CA2806032C - Installation pour la collecte des gaz d'une pluralite de cuves d'electrolyse et dispositif d'ajustement pour une telle installation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation pour la collecte des gaz d'une pluralité de cuves d'électrolyte. L'installation comprend dans chacune des gaines, reliant une cuve à un collecteur et délimitant une cavité interne présentant une section de passage nominale identique pour toutes les gaines, un dispositif d'ajustement avec une partie mobile présentant une première position dans laquelle il limite localement l'écoulement des gaz dans la gaine respective à une première section de passage non nulle, et une deuxième position dans laquelle il limite localement l'écoulement des gaz dans la gaine respective à une deuxième section de passage comprise entre la première section de passage et la section de passage nominale, et les premières sections de passage augmentent avec l' augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
Description
Installation pour la collecte des gaz d'une pluralité de cuves d'électrolyse et dispositif d'ajustement pour une telle installation L'invention concerne une installation pour la collecte et le transport des gaz d'une pluralité de cuves d'électrolyse, dans le domaine de l'industrie de l'aluminium, en vue du traitement desdits gaz.
Le processus de transformation de l'alumine en aluminium dans des cuves d'électrolyse génère des gaz toxiques et/ou chargés en poussière qu'il faut épurer, certains constituants récupérés lors de l'épuration devant en outre être recyclés, afin de ne pas polluer l'atmosphère.
Pour ce faire, il est connu usuellement, notamment des documents EP-1 845 175 et WO-2008/074386, une installation comprenant un centre de traitement des gaz, des collecteurs alimentant le centre de traitement des gaz, une pluralité de gaines alimentant chaque collecteur et présentant chacune une extrémité amont destinée à capter les gaz d'une des cuves d'électrolyse, un dispositif d'aspiration des gaz adapté pour faire circuler les gaz des gaines vers le centre de traitement des gaz, et des dispositifs d'ajustement des pertes de charge disposés chacun respectivement dans chacune des gaines, les gaines délimitant une cavité interne présentant une section de passage nominale identique pour toutes les gaines.
Chaque collecteur récupère successivement les gaz de plusieurs cuves, par exemple une vingtaine de cuves.
Pour que le débit d'aspiration par cuve soit sensiblement le même sur l'ensemble des cuves, il est nécessaire de compenser avec les dispositifs d'ajustement les différences de pertes de charge dans le collecteur, et d'un collecteur
Le processus de transformation de l'alumine en aluminium dans des cuves d'électrolyse génère des gaz toxiques et/ou chargés en poussière qu'il faut épurer, certains constituants récupérés lors de l'épuration devant en outre être recyclés, afin de ne pas polluer l'atmosphère.
Pour ce faire, il est connu usuellement, notamment des documents EP-1 845 175 et WO-2008/074386, une installation comprenant un centre de traitement des gaz, des collecteurs alimentant le centre de traitement des gaz, une pluralité de gaines alimentant chaque collecteur et présentant chacune une extrémité amont destinée à capter les gaz d'une des cuves d'électrolyse, un dispositif d'aspiration des gaz adapté pour faire circuler les gaz des gaines vers le centre de traitement des gaz, et des dispositifs d'ajustement des pertes de charge disposés chacun respectivement dans chacune des gaines, les gaines délimitant une cavité interne présentant une section de passage nominale identique pour toutes les gaines.
Chaque collecteur récupère successivement les gaz de plusieurs cuves, par exemple une vingtaine de cuves.
Pour que le débit d'aspiration par cuve soit sensiblement le même sur l'ensemble des cuves, il est nécessaire de compenser avec les dispositifs d'ajustement les différences de pertes de charge dans le collecteur, et d'un collecteur
2 à l'autre, afin que l'aspiration des gaz soit sensiblement la même dans les différentes cuves.
D'autre part, en temps normal, les cuves d'électrolyse sont capotées (fermées). Mais, il est nécessaire de procéder à des opérations sur les cuves, telles que le changement des électrodes et le pompage de l'aluminium liquide du bain d'électrolyse ce qui nécessite de les ouvrir (au moins partiellement). Lors de ces opérations, les gaz ne doivent pas s'échapper dans l'atmosphère environnante (atelier) dans laquelle intervient du personnel. Pour ce faire, il faut créer une sur-aspiration, en augmentant le débit d'aspiration dans une cuve lorsqu'une cuve est ouverte.
Les documents US-4 668 352, EP-1 845 175 et WO-2008/074386 décrivent plus en détail la problématique à
laquelle doit répondre une telle installation.
Le document US-4 668 352 décrit une installation dans laquelle, dans chaque cuve, plusieurs vannes de réglage de type papillon permettent de réguler automatiquement le débit d'aspiration de différentes sections à l'intérieur de la cuve par le pilotage d'un actionneur par vanne de réglage en fonction de l'écart de température de la section correspondante consécutif à
l'ouverture d'au moins un capot de cuve. Ce système appliqué sur toutes les cuves d'une aluminerie entraine l'installation d'un nombre considérable (5 ou 6 fois plus grand par exemple) de vannes de réglage, actionneurs et systèmes d'asservissement avec capteur de température, d'où
un coût d'installation considérablement plus élevé. En outre, l'installation présente une grande fragilité et se dérègle facilement, du fait que le papillon des vannes de réglage est maintenu par son actionneur dans une position d'obturation partielle, d'où un coût très élevé d'entretien et de maintenance.
D'autre part, en temps normal, les cuves d'électrolyse sont capotées (fermées). Mais, il est nécessaire de procéder à des opérations sur les cuves, telles que le changement des électrodes et le pompage de l'aluminium liquide du bain d'électrolyse ce qui nécessite de les ouvrir (au moins partiellement). Lors de ces opérations, les gaz ne doivent pas s'échapper dans l'atmosphère environnante (atelier) dans laquelle intervient du personnel. Pour ce faire, il faut créer une sur-aspiration, en augmentant le débit d'aspiration dans une cuve lorsqu'une cuve est ouverte.
Les documents US-4 668 352, EP-1 845 175 et WO-2008/074386 décrivent plus en détail la problématique à
laquelle doit répondre une telle installation.
Le document US-4 668 352 décrit une installation dans laquelle, dans chaque cuve, plusieurs vannes de réglage de type papillon permettent de réguler automatiquement le débit d'aspiration de différentes sections à l'intérieur de la cuve par le pilotage d'un actionneur par vanne de réglage en fonction de l'écart de température de la section correspondante consécutif à
l'ouverture d'au moins un capot de cuve. Ce système appliqué sur toutes les cuves d'une aluminerie entraine l'installation d'un nombre considérable (5 ou 6 fois plus grand par exemple) de vannes de réglage, actionneurs et systèmes d'asservissement avec capteur de température, d'où
un coût d'installation considérablement plus élevé. En outre, l'installation présente une grande fragilité et se dérègle facilement, du fait que le papillon des vannes de réglage est maintenu par son actionneur dans une position d'obturation partielle, d'où un coût très élevé d'entretien et de maintenance.
