon
d'accumulateur muni d'une pastille antideflagrante et avec lequel la
projection de gouttelettes de liquide vers l'exterieur soit evitee ou
substantiellement reduite en cas de saturation de ladite pastille.
Pour obtenir ce resultat, la presente invention fournit un bouchon
antideflagrant pour accumulateur a electrolyte liquide, comportant une
chambre interieure qui communique avec l'espace interieur d'un element
de l'accumulateur par au moins un trou de dimensions suffisantes pour
permettre le retour vers ledit element du liquide recueilli par ledit
bouchon, et qui communique avec l'atmosphere exterieure a travers au
moins une pastille antideflagrante formee d'un materiau comportant des
pores ouverts d'un diametre inferieur a celui qui permettrait la
propagation d'une flamme a travers ladite pastille, qui presente la
particularite que: ledit bouchon comporte en outre une masse poreuse
intercalee entre la pastille antideflagrante et l'atmosphere
exterieure, cette masse poreuse comportant des pores ouverts de
diametre superieur a celui des pores de ladite pastille et etant en
contact direct avec la face externe de ladite pastille.
Attendu que la pastille antideflagrante comporte des pores qui sont
peu au-dessous de la dimension minimale necessaire pour empecher la
propagation de la flamme, compte tenu des marges de securite
necessaires, on peut s'attendre a ce que la porosite de la masse
poreuse soit telle que cette derniere peut laisser passer une flamme.
Cela est sans importance, car son role est seulement d'arreter les
gouttelettes provenant de l'eclatement d'une -bulle sur la face
externe de la pastille puis d'amener le liquide ainsi recueilli a
faire retour a l'element en passant en sens inverse a travers la
pastille avec laquelle ladite masse est en contact. En pratique, la
masse poreuse peut presenter, a l'etat non comprime, des pores de
diametre-depassant 1 mm sans inconvenient.
On pourrait objecter que le probleme est seulement recule, du fait
qu'apres la saturation de la pastille, c'est la masse poreuse qui va
se saturer, puis, a son tour, presenter le phenomene de formation de
bulles a sa face externe.
En fait, les conditions sont differentes dans la pastille et la masse
poreuse: dans la pastille la circulation du liquide par capillarite
dans le sens "horizontal", c' est-a-dire.per- pendiculaire au passage
des gaz, en direction des parois de la chambre interieure du bouchon
se fait lentement du fait de la petitesse des pores.
La circulation dans le meme sens se fait de facon bien plus rapide a
travers la masse poreuse, pu#isque celleci est a plus larges pores.
Certes le retour du liquide capte par la masse poreuse vers
l'interieur de l'element est commande par le debit de la pastille dans
le sens "vertical" c'est-a-dire parallele a celui du passage des gaz,
mais le passage du liquide dans ce sens est facilite par la forme de
la pastille, dont l'epaisseur est relativement faible par rapport a
son diametre.
Il existe donc une gamme de regimes de marche ou le phenomene de
formation et d'eclatement de bulles apparait en l'absence de masse
poreuse et n'apparait pas en presence de celle-ci. On doit aussi
observer que, en dehors de cette gamme de regimes, le seul fait de
retarder de facon appreciable l'apparition d'un tel phenomene est un
avantage interessant, d'autant plus qu'il est obtenu avec une masse
poreuse qui est de tres faible prix car sa porosite n'a pas a etre
controlee avec precision.
On doit attacher une importance particuliere 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 reduite, le retour du liquide
depuis la masse poreuse vers l'interieur de l'element en passant par
la pastille ne se fera pas de facon satisfaisante. La pastille joue
ici, en quelque sorte le role d'une "meche" facilitant le retour, par
capillarite, du liquide arrete par la masse poreuse. Il est donc
preferable que le contact entre pastille et masse poreuse se fasse sur
la majeure partie, sinon la totalite de la face externe de la
pastille.
