Brevet FR2608175A1 — publié le 19880617

ELECTROLYSEUR MUNI DE SYSTEMES DE CONDUITES A COMPENSATION DE DILATATIONS DIFFERENTIELLES La présente invention concerne un électrolyseur muni de systèmes de conduites à compensation de dilatations différentielles. Un électrolyseur comprend habituellement plusieurs cellules d'électrolyse remplies d'électrolyte, assemblées les unes contre les autres en pile, à l'intérieur d'une enveloppe de protection et y maintenues en permanence étanches au moyen de ressorts qui les serrent élastiquement. Ces cellules d'électrolyse sont au cours de leur fonctionnement alimentées en continu en électrolyte à travers des conduites d'entrée et de sortie d'alimentation et des canali- sations de distribution. L'électrolyseur s'échauffe habituellement quand il est en fonctionnement. Sous une variation de températures, les diverses parties de l'électrolyseur se dilatent ou se contractent. Cependant ces parties constituantes sont souvent réalisées avec des matériaux différents et un écart dans les amplitudes de dilatation ou de contraction de ces parties est habituellement enregistré. Cet écart d'amplitudes de dilatation ou de contraction entraîne des contraintes entraînant soit un écrasement soit un étirement qui peut provoquer une fissure ou une rupture de ces parties. Pour pallier ces inconvénients, une solution connue recom- mande pour des conduites d'entrée et de sortie d'électrolyte alimen- tant les cellules de l'électrolyseur, une séparation de ces conduites en deux ou plusieurs tronçons, et une utilisation de soufflets pour les relier et servir de moyens de compensation des écarts dans leurs dilatations ou contractions. Cette solution se révèle non seulement onéreuse dans l'application, mais également difficile à mettre en oeuvre au cas o ces conduites passent dans des endroits exigus, inacessibles de l'électrolyseur ou offrant d'insuffisants espaces disponibles pour le montage de tels soufflets. La présente invention ayant pour but d'éviter ces désavan- tages, permet de réaliser un électrolyseur économique pourvu de systèmes de conduites à compensation efficace de dilatations ou de 2608 1 75 contractions différentielles. Selon l'invention un électrolyseur ayant, dans son circuit d'ali- mentation en électrolyte de ses cellules d'électrolyse, des conduites d'entrée et de sortie cd'électrolyte montées à travers son enveloppe de protection, est caractérisé en ce que les conduites internes d'entrée et de sortie d'électrolyte sont constituées respectivement par des systèmes de conduites à compensation de dilatations diffé- rentielles d'entrée et de sortie, comportant chacun au moins deux éléments tubulaires télescopiques étanches au liquide. Pour mieux faire comprendre l'invention, on en décrit ci-après un exemple de réalisation illustré par les dessins ci-annexés dont - la figure 1 représente une vue partielle et schématique en coupe longitudinale d'un électrolyseur réalisé selon l'invention, et - la figure 2 représente, à une autre échelle, une vue d'une partie de rélectrolyseur de la figure 1 montrant un système de conduites à compensation de dilatations ou de contractions différen- tielles pour alimenter en électrolyte des cellules de cet électro- lyseur. Un électrolyseur I réalisé selon l'invention et illustré partiel- lement et schématiquement dans les figures 1 et 2, comprend plusieurs cellules d'électrolyse 2 assemblées les unes contre les autres en pile, coulissantes le long des tirants-guides 3 à l'intérieur d'une enveloppe de protection 4, et en permanence serrées en contact étanche au niveau de leur bordure, par des ressorts 5. L'enveloppe 4 est fermée d'une manière étanche par un fond 6 et un couvercle 7. Dans la pile de cellules 2, deux cellules contigues sont séparées l'une de l'autre par une paroi métallique appelée électrode 8 dont l'une de ses faces constitue une anode et la face opposée forme une cathode. Aux deux extrémités de l'électrolyseur 1, l'anode est connectée à une borne positive 9 et la cathode est branchée à une borne négative 10. Chacune des cellules d'électrolyse 2 est séparée par un diaphragme 12 en deux compartiments remplis d'un électrolyte constitué par exemple par une solution aqueuse de potasse. Les diaphragmes 12 sont encadrés ou bordés par des 2608 1 75 couronnes 14 en une matière plus ou moins élastique, résistante à la chaleur, à la pression et à la corrosion telle que du polysulfone. Les cellules d'électrolyse 2 sont alimentées en continu, au cours du fonctionnement de