3 Le document EP-1 845 775 décrit une installation comprenant un réseau d'air comprimé qui alimente des buses, disposées chacune dans une gaine, en sortie de cuve, de sorte que par effet d'éjecteur, les gaz de sortie de la cuve sont aspirés à une plus grande vitesse, afin de créer un débit de sur-aspiration. Mais, le réseau d'air comprimé
est coûteux à installer (nécessité d'avoir un ou plusieurs compresseurs de grande capacité) et à faire fonctionner (pilotage et positionnement délicat des buses devant être montées parallèlement à l'axe de gaine). De plus, les buses sont coûteuses à installer et posent des problèmes d'usure par abrasion, d'où une maintenance complexe.
Le document WO-2008/074386 décrit une installation comprenant un système d'aspiration à double circuit avec un circuit d'aspiration principal et un circuit aspiration secondaire propre pour générer une sur-aspiration. Cette solution est coûteuse du fait qu'elle nécessite un double réseau. En plus d'un ventilateur principal, elle nécessite un ventilateur secondaire dédié fixe ou mobile. Dans le cas Où le ventilateur secondaire est fixe, l'installation nécessite des registres de type drapeau faisant basculer les gaz de sortie de la cuve d'un circuit à l'autre, ce qui augmente encore le coût d'installation et d'entretien. Dans le cas où le ventilateur secondaire est mobile, elle nécessite des interventions nombreuses et importantes, exposant la main d'oeuvre qui travaille dans des conditions critiques.
L'invention vise à proposer une installation simple et robuste, tout en en réduisant le coût par rapport à
l'art antérieur. Pour ce faire, conformément à l'invention, chaque dispositif d'ajustement comprend une partie mobile présentant une première position, correspondant à une configuration d'aspiration normale, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à
une première section de passage non nulle, inférieure à la
est coûteux à installer (nécessité d'avoir un ou plusieurs compresseurs de grande capacité) et à faire fonctionner (pilotage et positionnement délicat des buses devant être montées parallèlement à l'axe de gaine). De plus, les buses sont coûteuses à installer et posent des problèmes d'usure par abrasion, d'où une maintenance complexe.
Le document WO-2008/074386 décrit une installation comprenant un système d'aspiration à double circuit avec un circuit d'aspiration principal et un circuit aspiration secondaire propre pour générer une sur-aspiration. Cette solution est coûteuse du fait qu'elle nécessite un double réseau. En plus d'un ventilateur principal, elle nécessite un ventilateur secondaire dédié fixe ou mobile. Dans le cas Où le ventilateur secondaire est fixe, l'installation nécessite des registres de type drapeau faisant basculer les gaz de sortie de la cuve d'un circuit à l'autre, ce qui augmente encore le coût d'installation et d'entretien. Dans le cas où le ventilateur secondaire est mobile, elle nécessite des interventions nombreuses et importantes, exposant la main d'oeuvre qui travaille dans des conditions critiques.
L'invention vise à proposer une installation simple et robuste, tout en en réduisant le coût par rapport à
l'art antérieur. Pour ce faire, conformément à l'invention, chaque dispositif d'ajustement comprend une partie mobile présentant une première position, correspondant à une configuration d'aspiration normale, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à
une première section de passage non nulle, inférieure à la
4 section de passage nominale, et une deuxième position, correspondant à une configuration de sur-aspiration, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à une deuxième section de passage (strictement) comprise entre la première section de passage et la section de passage nominale, et les premières sections de passage et les deuxièmes sections de passage augmentent avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
Ainsi, la sur-aspiration dans la gaine d'une cuve ouverte est créée en réduisant la perte de charge due au dispositif d'ajustement respectif par passage de la première position à la deuxième position et ne nécessite pas de dispositif d'aspiration dédié. Les gaz suivent le même chemin lorsque la cuve est ouverte que lorsque la cuve est fermée, de sorte que la sur-aspiration ne nécessite pas de circuit dédié. La sur-aspiration a par conséquent un coût faible dans la réalisation de l'installation et le débit en sortie des cuves, dans les gaines, est équilibré
(identique) entre toutes les gaines, tant en configuration d'aspiration qu'en configuration de sur-aspiration.
En général, les pertes de charges entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement augmentent avec la distance entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, le déplacement de la partie mobile est arrêtée par butée dans un premier sens dans ladite première position et dans un deuxième sens, opposé au premier sens, dans ladite deuxième position, et de préférence la partie mobile de chacun des dispositifs d'ajustement est montée pivotante par rapport à la gaine respective.
Ainsi, la sur-aspiration dans la gaine d'une cuve ouverte est créée en réduisant la perte de charge due au dispositif d'ajustement respectif par passage de la première position à la deuxième position et ne nécessite pas de dispositif d'aspiration dédié. Les gaz suivent le même chemin lorsque la cuve est ouverte que lorsque la cuve est fermée, de sorte que la sur-aspiration ne nécessite pas de circuit dédié. La sur-aspiration a par conséquent un coût faible dans la réalisation de l'installation et le débit en sortie des cuves, dans les gaines, est équilibré
(identique) entre toutes les gaines, tant en configuration d'aspiration qu'en configuration de sur-aspiration.
En général, les pertes de charges entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement augmentent avec la distance entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, le déplacement de la partie mobile est arrêtée par butée dans un premier sens dans ladite première position et dans un deuxième sens, opposé au premier sens, dans ladite deuxième position, et de préférence la partie mobile de chacun des dispositifs d'ajustement est montée pivotante par rapport à la gaine respective.
5 Ainsi, la robustesse de l'installation est augmentée et la puissance de l'actionneur déplaçant la partie mobile de chacun des dispositifs d'ajustement peut être réduite, pour réduire le coût de l'installation.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, la première position et la deuxième position constituent deux positions d'équilibre, c'est-à-dire des positions telles que si la partie mobile tend à être écartée de l'une ou l'autre de ces deux positions, les effets aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la gaine tendent à ramener la partie mobile dans la position d'équilibre considérée, dans laquelle la partie mobile se trouvait, en l'absence de fonctionnement de tout actionneur de man uvre de ladite partie mobile.
La robustesse de l'installation est ainsi encore accrue, et l'actionneur peut exercer une moindre puissance pour maintenir le dispositif d'ajustement dans la première position et la deuxième position.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, de préférence les dispositifs d'ajustement comprennent chacun un diaphragme fixe, de préférence annulaire, définissant intérieurement un orifice de passage respectif.
débit dans les gaines pour un faible coût, en ajustant Cette solution est simple et permet d'équilibrer le seulement la dimension (largeur radiale lorsque le diaphragme est annulaire) du diaphragme.
Selon une caractéristique complémentaire conforme à
l'invention, de préférence, le diaphragme fixe s'étend extérieurement jusqu'en périphérie de la cavité interne de la gaine respective et la deuxième section de passage correspond sensiblement à la section de l'orifice de passage du diaphragme.
Par conséquent, dans chaque gaine, lorsque le dispositif d'ajustement est dans la deuxième position, la
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, la première position et la deuxième position constituent deux positions d'équilibre, c'est-à-dire des positions telles que si la partie mobile tend à être écartée de l'une ou l'autre de ces deux positions, les effets aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la gaine tendent à ramener la partie mobile dans la position d'équilibre considérée, dans laquelle la partie mobile se trouvait, en l'absence de fonctionnement de tout actionneur de man uvre de ladite partie mobile.
