Brevet FR2174201A1 — publié le 19731012

Ia présente invention a pour objet un dispositif particulier pour la vidange d'une cellule d'électrolyse. D'une ~nièce générsle, les cellules d'électrolyse doivent powoir être vidées entièrement de l'électrolyte qu' elles contiennent, par exemple en cas d'arrêt de la production ou lorsqu'il s' agit de procéder à certaines réparations de la cellule. C'est en particulier le cas des cellules à diaphragme, pour lesquelles il est nécessaire de procéder périodiquement au remplacement du diaphragme, omette opération nécessitant habituellement un démontage de la cellule avec extraction du caisson cathodique. Dans le cas d'une cellule d' électrolys. à anodes verticales scellées dans le fond de la cellule, une vidange complète de celle-ci est également obligatoire chaque fois qu'il s' agit de remplacer des anodes usagées. Pour assurer la vidange d'une cellule d'électrolyse, celle-ci est généralement en commication, près du fond, avec un conduit qui traverse sa paroi et débouche à I' extérieur de la cellule,ce ce conduit étant obturé normalement par un bouchon amovible. Un conduit de ce genre est décrit sommairement dans le brevet français 70.33488 du 159.1970 publié sotts 3e 2061469 aunom de la Demanderesse. Au nomment de la lise en service d'une cellule d'électrolyse, le remplissage de celle-ci en électrolyte peut être effectué par gravité via un orifice d' alitation percé à travers le couvercle de la cellule. Dans le cas d'une cellule à diaphragme, en particulier d'une cellule à électrodes verticales, un remplissage par gravité de la cellule au moment de sa lise on activité est désavantageux, parce que le diaphragme est alors soumis à l'action mécanique du jet de liquide et risque d'être détérioré. Pour éviter une détérioration du diaphragme par érosion au contact d'un Jet de liquide au moment du remplissage de la cellule, on propose, dans le brevet français 1 226 852 du 5.6.1959 de DIAMOND AUClI CO, de prolonger l'orifice d'alimenta tion précité par un tube s' étendant à l'intérieur de la cellule, jusqu'au voisinage du fond de celle-ci.Un tube de ce genre présente malheureusement le désavantage d'être soumis à l'action corrosive des produits de l'électrolyse, en particulier du chlore humide dans le cas d'une cellule à chlore, et d' d'être ainsi rapidement hors d' état de servir. En outre, au moment de la mise en place du cowercle sur une nouvelle cellule, ces tubes de grande longueur risquent de venir en contact avec le diaphragme et de détériorer localement celui-ci. Par ailleurs, certaines cellules présentent une géométrie interne qui ne se prête pas à l'utilisation d'un tube de ce genre, plongeant jusqu'au fond de la cellule. Ia présente invention remédie sur inconvénients cités cidessus, des cellu- les d'électrolyse connues, en permettant un remplissage de la cellule près du fond ou à travers le fond de celle-ci. A cet effet, l'invention est relative à un dispositif de vidange d'une cellule d'électrolyse, comprenant un conduit qui est en communication avec la cellule, près ou au travers du fond de celle-ci, et qui est muni d'un obtura teur amovible, caractérisé en ce que obturateur comprend une valve de retenue conçue pour être ouverte sous l'action d'une pression d'aval supérieure à la pression d'amont. Dans le présent mdmoire, les expressions amont et aval sont définies par rapport au sens d'écoulement de l'électrolyte à travers le conduit précité du dispositif, pendant la vidange de la cellule. le dispositif suivant l'invention présente l'avantage de permettre non seulement une vidange de la cellule par simple ouverture ou enlèvement de la valve de retenue, mais également un remplissage de la cellule au moment de sa mise en exploitation, en envoyant l'électrolyte sous une pression suffisante à travers la valve de retenue. Cette pression suffisante de l'électrolyte pour assurer le remplissage de la cellule peut facilement ttre obtenue en disposant par exemple le réservoir d'alimentation à un niveau supérieur au niveau maximum de l'électrolyte dans la cellule d'électrolyse. Lorsque la cellule est remplie d'électrolyte, la pression exercée sur la valve de retenue par ltélec- trolyte contenu dans la cellule assure la fermeture de la valve et, par conséquent, l'obturation du dispositif de vidange. le dispositif suivant l'invention présente en outre l'avantage appréciable de combiner, en un ensemble compact et facilement accessible, à la fois un organe de vidange de la cellule et un organe de remplissage de celle-ci. Dans une forme de réalisation particulière du dispositif suivant 1' inven- tison, la valve de retenue est reliée à un tube qui est fixé au conduit de maniè re étanche et amovible par un moyen connu en soi. Des particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante des figures annexées qui représentent, à titre d'exemple non limitatif de la portée de l'invention, deux formes de réalisation particulières du dispositif suivant l'invention. Ia figure 1 montre partiellement, en section transversale, le soubassement d'une cellule d'électrolyse équipée d'une première forme de réalisation du dispositif suivant l'invention ; la figure 2 montre partiellement, en