FR2463517A1 - Procede de fabrication d'enveloppes pour des plaques de batteries d'accumulateurs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'ENVELOPPES POUR DES PLAQUES DE BATTERIES D'ACCUMULATEURS. DES ENSEMBLES COMPRENANT CHACUN UNE PLAQUE DE BATTERIE INTERCALEE ET ALIGNEE ENTRE DEUX SEPARATEURS LEGEREMENT PLUS GRANDS QUE LA PLAQUE SONT ENTRAINES SUCCESSIVEMENT PAR UN CONVOYEUR DEVANT DES BUSES D'EXTRUSION QUI EXTRUDENT DE LA MOUSSE DE MATIERE PLASTIQUE DANS L'INTERVALLE ENTRE LES SEPARATEURS DE MANIERE A FERMER L'INTERVALLE ET A ASSEMBLER LES SEPARATEURS. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FABRICATION DES ENVELOPPES DE PROTECTION DE BATTERIES INDUSTRIELLES OU DE TRACTION.

Description

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'enveloppes pour des plaques de batteries de générateurs électriques, notamment pour des batteries industrielles ou de traction.

Depuis de nombreuses années, il est de pratique courante de protéger les plaques des éléments des batteries industrielles ou de traction par une enveloppe constituée par deux feuilles séparatrices sur les faces opposées de la plaque et qui sont assemblées le long des deux côtés et du fond pour former une enveloppe de protection à trois côtés. La matière qui sert à assembler les feuilles doit être souple et sa nature a été développée progressivement au cours des années avec les progrès des techniques des batteries et les nouvelles matières sur le marché. les brevets britanniques n0 448 468 et n0 838 310 décrivent deux exemples récents de ce type de réalisation, et selon lesquels la matière d'assemblage consiste en un caoutchouc souple qui est moulé en position autour des bords des séparateurs.Dans ce cas, chaque enveloppe doit être fabriquée individuellement en introduisant une bande de caoutchouc souple dans un moule et en le moulant ensuite dans sa position.

Dans un développement plus récent, la matière d'assemblage consiste en une gouttière extrudée en chlorure de polyvinyle qui est soudée par chauffage à haute fréquence sur des séparateurs extrudés ou frittés en chlorure de polyvinyle. Ces enveloppes doivent encore être manipulées individuellement en ce qu'un ensemble comprenant les séparateurs et les longueurs de gouttière extrudée doit être introduit dans un moule ou un calibre pour y être soumis individuellement à l'opération de soudage. Dans un développement encore plus récent, il a été proposé d'utiliser des séparateurs en une matière à base de polyester qui ne permet pas le soudage à haute fréquence, par exemple un matelas de polyester microporeux imprégné d'une résine phénolique thermodurcissable.Des séparateurs faits d'une matière de ce genre peuvent être assemblés au moyen d'un cordon de mousse plastique extrudée par une buse le long des bords de l'ensemble, mais la même limitation de base que dans les procédés antérieurs existe encore, c'est-à-dire que chaque ensemble doit être maniupulé individuellement, par exemple pour le placer dans un calibre ou une pince pour y extruder ensuite la mousse plastique le long des bords.

Selon l'invention, des ensembles, comprenant chacun une pla que de batterie (ou une plaque de remplacement) intercalée et alignée entre deux séparateurs qui sont chacun légèrement plus grands que la plaque, sont entraînés.successivement par un convoyeur devant une buse d'extrusion qui extrude une mousse de plastique dans l'intervalle entre les séparateurs pour fermer ainsi cet intervalle et assembler les séparateurs. Ainsi, au lieu de manipuler individuellement les ensembles, ils sont amenés successivement devant la buse d'extrusion dans un processus dans lequel la plupart des opérations individuelles peuvent être automatisées.