La robustesse de l'installation est ainsi encore accrue, et l'actionneur peut exercer une moindre puissance pour maintenir le dispositif d'ajustement dans la première position et la deuxième position.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, de préférence les dispositifs d'ajustement comprennent chacun un diaphragme fixe, de préférence annulaire, définissant intérieurement un orifice de passage respectif.
débit dans les gaines pour un faible coût, en ajustant Cette solution est simple et permet d'équilibrer le seulement la dimension (largeur radiale lorsque le diaphragme est annulaire) du diaphragme.
Selon une caractéristique complémentaire conforme à
l'invention, de préférence, le diaphragme fixe s'étend extérieurement jusqu'en périphérie de la cavité interne de la gaine respective et la deuxième section de passage correspond sensiblement à la section de l'orifice de passage du diaphragme.
Par conséquent, dans chaque gaine, lorsque le dispositif d'ajustement est dans la deuxième position, la
6 perte de charge générée par le diaphragme est limitée à la perte de charge nécessaire pour équilibrer la sur-aspiration dans les cuves.
Selon une autre caractéristique complémentaire, la partie mobile des dispositifs d'ajustement mobile est disposée de préférence dans l'orifice de passage du diaphragme.
Cette solution est simple et efficace.
Selon une caractéristique encore complémentaire, la partie mobile des dispositifs d'ajustement présente de préférence une section maximale inférieure à la section de l'orifice de passage respectif.
Ainsi, même en cas de défaillance, les dispositifs d'ajustement ne peuvent obturer complètement les gaines.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, de préférence la partie mobile de chaque dispositif d'ajustement comprend un volet monté mobile en rotation par rapport à la gaine respective autour d'un axe de rotation, et la section maximale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement (ce qui revient en général à ce que la section maximale du volet des dispositifs d'ajustement diminue en fonction de l'augmentation de la distance entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont de la gaine respective).
Cette solution permet d'équilibrer simplement le débit d'aspiration dans les gaines.
Selon une caractéristique complémentaire, conformément à l'invention, de préférence la section minimale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement (ce qui
Selon une autre caractéristique complémentaire, la partie mobile des dispositifs d'ajustement mobile est disposée de préférence dans l'orifice de passage du diaphragme.
Cette solution est simple et efficace.
Selon une caractéristique encore complémentaire, la partie mobile des dispositifs d'ajustement présente de préférence une section maximale inférieure à la section de l'orifice de passage respectif.
Ainsi, même en cas de défaillance, les dispositifs d'ajustement ne peuvent obturer complètement les gaines.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, de préférence la partie mobile de chaque dispositif d'ajustement comprend un volet monté mobile en rotation par rapport à la gaine respective autour d'un axe de rotation, et la section maximale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement (ce qui revient en général à ce que la section maximale du volet des dispositifs d'ajustement diminue en fonction de l'augmentation de la distance entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont de la gaine respective).
Cette solution permet d'équilibrer simplement le débit d'aspiration dans les gaines.
Selon une caractéristique complémentaire, conformément à l'invention, de préférence la section minimale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement (ce qui
7 revient en général à ce que la section minimale du volet des dispositifs d'ajustement diminue en fonction de l'augmentation de la distance entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont de la gaine respective).
Ainsi, on équilibre le débit de sur-aspiration dans les gaines.
Selon une autre caractéristique complémentaire, conformément à l'invention, de préférence le dispositif d'ajustement comprend une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées, la deuxième plaque ayant une surface plus petite que la surface de la première plaque.
Cette solution permet d'équilibrer simplement et efficacement le débit d'aspiration dans la première position et la deuxième position du dispositif d'ajustement.
Selon une caractéristique encore complémentaire, conformément à l'invention, la première plaque et la deuxième plaque sont de préférence perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
L'écoulement des gaz autour du volet est ainsi moins perturbé.
Selon une autre caractéristique, conformément à
l'invention, de préférence la première plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la première position, et la deuxième plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la deuxième position.
Le dispositif d'ajustement est ainsi encore simplifié et sa robustesse est augmentée.
Selon encore une autre caractéristique, conformément à l'invention, la surface de la première plaque et la surface de la deuxième plaque des dispositifs d'ajustement diminuent toutes les deux avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz
Ainsi, on équilibre le débit de sur-aspiration dans les gaines.
Selon une autre caractéristique complémentaire, conformément à l'invention, de préférence le dispositif d'ajustement comprend une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées, la deuxième plaque ayant une surface plus petite que la surface de la première plaque.
Cette solution permet d'équilibrer simplement et efficacement le débit d'aspiration dans la première position et la deuxième position du dispositif d'ajustement.
Selon une caractéristique encore complémentaire, conformément à l'invention, la première plaque et la deuxième plaque sont de préférence perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
L'écoulement des gaz autour du volet est ainsi moins perturbé.
Selon une autre caractéristique, conformément à
l'invention, de préférence la première plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la première position, et la deuxième plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la deuxième position.
Le dispositif d'ajustement est ainsi encore simplifié et sa robustesse est augmentée.
Selon encore une autre caractéristique, conformément à l'invention, la surface de la première plaque et la surface de la deuxième plaque des dispositifs d'ajustement diminuent toutes les deux avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz
8 et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
Ainsi, on équilibre le débit d'aspiration dans les gaines, dans la première position et dans la deuxième position du dispositif d'ajustement.
Conformément à l'invention, de préférence l'installation comprend en outre :
- un premier sous-ensemble et un deuxième sous-ensemble analogues comportant chacun une série de cuves communiquant avec un premier collecteur et une série de dispositifs d'ajustement disposés dans les gaines, - une première conduite d'aspiration reliant le premier sous-ensemble au centre de traitement des gaz, - une deuxième conduite d'aspiration reliant le deuxième sous-ensemble au centre de traitement des gaz, ladite deuxième conduite d'aspiration étant de même section, mais de longueur plus élevée que la première conduite d'aspiration, et - un dispositif d'équilibrage compensant l'écart en perte de charge dû à la longueur plus élevée de la deuxième conduite d'aspiration par rapport à la longueur de la première conduite d'aspiration.
On comprendra par analogue le fait que le premier sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble sont identiques ou symétriques l'un de l'autre.
Ainsi, on équilibre le débit dans les gaines entre le premier sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble.
Conformément à l'invention, le dispositif d'équilibrage est de préférence un diaphragme disposé dans la deuxième conduite d'aspiration.
Selon un autre aspect, l'invention concerne en outre un dispositif d'ajustement pour une installation de traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un diaphragme fixe, de préférence annulaire, et un volet
Ainsi, on équilibre le débit d'aspiration dans les gaines, dans la première position et dans la deuxième position du dispositif d'ajustement.
Conformément à l'invention, de préférence l'installation comprend en outre :
- un premier sous-ensemble et un deuxième sous-ensemble analogues comportant chacun une série de cuves communiquant avec un premier collecteur et une série de dispositifs d'ajustement disposés dans les gaines, - une première conduite d'aspiration reliant le premier sous-ensemble au centre de traitement des gaz, - une deuxième conduite d'aspiration reliant le deuxième sous-ensemble au centre de traitement des gaz, ladite deuxième conduite d'aspiration étant de même section, mais de longueur plus élevée que la première conduite d'aspiration, et - un dispositif d'équilibrage compensant l'écart en perte de charge dû à la longueur plus élevée de la deuxième conduite d'aspiration par rapport à la longueur de la première conduite d'aspiration.
