Four d'électrolyse par voie ignée. Dans toute opération d'électrolyse par voie ignée comportant essentiellement la décompo sition par<B>le</B> passage d'un courant électrique d'une substance dissoute dans un bain de sels en fusion, il importe, pour obtenir un rende ment élevé de l'électrolyse: lo De répartir très également le courant dans tous les points de la sole pour éviter les surchauffes locales.
2o De maintenir<B>à</B> une valeur aussi élevée que possible l'écart de densité qui existe entre le métal rassemblé au fond du four et le mé lange de sels en fusion qui le surmonte, ces deux conditions concourant<B>à</B> assurer une<B>sé-</B> paration électrolytique correcte du métal pro duit.
Dans le cas particulier de la fabrication de l'aluminium, pour laquelle le four faisant l'objet de l'invention est plus spécialement destiné, on parvient<B>à</B> ce résultat: <B>A)</B> En maintenant la température du bain dans d'étroites limites, si<B>ce</B> n'est eonstailte, et cela même dans le cas où on désire employer une intensité totale supérieure<B>à</B> l'intensité d'équilibre thermique correspondant<B>à</B> une température ambiante donnée, et de plus quel que soit pour une intensité donnée le rende ment de courant réalisé.
B) En maintenant la proportion d'alu mine dissoute dans d'étroites limites, si ce n'est constante, cette température et la pro portion d'alumine dissoute étant fixées<B>à</B> des valeurs telles que l'on réalise l'écart maximum clé densité recherché.
Sans entrer dans trop de détails sur la technique même de l'opération électrométal lurgique poursuivie, il doit être fait remar quer que la double condition ainsi posée., pour être satisfaite, exige la résolution simultanée de trois problèmes différents: lo Un problème électrique concernant le ré,--lage de la tension et la répartition de l'in tensité entre les différentes anodes.
2o Un problème électrochimique coneer- riant le réglage de l'apport continu de. substance dissoute, qui doit être résolu préalablement au 3me problème, en tenant compte de l'intensité qui traverse l'électro lyseur (ler problème), et aussi du rendement de lélectrolyse, lequel dépend<B>à</B> son tour de la température<B>du</B> bain (31ne problème).
3o Un problème thermique concernant le réglage de la température qui dépend non seulement des constantes électriques du four, tension<B>à</B> ses bornes et intensité qui le tra verse (Jer problème), mais aussi de la con ductivité du bain dépendant<B>à</B> son tour de la proportion de substance dissoute soumise<B>à</B> l'électrolyse (2nie problème), enfin de la tem pérature ambiante qui peut influer sur la température propre du bain.
<B>Il</B> existe donc une interdépendance com plète entre ces trois problèmes qui ne sont en réalité que les trois aspects d'un seul et même problème plus général; la conduite automa- tique de l'opération de l'électrolyse ignée, de télle sorte que le rendement de courant soit aussi élevé que possible et la consommation d'énergie aussi réduite que possible.
L'invention cor-cerne -Lm four pour l'élec trolyse ignée permettant de résoudre le pro blème général ci-dessus défini et de réaliser la conduite de l'électrolyse dans les conditions désirées, par la mise en ceuvre de moyens automatiques qui ne requièrent l'intervention attentive du personnel que lors de certains incidents<B>de</B> caractère exceptionnel.
Ce four est caractérisé par le fait que pour réaliser une régulation automatique de sa marche, il comprend: une sole fixe, des anodes horizon tales mobiles portées par des barres conduc trices; un groupe moto-réducteur de relevage pour chaque extrémité desdites barres; des colonnes graduées de guidage de ces extré mités de barres; un dispositif électroméca- nique capable d'imprimer un mouvement d'oscillation<B>à</B> ces anodes;
un premier groupe de relais, pour le réglage de la tension, coin- prenant deux relais voltinétriques montés en dérivation aux bornes du four, accompagnés de IeLirs relais transmetteurs et relais exécu teurs d'ordres, ces relais transmetteurs et exécuteurs agissant Soit simultanément sur tous lesdits groupes moto-réducteurs sur l'ordre émis par le premier relais voltniétrique dudit groupe, soit sar ledit, dispositif d'oscil lation sur l'ordre émis par le second relais voltinétriqae;
-Lm deuxième gToupe de relais pour le réglage de la répartition du courant de chaque anode sur sa surface comprenant, pour chaque anode, un relais de niveau<B>à</B> mercure qui commande, pour chaque extré mité de barre d'anode, -Lui relais auxiliaire retardé actionnant un relais pour l'enclenche ment individuel des contacteurs de montée agissant sar lesdits groupes moto-réducteurs de relevage;
-Lm troisième groupe de relais pour le réglage de l'intensité des courants des anodes, comprenant pour chaque anode. un relais de surintensité alimenté par la diffé rence de potentiel relevée sur une portioil de la barre porte-anode, cette portion étant la même, pour toutes les barres' porte-anodes, ledit relais commandant simultanément les deux relais retardés qui actionnent les deux relais d'enclenchement pour les groupes moto- réducteurs des deux extrémités de la barre portant l'anode trop chargée;
un quatrième groupe de relais pour le réglage de la tem- pérattire comportant deux relais commandés par les contacts d'un régulateur de temp#- rature et agissant par priorité sur les mimes relais transmetteurs et relais exécuteurs d'or dres<B>déjà</B> mentionnés et, par conséquent, sur les mêmes groupes moto-réducteurs de rele vage.
Les fig, <B>1 à 9</B> du dessin annexé représen tent,<B>à</B> titre d'exemple, les différents organes d'une forme de réalisation du four suivant l'invention. La fig. <B>1</B> représente le schéma de prin- cipe du dispositif de ré- gulation combinée de la tension, de l'intensité et de la température en régime de refroidissement naturel.
La fig. 2 représente l"équipement de con trôle de répartition du courant sur la sur face d'une anode.
La fig. <B>3</B> représente les courbes d'altitude en fonction du temps des extrémités des barres porte-anodes dun même four. La fig. 4 représente, en élévation, les or ganes de relevage et de guidage des extré mités des barres porte-anodes. La fig. <B>5</B> représente, en plan, deux barres porte-anodes voisines avec leurs groupes de relevage d'extrémité.
La fig. <B>6</B> représente l'agencement partieu- CI lier du contact de température normale du régulateur de température et les organes spé ciaux intervenant dans le cas de surintensité lorsqu'on pratique le refroidissement forcé. La fig. <B>7</B> repHsente le dispositif d'oscil lation des arbres porte-anodes. La fig. <B>8</B> représente une coupe transver sale du dispositif d'alimentation continue en alumine et de captation clés gaz, la fig. <B>9</B> étant un détail d'exécution de ce dispositif.
<B><I>A)</I></B><I> Condition</I> d'isothermie.
<B><I>1.</I></B><I> Marche<B>en</B></I> réginie <I>d'équilibre ou refroi-</I> <I>dissement naturel</I> (fig. <B>1).</B>
ler <I>groupe<B>de</B> relais:</I> Régulation de la tension. En période de fonctionnement normal, Fintensité étant maintenue constante, la ten sion ne petit varier que par suite des varia tions de la distance interpolaire et en raison de l'usure des électrodes qui n'est pas exacte ment compensée par la variation de hauteur du métal. De plus, et dans le cas où il n'est pas fait usage de l'alimentation continue en alumine, ou bien si, par suite d'un débit insuffisant, la teneur du bain en alumine tombe en des sous d'une certaine limite, on peut redouter la formation de l'effet d'anode.
Cet effet est <B>dû à</B> des bulles gazeuses qui se produisent sous une ou plusieurs anodes et, ne pouvant se dégager, gênent le passage du courant.<B>Il</B> s'ensuit une brusque surélévation de la ten sion, de telle sorte qu'aux causes de variation de la tension ci-dessus définies, qui régissent <B>à</B> elles seules le fonctionnement normal, vient parfois s'ajouter une autre cause occasion nelle, qui requiert l'emploi de moyens diffé rents pour empêcher le développement des troubles de fonctionnement auxquels elle donne naissance, et, notamment, les variations de température qui en résultent.