En général, trois côtés de l'enveloppe doivent être fermés, ce qui implique au moins deux passages devant une buse d'extrusion bien que, de préférence, deux passages seulement soient utilisés, les deux côtés opposés étant fermés simultanément au cours d'un même passage entre deux buses opposées. Mais, dans certaines circonstances, la fermeture d'extrémité peut être supprimée, seuls les côtés étant fermés pour former une gaine ouverte à ses extrémités qui peut ainsi être réalisée en une seule passe. Au cours de la description qui va suivre, il sera supposé que le fond est également fermé.

De préférence, chaque buse d'extrusion est suivie, dans la direction du déplacement du convoyeur respectif, d'un dispositif à profilé qui pousse le cordon de mousse dans l'intervalle entre les séparateurs, en contact avec le bord de la plaque de batterie, et qui, simultanément, replie la mousse autour des bords des séparateurs pour donner au cordon un profil extérieur lisse et régulier. Bien qu'il soit possible d'exécuter les opérations avec la plaque de batterie elle-même remplacée par une fausse plaque, il est préférable d'effectuer les opérations avec la plaque réelle elle-même en position car cela permet que le joint soit exécuté directement sur la matière de la plaque sous l'effet du dispositif à profilé.Etant donné que ce dispositif se trouve immédiatement après la buse d'extrusion, à un endroit où la mousse est encore dans un état pâteux, ce dispositif consiste de préférence, au moins en partie, en une molette à proflé qui tourne en contact avec le cordon de mousse plutôt que de glisser sur lui. Cette molette peut être faite d'un métal dont la conductibilité thermique est relativement bonne, par exemple en Duralumin ou en acier inoxydable, qui aide à solidifier la surface de la mousse, suffisamment pour permettre un bon dégagement de la molette. Cette der nière peut être suivie par une glissière à profilé qui maintient le profil formé par la molette et qui continue à refroidir la mousse.De préférence, un lubrifiant tel qu'une émulsion d'huile de silicone dans l'eau est injecté à l'entrée de la glissière à profilé afin d'éviter de déchirer la surface de la mousse, de faciliter son refroidissement et d'obtenir un bon fini superficiel.

Etant donné que cette émulsion est inerte, elle n'a aucun effet néfaste sur les performances ou la longévité de l'élément dans lequel l'ensemble est monté.

Comme cela a déjà été indiqué, les deux côtés de l'élément peuvent être fermés simultanément au cours d'une seule passe entre des buses d'extrusion opposées et, bien que cette passe soit exécutée avant la fermeture de l'extrémité de l'enveloppe, il peut y avoir avantage à fermer d'abord l'extrémité au cours d'un passage et à fermer les deux côtés au cours d'un autre. Quand l'extrémité a été fermée, la plaque est maintenue plus fermement en position par rapport aux séparateurs, ce qui facilite la fermeture des deux côtés opposés. Bien que les opérations séparées de fermeture de l'extrémité et de fermeture simultanée des côtés opposés soient similaires en principe, des variantes mineures peuvent être introduites pour répondre aux conditions légèrement différentes des deux opérations.

Si l'on suppose que l'extrémité doit être fermée avant les deux côtés, l'ensemble superposé de la plaque et des deux séparateurs doit être maintenu en position correcte pendant les opérations et, à cet effet, un convoyeur à bande flexible peutvêtre utilisé avec des barrettes verticales légèrement plus espacées que la largeur de chaque ensemble. Ces barrettes assurent un positionnement positif de chaque ensemble, l'extrémité étant accessible à la buse d'extrusion. les éléments de chaque ensemble peuvent être amenés au convoyeur manuellement ou automatiquement et, après le passage devant la buse, chaque ensemble passe de préférence par une molette à profilé suivie par une glissière à profilé, de la manière décrite ci-dessus. Etant donné que la buse d'extrusion fonctionne de façon continue, il reste une bande de mousse extrudée qui relie les ensembles voisins et qui doit être coupée à l'extrémité du convoyeur pour séparer les ensembles. les ensembles séparés peuvent ensuite-être emmagasinés momentanément avant de passer à la phase suivante de fermeture simultanée. des côtés opposés mais, en variante, chaque ensemble avec son extrémité fermée peut passer directement à l'étage suivant qui peut consister en un autre convoyeur perpendiculaire au premier de manière que les ensembles soient entraînés dans la direction de leur longueur.