On comprendra par analogue le fait que le premier sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble sont identiques ou symétriques l'un de l'autre.
Ainsi, on équilibre le débit dans les gaines entre le premier sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble.
Conformément à l'invention, le dispositif d'équilibrage est de préférence un diaphragme disposé dans la deuxième conduite d'aspiration.
Selon un autre aspect, l'invention concerne en outre un dispositif d'ajustement pour une installation de traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un diaphragme fixe, de préférence annulaire, et un volet
9 mobile, ledit diaphragme s'étendant extérieurement jusqu'en périphérie d'une gaine et définissant intérieurement un orifice de passage, le volet mobile étant monté mobile de préférence pivotant et de préférence dans l'orifice de passage du diaphragme, le volet présentant une section maximale inférieure à la section dudit orifice de passage.
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un dispositif d'ajustement pour une installation de traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un volet monté pivotant dans une gaine, ledit volet comprenant une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées et, de préférence, perpendiculaires l'une par rapport à
l'autre, la deuxième plaque ayant une surface plus petite que la surface de la première plaque, cette dernière ne pouvant de préférence pas obturer complètement la gaine, laquelle surface de la première plaque étant alors plus petite que la section de passage nominale de la gaine.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique en plan d'une installation conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation partielle en perspective à échelle agrandie de l'installation suivant la flèche repérée II à la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique de l'installation à échelle encore agrandie suivant la ligne repérée III-III à la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe, à échelle encore agrandie, selon la ligne repérée IV-IV à la figure 3, d'un premier mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans une première position,
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un dispositif d'ajustement pour une installation de traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un volet monté pivotant dans une gaine, ledit volet comprenant une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées et, de préférence, perpendiculaires l'une par rapport à
l'autre, la deuxième plaque ayant une surface plus petite que la surface de la première plaque, cette dernière ne pouvant de préférence pas obturer complètement la gaine, laquelle surface de la première plaque étant alors plus petite que la section de passage nominale de la gaine.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique en plan d'une installation conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation partielle en perspective à échelle agrandie de l'installation suivant la flèche repérée II à la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique de l'installation à échelle encore agrandie suivant la ligne repérée III-III à la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe, à échelle encore agrandie, selon la ligne repérée IV-IV à la figure 3, d'un premier mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans une première position,
10 - la figure 5 illustre, conformément à la figure 4, le premier mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans une deuxième position, - la figure 6 illustre en perspective un deuxième mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans la première position, - la figure 7 illustre, conformément à la figure 6, le deuxième mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans la deuxième position, - la figure 8 illustre le deuxième mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans la première position, suivant la flèche repérée VIII à la figure 6, - la figure 9 illustre le deuxième mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans la deuxième position, suivant la flèche repérée IX à la figure 7, - la figure 10 représente schématiquement en perspective un troisième mode de réalisation de dispositif d'ajustement, - la figure 11 représente schématiquement en perspective un quatrième mode de réalisation de dispositif d'ajustement.
La figure 1 représente schématiquement en plan une installation pour le traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un premier sous-ensemble 2, un deuxième sous-ensemble 4, une première conduite d'aspiration 44, une deuxième conduite d'aspiration 48, un dispositif d'aspiration 6 et un centre de traitement des gaz 8. Le dispositif d'aspiration 6 crée une aspiration à
la fois dans la première conduite d'aspiration 44 et dans la deuxième conduite d'aspiration 48.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la première conduite d'aspiration 44 relie le premier sous-ensemble 2 au centre de traitement des gaz 8 et présente une longueur L, tandis que la deuxième conduite 48
La figure 1 représente schématiquement en plan une installation pour le traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un premier sous-ensemble 2, un deuxième sous-ensemble 4, une première conduite d'aspiration 44, une deuxième conduite d'aspiration 48, un dispositif d'aspiration 6 et un centre de traitement des gaz 8. Le dispositif d'aspiration 6 crée une aspiration à
la fois dans la première conduite d'aspiration 44 et dans la deuxième conduite d'aspiration 48.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la première conduite d'aspiration 44 relie le premier sous-ensemble 2 au centre de traitement des gaz 8 et présente une longueur L, tandis que la deuxième conduite 48
11 relie le deuxième sous-ensemble 4 au centre de traitement des gaz 8 et présente une longueur 1, inférieure à la longueur L de la première conduite d'aspiration. Afin d'équilibrer les pertes de charges entre le premier sous-ensemble 2 et le deuxième sous-ensemble 4, un diaphragme 10 est disposé dans la deuxième conduite d'aspiration 48 pour générer une perte de charge correspondant aux pertes de charge dues à la différence de longueur entre la première conduite d'aspiration 44 et la deuxième conduite d'aspiration 48.
Le diaphragme 10 est un anneau créant localement une réduction de la section de passage des gaz, comme il est explicité infra. La taille de l'anneau (en particulier sa section) est adaptée à la différence de longueur (L-1) entre la première conduite d'aspiration 44 et la deuxième conduite d'aspiration 48. En variante, bien que cela ne soit pas préféré, on peut prévoir d'autres dispositifs que le diaphragme 10 pour compenser la différence de perte de charge entre la première conduite d'aspiration 44 et la deuxième conduite d'aspiration 48.
Dans le mode réalisation illustré à la figure 1, chacun des premier 2 et deuxième 4 sous-ensembles comprend avantageusement quatre collecteurs 11, 12, 13, 14 ; 15, 16, 17, 18 répartis en deux paires de collecteurs 11, 12 ; 13, 14 ; 15, 16 ; 17, 18 reliées entre elles par un conduit de liaison 42, 46. Toutes les paires de collecteurs peuvent être identiques, les collecteurs de chaque paire sont disposés symétriquement et dans le prolongement l'un de l'autre, et chaque conduit de liaison 42, 46 relie les paires de collecteurs en s'étendant perpendiculairement aux collecteurs, de sorte que chacun des premier 2 et deuxième 4 sous-ensembles présente sensiblement une forme de H.
Tel qu'illustré aux figures 2 et 3 chaque collecteur 11 s'étend entre une extrémité amont 11a et une extrémité aval 11b entre lesquelles débouche une extrémité
Le diaphragme 10 est un anneau créant localement une réduction de la section de passage des gaz, comme il est explicité infra. La taille de l'anneau (en particulier sa section) est adaptée à la différence de longueur (L-1) entre la première conduite d'aspiration 44 et la deuxième conduite d'aspiration 48. En variante, bien que cela ne soit pas préféré, on peut prévoir d'autres dispositifs que le diaphragme 10 pour compenser la différence de perte de charge entre la première conduite d'aspiration 44 et la deuxième conduite d'aspiration 48.
Dans le mode réalisation illustré à la figure 1, chacun des premier 2 et deuxième 4 sous-ensembles comprend avantageusement quatre collecteurs 11, 12, 13, 14 ; 15, 16, 17, 18 répartis en deux paires de collecteurs 11, 12 ; 13, 14 ; 15, 16 ; 17, 18 reliées entre elles par un conduit de liaison 42, 46. Toutes les paires de collecteurs peuvent être identiques, les collecteurs de chaque paire sont disposés symétriquement et dans le prolongement l'un de l'autre, et chaque conduit de liaison 42, 46 relie les paires de collecteurs en s'étendant perpendiculairement aux collecteurs, de sorte que chacun des premier 2 et deuxième 4 sous-ensembles présente sensiblement une forme de H.