Ce problème de régulation de la tension, dont les ternies viennent d'être posés, est ré solu<B>à</B> l'aide du premier groupe de relais, qui comprend: deux relais voltniétriques <B>à</B> con tacts fins, très sensibles, capables de déceler avec la précision voulue les variations de ten sion<B>à</B> la suite desquelles ils ont<B>à</B> émettre des ordres.
<B>Ce</B> sont les deux relais RVP <I>et</I> RJIJT, branchés directement aux bornes (le l'électro- lyseur sous la tension TT, le premier étant réglé entre une limite inférieure U, et une limite supérieure 17,.. (par exemple la tension prescrite U,, <B><I> </I> 0J</B> V), le second étant réglé pour fonctionner<B>à</B> partir d'une tension<B>17,,</B> supérieure<B>à</B> Uz. Ces relais sont accompagnés de relais transmetteurs d'ordres plus robustes que les relais de détection précédents, et pouvant sup porter de plus forts courants.
Ce sont les re lais R,7i d,,, m,, et<B>0,.</B> Les relais m,, et<B>d,</B> sont des relais temporisés, caractérisés en ce que leur durée de fonctionnement, donc des mou vements de montée, respectivement de descente d'anode qu'ils sont chargés de provoquer, est prédéterminée<B>(30 à 60</B> sec. environ), cette durée de fonctionnement étant fonction de l'écart des limites Ul <I>et</I> U., entre lesquelles on veut régler la tension.
Lorsqu'il s'agit d'élévation de la tension, le relais transmetteur<B>d,,</B> est actionné par l'in termédiaire du relais transmetteur retardé RT (associé au relais voltmétrique RVP) qui ne laisse passer que les ordres correspondant<B>à</B> des élévations de la tension d'une durée au moins égale<B>à 60</B> sec. par exemple, alors que le relais voltmétrique RJIM, chargé de déceler les variations de tension<B>à</B> partir d'une limite TT,, supérieure<B>à</B> tT:
#,, ne possède pas de relais retardateur, de sorte que son relais transmet teur<B>OS</B> sera excité dès que la tension aura atteint la valeur U,, alors que, dans ce cas, le relais RVP qui lui aussi a décelé la même va riation de tension verra ses ordres rester sans effet, par suite du temps de réflexion imposé par le relais retardé RI, cette durée de tem porisation de RT étant, bien entendu, fonction de l'écart existant entre la limite de fonction- ilement <B>U.,</B> du relais RHU <I>et</I> TT_ Lorsqu'au contraire il s'agit d'élever la tension devenue trop basse,
l'aiguille dit re lais RVP avant atteint la limite inférieure de la tension, c'est le relais transmetteur m,, qui, sans l'interposition d'aucun relais retar dateur, va transmettre les ordres<B>à</B> la montée émis par RVP. Le relais mu, non représenté en détail, et le relais .11,, ont des fonctions analogues aux relais<B>d,,</B> et D.. Le relais ni,, est pourvu d'un contact d'autoalimentation ainsi que d'un interrupteur temporisé, qui actionne le relais exécuteur JI,,,
qui enclenche l'en semble des groupes moto-réducteurs pour éle ver les anodes d'une même quantité prédéter- minée, identique pour toutes les anodes, lors- que-la tension aux bornes s'abaisse un peu en dessous de la valeur normale qui lui est assi gnée.
D'autres relais ont pour mission d'exêc-Li- ter les ordres donnés par les relais voltmétri- ques et transmis par les relais transmetteurs. Ce sont deux relais<B>Dl</B> et 31,, d'enclenchement simultané de tous les moteurs de relevage des pour électrodes la descente. du four, Les 31,,
contacteurs pour la de montée, ces relais D u <B>D.</B> et<B>H,,</B> ne sont pas représentés.
Par exemple, en cas d'élévation de la ten sion jusqu'à la limite supérieure U,, la fer meture du contact<B>59-60</B> provoque d'abord l'excitation du relais retardé RT, en le pla çant sous la tension de-la ligne I, par le circuit <B>51, 52, 53,</B> 54,<B>55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63,</B> 64,<B>65</B> puis, au bout de la durée de temporisa tion fixée pour ce relais RT, la fermeture du contact<B>66-67</B> entraîne l'excitation du relais auxiliaire temporisé<B>d,,</B> par la dérivation<B>61.,</B> <B>66, 67, 68, 63,</B> 64,
<B>65</B> en même temps que son autoalimentation par la<B>f</B> erméture instantanée de son contact d'autoalimentation <B>74-75</B> et le trajet<B>59, 69, 70, 71, 72, 73,</B> 74,<B>75, 68, 63,</B> 64, <B>65. Au</B> bout de la seconde période d'attente imposée par l'interrupteur temporisé Iu, sa troisième branche<B>79-80</B> se ferme et le relais d'enclenchement D,, entre en jeu et entraîne la mise en marche en descente de tous les moteurs de relevage des anodes par le circuit <B>59, 58, 76, 77, 78, 79, 80, 81.</B>
Le relais transmetteur<B>0,</B> du relais volt- métrique RJIU a pour mission de provoquer l'oscillation des anodes lorsque l'effet d'anode se produit. Il est muni d'un interrupteur va- et-vient I., formé de deux contacts couplés dont l'un est ouvert et l'autre fermé ou réci proquement, qui coupe le circuit d'alimenta tion des a-Litres relais transmetteurs, dès que le relais transmetteur<B>0.</B> est excité, clé sorte qu'aucun ordre ne peut être transmis aux moteurs de relevage lorsque l'effet d'anode, dans sa période de formation, a provoqué la mise en mouvement du dispositif d'oscil lation.
Il doit être fait remarquer que le relais auxiliaire 0,, peut être excité simultanément ou séparément par -une ligne passant par le contact<B>83-84</B> du relais RJILT, ou par -une ligne passant par l'interrupteur<B>C,</B> qui se trouve soulevé en fin de course par un bos sage situé sur le plateau tournant du dispo sitif oscillant dont il sera parlé ci-après, de sorte que, tant que ce plateau n'a pas fait un tour complet pour ramener les anodes<B>à</B> leur position- primitive, le relais<B>0,</B> est toujours excité même si, entre temps, la surtension consécutive<B>à</B> l'effet d'anode ayant cessé, le relais RHU est de nouveau au repos.
Ainsi, lorsque se produit l'effet d'anode et que la tension s'élève brusquement<B>à</B> la valeur U,, la fermeture du contact 83-84 du relais RHU entraîne l'excitation du relais transmetteur<B>0,</B> par le circuit<B>82, 83,</B> 84,<B>91,</B> <B>85,</B> puis l'ouverture immédiate de la branche <B>56-57</B> de l'interrupteur 1,, ce qui va désor mais rendre inefficace l'intervention du relais RVP et des relais d'intensité dont il sera parlé ci-après, en même temps que la fermeture im médiate de l'autre branche<B>89-90</B> de l'inter rupteur<B>1,</B> et la fermeture d'un autre contact (non représenté)
mettant en -marche le moteur de commande actionnant le plateau-came P qui produit l'oscillation des anodes.<B>Il</B> en ré sulte que, même si l'effet d'anode a cessé avant la fin du premier tour du plateau P (interrupteur<B>C</B> fermé), le relais<B>0,</B> continue néanmoins<B>à</B> être excité pour permettre l'achèvement du mouvement par le circuit<B>86,</B> <B>87, 88, 89, 90, 91, 85</B> se substituant au circuit interrompu<B>82, 83,</B> 84,<B>91, 85,</B> jusqu'à<B>ce</B> que l'interrupteur<B>C (87-88)</B> se trouve de nou veau soulevé par le bossage du plateau P arrivé au terme de sa course.
2,me <I>groupe de relais:</I> Réglage de la répartition du courant de chaque anode sur sa si--trface. Il est rappelé que selon le brevet suisse No <B>180517,</B> du 12 janvier<B>1935,</B> le courant est amené pour chaque anode aux deux extrémi tés d'une barre CD horizontale montée de façon que son arête supérieure soit rigoureuse- ment parallèle au plan inférieur AB de l'anode (fig. 2), le pôle négatif de l'électro- lyseur étant formé par le métal lui-même au- dessus de la sole fixe<B><I>S.</I></B> Or, il est clair que la,
surface libre de ce métal est un plan hori zontal. Pour (lue la distance interpolaire qui sépare la face inférieure des anodes du métal soit constante, condition indispensable si l'on veut (lue le courant soit également réparti entre tous les points, il fa-Lit et il suffit que la face inférieure 21B et, par conséquent, l'arête supérieure de la barre CD soient hori zontales.
