Brevet FR2040315A1 — publié le 19710122

- 1 - 2040315 La présente invention concerne des électrodes utilisées pour des traitements électrociiimiques. Un exemple particulier, mais non exclusifsd'un tel traitement comprend la décomposition électrolytique de la saumure en chlore gazeux et en soude caus-5 tique dans une cellule à mercure En pratique, les anodes en graphite sont souvent montées 10 dans des cellules à mercure aux extrémités de dispositifs d'alimentation réalisés en un métal de conductivité élevée et de faible résistance électrique, par exemple en cuivre, à l'aide desquels chaque anode est mise en position et est alimentée en courant • électrique, -"-la connexion électrique réalisée entre le cuivre et 15 le graphite doit présenter une résistance électrique aussi faible que possible et le montage doit pouvoir être démonté facilement afin de remplacer l'anode, le montage peut se présenter sous la forme d'un joint comprimé ou d'une liaison par vissage entre le graphite et l'extrémité du dispositif d'alimentation en cuivre. 20 le cuivre est protégé de l'environnement corrosif constitué par la saumure et le chlore à l'aide de n'importe quel dispositif approprié, par exemple à l'aide de mastic bitumineux seul ou en combinaison avec un tube en matière céramique qui entoure le dispositif d ' alimentation. 25 l'industrie qui produit le chlore et l'alcali ayant aban- donné les électrodes en graphite pour utiliser des électrodes formées de corps en un métal filmogène (par ce terme on entend le titane, le niobium et le tantale ainsi que les alliages ayant pour-bases ces métaux, et qui sont appelés collectivement ci-après 30 des "métaux du groupe titane") pourvus d'un revêtement approprié (par exemple en métaux du groupe platine ou leurs oxydes), l'utilisation d'un connecteur analogue à celui utilisé pour le graphite a posé le problème de la, réalisation d'un joint démontable dans lequel l'un des métaux est du titane et qui peut présenter des 35 difficultés en ce qui concerne sa résistance3 ceci étant dtl à la pellicule d'oxyde qui se forme sur le titane. Cette difficulté a été supprimée dans une certaine mesure en utilisant des pressions 70 15352 2040315 de serrage très élevées permettant de réduire la résistance électrique du joint. Bien qu'on ait pris le cuivre comme exemple d'un métal dont la conductivité est élevée et dont la résistance de contact 5 est faible, il va de soi qu'un tel métal peut être par exemple de l'argent, du cuivre, ou de l'aluminium ou "bien de l'aluminium portant un revêtement métallique, par exemple en argent ou en étain, afin d'améliorer sa conductivité de surface. En conséquence, la présente invention concerne un connecteur 10 électrique qui ne présente pas de telles difficultés. Suivant la présente invention, un connecteur utilisé pour une électrode comporte un "bossage en un métal de conductivité élevée et de faible résistance de contact qui est fixé, en formant un joint présentant une résistance électrique négligeable, sur le 15 corps d'une électrode en un "métal du groupe titane", un dispositif" amovible d'alimentation en courant, en un métal de conductivité élevée et à faible résistance de contact électrique, étant en contact avec le bossage,et un dispositif serrant le dispositif d'alimentation en le .mettant en contact électrique avec le bossage 20 et isolant le bossage et le dispositif d'alimentation de l'environnement corrosif„ De préférence, on choisit le métal du bossage parmi des métaux de conductivité élevée tels que le cuivre, l'aluminium, l'aluminium pourvu d'un revêtement d'argent, l'aluminium pourvu 25 d'un revêtement d!étain, et l'argent. De préférence, le bossage est fixé par soudage sur le corps de l'électrode avec une résistance électrique négligeable. Ce soudage est effectué de préférence par- friction. En fixant le bossage sur le métal du groupe titane, et en 3'--> mettant en contact le bossage avec le dispositif d'alimentation, le démontage du connecteur électrique e'effectue* à l'endroit d'une surface de jonction dont les rl-ux éléments présentent une faible résistance de contant, de sorte ou-'il est soins difficile d'obtenir une faible résistance électrique dans cette surface de 3 - jonction. Le dispositif sériant le dis].-.ritif d'alimentation et le 70 15352 - 3 - 2040315 dernier et le dispositif d'alimentation de 11 environnement corrosif, se présente sous la forme d'une couronne en un "métal du groupe titane" qui est fixée au corps de l'électrode autour du bossage, un tube de même métal entourant le dispositif d'alimen-5 tation, ces éléments étant reliés par vissage. La liaison par vissage comporte,, de préférence, un élément d'étanchéité afin d'éviter tout risque de pénétration d'un agent corrosif. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui 10 va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins : - les figures 1 à 4 sont des vues en élévation latérale 15 avec coupe axiale, de quatre modes de réalisation correspondants de l'invention. La figure 1 représente un corps d'électrode 10 en un métal du groupe titane, de préférence en titane même. La surface avant 11 du corps 10 est pourvue d'un revêtement eonducteui" ou bien 20 est montée sur un corps portant un tel revêtement, par exemple en un métal du groupe platine ou en un alliage ou en un oxyde d'un métal de ce groupe. Un bossage cylindrique 13 est fixé à la surface arrière 12 du corps 10. Le bossage 13 peut être en n'importe quel métal à ^5 conductivité élevée et faible résistance de contact, par exemple S en cuivre ou en aluminium, et dans ce mode de réalisation on a choisi l'aluminium pour souder par friction le bossage sur la surface 12, ce soudage étant plus facile avec de l'aluminium. Une couronne 14 en un métal du groupe titane, dans ce cas en 30 titane même, entoure le bossage 13. Cette couronne est également soudée par friction. La partie supérieure de la périphérie de' la couronne 14 est usinée et présente une partie de diamètre réduit 15, ea partie périphérique inférieure étant filetée comme on le voit en 16. 35 Le corps 10 de l'électrode est muni d'un dispositif d'alimen tation 17 qui est en ion métal à conductivité élevée et de faible résistance de contact, en cuivré ians cet exemple, bien qu'on 70 15352 - 4 - 2040315 puisse utiliser l'aluminium. Le dispositif d'alimentation 17 se présente sous la forme d'une barre pourvue à son extrémité d'une joue radiale 18 de même diamètre que celui du bossage 15. .Un tube 19 en titane protège de l'environnement le dispositif 5 d'alimentation 17 et,à l'extrémité inférieure du tube 19,est soudé en 20 -un corps tubulaire 21 dont le diamètre extérieur est plus grand que celui de la partie filetée correspondante 16 de la couronne 14 et qui est vissé sur celle-ci. Une bague d'étanchéité 22 est disposée entre la partie 15 de diamètre réduit et la surface 10 cylindrique opposée du tube 21. En service, par exemple dans une cellule à mercure de production de chlore et d'alcali, chaque électrode 10 est pourvue d'un dispositif d'alimentation 17 qui pend d'un système de distribution.. " électrique (non représenté) monté sur le toit' de la cellule ou au-"15 dessus de celui-ci. L'électrode 10 est montée à l'extrémité du dispositif d'alimentation 17 en introduisant son bossage dans le corps tubulaire 21 et elle est vissée et mise.en position en faisant tourner le tube 19 et le corps tubulaire 21. Un épaulement intérieur 23 du tube 21 serre la joue 18 contre la surface supérieure 20 24 du bossage cylindrique 13. On obtient ainsi une bonne connexion électrique à la surface de jonction entre la joue 18 et le bossage 13) et cette connexion peut encore être améliorée, en cas de besoin, en disposant entre les éléments une pâte de jonction brevetée pour barres omnibus. 25 La figure 2 représente un mode de réalisation qui diffère de celui de la figure 1 par le.fait qu'il est inutile de faire tourner le tube 19 et le corps tubulaire 21 de la figure 1 lorsque le corps de l'électrode est vissé sur le dispositif d'alimentation. la surface arrière 25 du corps 26 de 1'électrode de la figure 30' 2 est pourvue d'un bossage en cuivre ou en aluminium 21, et il convient" de noter que la hauteur du bossage 27 est très inférieure à celle du bossage 13 de la figure 1. Une couronne en titane 28 qui remplit la .même fonction que la couronne 14 de la figure 1, entoure le bossage 27 mais en est .35- .espacée radialement, toute la périphérie 29 de la couronne 28 _:. étant filetée et sa surface intérieure 30 comportant deux canaux . -annulaires .31 dans lesquels 'sont montées deux bagues d'étanchéité CQPY 15352 - 5 - 2040315 toriques 32. Le dispositif d'alimentation 33 en cuivre ou en a "in m-in-in m présente la même forme que le dispositif 17 de la figure 1 et il est serré par la pression qui lui est appliquée par un épaulement 5 34 d'un corps tubulaire en titane 35 soudé en 36 sur un tube de titane 37, cette pression étant appliquée par un écrou de serrage annulaire en titane 38 qui est vissé sur la partie filetée 29 de la couronne 28, une joue 39 dirigée radialement vers l'intérieur appliquant une pression sur 1'épaulement extérieur 40 du tube en 10 titane 35. Pour monter le corps 26 de l'électrode, il suffit de faire tourner 1'écrou de serrage 38, par exemple en utilisant une clef portant sur des méplats appropriés (non représentés) afin de serrer la surface supérieure 41 du bossage 27 contre l'extrémité 15 inférieure 42 du dispositif d'alimentation 33. Les bagues toriques 32 portent d'une manière étanche contre la surface extérieure 43 du corps tubulaire 35- La figure 3 représente une variante du mode de réalisation représenté sur la figure 2, et on a utilisé les mêmes références 20 numériques pour désigner des éléments correspondants. La modification réside dans le remplacement des surfaces serrées 41 et 42 du bossage 27 et du dispositif d'alimentation 33 par une surface de jonction tronconique réalisée entre un évidement tronconique convergent 47 du dispositif d'alimentation 33 et une surface com-25 plémentaire 48 de dimensions légèrement supérieures réalisée sur le bossage 27. Lorsqu'on utilise ce mode de réalisation de l'invention, il est possible de réduire la résistance électrique du joint entre les surfaces 47 et 48 et de l'amener à un niveau inférieur même à celui qui existe entre les surfaces 41 et 42 pour 30 -une pression de serrage donnée • quelconque. la figure 4 représente un corps d'électrode 50 en titane sur la surface supérieure 51 duquel est soudé par friction un bossage en cuivre, annulaire ,52. Un. goujon fileté 53 en titane soudé par .friction au corps-50 se dresse à l'intérieur du bossage 52. 