rélectrolyseur 1, en électrolyte par l'intermé- diaire des conduites d'entrée d'électrolyte 15 et des conduites de sortie d'électrolyte 16, montées selon l'exemple illustré, à travers le couvercle 7 de rl'enveloppe 4. Les conduites d'entrée 15 et de sortie 16 d'électrolyte sont prolongées à travers les couronnes 14 des cellules d'électrolyse 2 d'une part par des canalisations axiales 18 traversant la pile de cellules 2 et constituées par des trous alignés formés dans ces couronnes assemblées 14, et d'autre part par des conduits radiaux 19 de distribution d'électrolyte formés dans l'épais- seur de ces couronnes et mettant individuellement les compar- timents des cellules 2 en communication avec ces canalisations axiales 18. L'électrolyseur 1 s'échauffe au cours de son fonction- nement et tend à revenir à sa température initiale à chaque arrêt ou interruption de fonctionnement. Une variation de température dans l'électrolyseur I entraîne une dilatation ou une contraction de ses diverses parties. Ces parties sont souvent réalisées avec divers matériaux de construction qui ont chacun un coefficient de dilatation ou de contraction propre. Une différence ou un écart dans les amplitudes de dilatation ou de contraction de ces parties de l'électrolyseur 1 entraine des con- traintes qui entraînent soit un écrasement, soit un étirement de ces parties, qui provoque souvent une fissure, une rupture, des défauts d'étanchéité ou des fuites d'électrolyte. Parmi les parties de rélectrolyseur I les plus exposées à ces risques, se rangent les conduites d'entrée 15 et de sortie 16 d'électrolyte. Selon une caractéristique importante, l'électrolyseur ayant, dans son circuit d'alimentation en électrolyte de ses cellules d'élec- trolyse, des conduites d'entrée et de sortie d'électrolyte montées à travers son enveloppe de protection, comprend comme conduites internes d'entrée et de sortie d'électrolyte, des systèmes de 2608 1 75 conduites à compensation de dilatations différentielles comportant chacun au moins deux éléments tubulaires télescopiques, étanches au liquide dans leurs parties coulissantes et dans leurs parties de fixation. Selon une autre caractéristique, dans les systèmes de con- duites à compensation de dilatations différentielles d'entrée 15 ou de sortie 16 d'électrolyte, le premier 21 des deux éléments tubu- laires télescopiques est fixé sur le couvercle 7 de l'enveloppe du protection 4 et le deuxième 22 de ces éléments tubulaires télesco- piques est monté libre à travers des trous 32 des parties internes de l'électrolyseur et 33 de son couvercle 7, et connecté à la pile des cellules 2. Dans l'exemple illustré, les systèmes de conduites à compen- sation de dilatations ou de contractions différentielles d'entrée 15 et de sortie 16 d'électrolyte ont une structure identique et compren- nent des éléments tubulaires télescopiques constitués par des maté- riaux de construction connus, un des ces éléments télescopiques étant par exemple en polytétrafluoroéthylène. Pour simplifier la description, un de ces systèmes, le système de conduites d'entrée d'électrolyte 15 est seul décrit ci-après. Le système de conduites à compensation de dilatations diffé- rentielles d'entrée d'électrolyte 15 comprend deux éléments tubu- laires télescopiques 21, 22. Le premier élément tubulaire télescopique 21 est constitué par un manchon muni d'un alésage cylindrique 25, d'une collerette de fixation 26 à l'une des extrémités, destinée à recevoir des vis 27 de fixation sur le couvercle 7, et d'un embout de connexion 28 à l'autre extrémité, destiné à recevoir un des bouts d'une canalisation de liaison 23. Le deuxième élément tubulaire télescopique 22 est constitué par un tuyau dont l'une des extrémités est pourvue d'une embase de fixation 30 permettant une solide fixation sur la pile des cellules 2, coaxialement à la fois avec une canalisation 18, et avec le manchon 21, et l'autre extrémité 31 est cylindrique, libre à travers des trous 32, 33 des parties internes de l'électrolyseur 1 et de son couvercle 7, et coulissante dans l'alésage cylindrique 25 du manchon 21. L'étanchéité entre la collerette de fixation 26 du manchon 21 et le couvercle 7 est assurée par un joint circulaire d'étanchéité 34. L'étanchéité des parties coulissantes des éléments tubulaires télescopiques c'est-à-dire celle entre le manchon 21 et l'extrémité coulissante 31 du tuyau 22 est accomplie par une bague ajustée d'étanchéité 35 et un joint élastique d'étanchéité 36. Un joint circulaire 38, monté entre