Pour le contrôler automatiquement, on dispose sur chaque barre d'anode d'un niveau électrique<B>à</B> goutte de inereure <B>g</B> (fig. 2) ve nant en contact avec les plots i, et i., suivant que l'anode considérée est plus basse<B>à</B> gaLielie ou<B>à</B> droite. Ce niveau électrique peut donc mettre en action successivement par l'inter médiaire d'un relais auxiliaire temporisé tel que mi (fi-.<B>1)</B> propre<B>à</B> chaque extrémité d'anode, le relais d'enclenchement du moteur de relevage correspondant, tel que<B>Mi,</B> mais seulement dans le sens de la montée.
Par exemple, en cas de surintensité<B>à</B> droite (anode inclinée vers la droite), le relais mi va se trouver excité par le circuit<B>92, 55,</B> <B>56, 57, 58, 76, 103, 93,</B> 94,<B>95, 96,</B> tant que le relais RMU sera inactif (branche<B>56-57</B> de l'interrupteur I,, fermé), puis ce relais mi va se trouver instantanément autoalimenté par la fermeture de la branche 101-102 et le cir cuit<B>93, 97, 98, 99, 100, 101.,</B> 102,<B>95, 96</B> et enfin, au bout du temps prescrit par la tem porisation, le relais d'exécution Hi intervien dra par le circuit<B>93, 103,</B> 104,<B>105, 106</B> pour provoquer la mise en marche du moteur de relevage de l'extrémité correspondante dans le sens de la montée.
Le même circuit et les mêmes organes mi, Hi, etc., se répètent pour l'extrémité gauche de l'anode et entrent en jeu lorsque le relais<B>g</B> se ferme sur le contact i,. <I>3-e groupe de relais:</I> Réglage de l'intensité des courants des anodes. L'horizontalité de chaque anode étant assu rée, il reste<B>à</B> maintenir une égale répartition (lu courant entre les différentes anodes d'un même électrolyseur.
Dans ce but, on utilise la différence de potentiel relevée sur une des extrémités de la barre porte-anode CD entre deux points<B>1</B> et <B>22</B> équidistants pour toutes les anodes. Dès que cette différence de potentiel atteint la limite supérieure-qui lui est assignée, elle actionne un relais anipèremétrique RLI propre<B>à</B> cha que anode qui,<B>à</B> son tour actionne simulta nément, par l'intermédiaire de circuits non re présentés, les deux relais auxiliaires mi pro pres<B>à</B> l'anode considérée et, par conséquent,
les deux relais d'enclenchement Vi des deux moteurs de relevage qui lui correspondent.
On remarquera que pour ce réglage d'hori zontalité et ce réglage d'intensité, les moteurs de relevage ne peuvent être actionnés qu'à la montée.<B>Il</B> pourrait donc<B>y</B> avoir contradiction avec les mouvement,-, nécessités par le réglage (le tension.
Pour éviter de telles contradictions, les deux groupes de relais de tension et d'inten sité sont excités séparément et par e#-cJes sue- eessifs <B>à</B> l'aide de deux lignes séparées<B>1</B> et II (fi#g. <B>1),</B> mises périodiquement sous tension<B>à</B> l'aide d'un inécanisnie d'hoi-logerie quelconque. De cette faqon, lesdits deux groupes de relais ne peuvent jamais intervenir simultanément.
Le réglage d'intensité qui vient d'être<B>dé-</B> crit et qui consiste essentiellement<B>à</B> assurer l'horizontalité des anodes puis ensuite<B>à</B> ré partir également entre elles le courant total serait toutefois insuffisant pour permettre de déceler certains troubles de fonctionnement qui se traduisent par des anomalies dans le mouvement relatif des anode-, d#un même élec trolyseur, et entraÎnent une altération du ren dement de courant, donc un déséquilibre du bilan thermochimique, et, par voie de eonsé- quenee, une variation de la température du bain.
Si une anode baisse plus rapidement que ses voisines, c'est que la partie de la sole qui se'trouve au-dessous d'elle est le* siège d'un dépôt de bain solidifié, ce qui a conduit préel- sément <B>à</B> baisser davantage l'anode en ques- tion pour lui maintenir la même intensité.
Si au contraire une anode baisse moins rapide ment que ses voisines, c'est qu'il se forme en un ou plusieurs points de sa surface des pro tubérances conductrices favorisant le passage da courant en ce ou ces points, ce qui a con duit précisément<B>à</B> baisser moins l'anode en question pour lui maintenir la même inten sité.
Pour déceler de telles anomalies, les co lonnes de guidage 21 dont sont munis les pa liers<B>23</B> qui portent les extrémités 24 des barres porte-anodçs sont graduées, ce qui per met de noter<B>à</B> tout instant la cote de hauteui de chacune des extrémités 24 de ces barres et, en particulier, de vérifier l'horizontalité des barres en lisant la graduation qui affleure le plan supérieur du palier<B>23</B> que supporte la vis de relevage 22 (fig. 4 et<B>5).</B>
En outre, cette lecture directe des cotes permet de porter sur un graphique ces cotes de hauteur en fonction du temps et de véri fier le parallélisme rigoureux des courbes de déplacements des extrémités d'anodes. Toute anomalie d'une courbe permet de déceler l'in cident survenu<B>à</B> l'anode intéressée dès sa naissance et de déterminer les mesures<B>à</B> prendre pour rétablir les conditions normales de l'électrolyse (fig. <B>3).</B>
La fig. <B>3,</B> donnée<B>à</B> titre d'exemple pour un four<B>à</B> quatre anodes, montre de<B>0<I>à</I></B> t, un rigoureux parallélisme des courbes d'altitude des différentes anodes, puis en t, un brusque décrochement consécutif<B>à</B> la coulée du métal qui fait baisser toutes les anodes, enfin de t, <B><I>à</I></B><U>L,</U> l'apparition d'anomalies de fonctionne ment pour les anodes I et IV: dépôt sur la sole pour la première qui accélère sa descente, naissance d'une protubérance conductrice sous la seconde, ce qui,<B>à</B> intensité égale, freine sa descente.
Il n'y a plus, les ayant ainsi consta tés bien avant qu'ils n'aient développé leurs fâcheux effets sur la marche de l'électrolyse, qu'à apporter<B>à</B> ces troubles de fonctionne ment les remèdes habituels, pour voir ensuite les courbes d'altitude reprendre leur parallé lisme. 4m,e <I>groupe de</I> relais.- Réglage de la température.
Il a été indiqué dans le préambule l'impor tance qui s'attache<B>à</B> une régulation correcte de la température du bain de même que de sa composition pour obtenir un rendement de l'électrolyse élevé, dont les variations peuvent <B>à</B> leur tour, de même que celles de la tempé rature ambiante, influer sur cette tempéra ture. On se trouve donc en face d'un pro blème complexe.
Dans le but de le résoudre, on utilise uni régulateur de température RGT qui est repr6- senté sur la fig. <B>1</B> seulement par un bloc et par ses contacts de travail<B>f,</B> n, c: <B>f</B> trop froid, avec voyant clignotant bleu par exemple et avertisseur sonore<B>à</B> son grave a; n, normal, avec voyant fixe orange;<B>c,</B> trop chaud, avee voyant clignotant rouge et avertisseur sonore <B>à</B> son aigu<B>fi.</B>
Un quatrième groupe de relais comprend les deux relais temporisés P, et<U>P.,</U> qui entre ront en action lorsque les températures de réglage inférieure t:, et supérieure t. seront atteintes, pour combattre ees variations de température par des variations appropriées de la tension, donc de la puissance.
Les relais P. et<U>P.</U> agissent aussi, comme on le verra plus loin en détail, sur les relais exécuteurs d'ordres<B>Dl</B> et<B>111,1</B> par Fintermé- diaire des relais transmetteurs<B>dl,</B> et m,l.