En variante également, le second convoyeur peut être aligné avec le premier ou en être complètement séparé.

L'entrée de l'étage suivant peut consister en une table à rouleaux de positionnement comportant des rouleaux latéraux destinés à centrer la plaque entre les deux séparateurs et également à l'aligner dans la direction longitudinale correcte. Dans le but de maintenir cet alignement, ce second convoyeur consiste de préférence en deux bandes convoyeuses associés qui sont pressées l'une sur l'autre de manière à serrer chaque ensemble entre elles. Le fait de maintenir fermement les ensembles de cette manière élimine la nécessité des barrettes d'alignement décrites à propos da premier étage, et les ensembles peuvent avancer très près les uns des autres, virtuellement en contact entre eux.Les deux bandes convoyeuses peuvent être pressées l'une sur l'autre, par exemple par des rouleaux poussés par des ressorts ou par leur propre poids contre la bande supérieure, la bande inférieure étant supportée rigidement de manière à ne pas céder.

Chaque ensemble ayant été centré entre les deux bandes convoyeuses au moyen des rouleaux d'alignement passe symétriquement entre deux buses d'extrusion opposées qui extrudent de la mousse dans l'intervalle entre les séparateurs et également en contact avec le bord de la plaque de batterie. Cette mousse se soude automatiquement sur la fermeture de mousse déjà durcie au fond de chaque ensemble et elle est mise en forme simultanément sur les deux côtés de la manière décrite ci-dessus Les buses d'extrusion sont réglées séparément de manière à produire un léger excès de mousse qui est roulée ou pliée par les dispositifs à profilé autour des bords des séparateurs, de manière à former un joint sar.

Comme cela a déjà été expliqué, les dispositifs à profilés consistent de préférence en des molettes suivies par des guides et qui peuvent être réglées préalablement en fonction de la largeur globale spécifique imposée pour l'assemblage final des plaques dans un bac d'élément, La fourniture contrôlée d'un lubrifiant en ces points laisse un bon fini de surface, comme cela a déjà été décrit.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
La fig. 1 est une vue en plan montrant deux unités séparées pour la fermeture d'extrémité et la fermeture simultanée des côtés opposés, ces unités étant placées l'une derrière l'autre,
La fig. 2 est une vue schématique de coté de l'unité de fermeture des deux côtés,
La fig. 3 est une coupe à plus grande échelle de la partie supérieure de la fiy 2,
La fig. 4 est une vue en bout correspondant à la fig. 2, et
La fig. 5 est une coupe de détail d'une partie d'enveloppe, montrant-la configuration du cordon de mousse formant le joint entre les deux séparateurs.

la fig. 1 illustre la disposition générale de l'appareil, dans son ensemble, et les phases des opérations déjà décrites. Des ensembles superposés, par exemple désignés par 1, comprenant chacun une plaque de batterie entre deux séparateurs, sont préparés et conservés dans un magasin désigné globalement par 2, pour être amenés à une unité de fermeture d'extrémité désignée globalement par 3. Une bande convoyeuse flexible 5 portant des barrettes verticales d'alignement 6 est entraînée par un moteur électrique, à une vitesse variable à l'infini, non représenté, et des ensembles 1 provenant du magasin 2 sont placés sur la bande convoyeuse entre les barrettes 6 respectives et des épaulements de positionnement 6A associés, rivetés sur la bande 5.

les barrettes 6 comportent une rainure à une extrémité pour permettre de centrer la plaque entre les séparateurs, et l'alignement longitudinal de l'ensemble est assuré par un épaulement réglable 7 portant également une rainure de manière que les séparateurs recouvrent la plaque en laissant un espace pour l'extrusio de mousse. Quand chaque ensemble a été positionné correctement contre l'épaulement 7, ainsi qu'entre la barrette 6 et l'épaulement 6A, il est maintenu dans cette position par une pince à ressort 8 associée avec chaque barrette 6 et passant de sa position de repos à sa position de travail par une tige de commande 9 qui se déplace au-dessous.