l'embase de fixation 30 du tuyau 22 et la couronne terminale 14- de la pile de cellule 2, assure l'étan- chéité de la connexion entre le système de conduites d'entrée d'électrolyte 15 et une canalisation axiale 18 correspondante. Le joint coulissant d'étanchéité 36 est de préférence celui d'un type connu à section en U renforcé par un ressort. Le joint coulissant 36 peut être un joint torique. Lors d'une augmentation de température dans l'électrolyseur 1, si les couronnes 14 d'encadrement des diaphragmes 12 autrement dit la pile des cellules 2, ont un coefficient de dilatation plus grand que celui de l'enveloppe 4 et du couvercle 7 de l'électrolyseur 1, la pile de cellules 2 augmente sa longueur plus vite que l'enveloppe 4 et son couvercle 7, et enfonce le tuyau 22 à travers le couvercle 7. Grâce à un montage télescopique étanche entre le tuyau 22 et le manchon 21, le tuyau 22 peut alors coulisser dans le manchon 21 sans subir aucun écrasement et sans compromettre l'étanchéité du système de conduites d'entrée d'électrolyte 15 assurée par la bague ajustée 35 et le joint 36. Au cours d'une baisse de température dans l'électrolyseur I ou d'un refroidissement de celui-ci, il se produit un phénomène inverse à celui décrit dans les paragraphes précédents à propos d'une augmentation de température. Grâce à un montage télescopique étanche, le tuyau 22 peut coulisser dans le manchon 21, éviter tout écrasement ou étirement provoquant sa fissure ou sa rupture, et conserver étanchéité du système de conduites d'entrée d'électro- lyte 15. Les résultats ci-dessus sont également obtenus pour le système 2608 1 75 de conduites de sortie d'électrolyte 16 qui a une structure identique à celle du système de conduites d'entrée d'électrolyte 15. Bien que cette structure soit simple et facile à réaliser, elle est efficace dans le fonctionnement, et économique dans la fabrication. 2608 1 75 REVENDICATIONS 1. Electrolyseur ayant, dans son circuit d'alimentation en électrolyte de ses cellules d'électrolyse (2), des conduites d'entrée et de sortie d'électrolyte montées à travers son enveloppe de protec- tion, caractérisé en ce que les conduites internes d'entrée et de sortie d'électrolyte sont constituées respectivement par des systèmes de conduites à compensation de dilatations différentielles d'entrée (15) et de sortie (16), comportant chacun au moins deux éléments tubulaires télescopiques étanches au liquide (21, 22). 2. Electrolyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les systèmes de conduites à compensation de dilatations différentielles (15, 16), le premier des deux éléments tubulaires télescopiques (21) est fixé sur un couvercle (7) de l'enveloppe de protection (4) de rélectrolyseur, et le deuxième de ces deux éléments tubulaires télescopiques (22) est monté libre à travers des trous (32, 33) des parties internes de l'Pélectrolyseur et de son couvercle (7), et connecté à la pile des cellules d'électrolyse (2). 3. Electrolyseur selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que dans les systèmes de conduites à compensation de dilatations différentielles, l'un des éléments tubulaires télescopiques (21, 22) est constitué par un matériau de construction tel que du polytétrafluoroéthylène. 4. Electrolyseur selon l'une des revendications I à 3, caracté- risé en ce que dans les systèmes de conduites à compensation de dilatations différentielles, le premier des éléments tubulaires téles- copiques (21) est constitué par un manchon muni d'un alésage axial cylindrique (25), d'une collerette de fixation (26) par vis (27), à l'une des extrémités, et d'un embout de connexion (28) à l'autre extré- mité, et le deuxième de ces éléments tubulaires télescopiques (22) est constitué par un tuyau dont l'une des extrémités est pourvue d'une embase de fixation (30) et l'autre extrémité (31) est cylin- drique et coulissante dans l'alésage (25) de ce manchon (21). 5. Electrolyseur selon Pune des revendications 1 à 4, caracté- 2608 1 75 risé en ce que les systèmes de conduites à compensation de dilatations différentielles comprennent dans leur partie coulissante télescopique, au moins un joint coulissant élastique d'étanchéité (36). 6. Electrolyseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les systèmes de conduites à compensation de dilatations différen- tielies comprennent des joints circulaires d'étanchéité (34, 38) associés respectivement à la collerette de fixation (26) et à l'embase de fixation (30) des éléments tubulaires télescopiques (21, 22).