La tâche de ces relais transmetteurs<B>dl,</B> et m,, devient très compliquée parce qu'ils ont <B>à</B> obéir aussi<B>à</B> l'émetteur d'ordres RGT asservi <B>à</B> la troisième variable T.
Une triple difficulté apparaît: lo Il peut<B>y</B> avoir contrariété entre les ordres donnés par le relais RVP et les relais P, et<U>P.,</U> parce que les effets qu'ils décèlent ne procèdent pas des mêmes causes, et ce d'au tant plus qu'en cas de réchauffement du bain, par exemple, la résistivité de ce bain va bais ser, ce qui, toutes choses égales d'ailleurs et notamment<B>à</B> intensité totale constante, va provoquer -une baisse de la tension aux bornes du four, incitant le relais RVP <B>à</B> monter les anodes, alors qu'au contraire le relais<U>P.</U> or donnerait dans le même temps de les abaisser.
2o<B>Il</B> est possible que la baisse de tension spontanée résultant d'un réchauffement du .bain, par exemple, s'il. est<B>dû à</B> une cause fortuite et passagère, provoque d'elle-même par la baisse de puissance qui en est la consé quence, si l'intensité est maintenue constante, le rétablissement de la température, auquel cas les choses s'arrangeant d'elles-mêmes, le relais P,, n'aura pas<B>à</B> intervenir.
3() Mais il est possible aussi que ce réchauf- feinent du bain provienne de causes sérieuses et durables, soit qu'il. s'agisse d'un réchauffe ment du bain<B>dû à</B> une élévation notable de la température ambiante, soit qu'il s'agisse au contraire d'un trouble Yrave de la marche de l'électrolyse altérant le rendement d'électro lyse et provoquant un déséquilibre du bilan therniochimique venant augmenter la frac tion de la puissance qui joue un rôle pure ment thermique.<B>Il</B> n'est pas possible de lais ser le choix des mesures<B>à</B> prendre aux or ganes (le régulation eux-mêmes,
et il doit<B>y</B> être suppléé par une intervention intelligente du personnel.
Pour résoudre cette triple difficulté, vont être mis en #uvre les moyens suivants<B>dé-</B> crits sous les mêmes -références lo, 2() et 3f) que les résultats qu'il s'agit d'obtenir: lo Les contacts<B>f,</B> n et<B>e</B> du régulateur de température RGT et des deux relais P, et<U>P.,</U> sont alimentés par la même source auxiliaire que le relais RVP (ligne<B>1),</B> de sorte que la ligne II (voir<B>1)</B> se trouve exclusivement réservée aux relais tic surintensité.
Ces deux li-nes I et<B>Il</B> sont, ainsi qu'il a #1 été dit précédemment, alternativement ali mentées, par exemple<B>à 110</B> ou 220 VI, par le moyen d'un mécanisme d'horlogerie pendant (les temps réglables et fixés pour chaque type de four, la durée de fonctionnement de la ligne I étant beaucoup plus longue que celle de la ligne<B>11,</B> et ce d'autant plus que l'on a -if faire<B>à</B> un Tour plus puissant possédant une grande inertie thermique.
Ceci étant dit, le principe essentiel posé est que la régulation de température s'effec tue par priorité, ce qui vent dire qu'aucune régulation de tension n'est possible si le bain n'est pas<B>à</B> température normale.
Pour<B>y</B> parvenir, le régulateur RGT <I>est</I> réglé de façon telle que le contact n reste fermé tant que la température du bain reste comprise entre deux limites t' et t- plus oui moins rapprochées de la température normale t suivant la précision que l'on désire (par exemple t'<B>=</B> 9341, et t-<B>= 9361</B> pour <I>t</I><B>=</B> 93511 <B>à</B> - <B>10</B> près).
Par contre, les relais de surintensité peu vent fonctionner pendant les périodes où la ligne II qui leur est réservée est sous tension, quelle que soit la température, car il faut toujours, et<B>à</B> plus forte raison si la tempé rature est anormale, répartir l'intensité de manière convenable.
Dès que la température du bain sort clé, cette zone étroite, le contact n s'ouvre et, comme on peut le voir sur la fig. <B>1,</B> les relais transmetteurs RT et % ou d,# du relais RVP ne peuvent plus être excités, donc sont hors d'état de fonctionner, même si le relais RVP décèle des variations de tension, car il suffit sur le circuit<B>51, 52, 53,</B> 54,<B>55, 56, 57, 58, 59</B> d'alimentation de ces relais transmetteurs que Fun des trois contacts en série<B>52, 53,</B> 54 soit ouvert pour que le relais RVP demeure im puissant.
En cas de variations de température accen tuées, et si, par exemple, la température du bain atteint la limite inférieure t, <B><I> < </I></B> t', le contact<B>f</B> se ferme<B>à</B> son tour et allume le feu de signalisation bleu clignotant, par le circuit <B>1.07, 108, 109, 110, 111,</B> 112, 141, 114,<B>11.5,</B> <B>116, 117,</B> en même temps que le relais tempo risé P, s'autoexcite, par la fermeture de l'in terrupteur w, alimenté directement par la <B><I>clé G,</I></B> et émet une impulsion unique d'une durée ré0able jusqu'à<B>90</B> sec., ce qui provo que, par l'intermédiaire du relais transmet teur nt,,, la montée des anodes d'une quantité fixe.
Les circuits successivement intéressés par cette manceuvre sont: pour l'excitation du relais P, et l'allumage du leu de signalisation bleu correspondant, le t circuit <B>107, 108, 10, 110, 111,</B> 112,<B>118,</B> 1.14, <B>115, 116, 117,</B> comme il vient d'être dit, pour l'autoalimentation du relais P,, le circuit<B>118, 119,</B> 120, 121, 122,<B>113,</B> 114,<B>115,</B> <B>116, 117,</B> contrôlé par la<B>clé<I>G,</I></B> pour l'impulsion de durée constante don née a-Li relais transmetteur de montée m,,, le circuit non contrôlé<B>107, 108, 109, 110, 123,</B> 124,<B>125, 126.</B>
Une manceuvre symétrique a lieu après fermeture du contact c en cas d'élévation de la température jusqu'à la limite supérieure <I>t,<B>></B></I> t", provoquant la descente des anodes par l'intermédiaire des relais P., cl,,,et Du.
Les circuits intéressés par cette autre ma- n#Livre sont: pour l'excitation du relais P, et l'all-amage du leu de signalisation rouge correspondant le circuit<B>107, 108, 109,</B> 128,<B>129, 130, 11.6,</B> <B>117,</B> pour l'autoalimentation du relais<U>P.,</U> le circuit<B>118, 119,</B> 120,<B>131, 132, 130, 116, 117,</B> contrôlé par la<B>clé<I>G,</I></B> pour l'impulsion de durée constante don née au relais transmetteur de descente d,,, le circuit non contrôlé<B>107, 108, 133,</B> 134,<B>135,</B> <B>136, 137, 138, 139,</B> 140,<B>68, 63,</B> 64,<B>65.</B>
On vient ainsi<B>de</B> montrer que le relais RVP et les relais Pl et P,, du régulateur de température ne peuvent jamais agir siinulta- nément.
20 Dans les zones de température ti--t' et aucun des groupes de relais ci-dessus ne peut fonctionner, puisque les trois contacts <B><I>f,</I></B> n et c sont ouverts. L'étendue de ces zones neutralisées est déterminée, dans chaque cas particulier, d'après le degré de stabilité de la température que l'on désire et l'importance du four, ces quatre données, durée de tempo risation de P. et P,, étend-Lie des zones neu tralisées, durée du cycle de fonctionnement de la ligne I, poids du bain, étant étroitement liées entre elles.
Ces. zones neutralisées de part et d'autre de la température normale doivent permettre <B>à</B> la température du bain, dans certains cas clé variations pé-a prononcées., de retrouver d'elle-même sa valeur normale, par un effet d'autorégulation, ceci dans le but d'éviter des corrections inopportunes.