Tel qu'illustré aux figures 2 et 3 chaque collecteur 11 s'étend entre une extrémité amont 11a et une extrémité aval 11b entre lesquelles débouche une extrémité
12 aval 23 d'une série de gaines 20. Chacune des gaines 20 présentent une cavité interne 22 et s'étend entre une extrémité amont 21 et l'extrémité aval 23 correspondante.
Une série de cuves d'électrolyse 40 disposées côte-à-côte (non représentées à la figure 2 pour une meilleure lisibilité), constituée dans le mode de réalisation illustré par une pluralité de cuves, est reliée à chaque collecteur 11 par une série de gaines 20 respectives.
L'extrémité amont 21 des gaines 20 est reliée à une cuve d'électrolyse 40 respective pour y aspirer les gaz présents dans la cuve d'électrolyse 40.
La série de gaines 20 comprend une gaine amont 20a dont l'extrémité aval 23 débouche à l'extrémité amont 11a du collecteur 11 et une gaine aval 20b dont l'extrémité
aval 23 débouche à proximité de l'extrémité aval 11b du collecteur 11. Les autres gaines 20 sont situées entre la gaine amont 20a et la gaine aval 20b et débouchent dans le collecteur 11 par leur extrémité aval en des zones régulièrement réparties. Compte tenu de l'augmentation du flux de gaz s'écoulant dans le collecteur 11, de préférence le collecteur 11 présente une section croissant progressivement entre sa connexion avec l'extrémité aval 23 de la gaine amont 20a et sa connexion avec l'extrémité aval 23 de la gaine aval 20b.
En outre, pour équilibrer le flux de gaz dans chacune des gaines 20, un dispositif d'ajustement 30 est disposé dans chacune des gaines 20 entre leur extrémité
amont 21 et leur extrémité aval 23.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, chaque dispositif d'ajustement 30 comprend une partie fixe 32 et une partie mobile 36. La partie fixe 32 est constituée par un diaphragme 32 de forme annulaire s'étendant en périphérie de la cavité 22. Le diaphragme présente un bord externe se raccordant de préférence de manière étanche avec la gaine 20 et un bord interne
Une série de cuves d'électrolyse 40 disposées côte-à-côte (non représentées à la figure 2 pour une meilleure lisibilité), constituée dans le mode de réalisation illustré par une pluralité de cuves, est reliée à chaque collecteur 11 par une série de gaines 20 respectives.
L'extrémité amont 21 des gaines 20 est reliée à une cuve d'électrolyse 40 respective pour y aspirer les gaz présents dans la cuve d'électrolyse 40.
La série de gaines 20 comprend une gaine amont 20a dont l'extrémité aval 23 débouche à l'extrémité amont 11a du collecteur 11 et une gaine aval 20b dont l'extrémité
aval 23 débouche à proximité de l'extrémité aval 11b du collecteur 11. Les autres gaines 20 sont situées entre la gaine amont 20a et la gaine aval 20b et débouchent dans le collecteur 11 par leur extrémité aval en des zones régulièrement réparties. Compte tenu de l'augmentation du flux de gaz s'écoulant dans le collecteur 11, de préférence le collecteur 11 présente une section croissant progressivement entre sa connexion avec l'extrémité aval 23 de la gaine amont 20a et sa connexion avec l'extrémité aval 23 de la gaine aval 20b.
En outre, pour équilibrer le flux de gaz dans chacune des gaines 20, un dispositif d'ajustement 30 est disposé dans chacune des gaines 20 entre leur extrémité
amont 21 et leur extrémité aval 23.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, chaque dispositif d'ajustement 30 comprend une partie fixe 32 et une partie mobile 36. La partie fixe 32 est constituée par un diaphragme 32 de forme annulaire s'étendant en périphérie de la cavité 22. Le diaphragme présente un bord externe se raccordant de préférence de manière étanche avec la gaine 20 et un bord interne
13 définissant un orifice de passage 34. La partie mobile 36 est constituée par un volet 36 monté pivotant autour d'un axe diamétral de rotation Z (ici vertical) par rapport à la gaine 20. Un actionneur 38 (schématisé par une double flèche) permet de commander la rotation de 90 degrés du volet 36 entre une première position illustrée à la figure 4 et une deuxième position illustrée à la figure 5 constituant des positions d'équilibre du volet 36, c'est-à-dire des positions telles que si le volet 36 tend à
s'écarter de l'une ou l'autre de ces positions, les effets aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la gaine tendent à ramener le volet dans sa position d'équilibre considérée, en l'absence de fonctionnement de tout actionneur de man uvre du volet 36. La première position correspond à une aspiration normale, les volets 36 opposant leur surface maximale au passage des gaz dans les gaines 20, tandis que la deuxième position correspond à une sur-aspiration, les volets 36 opposant alors leur surface minimale au passage du gaz dans les gaines 20.
Une première butée 52 solidaire du volet 36 vient au contact d'une butée fixe 50 solidaire de la gaine 20 lorsque le volet 36 est dans la première position pour arrêter le volet 36 en rotation dans un premier sens 62, tandis qu'une deuxième butée 54 également solidaire du volet 36 vient au contact de la butée fixe 50 lorsque le volet 36 est dans la deuxième position pour arrêter le volet 36 en rotation dans un deuxième sens 64, opposé au premier sens.Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, les gaines 20 sont de section circulaire et présentent une section nominale S, les orifices de passage 34 sont de section circulaire et de diamètre D2, et les volets 36 sont formés par un disque plein de section circulaire présentant un diamètre D1 strictement inférieur au diamètre D2 de l'orifice de passage 34 et ayant une
s'écarter de l'une ou l'autre de ces positions, les effets aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la gaine tendent à ramener le volet dans sa position d'équilibre considérée, en l'absence de fonctionnement de tout actionneur de man uvre du volet 36. La première position correspond à une aspiration normale, les volets 36 opposant leur surface maximale au passage des gaz dans les gaines 20, tandis que la deuxième position correspond à une sur-aspiration, les volets 36 opposant alors leur surface minimale au passage du gaz dans les gaines 20.
Une première butée 52 solidaire du volet 36 vient au contact d'une butée fixe 50 solidaire de la gaine 20 lorsque le volet 36 est dans la première position pour arrêter le volet 36 en rotation dans un premier sens 62, tandis qu'une deuxième butée 54 également solidaire du volet 36 vient au contact de la butée fixe 50 lorsque le volet 36 est dans la deuxième position pour arrêter le volet 36 en rotation dans un deuxième sens 64, opposé au premier sens.Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, les gaines 20 sont de section circulaire et présentent une section nominale S, les orifices de passage 34 sont de section circulaire et de diamètre D2, et les volets 36 sont formés par un disque plein de section circulaire présentant un diamètre D1 strictement inférieur au diamètre D2 de l'orifice de passage 34 et ayant une
14 épaisseur négligeable par rapport à son diamètre D2, tel qu'illustré à la figure 5.
Lorsque les volets 36 sont dans la première position, les dispositifs d'équilibrage 30 limitent le passage du gaz à une section de passage Si s'étendant entre le diaphragme 32 et le volet 36 opposant sa surface maximale en s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la gaine 20 respective. La section de passage est donc réduite par rapport à la section nominale S par la surface annulaire du diaphragme 32 et par la surface maximale du volet 36 (n.D12/4).