section transversale, le soubassement d'une cellule d'électrolyse équipée d'une deuxième forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. tn a désigné d'une manière générale aux figures par la notation de réfé rence 1, le soubassement d'une cellule d'électrolyse telle qu'une cellule à cathodes fixes, par exemple une cellule à électrodes verticales avec ou sans diaphragme. le soubassement 1 est réalisé de manière habituelle en béton dans lequel sont noyées des armatures métalliques 2 et 5. le soubassement 1, qui peut être recouvert d'une couche 4 en un matériau résistant à l'action corrosive de l'électrolyte et/ou des produits de l'élec- trolyse, par exemple un polyester résistant à l'action du chlore, délimite la partie inférieure de la cuve 5 de la cellule. le soubassement 1 est percé d'une tubulure 6, près du fond 7 de la cuve 5. Un conduit tubulaire fileté 8 est vissé ou scellé de manière étanche dans la tubulure 6, de manière à faire saillie vers l'extérieur de la cellule. le conduit tubulaire 8 constitue un des éléments du dispositif de vidange suivant l'invention. Dans une première forme de réalisation, représentée à la figure 1, le dispositif de vidange suivant l'invention comprend en outre un tube 9 dont la partie antérieure, taraudée, est vissée autour de l'extrémité filetée corres p ldante du conduit 8. Un joint d'étanchéité 10 est interposé entre le conduit 8 et une gorge annulaire 11 du tube 9. Le tube 9 est agencé en sorte de constituer l'obturateur proprement dit du dispositif de vidange de la cellule d'électrolyse. A cet effet, conformément à l'invention, un clapet 12 est disposé transversalement à l'intérieur du tube 9. le clapet 12 est muni d'une tige 13 qui est engagée dans une coulisse de guidage axial 14 solidarisée au tube 9 par des entretoises 15. le clapet 12 peut ainsi subir un déplacement axial libre dans le tube 9, entre un siège annulaire 16 et une butée de retenue 17. Par rapport au sens d'écoulement X de l'électrolyte pendant la vidange de la cellule, le siège 16 est situé en aval du clapet 12, de manière que ce clapet soit normalement appliqué contre son siège 16 sous l'action de la pression hydrostatique de l'électrolyte contenu dans la cuve 5 de la cellule d'électrolyse, et obture ainsi le tube 9. Pour une question de sécurité, un bouchon 18 peut, en variante, être vissé sur l'extrémité d'aval du tube 9, avec interposition d'un joint d'étanchéité 19. Dans le dispositif de la figure 1, le conduit tubulaire 8, le tube 9, le clapet 12 et le bouchon 18 sont de préférence fabriqués en un matériau résistant à la corrosion sous action de électrolyte, par exemple du polychlorure de vinyle chloré. Pour procéder à la vidange de la cellule d' électrolyse équipée du dispositif de la figure 1, il suffit de séparer le tube 9 du conduit 8. En variante, on peut aussi, après avoir retiré le bouchon 18, introduire un tube auxiliaire (non représenté) à travers le siège annulaire 16, de manière à repousser le clapet 12. En modifiant l'enfoncement de ce tube auxiliaire dans le tube 9, il est possible de régler l'écartement entre le clapet 12 et son siège 16 et, par suite, le débit du liquide extrait. Pour procéder au remplissage de la cellule, on visse le tube 9 sur le conduit 8 de manière à les fixer hermétiquement l'un à l'autre. On retire le bouchon 18 et on relie l'extrémité d'aval du tube 9 à un réservoir d'électrolyte. Sous l'action de la pression de l'électrolyte contenu dans ce réservoir (non représenté) l'électrolyte repousse le clapet 12 contre la butée 14, ce qui permet son introduction dans la cuve 5 de la cellule via le conduit 8 et la tubulure 6. En disposant le réservoir précité à un niveau supérieur au niveau maximum que l'électrolyte doit atteindre dans la cellule d'électrolyse, le remplissage de la cellule est effectué facilement par gravité. Dans une forme de réalisation modifiée, non représentée, du dispositif de la figure 1, le tube 9 est engagé à l'intérieur du conduit 8 et est fixé à ce dernier de manière étanche et amovible par un moyen quelconque connu en soi, par exemple de la manière décrite ci-après en référence à la figure 2. En variante, le tube 9 et le conduit 8 pourraient être disposés dans le prolongement l'un de l'autre et fixés l'un à l'autre de manière étanche et amovible par un moyen de fixation quelconque, connu en soi. Dans le cas où on utilise un tube auxiliaire pour repousser le clapet 12 et assurer la vidange de la cellule, le tube 9 peut, dans une forme d'exécution modifiée du dispositif de la figure 1, être relié au conduit 8 d'une manière non amovible, par exemple par un cordon de soudure. En variante, ce tube 9 peut faire partie intégrante de ce conduit 8. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, le dispositif de vidange de la cellule d'électrolyse comprend, conformément à l'invention, un tube 20 engagé à coulissement dans le conduit 8 et faisant saillie en aval de celui-ci par rapport au sens d'écoulement X de l'électrolyte pendant la vidange de la cellule. Le tube 2C est retenu sur le conduit 8 au moyen d'une bague taraudée 21, vissée sur le conduit 8 et retenue contre une collerette annulaire périphérique 22 du tube 20. Un joint d' étanchéité 23 est interposé entre cette collerette 22 et le conduit 8. Le tube 20 est agencé en sorte de constituer l'obturateur proprement dit du dispositif de vidange de la cellule. I1 est muni à cet effet, conformément à 11 invention, d'une membrane 24 en un matériau souple et/ou élastique, par exemple un élastomère. Cette membrane 24 se présente sous la forme d'un tuyau emPnché sur l'extrémité d'amont du tube 20, par rapport au sens de la flèche X, et faisant saillie dans le conduit 8, en direction de la cuve 5 de la cellule. Sous l'action de la pression hydrostatique de l'électrolyte contenu dans la cellule d'électrolyse, le tuyau 24 est comprimé fermement et obture le tube 20, Suivant une variante avantageuse du dispositif de la figure 2, le tuyau 24 est percé de deux fentes sensiblement longitudinales 25 s' étendant jusqu' travers son extrémité d'amont 26, de manière à présenter deux lèvres 27. Ces livres 27 sont de nature à renforcer l'étanchéité de 1' obturation du tube 20, en étant appliquées fermement l'une contre l'autre sous l'action de la pression de 1' électrolyte contenu dans la cellule. Pour une question de sécurité le tube 20 peut être obturé, en avals par un bouchon 18 et un joint d'étanchéité 19. Pour procéder à la vidange de la cellule au moyen du dispositif de la figure 2, il suffit de dévisser la bague 21 et d'extraire le tube 20 hors du conduit 8. En variante ca peut aussi, après avoir retiré le bouchon 18, introduire un tube auxiliaire (non représenté) à travers le tube 20 et le tuyau 24, ce qui a pour effet d' ouvrir ce tuyau 24. En modifiant le degré d' enfoncement de ce tube auxiliaire dans le tuyau 24, il est possible de régler l'ouverture de ce tuyau 24 et, par suite, le débit du liquide extrait. Pour procéder au remplissage de la cellule d'électrolyse, on fixe le tube 2O dans le conduit 8 au moyen de la bague 21, on retire le bouchon 18 et on procède de la manière décrite plus haut dans le cas du dispositif de la figure 1. Dans une forme de rsalisation modifiée, non représentée, du dispositif de la figure 2, le tube 20 est engagé autour du conduit 8 de manière à présenter une partie faisant saillie en aval de celui-ci par rapport au sens de la flèche X. Le tuyau 24 est solidarisé à cette partie en saillie du tube 20, et est engagé librement dans le conduit 8. Dans une autre forme de réalisation modifiée, non représentée, du dispositif de la figure 2, le tube 20 et le conduit 8 sont dans le prolongement l'un de l'autre et accolés l'un à l'autre. ns sont fixés l'un à l'autre de manière étanche et amovible par un moyen de fixation quelconque connu en soi, par exemple par l'intermédiaire d'une bague filetée analogue à la bague 21 repré- sentée à la figure 2. nans le cas où on fait usage d'un tube auxiliaire pour ouvrir le tuyau 24 et assurer la vidange de la cellule, le tube 20 peut, dans une forme de réalisation modifiée du dispositif de la figure 2, être fixé au conduit 8 d'une manière non amovible, par exemple par soudage ou frettage. En variante, le tube 20 peut faire partie intégrante du conduit 8. la présente invention n'est évidemment pas limitée aux diverses formes de réalisation décrites ci-dessus et représentées aux figures annexées ; de nombreu ses modifications peuvent y entre apportées sans sortir du cadre des revendica ticns suivantes, R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif de vidange d'une cellule d'électrolyse, comprenant un conduit qui est en communication avec la cellule près ou au travers du fond de celle-ci et qui est muni d'un obturateur amovible, caractérisé en ce que obtu- rateur comprend une valve de retenue conçue pour Autre ouverte sous l'action d'une pression aval supérieure à la pression d'amont. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valve de retenue est reliée à un tube qui est fixé au conduit de manière étanche et amovible par un moyen connu en soi. J - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen susdit comprend une zone filetée du tube ou du conduit, coopérant avec une zone taraudée correspondante du conduit ou du tube. 4 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen susdit comprend une bague retenue axialement sur le tube ou le conduit et vissée sur le conduit ou le tube. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac térisé en ce que la valve de retenue comprend un clapet déplaçable axialement entre un siège et une butée de retenue. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que la valve de retenue comprend une membrane souple et/ou élastique. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la membrane est constituée d'un tuyau qui est ouvert à ses deux extrémités et'qui a son extrémité d'aval solidarisée au tube précité. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tuyau est percé, près de son extrémité d'amont, de fentes s'détendant Jusqu'à travers cette extrémité d'amont. 9 - Dispositif suivant la revendication 7 ou la revendication 8, combinée à l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans le cas ou le tube précité est engagé dans le conduit susdit, caractérisé en ce que le tuyau est emmanché sur 11 extrémité d'amont du tube.