3o <B>A</B> partir et en dec ,à de t,, <B>à</B> partir et au-delà de<U>L,</U> l'intervention des relais P, oit <U>P.</U> a pour résultat, ainsi qu'on vient de-le voir, d'allumer les feux de signalisation et de déplacer les a#iodes d'une quantité fixe, en montée on en descente.
Cette mesure de première urgence étant prise, et en attendant qu'elle ait eu un résul tat, il importe d'interdire toute autre manceu- vre d'ensemble des anodes, tant que le person nel de surveillance, alerté par les feux de signalisation ou les avertisseurs sonores, n'est pas venu se rendre compte de la situation.
Dans ce but,, les contacts a-uxiliaires, z, pour le relais P, et<U>z.</U> pour le relais<U>P.,,</U> s'ou vrent quand les relais correspondants sont excités, de sorte que toute régulation de la tension par le relais voltmétrique RVP est désormais interdite, ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus<B>à</B> propos du contact n même si, entre temps, sous l'influence des variations de puis sance qui ont été imposées au four par les relais Pl ou P, en faisant monter ou descen dre les anodes dune quantité fixe, la tempé- rat-Lire a été rétablie et le contact n fermé.
Trois situations peuvent se présenter alors: a) Si la température normale se rétablit d'elle-même (feu orange allumé, le feu extrême qui a été allumé le restant tant que le relais correspondant est excité) sous l'effet de la manoeuvre d'urgence ordonnée par les relais Pl ou<U>P.,</U> la régulation de tension est de non- veau permise au besoin sur -une nouvelle va leur de réglage de la tension appliquée<B>à</B> RVP en enfonçant la clé<B>G</B> (contact<B>119-120</B> ouvert), ce qui a pour effet de désexciter le relais P.
ou<U>P.,</U> qui était excité, donc d'ou vrir le contact d'autoalimentation w.<B><I>ou</I></B> W,, et simultanément de fermer le contact auxi liaire zl ou z.. Les relais P. et P, sont de nouveau aptes<B>à</B> -corriger une nouvelle varia tion de température dès que la<B>clé<I>G</I></B> est re mise en position de fermeture en la soulevant.
<B>b)</B> Si l'anomalie de température persiste (feu rouge ou bleu allumé), il faut tout d'abord passer dit fonctionnement automa tique au fonctionnement manuel en manceu- vrant les commutateurs (non représenté-,) servant<B>à</B> mettre hors circuit le dispositif<B>dé-</B> crit, puis opérer des manceuvres volontaires des anodes ou apporter au four les soins né cessaires jusqu'à ce que la température nor male soit rétablie, après quoi on peut opérer comme ci-dessus, en revenant, bien entendu, du fonctionnement manuel au fonctionnement automatique dès que la situation est rétablie.
c) Si l'on se trouve dans les zones de tent- pérature intermédiaires (ce dont on s'aperqoit <B>à</B> défaut d'enregistreur si aucun feu de signa lisation ne reste allumé après qu'on a dès- excité les relais P.
et P,,, par la manceuvre de la<B>clé<I>G),</I></B> il n'y a aucun danger<B>à</B> attendre que la température normale se rétablisse d'elle-même pour opérer comme en a), car les relais P, et<U>P.,</U> ne sont plus aptes<B>à</B> comman der une nouvelle man#uvre des anodes, mais la régulation de tension n'est pas permise tant que le feu orange (température normale) n'est pas réalluiné. Si l'on estime avoir inté rêt<B>à</B> rétablir plus vite la situation, il faut opérer comme en 1 , puis ensuite comme en a), lorsque la température normale est ré tablie.
On petit donc avoir au cas (Fintervention tardive, deux feux de signalisation allumés, soit bleu et orange, soit rouge et orange, soit même bleu et rouge, si après une man#uvre (les électrodes sur l'ordre de P, ou<U>P.,,</U> la température s'est modifiée au point de traver ser la zone de température normale pour atteindre l'autre feu extrême, et ordonner une inanceuvre de sens inverse, sans que la régit- lation de tension ait pour autant été rétablie,
ce qui ne peut se faire tant que la<I>clé<B>G</B></I> n'a pas été man#uvrée pour désexciter les relais P, et<U>P.,</U> et refermer les contacts auxiliaires Z, <B>ou</B> Z.. On peut même avoir les trois feux allumés, si l'on se trouve dans la zone nor male, après avoir atteint les températures extrêmes en eas d'inaction prolongée. <I>IL Marche en régime de refroidissement forcé</I> (fig. <B>6).</B>
Si, au lieu<B>de</B> marcher<B>à,</B> une intensité constante, correspondant au régime d'équilibre thermique assuré par le simple refroidisse- nient naturel, on vent employer une intensité supérieure pour accroÎtre momentanément la production, il est clair que l'équilibre ther mique va se trouver modifié et qu'on ne sali rait le rétablir en a-issant sur la distance interpolaire, laquelle est supposée réglée ait minimum compatible avec un bon rendement de courant.
<B>Il</B> faut, dans<B>ce</B> cas, avoir recours a-Li re froidissement forcé par insufflation d'air ou circulation d'eau dans les tubes refroidisseurs de<B>la</B> sole ou des parois.
Dans ce cas., la triple régulation s'opère comme précédemment<B>à</B> la seule condition que l'on ait modifié au préalable et de manière correcte les constantes de régla " des relais de détection (voltmétriques RVP <I>et</I> RJIT!, ampèremétriques RIA). Ceci suppose que le' débit d'air on d'en-Li <B>à</B> employer pour assurer l'équilibre thermique<B>à</B> la nouvelle intensité employée est exactement connu.
Si l'on ne connaît qu'imparfaîteinent ce débit, il faut réaliser le refroidissement par tout ou rien., et tolérer une petite variation clé température entre les limites V et t- qui définissent la zone clé température normale. Dans ce cas, le eoiitat#,t n du régulateur clé température doit être remplacé par un en semble représenté<B>à</B> la fig. <B>6.</B>
Dans ce cas, le régulateur de températI--Lire RGT comprend deux contacts doubles, Fan pour 93411 qui est Lin contact bipolaire ordi naire<B>C,,</B> l'autre pour<B>9361</B> qui est un contact va-et-vient<B>C,</B> dont les deux branches ne sont jamais ouvertes ou fermées simultanément. Un relais CP met en marche le ventilateur dès que la température dépasse<B>936',</B> si la <B><I>clé</I></B> K est enfoncée dans son logement (cou- tact <B>151-152</B> fermé). Le ventilateur et un circuit ne sont pas représentés.
En position<B>de</B> fermeture (c#e.-t le cas de la fi-.<B>6),</B> la régulation<B>de</B> tension est per- mise (zone 934-9361) par le circuit<B>161, 162,</B> <B>163,</B> 164, le contact bipolaire n' formé par les branches<B>162</B> et<B>163</B> des doubles contacts C, et C. tenant lieu du contact unipolaire n pour le cas de la fig. <B>1.</B>
Dès que la température dépasse<B>936',</B> sous l'influence de la surintensité appliquée, et bien avant que la températtire de 9400 ne soit atteinte, ce qui mettrait en jeu le relais P-. et provoquerait l'abaissement des électrodes, le contact n en s'ouvrant provoque la lerme- ture de la branche droite<B>155-156</B> du va-et-. vient C,,, dont l'excitation du relais CF par le circuit<B>151, 152, 153,</B> 154,<B>155, 156</B> et la fermeture de son contact d'autoalimentation 157-158.
Le ventilateur est mis en service par le relais CF et la température<B>du</B> bain cesse de croître puis s'abaisse, repasse par<B>9361</B> sans que le ventilateur soit arrêté, car si le va-et- %,ient est de nouveau dans la position de la figure, le relais CF est néanmoins alimenté par son contact d'autoalimentation -et le cir cuit<B>151, 152, 153,</B> 154,<B>157, 158, 159, 160.</B>
Lorsqile la température s'abaisse au-des sous de 9341, le contact bipolaire de gauche C, s'ouvre sur ses deux branches et inter rompt l'autoalimentation du contacteur CF en<B>159, 160.</B> Le ventilateur s'arrête et la tem pérature cesse de descendre bien avant qu'elle ait pu atteindre 93011 pour actionner le relais P,, puis croît de nouveau jusqu'à<B>ce</B> qu'elle atteigne<B>9360</B> pour provoquer la reluise en route du ventilateur, et ainsi de suite.