Sous l'effet du mouvement de la bande convoyeuse 5, les ensembles la passent successivement devant une buse d'extrusion 10, une molette métallique 11 à profilé refroidie par un jet d'air lIA et un guide à profilé 12. Quand chaque ensemble approche de la buse 10, il passe au-dessous d'un doigt élastique 17 qui empêche les séparateurs de s'écarter sous l'effet de la pression de la mousse injectée. Bien que cela n'apparaisse pas sur la fig. 1, l'entrée du guide 12 est évasée et un lubrifiant est injecté en ce point, comme cela a déjà été décrit. Au moment où les ensembles la quittent le guide 12, la mousse est suffisamment durcie pour que la bande en excès, ou la "queue" de mousse durcie soit coupée en deux phases, en 13A et 13E, par des couteaux qui fonctionnent en synchronisme avec le passage des barrettes d'alignement 6.

Les couteaux sont commandés par un capteur photo-électrique ou pneumatique de manière à effectuer une première coupe en 13A au bord avant de chaque ensemble et une seconde coupe en 13B au bord arrière. Les ensembles fermés, maintenant désignés par 1B, passent à un magasin temporel 15, mais si les taux de production des deux étages sont les mêmes, ils peuvent passer directement par le magasin jusqu'à une table à rouleaux 16.

La fig. 5 montre schématiquement le résultat de l'extrusion de mousse par la buse 10. La plaque dé batterie est désignée par 20 et les deux séparateurs par 21, portant des nervures 22 de la manière habituelle. La mousse extrudée est représentée en 24, avec l'effet de la molette à profilé qui pousse la mousse en contact intime avec les séparateurs tout en les empêchant de s'écarter.

La molette replie également le léger excès volontaire de mousse autour des bords des séparateurs, en 25, de manière à augmenter la longueur de la surface adhérente et, par conséquent, la solidité mécanique de l'ensemble obtenu. Comme le montre la fig. 5, le profil d'une section du cordon de mousse est celui d'une double gouttière qui, lorsqu'elle est solidifiée, est de par sa nature plus solide qu'un simple joint plat. Par conséquent, les ensembles qui quittent l'unité 3 sont fermés le long de leur bord inférieur de la manière décrite ci-dessus, et ils arrivent sous cette forme sur la table à rouleaux 16, par l'intermédiaire du magasin 15 ou directement depuis le convoyeur 5.

les ensembles partiellement fermés, encore désignés par 1, passent ensuite à une unité séparée 120 qui ferme simultanément les deux côtés, comme cela a été décrit ci-dessus. Les ensembles pénètrent dans l'unité 120 avec leurs fonds en avant, les bords supérieurs pouvant etre identifiés par la présence des queues de connexion 18.Les unités sont d'abord alignées par les rouleaux d'alignement 121 sur la table 16 avec la bande inférieure 122 et la bande supérieure 123 d'un convoyeur à double bande à pression qui les entralne suivant la longueur de l'unité 120, des unités étant amenées au convoyeur par deux rouleaux d'avance 125, comme le montre la fig. 2. les rouleaux 121 sont poussés par des ressorts l'un vers l'autre, contre des butées respectives de manière à permettre le passage des parties en saillie du joint de mousse fermant l'extrémité de chaque ensemble, tout en centrant de façon positive chaque plaque entre le séparateur du dessus et celui du dessous.