35 Une rondelle élastique 54, par exemple en'caoutchouc, com plétée, en. cas ;de. besoin par du mastic 55, est disposée sur la . , surface 51 autour du bossage 52 et constitue un siège et un joint 70 15352 - 6 - 2040315 étanche pour un tube.en tit.ane 56. Le tube 56 est fixé par une bague de serrage 57 disposée à son extrémité supérieure et qui est vissée sur une partie filetée 58 du dispositif d'alimentation 61 en cuivre ,1a bague de serrage 57 portant sur une extrémité 5 rabattue du tube 56. le dispositif d'alimentation 61 est vissé étroitement sur le goujon fileté 53 afin de serrer ensemble la surface supérieure du bossage 52 et la surface inférieure du dispositif d'alimentation 61 qui constituent la surface de jonction. Dans une variante de tous les modes de réalisation- , on peut 10 utiliser à la place du titane un alliage de "titane - présentant les mêmes, caractéristiques de polarisation anodique et, par exemple lorsqu'il existe un risque d'attaque par crevasses du titane à découvert, on peut utiliser un alliage de titane contenant 0,15 en poids de palladium. De plus, bien entendu, on peut utiliser 15 d'autres métaux du "groupe titane", par exemple le niobium, le tantale et des alliages ayant pour base l'un ou l'autre de ces métaux. Dans une variante du premier mode de réalisation, la bague d'étanchéité 22 peut être remplacée par un composé d'étanchéité 20 breveté disposé sur les-filets de vis 16, par exemple une bande de polytétrafluoroéthylène non fritté. Dans une variante du quatrième mode de réalisation, le tube 5b peut être en une matière céramique ou en une matière plastique pour.mettre le dispositif d'alimentation 61 à l'abri de la 25 corrosion. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, m^is nullement limitatif,et qu'elle est susceptible de diverses "variantes sans sortir de son cadre. • COPY 70 15352 - 7 - 2040315 BETEimXCATIOtrS 1 — Connecteur utilisé pour une électrode, caractérisé en ce qu'il comprend un bossage en un métal de conductivité élevée et de faible résistance de contact électrique, fixé avec une résis- 5 tance électrique négligeable sur un corps d'électrode en un métal . du "groupe titane", un dispositif démontable d'alimentation en courant, en un métal de conductivité élevée et de faible résis- ; tance de contact électrique étant en contact avec le bossage et un dispositif serrant le dispositif d'alimentation, le mettant en 10 contact électrique avec le bossage et isolant ce dernier ainsi que le dispositif d'alimentation de l'environnement corrosif. 2 - Connecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal du bossage est choisi parmi des métaux à conductivité élevée tels que le cuivre, l'aluminium, l'aluminium pourvu 15 d'un revêtement métallique en argent, l'aluminium pourvu d'un re- i i vêtement métallique en étain, et l'argent. j 3 - Connecteur suivant la revendication 1 ou la revendication j 2, caractérisé en ce que le bossage est soudé sur le corps de l'électrode. 20 4 _ Connecteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le bossage est soudé par friction sur le corps de l'électrode. 5 - Connecteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif serrant le dis- 25 positif d'alimentation en courant sur le bossage et isolant ce dernier et le dispositif d'alimentation de l'environnement corrosif se présente sous la forme d'une couronne en un métal du "groupe titane" qui est fixée au corps de l'électrode, autour du bossage, ! un tube en un métal du "groupe titane" entourant le dispositif j i 30 d'alimentation, ces éléments étant vissés. 6 - Connecteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison vissée comporte un élément d'étanchéité évitant tout risque de pénétration de produit corrosif à travers la liaison vissée. 35 7 _ Ensemble caractérisé en ce qu'il comprend un corps d'électrode en un "métal du groupe titane", un bossage en un métal de conductivité élevée et de faible résistance de contact OQPY f 70 15352 - 8 - 20403.15 électrique, soudé avec une résistance électrique négligeable sur le corps de l'électrode, un dispositif démontable d'alimentation i en courant, en un métal de conductivité élevée et de faible résistance de contact électrique, placé en contact avec le bossage 5 et un dispositif serrant le dispositif d'alimentation et le mettant en contact électrique avec le bossage tout en isolant ce dernier et le dispositif d'alimentation de 1 ' environnement corrosif;; COPY