<I>B) Condition de composition</I> constante. Les observations de la pratique corrobo rées par diverses théories scientifiques ont montré que la teneur en alumine dit mélange binaire soumis<B>à</B> l'électrolyse, principalement dans le voisinage de la surface active des anodes, a tendance<B>à</B> s'appauvrir et qu'en dessous dune certaine limite, la tension de l'électrolysear augmente brusquement (effet d'anode).
Il est clair que ce phénomène ne se -pro duira pas et qu'ainsi seront évitées les consé quences lâcheuses qu'il entraîne (abaissement clé l'intensité, décompositions secondaires des fluorimes, augmentations de la température) si l'on parvient<B>à</B> maintenir constante cette teneur en allimine, en réalisant -Lin apport continu d'alumine dans le bain, au lieLi d'avoir recours, comme on le fait habituelle ment,<B>à</B> des immersions<B>à</B> intervalles éloignés de 4<B>à 5</B> h., ou davantage, de quantités mas sives d'alumine.
Cette pratique usuelle offre des inconvé nients certains, d'une part, parce quau prix d'un travail pénible elle conduit<B>à</B> briser la croûte solidifiée qui recouvre le bain liquide et ainsi<B>à</B> l'exposer<B>à</B> l'air libre pendant plu sieurs minutes, d'autre part, parce que l'in troduction de ces quantités massives d#alu- mine accentue le refroidissement résultant (le cette radiation<B>à</B> l'air libre.
Ce refroidissement est partie Lilièrement important, ainsi qu'un calcul simple le mon trerait, dans les grands fours d'électrolyse qae Pon a tendance<B>à</B> constraire, parce que, dans <B>de</B> tels fours, le volume de bain dont on dis pose rapporté<B>à</B> l'unité d'intensité est beau coup plus réduit que dans les fours de faible, intensité.
C'est ainsi que, pour un four de 120 kA ayant 22 mq de superficie de creuset, l'alimentation discontinue<B>à</B> intervalles<B>de</B> 4 ou<B>5</B> heures<B>p</B> eut entraîner -un abaissement total Je la température de l'ordre de<B>30'.</B> De pl-Lis, l'introduction de la quantité correspon dante d'alumine, même si elle est également répartie dans tout le volume du bain, entraîne -une variationâe sa teneur moyenne de l'ordre de<B>9 %,</B> ce qui rend très difficile la mise en solution.
Pour éviter les inconvénients ci-dessus, on a donc intérêt<B>à</B> réaliser soit -une alimentation tout<B>à</B> fait continue, soit -une alimentation semi-continue par petites charges.
L'addition d'alumine peut avoir lieu de façon continue ou semi-continue suivant les pratiques usuelles, mais en ayant soin de maintenir en permanence autour des anodes une couche d'alumine pulvérulente d'épais seur suffisante, par exemple de<B>8 à 9</B> cm, telle cl-Lie la croûte solidifiée qui la sépare du bain liquide soit assez mince pour ne pas opposer d'obstacle sérieux au déplacement des anodes et soit aisément fragmentée par elles.
Dans la forme de réalisation du four sui vant l'invention décrite, on additionne Falu- mine d'une faeon semi-eontinue au moyen des dispositifs représentés aux fig. <B>7-9.</B>
Le dispositif d'oscillation représenté par la fig. <B>7</B> consiste en un plateau-came P dont le profil est tel quun mouvement de rotation uniforme imprimé<B>à</B> son axe X par un moteur non représenté, sous l'impulsion du relais émetteur RJIU et de son relais transmetteur O#, (fig. <B>1),</B> se transforme par exemple en -un mouvement rectiligne uniformément varié, très lent, imprimé<B>à</B> deux barres<I>B,<U>B.></U></I> de man#uvre, gauche et droite, sur lesquelles sont articulés les bras des foLirehes d'oscillation<B>A</B> des anodes,
dont -une seule est représentée. Chaque fois que l'effet d'anode se produit et que l'anode An (fig. <B>8)</B> oseille, on obtient l'addition d'une dose d'alumine. On évite ainsi de travailler avec Lin excès d'alumine nuisible au bon rendement.
Le retour<B>à</B> la position d'équilibre se fait suivant une loi de mouvement symétrique par le poids des électrodes aidé par des ressorts antagonistes<B>à</B> boudins (figurés par des<B>flè-</B> ches). Les mouvements sont très lents.
Pour éviter que l'effet d'anode se produise trop souvent, on peut, bien entendu, faire osciller les anodes sans Fintervention du relais RMU, par exemple en fermant au moyen d'une horlogerie un contact non représenté<B>à</B> la fig. <B>1,</B> disposé en parallèle avec le contact 83-84 du relais RJIU.
Les dimensions particulières du four<B>dé-</B> crit sont telles qu'il existe entre la section anodique totale et la superficie supérieure du creuset un rapport beaucoup plus élevé que dans les fours usuels et d'autant plus grand qu'il s'agit d'un Tour de plus grande intensité <B>(60 à 77</B> %1 pour des fours allant de<B>25 à</B> 120 kA). De plus, dans le but d'augmenter le volume du bain, sans accroître la superficie du creuset exposée<B>à</B> l'air libre, les parois laté rales du creuset ont un profil incliné, de sorte que le rapport entre la surface supérieure dut creuset et la surface<B>de</B> la sole fixe peut être réduit jusqu'à<B>75-88 %</B> pour des fours allant de<B>25 à</B> 120 liA,
ce qui revient<B>à</B> dire que la j superficie des intervalles libres est beaucoup plus réduite relativement que dans les fours usuels, d'où la possibilité de maintenir plus aisément, pour Lin poids donné, la couche d'alumine superficielle sur une épaisseur suf fisante, ainsi qu'il a été dit plus haut.
<B>Il</B> est prévu que l'amplitude du mouve ment oscillant marquée par Fangle dInclinai- son des fourches d'oscillation avec la verticale est toujours assez petite (de l'ordre de<B>3 à</B> 6l) pour que le glissement des barres porte-anodes entre les bras des fourehes d'oscillation<B>A</B> puisse s'effectuer sans difficulté, lors des pe tits mouvements verticaux que les anodes su bissent nécessairement a-Li cours des différents réglages de tension, d'intensité ou de tempé rature décrits.
Si l'on veut obtenir en même temps que la mise en solution continue de l'alumine la cap tation<B>à</B> l'état pur des gaz d'électrolvse déga gés, chaque anode (fig. <B>8</B> et<B>9)</B> est munie d'un réservoir d'alumine individuel<B>1,</B> clos suivant <I>.A B<B>C D</B></I> dont le fond<B><I>C D,</I></B> prolongé par<B><I>D E</I></B> et<B><I>C</I></B><I> H</I> est une tôle d'acier inoxydable 2. Les parties<B><I>D E</I></B> et<B><I>C</I></B><I> H</I> de cette tôle sont recou vertes d'une couche isolante d'alumine 12.
La surface inférieure de la tôle 2 est polie et a Lui profil parabolique tel que les rayons calori fiques a fl issus de la partie supérieure de l'anode sont réfléchis en passant par le foyer virtuel F de la surface parabolique suivant fl <B>y</B> pour venir frapper les parois<B>3,</B> telles que EE, <I>et</I> HII, de la cloche<B>à</B> gaz, constituées par des tôles d'aluminium poli sur les deux faces, boulonnées de facon étanehe suivant les génératrices<B>E</B> et H de la tôle d'acier 2.
Ces tôles d'aluminium qui réfléchissent une se conde fois les rayons calorifiques vers l'inté rieur du four fondent bien entendu au fur et<B>à</B> mesure qu'elles pénètrent dans le bain liquide.
Ainsi que<B>le</B> montre le trajet des rayons réfléchis, on peut avec un profil convenable de la surface parabolique constituant le fond 2 obtenir quune partie notable du flux cale- rifique issu de l'anode soit réfléchie dans les interstices entre anode et cloche, pour<B>y</B> favo riser d'autant le maintien en fusion de la surface du bain. On évite ainsi la formation d'une crofite qui empêcherait l'alumine de<B>pé-</B> nétrer dans le liquide lorsqu'elle tombe dans lesdits interstices par suite des oscillations de l'anode. L'alumine tombe sur la surface supé rieure de l'anode dans le sens des flèches par des ouvertures non représentées de la tôle 2.