Lorsque les volets 36 sont dans la deuxième position, ils s'étendent suivant la direction longitudinale Y de la gaine 20 respective et opposent au passage du gaz leur section minimale, quasiment nulle, de sorte que les dispositifs d'équilibrage 30 limitent le passage du gaz à
une section de passage S2 correspondant sensiblement à la section des orifices de passage 34 (n.D22/4) du diaphragme 32. La section de passage est donc nettement augmentée lorsque le dispositif d'équilibrage 30 passe de la première position à la deuxième position du volet 36, ce qui génère de préférence une multiplication du débit de gaz jusqu'à
3 fois.
Les gaines 20 présentent généralement la même section nominale S, sauf éventuellement aux extrémités qui ont une section supérieure pour limiter leurs pertes de charge. En général, afin d'équilibrer le débit dans les différentes gaines 20, en aspiration normale, l'orifice de passage 34 du diaphragme 32 se réduit progressivement de sorte que D2 décroit de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b, et le diamètre D1 du volet 36 est inférieur à D2 de la gaine aval 20b pour laquelle D2 est minimal. Le diamètre D1 du volet pivotant 36 a vocation de rester constant, car il est l'initiateur de la sur-aspiration (et définit la perte de la charge constante à supprimer), et
Lorsque les volets 36 sont dans la première position, les dispositifs d'équilibrage 30 limitent le passage du gaz à une section de passage Si s'étendant entre le diaphragme 32 et le volet 36 opposant sa surface maximale en s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la gaine 20 respective. La section de passage est donc réduite par rapport à la section nominale S par la surface annulaire du diaphragme 32 et par la surface maximale du volet 36 (n.D12/4).
Lorsque les volets 36 sont dans la deuxième position, ils s'étendent suivant la direction longitudinale Y de la gaine 20 respective et opposent au passage du gaz leur section minimale, quasiment nulle, de sorte que les dispositifs d'équilibrage 30 limitent le passage du gaz à
une section de passage S2 correspondant sensiblement à la section des orifices de passage 34 (n.D22/4) du diaphragme 32. La section de passage est donc nettement augmentée lorsque le dispositif d'équilibrage 30 passe de la première position à la deuxième position du volet 36, ce qui génère de préférence une multiplication du débit de gaz jusqu'à
3 fois.
Les gaines 20 présentent généralement la même section nominale S, sauf éventuellement aux extrémités qui ont une section supérieure pour limiter leurs pertes de charge. En général, afin d'équilibrer le débit dans les différentes gaines 20, en aspiration normale, l'orifice de passage 34 du diaphragme 32 se réduit progressivement de sorte que D2 décroit de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b, et le diamètre D1 du volet 36 est inférieur à D2 de la gaine aval 20b pour laquelle D2 est minimal. Le diamètre D1 du volet pivotant 36 a vocation de rester constant, car il est l'initiateur de la sur-aspiration (et définit la perte de la charge constante à supprimer), et
15 seul le diamètre D2 a un effet d'équilibrage. La section de passage Si décroit par conséquent de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b. En général, la gaine amont 20a est dépourvue de diaphragme 32.
De même, afin d'équilibrer le débit dans les gaines 20, en sur-aspiration, la section de passage S2 décroit de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b, du fait que D2 décroit progressivement et que le diamètre D1 du volet 36 est inférieur à D2 de la gaine aval 20b pour laquelle D2 est minimale.
Les figures 6 à 9 illustrent un dispositif d'ajustement ou d'équilibrage 130 selon un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention.
Le dispositif d'équilibrage 130 est dépourvu de diaphragme fixe et comprend un volet 135 pivotant de 90 degrés par rapport à la gaine 20 autour d'un axe diamétral de rotation Z (ici vertical) entre une première position qui correspond à l'aspiration normale et une deuxième position qui correspond à la sur-aspiration. Le volet 135 oppose au passage du gaz dans la gaine 20 une section "efficace", perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la gaine 20, qui est maximale lorsque le volet 135 est dans la première position et minimale lorsque le volet 135 est dans la deuxième position. La rotation du volet 135 est commandée par un actionneur 138 disposé à
l'extérieur de la gaine 20.
Le volet 135 comprend une première plaque 132 et une deuxième plaque 136 planes entrecroisées, perpendiculaires l'une par rapport à l'autre et sécantes suivant l'axe de rotation Z. La section maximale du volet 135 est constituée par la surface de la première plaque 132 et la section minimale du volet 135 est constituée par la surface de la deuxième plaque 136. Lorsque le volet 135 est dans la première position, la première plaque 132 s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la
De même, afin d'équilibrer le débit dans les gaines 20, en sur-aspiration, la section de passage S2 décroit de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b, du fait que D2 décroit progressivement et que le diamètre D1 du volet 36 est inférieur à D2 de la gaine aval 20b pour laquelle D2 est minimale.
Les figures 6 à 9 illustrent un dispositif d'ajustement ou d'équilibrage 130 selon un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention.
Le dispositif d'équilibrage 130 est dépourvu de diaphragme fixe et comprend un volet 135 pivotant de 90 degrés par rapport à la gaine 20 autour d'un axe diamétral de rotation Z (ici vertical) entre une première position qui correspond à l'aspiration normale et une deuxième position qui correspond à la sur-aspiration. Le volet 135 oppose au passage du gaz dans la gaine 20 une section "efficace", perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la gaine 20, qui est maximale lorsque le volet 135 est dans la première position et minimale lorsque le volet 135 est dans la deuxième position. La rotation du volet 135 est commandée par un actionneur 138 disposé à
l'extérieur de la gaine 20.
Le volet 135 comprend une première plaque 132 et une deuxième plaque 136 planes entrecroisées, perpendiculaires l'une par rapport à l'autre et sécantes suivant l'axe de rotation Z. La section maximale du volet 135 est constituée par la surface de la première plaque 132 et la section minimale du volet 135 est constituée par la surface de la deuxième plaque 136. Lorsque le volet 135 est dans la première position, la première plaque 132 s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la
16 gaine 20 tandis que la deuxième plaque 136 s'étend suivant la direction longitudinale Y de la gaine 20. Inversement, lorsque le volet 135 est dans la deuxième position, la première plaque 132 s'étend suivant la direction longitudinale Y de la gaine 20 tandis que la deuxième plaque 136 s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la gaine 20. Ainsi, la première position et la deuxième position constituent des positions d'équilibre. Avantageusement, le centre de la première plaque 132 et le centre de la deuxième plaque 136 sont situés sur l'axe de rotation Z, et de préférence, confondus au centre des plaques en forme de disques circulaires 132 et 136.
Le volet 135 est arrêté en rotation dans le premier sens 62 dans la première position, par contact entre la première butée 52 solidaire du volet 135 et la butée fixe 50, et est arrêté en rotation dans le deuxième sens 64 dans la deuxième position, par contact entre la deuxième butée 54 solidaire du volet 135 et la butée fixe 50.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 6 à 9, la première plaque 132 est formée par un disque circulaire de diamètre X1, la deuxième plaque 136 est formée par un disque circulaire de diamètre X2 et la gaine est de section circulaire S.