L'invention va maintenant etre exposee de facon plus detaillee a
l'aide d'un exemple de realisation pratique, illustre par les dessins
parmi lesquels: figure 1 represente sur sa moitie gauche une demicoupe
verticale selon l'axe d'un bouchon selon l'art anterieur, et sur sa
moitie droite une demi-coupe du meme bouchon complete selon
l'invention; et figure 2 est une vue de dessous d'un couvercle commun
a plusieurs bouchons.
Le bouchon represente en coupe a la figure 1 comportE une chambre
interieure 1, pourvuea sa partie inferieure d'un passage 2 vers
l'interieur de l'element, ce passage etant muni de dispositifs 3
formant des chicanes, et protege exterieurement par une jupe 4. La
partie superieure de la chambre 1 est constituee par la pastille
antideflagrante 5, en forme de disque circulaire, dont la face externe
constitue la surface superieure du bouchon.
La pastille 5 est en matiere plastique a pores ouverts d'un diametre
inferieur a 0,1 mm. Cette matiere presente une certaine rigidite 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 superieure a 0,1 mm qui
existerait entre la pastille et son logement.
On voit sur la moitie droite de la figure 1 la masse poreuse 6 selon
l'invention. Il s'agit d'une plaque de matiere plastique mousse tres
legere (densite inferieure a 0,3), tres souple, a pores grossiers
pouvant depasser 1 mm a l'etat non comprime. Cette masse poreuse est
serree contre la face superieure de la pastille grace a 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 comprimee environ a 1/3
de son volume a l'etat non comprime. Au-dela des ergots 8, qui la
traversent, elle n'est pas comprimee.
Comme le montre mieux la figure 2, le couvercle 7 est commun a
plusieurs bouchons, et il en est de meme de la masse poreuse. Ce
couvercle comporte sur sa face inferieure des saillies 9 et des
rainures 10 destinees a guider la circulation des gaz en leur faisant
eviter les ergots, comme indique par les fleches de la figure 2. De
plus, les angles rentrants a bords vifs des saillies 9 et des rainures
10 facilitent le passage des gaz meme au cas ou une saturation en
liquide apparaitrait dans la masse poreuse 6.
On observera egalement que la masse poreuse 6 est disposee comme un
ecran thermique entre le couvercle 7 et la pastille 5.
Au cas, qui est frequent, ou l'interieur de l'element d'accumulateur
est a une temperature plus elevee que l'atmosphere environnante, la
saturation de la pastille sous 11.effet d'une condensation de la
vapeur d'water contenue dans les gaz est empechee ou tout au moins
retardee.
On vient de decrire un exemple d'adaptation de l'invention a un
bouchon d'un type existant actuellement dans le commerce. Il est
possible evidemment de l'adapter a des bouchons d'autres types
actuellement existants, ou, bien entendu, de realiser des bouchons
plus performants parce que concus au depart en fonction de
l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Bouchon antideflagrant pour accumulateur a electrolyte liquide,
comportant une chambre interieure qui communique avec l'espace
interieur d'un element de l'accumulateur par au moins un trou de
dimensions suffisantes pour permettre le retour vers ledit element du
liquide recueilli par ledit bouchon, et qui communique avec
l'atmosphere exte rieurea travers au moins une pastille
antideflagrante formee d'un materiau comportant des pores ouverts d'un
diametre inferieur a celui qui permettrait la propagation d'une flamme
a travers ladite pastille, caracterise en ce que ledit bouchon
comporte en outre une masse poreuse intercalee entre la pastille
antideflagrante et l'atmosphere exterieure, cette masse poreuse
comportant des pores ouverts de diametre superieur a celui des pores
de ladite pastille et etant en contact direct avec la face externe de
ladite pastille.
2. Bouchon selon la revendication 1, caracterise en ce que le contact
entre la masse poreuse et la face externe de la pastille est realise
sur la majeure partie de ladite face externe.
3. Bouchon selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterise en ce
que la masse poreuse est pressee contre la pastille au moyen d'un
couvercle place au-dessus du bouchon, et en ce que ledit couvercle
presente des saillies ou rainures a 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 a 3, caracterise en ce que
la masse poreuse est commune a plusieurs bouchons, et en ce qu'elle
est pressee contre les pastilles respectives par un couvercle commun.
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