Lorsque les anodes sont usées, des tubes en graphite<B>8</B> viennent empêcher le bain liquide d'entrer en contact avec les extrémités des tiges d'amenée du courant<B>9,</B> lesquelles extré mités peuvent être, elles aussi, en acier spécial inattaquable par le bain fondu.
Les gaz d'électrolyse qui se dégagent sur toute la périphérie de l'anode sont captés par les tuyaux tronconiques 4 dimensionnés de façon telle quà l'origine la vitesse de ce gaz ne dépasse pas<B>0,10</B> m/sec. environ. Ces gaz sont ensuite refroidis dans un réservoir cylin drique<B>à</B> ailettes<B>5</B> où ils sont débarrassés des dernières traces de l'alumine qu'ils auraient pu entraîner, par leur passage<B>à</B> travers un tamis métallique<B>6</B> de mailles assez fines (par exemple<B>10 000</B> mailles au cm# pour des grains de 60,u) avant d'être évacués par le canal axial<B>7 à</B> l'aide d'un surpresseur.
Un branchement sur le refoulement de ce surpresseur permet de mettre en pression le réservoir<B>à</B> alumine<B>1,</B> dans le but de faciliter l'introduction de l'alumine dans -la cloche au travers desdits orifices disposés dans le fond 2, sans qu'il- puisse jamais<B>y</B> avoir, dans le cas d'une vidange inopinée du réservoir, d'au tre incident que le retour dans la cloche d'une partie du gaz qui en est issu.
La fig. <B>9</B> donne le détail de ces orifices, où l'on remarque, dans le double fond renforcé 2 du réservoir<B>à</B> alumine, une glissière<B>9</B> que l'on peut déplacer longitudinalement en la man#uvrant par une de ses extrémités, en sorte que les petits orifices calibrés<B>10</B> qu'elle porte, viennent successivement, en regard des orifices de forme allongée<B>11</B> situés sur le fond.
du réservoir.<B>A</B> pression constante, le débit d'alumine sera donc proportionnel a-Li nombre de trous<B>10</B> se trouvant en regard des ouvertures<B>11.</B> La mise en solution de l'alu mine dans cette portion de la surface du bain qui se trouve, entre anodes et cloche<B>à</B> l'état de surface libre en fusion, ainsi qu'il a été dit, est grandement facilitée par le dégage ment des bulles de gaz d'électrolyse qui main tient cette surface en continuelle agitation.
Un second moyen de faire varier le débit d'alumine consiste<B>à</B> faire varier la pression de gaz qui règne dans le réservoir<B>1</B> en agis sant, manuellement ou automatiquement, sur la vanne de by-pass du surpresseur d'extrac tion.
Le dispositif qui vient d'être décrit se prête parfaitement<B>à</B> l'extraction sans aucune addition d'air des gaz d'électrolyse (ordinaire ment<B>50%</B> de<B>CO</B> et<B>50%</B> de<B><U>CO.)</U></B> et<B>à</B> leur utilisation après lavage pour toutes les syn thèses utilisant le<B>CO</B> pur.
<B>A</B> gauche et<B>à</B> droite de la fig. <B>8</B> ont été représentées respectivement une anode arri vant<B>à</B> usure et une anode neuve pour mon-, trer comment, malgré ces différences de hau teur, on peut maintenir sur tout le pourtour de la cloche<B>à</B> gaz<B><I>E, E D</I></B> C <I>H H,</I> une couche d'alumine d'au moins<B>15</B> cm d'épaisseur for mant joint et permettant de conserver,<B>à</B> l'in térieur de la cloche, mie pression d'au moins <B>100</B> mm d'eau suivant la densité de l'alumine employée, plus que suffisante pour permettre de capter les gaz sans addition d'air.<B>-</B> Un second effet technique de ce dispositif <B>à</B> cloche réside en ce que,
par suite de la couche d'alumine beaucoup plus épaisse qui recouvre soit les intervalles entre les anodes, soit la cloche<B>à</B> gaz elle-même (40 cm dans la partie 12), le bain se trouve beaucoup mieux protégé qu'il ne l'est dans les fours<B>à</B> anodes sans cloches et que, par suite: La mise en solution de Palamine s'en trou vera facilitée.
D'autre part, la perte calorifique par ra diation étant plus réduite, on réalisera de<B>ce</B> lait, toutes choses égales d'ailleurs, une éco nomie d'énergie.
Il est entendu qu'on peut éventuellement ajouter manuellement une partie de l'alumine nécessaire aussi dans les intervalles entre<B>les</B> cloches, la croûte solidifiée du bain, sur la quelle l'alumine repose en dehors des cloches, étant facilement brisée par les anodes, lors de leurs mouvements oscillatoires.
Igneous electrolysis furnace. In any igneous electrolysis operation comprising essentially the decomposition by <B> the </B> passage of an electric current of a substance dissolved in a bath of molten salts, it is important, in order to obtain a yield high electrolysis: lo To distribute the current very evenly in all the points of the floor to avoid local overheating.
2o To maintain <B> at </B> a value as high as possible the difference in density which exists between the metal collected at the bottom of the furnace and the mixture of molten salts which surmounts it, these two conditions concurring <B > to </B> ensure correct <B> electrolytic separation of the metal produced.
In the particular case of the manufacture of aluminum, for which the furnace forming the subject of the invention is more especially intended, this result is obtained <B> to </B>: <B> A) </ B > By maintaining the temperature of the bath within narrow limits, if <B> it </B> is not maintained, and this even if you want to use a total intensity greater than <B> than </B> l thermal equilibrium intensity corresponding <B> to </B> a given ambient temperature, and moreover whatever for a given intensity the current efficiency achieved.
B) By keeping the proportion of dissolved alumina within narrow limits, if not constant, this temperature and the proportion of dissolved alumina being fixed <B> at </B> values such as the desired maximum key density deviation is achieved.
Without going into too many details on the very technique of the electrometal lurgical operation being pursued, it should be noted that the double condition thus posed., To be satisfied, requires the simultaneous resolution of three different problems: lo An electrical problem concerning the adjustment of the voltage and the distribution of the intensity between the various anodes.
2o An electrochemical problem relating to the regulation of the continuous supply of. dissolved substance, which must be solved prior to the 3rd problem, taking into account the intensity that passes through the electrolyzer (the first problem), and also the yield of the electrolysis, which depends <B> to </B> in turn on the <B> bath </B> temperature (31ne problem).
3o A thermal problem concerning the regulation of the temperature which depends not only on the electrical constants of the furnace, voltage <B> at </B> its terminals and current passing through it (Jer problem), but also on the conductivity of the bath depending <B> in </B> in turn on the proportion of dissolved substance subjected <B> to </B> electrolysis (2nd problem), and finally on the ambient temperature which can influence the actual temperature of the bath.
<B> There </B> therefore exists a complete interdependence between these three problems which are in reality only three aspects of one and the same more general problem; the automatic conduct of the igneous electrolysis operation, so that the current efficiency is as high as possible and the energy consumption as low as possible.
The invention cor-identifies -Lm furnace for igneous electrolysis to solve the general problem defined above and to carry out the conduct of the electrolysis under the desired conditions, by the implementation of automatic means which do not require the attentive intervention of the personnel only in certain incidents of <B> of </B> exceptional character.