Dans l'exemple particulier, le convoyeur est entrainé par un moteur électrique, par l'intermédiaire d'une transmission hydraulique Carter à vitesse variable, non représentée. Non seulement les rouleaux 21 alignent les ensembles avec les bandes convoyeuses, mais ils assurent également que la plaque est centrée entre les deux séparateurs et que l'alignement longitudinal est correct. La bande inférieure 122 est supportée par une plaque 30, apparaissant sur la fig. 3, et elle comporte une nervure d'alignement 31 passant dans un guide 32 afin d'éviter tout mouvement latéral de cette bande. La bande supérieure 123 comporte une nervure 34 similaire d'alignement, suivant sa longueur, ou des tronçons espacés de façon intermittente et de longueur appropriée. Cette nervure passe dans un guide 35 qui la maintient exactement en position latérale par rapport à la bande 122.De plus, la bande 123 subit l'action de rouleaux 36 poussés par des ressorts ou par leur propre poids, comme le montre la fig. 2, afin de maintenir une pression ferme entre les deux bandes et éviter tout déplacement des ensembles empilés 1 qui y sont maintenus.

Les ensembles 1 maintenus fermement de cette manière passent entre deux buses d'extrusion opposées 40, similaires à la buse 10, et qui injectent simultanément de la mousse par les deux cotés pour obtenir une configuration similaire à celle illustrée par la fig. 5. Après les buses 40, les ensembles passent entre des molettes à profilé 41 refroidies par des jets d'air 41A et des guides à profilé 42 similaires aux éléments Il et 12 respectifs déjà décrits en regard de l'unité 3. Ces éléments mettent en forme et refroidissent le cordon de mousse, de manière déjà décrite, et lui confèrent un fini régulier. L'écartement entre les guides 42 est réglé préalablement par une jauge à la dimension latérale globale voulue, en vue de l'assemblage ultérieur des enveloppes dans un bac d'élément.

les ensembles 1 qui passent par l'unité 120 sont représentés avec un écartement uniforme mais, s'ils sont amenés manuellement aux rouleaux 125, comme c'est fréquemment le cas, particulièrement si les ensembles sont prélevés à la main dans le magasin 15, lte- cartement est inévitablement irrégulier. Comme cela a été décrit en regard de l'unité 3, les ensembles qui quittent les guides 42 sont reliés par des "queues" de mousse durcie, désignéesen 45, et aes queues~ doivent être coupées pour séparer les ensembles. Tandis qu'il est relativement simple d'effectuer cette opération quand l'intervalle entre les ensembles voisins est constant comme dans l'unité 30, l'opération de coupe doit être -commandée avec davantage de soins quand les intervalles sont irréguliers.

A cet effet, les ensembles entre les bandes 122 et 123 traversent un faisceau lumineux, non représenté, provenant par exemple d'une source de lumière à l'-arséniure de gallium. Dans cet exemple particulier, le faisceau lumineux traverse un filtre rouge d'un taux élevé de réjection de la lumière ambiante, ou autre, et le faisceau est reçu par une tête photodétectrice. Quand le bord avant de chaque ensemble 1 coupe le faisceau lumineux, deux lames tournantes 48, actionnées pneumatiquement, démarrent et, après un intervalle réglable commandé par un circuit à retard éleCtronique, les lames 48 coupent rapidement les queues de mousse, pour en éliminer les bords avant de l'ensemble et laisser une coupe nette à l'extrémité des séparateurs.Quand le photodétecteur est à nouveau aligné avec l'ensemble qui a complètement traversé le faisceau, le signal qui en résulte actionne à nouveau les lames tournantes pour couper les bords arrière des queues de mousse et laisser ainsi une coupe propre aux bords arrière des séparateurs. Chaque ensemble successif est traité de cette manière et sort de l'unité 120 sans aucune saillie de mousse, comme représenté en 50. L'enveloppe est alors terminée et prête à être utilisée. Elle peut par exemple poursuivre encore une courte distance sur le convoyeur jusqu'à ce qu'elle soit déchargée sur une table à rouleaux, non représen-tée, pour être mise de côté en vue de son emmagasinage.Grâce à la détection du bord avant et du bord arrière de chaque ensemble, de la manière décrite ci-dessus, il est possible de permettre des intervalles aléatoires entre les ensembles et également de changer leurslongueurs sans imposer de réglage de commande dans l'unité elle-même. Mais, pour différentes largeurs des ensembles, différents éléments de l'unité doivent être réglés en conséquence, par exemple les rouleaux d'alignement 121, les buses à extruder 40, les dispositifs à profilé 41 et 42 et les lames tournantes 48.

