Brevet FR2658919A1 — publié le 19910830

DISPOSITIF POUR MESURER LA OUALITE DU CONTACT ENTRE DEUX ELEMENTS CONDUCTEURS DE L'ELECTRICITE La présente invention concerne un dispositif pour mesu- rer la qualité du contact entre deux éléments conducteurs de l'électricité. Elle est plus particulièrement utile pour mesurer rapi- dement la qualité du contact électrique entre des assemblages en différents métaux. Il est décrit dans le KIRK OTHMER (ENCYCLOPEDIA OF CHE- MICAL TECHNOLOGY, Vol 1, pages 806 et plus, 3 ème édition, John Wiley) la production industrielle du chlore et de la soude Dans le procédé à mercure les anodes sont des réseaux de fils en titane pouvant aller jusqu'à un mètre sur trois mètres renforcées par des barres et des traverses en titane soudées sur ces réseaux pour les maintenir parfaitement plans. Sur ces traverses, on visse des barres de cuivre qui assurent la liaison avec le reste du circuit électrique de l'électrolyse et qui permettent aussi de maintenir ces anodes dans la solution de chlorure de sodium à quelques millimètres au-dessus du mercure. Si la qualité du contact entre la barre de cuivre et la traverse en titane n'est pas bonne, il se produit un échauffe- ment par effet Joule pouvant même provoquer la rupture méca- nique de la liaison cuivre/titane par fusion des métaux. La liaison entre les barres de cuivre et les traverses en titane est noyée dans la solution de chlorure de sodium; de plus au-dessus de cette solution se trouve le chlore qui s'est formé à la surface des anodes en titane Il est donc impossible d'accéder à la liaison cuivre/titane. C'est pourquoi il est très important d'être sûr de la qualité du contact cuivre/titane avant de monter les anodes dans les cellules d'électrolyse, lorsque la cellule d'électrolyse est en fonctionnement. La demanderesse a mis au point un dispositif qui permet de vérifier la qualité du contact entre deux éléments conduc- teurs de l'électricité Un autre but de l'invention est aussi de vérifier la qualité du contact avec une intensité semblable à celle qui va traverser le contact pendant le fonctionnement réel. Le dispositif de mesure de contact entre deux conduc- teurs A et B selon l'invention est donc caractérisé en ce qu'il est constitué: a) d'un châssis en matériau isolant électrique; b) de deux pinces conductrices solidaires du châssis équipées de moyens pour se fixer chacune sur un de ces conduc- teurs A et B, chaque pince étant reliée à l'une des bornes d'un générateur de courant; c) de deux pointeaux métalliques solidaires du châssis et ayant des moyens pour se mettre en contact avec chacun des deux conducteurs A et B, mais à l'intérieur de l'ensemble formé par A et B compris entre les liaisons des pinces b avec A et B; d) d'un moyen de mesure de la différence de potentiel entre les deux pointeaux. Le dispositif permet de mesurer la chute de tension entre deux points d'un circuit électrique constitué des deux conducteurs A et B et plus particulièrement la chute de ten- sion provoquée par leur contact Connaissant la résistance de chaque conducteur A et B, on en déduit la résistance de leur contact Les deux conducteurs A et B peuvent être identiques ou différents Les pinces conductrices b ont pour fonction d'amener le courant sur chaque conducteur, les moyens de fixa- tion peuvent être des systèmes électromagnétiques, des vérins ou tout autre système permettant la fixation de la pince sur le conducteur A ou B Chaque pince étant reliée aux bornes d'un générateur de courant, on établit donc un circuit généra- teur/pince/conducteur A/contact A avec B/conducteur B/pince/autre pôle de générateur On peut ainsi simuler le fonctionnement réel des deux conducteurs A et B sous l'intensité réelle et mesurer la résistance de contact de A avec B Les deux pointeaux c viennent s'appliquer sur chaque conducteur A et B, soit par des vérins, soit par des disposi- tifs électromagnétiques ou par tout moyen équivalent Le dis- positif peut être utilisé pour mesurer la résistance de tous assemblages tels que des électrodes (cathodes ou anodes) Le dispositif peut être utilisé pour mesurer plusieurs résis- tances de contact en série Par exemple, pour les assemblages cuivre/titane des anodes utiles dans le procédé d'électrolyse à mercure, il est plus simple de les mesurer par groupe de deux en série. Si on trouve un défaut, il est nécessaire de démonter deux contacts et de les refaire mais cela est largement com- pensé par la vitesse et la fiabilité des mesures sur tous les autres assemblages. Selon une forme préférée du dispositif de l'invention, les pinces b sont métalliques de forme essentiellement hemi- cylindriques et disposées pour se fixer sur deux conducteurs cylindriques sous l'effet d'un vérin Selon une autre forme préférée de l'invention, le châssis et les pinces sont dispo- sées de telle sorte qu'elles s'adaptent sur deux conducteurs parallèles. Avantageusement, les pointeaux s'adaptent sur les conducteurs A et B sous l'effet d'un vérin. La figure 1 ci-jointe décrit une forme préférée d'un dispositif de l'invention pour mesurer la résistance du cir- cuit entre deux conducteurs cylindriques et parallèles Pour en faciliter la compréhension, la description de la figure est faite en liaison avec son utilisation à la mesure d'un circuit constitué de deux tiges parallèles cylindriques de cuivre vis- sées dans une traverse en titane, ces éléments appartenant à une anode pour électrolyse. Le dispositif comprend un châssis en matériau isolant électrique, matière plastique par exemple, qui sert de support aux divers éléments de l'appareil 1. Les extrémités de ce châssis comportent deux cylindres creux également en matériau isolant électrique, qui permet- tent à l'appareil de coulisser le long de deux tiges cylin- driques en cuivre des anodes métalliques 9. désigne une traverse en titane et il le réseau de fils en titane L'anode est constituée