Lorsque les volets 135 sont dans la première position, les dispositifs d'équilibrage 130 limitent par conséquent le passage du gaz à une section de passage Si s'étendant entre la première plaque 132 de diamètre X1 et la gaine 20. La section de passage du gaz est donc réduite par rapport à la section nominale S de la surface de la première plaque (n.X12/4), soit 51 = S - n.X12/4.
Lorsque les volets 135 sont dans la deuxième position, les dispositifs d'équilibrage 130 limitent par conséquent le passage du gaz à une section de passage S2 s'étendant entre la deuxième plaque 132 de diamètre X2 et
Le volet 135 est arrêté en rotation dans le premier sens 62 dans la première position, par contact entre la première butée 52 solidaire du volet 135 et la butée fixe 50, et est arrêté en rotation dans le deuxième sens 64 dans la deuxième position, par contact entre la deuxième butée 54 solidaire du volet 135 et la butée fixe 50.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 6 à 9, la première plaque 132 est formée par un disque circulaire de diamètre X1, la deuxième plaque 136 est formée par un disque circulaire de diamètre X2 et la gaine est de section circulaire S.
Lorsque les volets 135 sont dans la première position, les dispositifs d'équilibrage 130 limitent par conséquent le passage du gaz à une section de passage Si s'étendant entre la première plaque 132 de diamètre X1 et la gaine 20. La section de passage du gaz est donc réduite par rapport à la section nominale S de la surface de la première plaque (n.X12/4), soit 51 = S - n.X12/4.
Lorsque les volets 135 sont dans la deuxième position, les dispositifs d'équilibrage 130 limitent par conséquent le passage du gaz à une section de passage S2 s'étendant entre la deuxième plaque 132 de diamètre X2 et
17 la gaine 20, la première plaque 132 opposant alors une surface négligeable. La section de passage du gaz est donc réduite par rapport à la section nominale S de la surface de la deuxième plaque (li.X22/4), soit S2 = S - li.X22/4.
Le diamètre X2 de la deuxième plaque 136 étant nettement inférieur au diamètre X1 de la première plaque 132, la section de passage est donc nettement augmentée lorsque le dispositif d'équilibrage passe de la première position (Si) à la deuxième position (S2), ce qui génère une multiplication du débit de gaz jusqu'à environ 3 fois de préférence.
Les gaines 20 sont toutes identiques et présentent toutes la même section nominale S. En revanche, afin d'équilibrer le débit dans les différentes gaines 20, en aspiration normale, la section efficace maximale du volet 135 déterminée par la surface de la première plaque 132 augmente progressivement avec la réduction de la perte de charge (hors dispositif d'équilibrage), c'est-à-dire généralement de la distance, de l'extrémité aval 23 de la gaine 20 à l'extrémité aval llb du collecteur, autrement dit de la gaine amont 20a à la gaine aval 20b.
De même, afin d'équilibrer le débit dans les gaines 20, en sur-aspiration, la section efficace minimale du volet 135 déterminée par la surface de la deuxième plaque 136 augmente progressivement avec la diminution de la réduction de la perte de charge (hors dispositif d'équilibrage), c'est-à-dire généralement de la distance, entre l'extrémité aval 23 de la gaine 20 et l'extrémité
aval llb du collecteur, autrement dit de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b.
Les figures 6 et 7 illustrent que le dispositif d'équilibrage 130 est monté dans un tronçon de la gaine 20 destiné à être fixé entre deux autres tronçons de la gaine 20 présentant la même section nominale S.
Le diamètre X2 de la deuxième plaque 136 étant nettement inférieur au diamètre X1 de la première plaque 132, la section de passage est donc nettement augmentée lorsque le dispositif d'équilibrage passe de la première position (Si) à la deuxième position (S2), ce qui génère une multiplication du débit de gaz jusqu'à environ 3 fois de préférence.
Les gaines 20 sont toutes identiques et présentent toutes la même section nominale S. En revanche, afin d'équilibrer le débit dans les différentes gaines 20, en aspiration normale, la section efficace maximale du volet 135 déterminée par la surface de la première plaque 132 augmente progressivement avec la réduction de la perte de charge (hors dispositif d'équilibrage), c'est-à-dire généralement de la distance, de l'extrémité aval 23 de la gaine 20 à l'extrémité aval llb du collecteur, autrement dit de la gaine amont 20a à la gaine aval 20b.
De même, afin d'équilibrer le débit dans les gaines 20, en sur-aspiration, la section efficace minimale du volet 135 déterminée par la surface de la deuxième plaque 136 augmente progressivement avec la diminution de la réduction de la perte de charge (hors dispositif d'équilibrage), c'est-à-dire généralement de la distance, entre l'extrémité aval 23 de la gaine 20 et l'extrémité
aval llb du collecteur, autrement dit de la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b.
Les figures 6 et 7 illustrent que le dispositif d'équilibrage 130 est monté dans un tronçon de la gaine 20 destiné à être fixé entre deux autres tronçons de la gaine 20 présentant la même section nominale S.
18 Il est enfin noté que le diaphragme 10 (voir figure 1) peut être omis en agrandissant les volets 135 des dispositifs d'équilibrage 130 du deuxième sous-ensemble 4 par rapport aux volets des dispositifs d'équilibrage correspondants du premier sous-ensemble 2.
La figure 10 illustre un troisième mode de réalisation se distinguant essentiellement du premier mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5 en ce que les gaines 220 présentent une section rectangulaire et les dispositifs d'équilibrage 230 comprennent chacun un diaphragme 232 et un volet 236 pivotant tout deux de forme rectangulaire. Le diaphragme 232 s'étend en périphérie jusqu'à la gaine 220 de section rectangulaire et définit intérieurement un orifice de passage 234 également de section rectangulaire. Le volet 236 est formé par une plaque également de section rectangulaire.
La figure 11 illustre un quatrième mode de réalisation se distinguant essentiellement du premier mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5 et du troisième mode de réalisation illustré à la figure 10 en ce que les dispositifs d'équilibrage 330 comprennent chacun un volet 336 rectangulaire et un diaphragme 332 définissant intérieurement un orifice de passage 334 rectangulaire et s'étendant extérieurement jusqu'à la gaine 320 de section circulaire.
Il est noté que, dans l'ensemble des modes de réalisation décrits supra, lorsque qu'il est nécessaire d'augmenter l'aspiration dans une ou plusieurs cuves 40, notamment parce qu'un capot ou une porte y est ouverte, l'augmentation de débit d'aspiration des gaz dans cette cuve est obtenu en faisant passer le dispositif d'équilibrage respectif (disposé dans la gaine 20 par laquelle sont aspirés les gaz de cette cuve) de sa première position à sa deuxième position, de préférence sans agir
La figure 10 illustre un troisième mode de réalisation se distinguant essentiellement du premier mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5 en ce que les gaines 220 présentent une section rectangulaire et les dispositifs d'équilibrage 230 comprennent chacun un diaphragme 232 et un volet 236 pivotant tout deux de forme rectangulaire. Le diaphragme 232 s'étend en périphérie jusqu'à la gaine 220 de section rectangulaire et définit intérieurement un orifice de passage 234 également de section rectangulaire. Le volet 236 est formé par une plaque également de section rectangulaire.