Les fig. 2 et 4 illustrent différentes caractéristiques de construction de l'appareil qui n'ont pas été décrites. Ainsi, la fig. 2 montre un bâti 52 en tube d'acier qui supporte les bandes convoyeuses 122 et 123 et les autres éléments décrits jusqu'ici, ainsi que le moteur électrique d'entraînement et la transmission à vitesse variable déjà mentionnée et désignée par 53. Cette transmission est accouplée avec les deux bandes convoyeuses 122 et 123 par une chaîne ou une courroie 54.

La fig.4 illustre des détails des dispositifs d'extrusion de l'unité 120, montrant que les buses sont alimentées par des machines à extruder 56 supportées par des bâtis 57 assemblés avec le bàti principal 52 pour former un ensemble entièrement rigide.

Les machines à extruder sont alimentées en matière brute pour la mousse, par des trémies 58 qui peuvent être réglées sur les bâtis 57 aussi bien horizontalement que verticalement, comme l'indiquent les flèches 59. D'une façon générale, la mousse de polyéthylène semble donner les meilleurs résultats, mais d'autres types de mousses peuvent également convenir, la condition générale étant que, après durcissement, la mousse assure un assemblage solide entre les éléments de l'ensemble et soit suffisamment élastique pour ne pas se rompre pendant les manipulations ultérieures.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de fabrication d'enveloppes de plaques de batteries de générateurs électriques, caractérisé en ce que des ensembles successifs comprenant chacun une plaque de batterie, ou une plaque de remplacement, intercalée et alignée entre deux séparateurs qui sont chacun légèrement plus grands que la plaque, sont alignés successivement par un convoyeur devant une buse d'ex- trusion qui extrude de la mousse de matière plastique dans l' in- tervalle entre les séparateurs pour fermer cet intervalle et assembler les séparateurs.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cordon extrudé de mousse est serré dans l'intervalle entre les séparateurs au moyen d'un dispositif à profilé disposé le long du trajet du convoyeur, après la buse d'extrusion respective.

3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque cordon extrudé de mousse est mis en forme par une molette tournante à profilé suivie par une glissière à profilé.

4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque molette à profilé presse le cordon de mousse extrudé dans l'intervalle entre les deux séparateurs et replie simultanément la mousse autour des bords des séparateurs.

5 - Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'xi lubrifiant est injecté à l'entrée de la glissière à profilé.

6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les côtés opposés de chaque enveloppe sont fermés simultanément en faisant passer chaque ensemble entre des buses d'extrusion opposées.

7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le fond de chaque enveloppe est fermé en faisant passer chaque ensemble devant une buse d'extrusion séparée.

8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fond de chaque enveloppe est fermé-avant les côtés, chaque ensemble étant entraîné devant la buse d'extrusion formant le joint du fond au moyen d'une bande convoyeuse flexible comportant des barrettes verticales d'alignement espacées d'une distance supérieure à la largeur de chaque ensemble.

9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la buse d'extrusion formant le joint du fond fonctionne de façon continue, les bandes de mousse extrudée reliant des ensembles voisins étant coupées à l'extrémité du convoyeur.

10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les bandes de mousse extrudée sont coupées par des couteaux commandés par des capteurs qui détectent successivement le bord avant, puis le bord arrière de chaque ensemble et qui font fonctionner les couteaux en conséquence.

Il - Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque ensemble est entraîné entre des buses d'extrusion opposées en étant maintenu entre deux bandes convoyeuses associées qui sont serrées l'une contre l'autre de manière à serrer entre elles chaque ensemble.

12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacune des buses d'extrusion opposées fonctionne de façon continue, les-bandes de mousse extrudée qui relient des ensembles voisins étant coupées par des couteaux commandés par des capteurs qui détectent successivement le bord avant, puis le bord arrière de chaque ensemble et qui font fonctionner les couteaux en conséquence.