Brevet FR2112224A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne un dispositif de réglage des anodes dans une cellule d'électrolyse, en particulier dans les cellules pour ltélectrolyse des chlorures alcalins par le procédé de l'amalgame en utilisant des cathodes horizontales en mercure. Dans les cellules de ce type, le réglage de l'intervalle optimal entre les anodes et les couches de mercure servant de cathodes est nécessaire pour éviter une perte d'énergie et des courts-circuits. Les cellules norizontales au mercure sont généralement constituées par un bac allongé fermé ayant une légère inclinaison. Le mercure servant de cathode est introduit à l'extrémité la plus élevée de la cellule, et il s1 écoule le long du fond de la cellule en direction de ltextrémité la plus basse. Les anodes sont habituellement des blocs rectangulaires en graphite ou en un métal, tel que le titane, résistant à la corrosion, qui est éventuellement activé par des métaux de la famille du platine ou leurs composés, en particulier leurs oxydes.Ces blocs constituant les anodes sont reliés à des amenées conductrices de courant et les faces inférieures des anodes sont situées à une faible distance au-dessus de la cathode en mercure en écoulement. L'intervalle entre les anodes et la cathode en mercure a une grande importance. I1 doit être aussi faible que possible pour empêcher une consommation indésirable d'énergie due à la production de chaleur ; mais il ne doit pas non plus être trop petit, pour éviter de façon sare des courts-circuits ou l'apparition de réactions secondaires indésirables. Cet intervalle doit en général être maintenu entre 3,0 et 5,0 mm. L'intervalle entre les anodes et la cathode augmente pendant le fonctionnement à cause de la consomnation de matière, en particulier dans le cas des anodes en grapilit e, de sorte que la consommation d'énergie augmente-et qutuil réglage ultérieur de l'intervalle est nécessaire. D'autres difficultés apparaissent toujours dans les cellules à 1'analgane quand des courts-circuits se produisent. Ceux-ci peuvent être dQs par exemple à la rupture de parties des anodes, au changement de la hauteur du niveau du mercure, au relâcnement du dispositif de t.air.tien des anodes ou encore à d'autres causes, de sorte que l'anode peut entrer en contact avec la cathode en mercure et met la cellule ors d'état de fonctionner. I1 est connu de régler individuellement chaque anode. Cela a lieu, dans des dispositifs connus, par exemple au moyen de tiges filetées qu'on actionne à la main de façon simple. Un tel réglage n1 est naturellement pas économique, parce qutil exige une main d'oeuvre importante. On connait également des dispositifs de réglage actionnés mécaniquement, et éventuellement commandés automatiquement dans lesquels, au moyen d'appareils de réglage rotatifs, par exemple de moteurs électriques ou de moteurs hydrauliques pas à pas, qui actionnent une tige filetée, les anodes sont déplacées en hauteur. Avec ces dispositifs, il est donc nécessaire de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation, ce qui exige une dépense élevée à cause des dispositifs auxiliaires et des appareils de transmission qui sont nécessaires à cet effet. La présente invention a pour objet un dispositif de réglage en hauteur des anodes, qui est exempt de ces inconvénients et permet de régler de façon simple et à la valeur optimale les intervalles des anodes. On a trouvé que, dans un dispositif pour régler la hauteur des électrodes dans des cellules d'électrolyse, en particulier des anodes dans les cellules d'électrolyse de solutions aqueuses de chlorures alcalins par le procédé à l'amalgsme, cellules essentiellement constituées par un bac à cathode en mercure et à couvercle de cellule et dans lesquelles les anodes sont fixées sur une structure porteuse disposée au-dessus du couvercle de la cellule, et réglable en hauteur, et traversent de façon étanche, et en pouvant coulisser, le couvercle de la cellule, on pouvait atteindre comme suit le but défini au paragraphe précédent, en munissant la structure porteuse d'au moins un dispositif de commande pneumatique à membrane fixé a) au bac ou b > à la structure porteuse, ou à des éléments structurels qui leur sont rigidement liés, la membrane du dispositif de commande pneumatique à membrane étant reliée rigidement à l'une des extrémités d'une tige, dont l'autre extrémité est reliée dans le cas a) à la structure porteuse, et dans le cas b) au bac, ou aux éléments structurels qui leur sont rigidement liés. Dans le dispositif suivant l'invention, le mouvement de translation du dispositif de commande pneumatique à membrane est utilisé directement, c'est-à-dire sans être transformé en un mou vement d'un autre genre, comme dans les dispositifs connus, pour régler en hauteur les anodes. Dans une forme préférée de réalisation du dispositif suivant l'invention, la structure porteuse, qui suporte ies anodes, prend appui sur le bac de la cellule d'électrolyse par l'interméd aire de ressorts, par exemple de ressorts à lame ou de ressorts spira- lés.Ces ressorts, qui supportent le poids de la structure porteu- se ainsi que les anodes qui lui sont liées, et aussi eventuellement des dispositifs auxiliaires liés à la structure porteuse, sont de préférence réalisés de façon qu's l'état de repos de 'a cellule, l'intervalle entre la surface irfriure de l'anode et la cathode qui lui fait face soit supérieur à l'in ralle C'Ct.1- mal.La force antagoniste, s'opposant à la force du ressort, qui est nécessaire pour obtenir l'intervalle optimal, est obtenue 4u fait que le dispositif de commande rneumatique à membrane, c'està-dire également la tige reliée rigidement à la membrane, raproche les parties écartées l'une de l'autre par les ressorts, à savoir le bac, ou bien la cellule, et la structure porteuse des anodes. Comme le poids des anodes et de leur structure porteuse est supporté par les ressorts, il suffit de surmonter la force des ressorts. On waintient,à sa valeur optimale, l'intervalle des anodes pendant le fonctionnement de la cellule, par exemple, en associant, de façon connue en soi, à chaque dispositif de commande à membrane, par l'intermédiaire de la tige, un dispositif pneumati- que de régulation de position, qui impose une relation définie entre la pression de co.