de 9 10 et 11. Deux pinces métalliques 3 _, en cuivre, fixées sur le châssis peuvent se déplacer horizontalement sous la poussée de deux vérins pneumatiques Les pinces sont de forme préf éren- tiellement hémicylindrique car elles viennent s'appliquer, sous la poussée des vérins 4, sur les tiges cylindriques, en cuivre des anodes. Deux conducteurs électriques _, en cuivre de préfé- rence, reliés à l'un des pôles d'un générateur de courant électrique (par exemple un courant continu de plusieurs mil- liers d'ampères, sous différence de potentiel de quelques volts) L'autre pince est reliée à l'autre pôle. Le déplacement des deux pointeaux métalliques à extré- mités mobiles 6, est commandé par des vérins pneumatiques 7. Ces pointeaux, sous l'action de ces vérins, peuvent faire contact avec le circuit électrique juste en amont et juste en aval de la fraction de circuit o l'on veut mesurer la chute de potentiel. Un voltmètre, non représenté, par exemple à affichage digital à 1/10 e de m V près, est relié à la partie métallique de chacun des deux pointeaux en 12 et 13. L'ensemble du dispositif décrit peut être suspendu à une potence par un câble à déplacement vertical _, monté sur un chariot à déplacement horizontal On obtient ainsi une grande maniabilité pour l'appareil objet de l'invention, lorsqu'il s'agit de réaliser un grand nombre de mesures répé- titives sur les anodes métalliques. La figure 2 décrit des détails de la figure 1. Une application particulièrement utile de ce dispositif est la mesure de la chute de potentiel électrique entre les diverses pièces métalliques constituant les anodes pour élec- trolyse de saumure de chlore de sodium Le nombre des applica- tions n'est pas limité à ce seul exemple. Les anodes métalliques sont constituées de pièces de titane assemblées par soudage Sur ces pièces en titane vien- nent se visser des tiges de cuivre, de forme cylindrique; pour améliorer le contact cuivre-titane, on coule au préalable dans le taraudage titane un alliage à bas point de fusion (par exemple "alliage de Wood", PF = 600 C, composé de 50 % bismuth, % plomb, 12,5 % cadmium, 12,5 % étain) Etant donné que le contact entre tige de cuivre et pièce en titane ne peut être observé de visu puisqu'il est noyé dans l'alliage de Wood, il est très intéressant d'utiliser l'appareil faisant l'objet de l'invention pour mesurer la qualité de ces contacts élec- triques. Pour cela, l'appareil est adapté sur les tiges en cuivre de l'anode par simple coulissage dans les extrémités du châssis Les deux pinces métalliques hémicylindriques, en cuivre, sont plaquées contre les tiges de cuivre par la com- mande des deux vérins pneumatiques à déplacement horizontal. Les deux pinces en cuivre sont reliées électriquement à un générateur de courant continu qui permet de faire passer dans le circuit tiges Cupièces titane un courant continu (par exemple 2000 A sous 4 volts) comparable, en densité de cou- rant, à celui qui est utilisé lors de l'électrolyse de saumure de Na Cl. Lorsque le circuit métallique ainsi constitué est par- couru par le courant électrique, les deux pointeaux sont alors appliqués contre les tiges en cuivre, en amont et en aval des contacts Cu-Ti grâce au déplacement de deux vérins pneuma- tiques On mesure la chute de potentiel delta V entre les points choisis par simple lecture sur le voltmètre Grâce à des étalonnages préalables, il est facile de déterminer la qualité des contacts électriques Cu-Ti, la valeur de la chute de tension mesurée s'affichant sur un écran digital Plus la valeur mesurée est basse, environ 5 à 10 m V dans le cas pré- senté, meilleur est le contact électrique cuivre-titane. Inversement une valeur supérieure à 20 m V permettra de détecter immédiatement un contact électrique de mauvaise qua- lité, qui nécessitera une réfection avant un nouveau test. Cet appareil permet une mesure très rapide de cette chute de potentiel, par simple lecture du millivoltmètre; ceci permet de ne faire passer le courant électrique dans le circuit que lors de la mesure, donc pendant un temps très bref On évite ainsi tout échauffement des circuits élec- triques, on diminue la consommation de courant électrique et l'on peut réaliser ainsi un grand nombre de mesures en peu de temps. Grâce à cet appareil, les anodes métalliques qui ont été testées favorablement pour la bonne qualité des contacts électriques, ont une durée de fonctionnement nettement accrue et peuvent rester en parfait état de marche durant plusieurs années, avec une consommation de courant minimale. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure du contact entre deux conduc- teurs A et B, caractérisé en ce qu'il est constitué: a) d'un châssis en matériau isolant électrique,; b) de deux pinces conductrices solidaires du châssis équipées de moyens pour se fixer chacune sur un de ces conduc- teurs A et B, chaque pince étant reliée à l'une des bornes d'un générateur de courant; c) de deux pointeaux métalliques solidaires du châssis et ayant des moyens pour se mettre en contact avec chacun des deux conducteurs A et B, mais à l'intérieur de l'ensemble formé par A et B comprise entre les liaisons des-pinces b avec A et B; d) d'un moyen de mesure de la différence de potentiel entre les deux pointeaux. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pinces b sont métalliques, de forme essentiellement hémicylindriques et disposées pour se fixer sur deux conduc- teurs cylindriques sous l'effet du vérin. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que les pinces sont disposées de telle sorte qu'elles s'adaptent sur deux conducteurs parallèles. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que les pointeaux c s'adaptent sur les conduc- teurs sous l'effet d'un vérin. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendi- cations 1 à 4, pour mesurer la qualité des contacts entre les éléments d'une électrode.