La figure 11 illustre un quatrième mode de réalisation se distinguant essentiellement du premier mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5 et du troisième mode de réalisation illustré à la figure 10 en ce que les dispositifs d'équilibrage 330 comprennent chacun un volet 336 rectangulaire et un diaphragme 332 définissant intérieurement un orifice de passage 334 rectangulaire et s'étendant extérieurement jusqu'à la gaine 320 de section circulaire.
Il est noté que, dans l'ensemble des modes de réalisation décrits supra, lorsque qu'il est nécessaire d'augmenter l'aspiration dans une ou plusieurs cuves 40, notamment parce qu'un capot ou une porte y est ouverte, l'augmentation de débit d'aspiration des gaz dans cette cuve est obtenu en faisant passer le dispositif d'équilibrage respectif (disposé dans la gaine 20 par laquelle sont aspirés les gaz de cette cuve) de sa première position à sa deuxième position, de préférence sans agir
19 sur le dispositif d'aspiration 6 ni sur les autres dispositifs d'équilibrage.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à
titre illustratif non limitatif. Les gaines, les volets et les diaphragmes pourraient avoir encore d'autres formes, en particulier non nécessairement homothétiques les unes des autres.
De même, le volet 135 du deuxième mode de réalisation pourrait avoir d'autres formes. La première plaque 132 et la deuxième plaque 136 pourraient ne pas être circulaires. En outre, l'espace entre la première plaque 132 et la deuxième plaque 136 pourrait être rempli, au moins partiellement, de matière.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à
titre illustratif non limitatif. Les gaines, les volets et les diaphragmes pourraient avoir encore d'autres formes, en particulier non nécessairement homothétiques les unes des autres.
De même, le volet 135 du deuxième mode de réalisation pourrait avoir d'autres formes. La première plaque 132 et la deuxième plaque 136 pourraient ne pas être circulaires. En outre, l'espace entre la première plaque 132 et la deuxième plaque 136 pourrait être rempli, au moins partiellement, de matière.
Claims (17)
1. installation pour la collecte des gaz d'une pluralité
de cuves d'électrolyse comprenant un centre de traitement des gaz, un collecteur alimeneant le centre de traitement des gaz, une pluralité de gaines alimentant le collecteur et présentant chacune une extrémité amont destinée à recevoir les gaz des cuves d'électrolyse, un dispositif d'aspiration des gaz adapté pour faire circuler les gaz des gaines vers le centre de traitement des gaz, et des dispositifs d'ajustement disposés respectivement dans chacune des gaines, les gaines délimitant une cavité interne présentant une section de passage nominale identique pour toutes les gaines et ladite installation étant caractérisée en ce que :
- chaque dispositif d'ajustement comprend une partie mobile présentant:
.cndot. une première position, correspondant à une configuration d'aspiration normale, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à une première section de passage non nulle, intérieure à la section de passage nominale, et .cndot. une deuxième position, correspondant à une configuration de sur-aspiration, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à une deuxième section de passage comprise entre la première section de passage ee la section de passage nominale, et les premières sections de passage et les deuxièmes sections de passage augmentent avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs.
de cuves d'électrolyse comprenant un centre de traitement des gaz, un collecteur alimeneant le centre de traitement des gaz, une pluralité de gaines alimentant le collecteur et présentant chacune une extrémité amont destinée à recevoir les gaz des cuves d'électrolyse, un dispositif d'aspiration des gaz adapté pour faire circuler les gaz des gaines vers le centre de traitement des gaz, et des dispositifs d'ajustement disposés respectivement dans chacune des gaines, les gaines délimitant une cavité interne présentant une section de passage nominale identique pour toutes les gaines et ladite installation étant caractérisée en ce que :
- chaque dispositif d'ajustement comprend une partie mobile présentant:
.cndot. une première position, correspondant à une configuration d'aspiration normale, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à une première section de passage non nulle, intérieure à la section de passage nominale, et .cndot. une deuxième position, correspondant à une configuration de sur-aspiration, dans laquelle il limite localement le passage des gaz dans la gaine respective à une deuxième section de passage comprise entre la première section de passage ee la section de passage nominale, et les premières sections de passage et les deuxièmes sections de passage augmentent avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs.
2. installation selon la revendication 1, dans laquelle Le déplacement de ladite partie mobie est arrêtée par butée dans un premier sens dans Ladite première position et dans un deuxième sens, opposé au premier sens, dans ladite deuxième position.
3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle ladite partie mobile de chacun des dispositifs d'ajustement est montée pivotante par rapport à la gaine respective.
4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la première position et la deuxième position constituent deux positions d'équilibre, telles que si la partie mobile tend à être écartée de l'une ou l'autre de ces deux positions, les effets aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la gaine tendent à ramener la partie mobile dans la position d'équilibre considérée, dans laquelle la partie mobile se trouvait, en l'absence de fonctionnement de tout actionneur de man uvre de ladite partie mobile.
5. Installation scion l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les dispositifs d'ajustement comprennent en outre chacun un diaphragmefixe.
6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle le diaphragme fixe est annulaire, et définit intérieurement un orifice de passage respectif de section,
7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle le diaphragme fixe s'étend extérieurement jusqu'en périphérie de la cavité interne de la gaine respective et la deuxième section de passage correspond sensiblement à la section de l'orifice de passage du diaphragme.
8. installation selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans laquelle la partie mobile des dispositifs d'ajustement est disposée dans l'orifice de passage du diaphragme.
9. Installation selon la revendication 8 dans laquelle la partie mobile des dispositifs d'ajustement présente une section maximale inférieure à la section de l'orifice de passage respectif.
10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle :
la partie mobile de chaque dispositif d'ajustement_ comprend un volet monté mobile en rotation par rapport à la gaine respective autour d'un axe de rotation, et - la section maximale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
la partie mobile de chaque dispositif d'ajustement_ comprend un volet monté mobile en rotation par rapport à la gaine respective autour d'un axe de rotation, et - la section maximale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
11. Installation selon la revendication 10 dans laquelle la section minimale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
12. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, dans laquelle le volet comprend une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées, la deuxième plaque ayant une surface plus petite que la surface de la première plaque.
13. Installation scion la revendication 12 dans laquelle la première plaque et la deuxième plaque sont perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
14. Installation selon la revendication 13 dans laquelle:
la première plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la première position, et la deuxième plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la deuxième position.
la première plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la première position, et la deuxième plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif d'ajustement est dans la deuxième position.
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 dans laquelle la surface de la première plaque et la surface de la deuxième plaque des dispositifs d'ajustement diminuent toutes les deux en fonction de l'augmentation des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
16. Dispositif d'ajustement pour une installation de collecte de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un volet monté
pivotant dans une gaine, ledit volet comprenant une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées, la première plaque et la deuxième plaque ayant chacune une surface, telle que la surface de la deuxième plaque est plus petite que la surface de la première plaque, laquelle surface de la première plaque est plus petite qu'une section de passage nominale de la gaine.
pivotant dans une gaine, ledit volet comprenant une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées, la première plaque et la deuxième plaque ayant chacune une surface, telle que la surface de la deuxième plaque est plus petite que la surface de la première plaque, laquelle surface de la première plaque est plus petite qu'une section de passage nominale de la gaine.
17. Dispositif d'ajustement selon la revendication 16, dans lequel la première plaque et la deuxième plaque entrecroisées sont perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
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