-;;ande qu'il reçoit et la position de la tige et par suite un intervalle d'anode défini. Cn vite ainsi des modifications indésirables de l'intervalle de i anode, provoquées par exemple par une modification, due à une influence quelconque, du poids de la structure porteuse et/ou des anodes, ou par l'apparition de défauts d'étanchéité des chambres à membrane du dispositif de commande à membrane, ainsi que par des modifications de la force du ressort. Le dispositif suivant l'invention convient par suite particulièrement au réglage à distance ainsi qu'au poat-réglage automatique de l'intervalle de l'anode. On a représenté schématiquement et à titre d'exemples sur les figures 1 à 3 différentes formes de réalisation du dispositif suivant l'invention. Sur toutes les figures, les mêmes éléments du dispositif sont affectés des mêmes chiffres de référence. Sur la figure 1, qui est une coupe à travers une cellule d'électrolyse, l'anode 1 est fixée à la structure porteuse 2. L'anode traverse le couvercle 9 de la cellule et pénètre dans le bac 3, sur la surface inférieure de laquelle s'écoule le mercure constituant la cathode. La structure porteuse prend appui sur le bac par l'intermédiaire d'au moins trois ou quatre ressorts 4,de manière que l'intervalle entre l'anode et la cathode soit supérieur à l'intervalle optimal. (On n'a représenté sur la figure qu'un seul ressort 4). Dans le cas de quatre ressorts, ils sont de préférence disposés aux angles de la structure porteuse. Dans le cas de trois ressorts, deux d'entre eux peuvent être disposés aux angles sur un c8té, et le troisième sur l'autre côté à égale distance de ces aeux angles.Dans le cas des structures porteuses les plus longues, il est naturellement également possible de disposer plus de trois ou quatre ressorts. 5 désigne un dispositif mécanique de réglage permettant de compenser par exemple des différences de longueur ou de charges des ressorts. Les dispositifs 6 de commande à membrane sont fixés sur la structure porteuse. La tige 7 transmet le mouvement de translation de la membrane du dispositif 6 au bac et modifie ainsi,dans la mesure désirée,l'intervalle de l'anode. Le réglage a lieu au moyen d'un régulateur de position 8, qui reçoit sa valeur nominale au moyen d'une pression de commande pneumatique. La figure 2 représente un dispositif qui se distingue de celui représenté sur la figure 1 essentiellement par le fait que le dispositif 6 de commande à membrane est fixé sur le bac de la cellule.Le fonctionnement de ce dispositif est analogue à celui du dis positif représenté sur la figure 1. La figure 3 représente une forme particulièrement avantageuse de réalisation du dispositif suivant l'invention. Dans cette forme de réalisation, la cellule est disposée sur un chassies, de sorte qu'on peut disposer, facilement accessibles sous la cellule, les amenées de courant aux électrodes ainsi que les dispositifs pneumatiques de commande à membrane. Dans les formes de réalisation du dispositif suivant l'invention qui ont été décrites ci-dessus et sont illustrées par les figures, les dispositifs de commande à membrane et les ressorts agissent sur les mêmes points de la structure porteuse ou du bac. il est naturellement également possible de disposer les disposi tifs de commande et les ressorts de manière qu'ils agissent sur des points espacés les uns des autres, et, s'écartant des formes de réalisation représentées, il est également possible de recou rir à un nombre différent de ressorts et de dispositifs de commande. Les avantages que le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir résident en particulier dans le fait qu'un réglage précis de la hauteur des anodes est rendu possible de façon économique et fiable, car on peut transmettre directement aux anodes les mouvements de translation des dispositifs pneumatiques de commande à membrane, sans aucune espèce de transformation en d'autres formes de mouvement. Les dispositifs de commande à membrane utilisés dans le dispositif suivant l'invention ne constituent pas des réalisations spéciales, et on peut au contraire utiliser les appareils du commerce usuels de fabrication industrielle. Dans la forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, dans laquelle des ressorts d'appui de la structure porteuse des anodes sont disposes contre le bac, on obtient en outre l'avantage, que, si la pression pneumatique de commande vient à faire défaut, des courts-circuits, provoqués par l'entrée d'anodes en contact avec le mercure de la cathode, sont évités, car les ressorts augmentent automatiquement l'intervalle. REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour régler la hauteur des électrodes dans des cellules d'électrolyse, en particulier des anodes dans les cellules d'électrolyse de solutions aqueuses de chlorures alcalins par le procédé à l'amalgame, cellules essentiellement constituées par un bac à cathode en mercure et à couvercle de cellules et dans lesquelles les anodes sont fixées sur une structure porteuse disposée au-dessus du couvercle de la cellule, et réglable en hauteur, et traversent de façon étanche, et en pouvant coulisser, le couvercle de la cellule, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un dispositif de commande pneumatique à membraneassocié à la structure porteuse et fixé a) au bac ou b) à la structure porteuse, ou à des éléments structurels qui leur sont rigidement liés, la membrane du dispositif de commande pneumatique à membrane étant reliée rigidement à 1' une des extrémités d'une tige, dont l'autre extrémité est reliée dans le cas a) à la structure porteuse, et dans le cas b) au bac, ou aux éléments structurels qui leur sont rigidement liés. 2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que des ressorts sont disposés entre le bac et la structure porteuse. 3. - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les ressorts et les extrémités des tiges attaquent les mêmes points de la structure porteuse et du bac respectivement.