This furnace is characterized by the fact that in order to achieve automatic regulation of its rate, it comprises: a fixed sole, mobile horizontal anodes carried by conductive bars; a lifting gear motor unit for each end of said bars; graduated columns for guiding these bar ends; an electromechanical device capable of imparting an oscillating movement <B> to </B> these anodes;
a first group of relays, for adjusting the voltage, taking two voltinetric relays mounted as a bypass at the terminals of the furnace, accompanied by transmitting relays and command executing relays, these transmitting and executing relays acting either simultaneously on all said motor-reducers groups on the order emitted by the first voltniometric relay of said group, or by said oscillating device on the order emitted by the second voltinetriqae relay;
-Lm second g Relay group for adjusting the current distribution of each anode on its surface comprising, for each anode, a <B> to </B> mercury level relay which controls, for each end of the bar. anode, the delayed auxiliary relay actuating a relay for the individual engagement of the up contactors acting on said lifting gear motor groups;
-Lm third group of relays for adjusting the intensity of the anode currents, including for each anode. an overcurrent relay supplied by the potential difference measured on a port of the anode-carrying bar, this portion being the same, for all the anode-carrying bars, said relay simultaneously controlling the two delayed relays which actuate the two relays interlocking for the geared motor units at both ends of the bar carrying the anode overloaded;
a fourth group of relays for adjusting the temperature comprising two relays controlled by the contacts of a temperature regulator and acting by priority on the same transmitting relays and executing relays <B> already < / B> mentioned and, consequently, on the same lifting gear motors.
The figs, <B> 1 to 9 </B> of the appended drawing represent, <B> to </B> by way of example, the various members of one embodiment of the oven according to the invention. Fig. <B> 1 </B> shows the principle diagram of the device for combined voltage, current and temperature control in natural cooling mode.
Fig. 2 shows the current distribution control equipment on the surface of an anode.
Fig. <B> 3 </B> represents the altitude versus time curves of the ends of the anode bars of the same furnace. Fig. 4 shows, in elevation, the lifting and guiding organs of the ends of the anode bars. Fig. <B> 5 </B> shows, in plan, two neighboring anode-carrying bars with their end lifting units.
Fig. <B> 6 </B> represents the particular arrangement of the normal temperature contact of the temperature regulator and the special devices intervening in the event of overcurrent when forced cooling is practiced. Fig. <B> 7 </B> represents the oscillation device of the anode-carrying shafts. Fig. <B> 8 </B> shows a cross section of the continuous alumina supply and gas key capture device, fig. <B> 9 </B> being an execution detail of this device.
<B><I>A)</I></B> <I> Isothermal condition </I>.
<B><I>1.</I></B> <I> March <B> in </B> </I> control <I> of equilibrium or cooling </I> <I> dissement natural </I> (fig. <B> 1). </B>
1st <I> group <B> of </B> relays: </I> Voltage regulation. During normal operation, the current being kept constant, the voltage will only vary as a result of variations in the interpolar distance and because of the wear of the electrodes which is not exactly compensated by the variation in height of the electrode. metal. In addition, and in the event that the continuous supply of alumina is not used, or if, due to insufficient flow, the content of the alumina bath falls below a certain limit , one can fear the formation of the anode effect.
This effect is <B> due to </B> gas bubbles which occur under one or more anodes and, not being able to free themselves, impede the passage of the current. <B> It </B> follows a sudden elevation voltage, so that the causes of voltage variation defined above, which alone govern normal operation, are sometimes added another occasional cause, which requires the use of different means to prevent the development of the functional disorders to which it gives rise, and, in particular, the resulting temperature variations.
This voltage regulation problem, which has just been mentioned, is solved <B> by </B> using the first group of relays, which includes: two voltniometric relays <B> to </ B > fine, very sensitive contacts, capable of detecting with the required precision the voltage variations <B> to </B> after which they have <B> to </B> issue orders.
<B> These </B> are the two RVP <I> and </I> RJIJT relays, connected directly to the terminals (the electrolyzer under voltage TT, the first being set between a lower limit U, and an upper limit 17, .. (for example the prescribed voltage U ,, <B> <I> </I> 0J </B> V), the second being set to operate <B> at </B> from '' a voltage <B> 17 ,, </B> greater than <B> to </B> Uz. These relays are accompanied by command transmitting relays more robust than the previous detection relays, and able to support stronger currents.
These are the relays R, 7i d ,,, m ,, and <B> 0 ,. </B> The relays m ,, and <B> d, </B> are time relays, characterized in that their operating time, therefore of the upward and respectively downward anode movements that they are responsible for causing, is predetermined <B> (30 to 60 </B> sec. approximately), this operating time being a function of the deviation of the limits Ul <I> and </I> U., between which we want to adjust the voltage.
When it comes to increasing the voltage, the transmitter relay <B> d ,, </B> is actuated by means of the delayed transmitter relay RT (associated with the voltmeter relay RVP) which only allows the orders corresponding <B> to </B> voltage rises of a duration at least equal to <B> to 60 </B> sec. for example, while the voltmeter relay RJIM, responsible for detecting voltage variations <B> to </B> from a limit TT ,, greater than <B> than </B> tT:
# ,, does not have a delay relay, so that its <B> OS </B> transmitting relay will be energized as soon as the voltage has reached the value U ,, whereas, in this case, the RVP relay which also detected the same voltage variation will see its orders have no effect, as a result of the reflection time imposed by the delayed relay RI, this delay time of RT being, of course, a function of the difference existing between the limit <B> U., </B> RHU relay <I> and </I> TT_ operating mode When, on the contrary, it is a question of raising the voltage which has become too low,
the needle says re lais RVP before reaches the lower limit of the voltage, it is the transmitter relay m ,, which, without the interposition of any delay relay, will transmit the orders <B> to </B> the rise issued by RVP. Relay mu, not shown in detail, and relay .11 ,, have functions similar to relays <B> d ,, </B> and D .. Relay ni ,, is provided with a self-supply contact as well as a timed switch, which activates the executor relay JI ,,,
which engages all the motor-reducers groups to raise the anodes by the same predetermined quantity, identical for all the anodes, when the voltage at the terminals drops a little below the normal value assigned to him.
Other relays are responsible for exc-reading the orders given by the voltmeter relays and transmitted by the transmitting relays. There are two relays <B> Dl </B> and 31 ,, for simultaneous engagement of all the lifting motors for the lowering electrodes. oven, The 31,
contactors for the upstroke, these relays D u <B> D. </B> and <B> H ,, </B> are not shown.
For example, if the voltage rises up to the upper limit U ,, closing the contact <B> 59-60 </B> first causes the delay relay RT to be energized, by turning it on. placing under the voltage of line I, by circuit <B> 51, 52, 53, </B> 54, <B> 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, </B> 64, <B> 65 </B> then, at the end of the time delay set for this RT relay, closing the contact <B> 66-67 </B> causes the relay to be energized auxiliary timed <B> d ,, </B> by bypass <B> 61., </B> <B> 66, 67, 68, 63, </B> 64,
<B> 65 </B> at the same time as its self-supply by the <B> f </B> instantaneous closing of its self-supply contact <B> 74-75 </B> and the path <B> 59, 69, 70, 71, 72, 73, </B> 74, <B> 75, 68, 63, </B> 64, <B> 65. At the </B> end of the second waiting period imposed by the time delay switch Iu, its third branch <B> 79-80 </B> closes and the closing relay D ,, comes into play and drives the starting in descent of all the anode lifting motors by the circuit <B> 59, 58, 76, 77, 78, 79, 80, 81. </B>
The transmitter relay <B> 0, </B> of the RJIU voltmeter relay is responsible for causing the anodes to oscillate when the anode effect occurs. It is fitted with a two-way switch I., formed of two coupled contacts, one of which is open and the other closed or reciprocally, which cuts the supply circuit of the transmitting relays, as soon as the transmitter relay <B> 0. </B> is energized, key so that no command can be transmitted to the lifting motors when the anode effect, in its formation period, has caused the activation movement of the oscillation device.
It should be noted that the auxiliary relay 0 ,, can be energized simultaneously or separately by -a line passing through contact <B> 83-84 </B> of the RJILT relay, or by -a line passing through the switch <B> C, </B> which is lifted at the end of the stroke by a wise bos located on the rotating plate of the oscillating device which will be discussed below, so that, as long as this plate has not makes a complete revolution to return the anodes <B> to </B> their original position, the relay <B> 0, </B> is always energized even if, in the meantime, the consecutive overvoltage <B> to </ B> the anode effect having ceased, the RHU relay is again at rest.
Thus, when the anode effect occurs and the voltage suddenly rises <B> to </B> the value U ,, the closing of contact 83-84 of the RHU relay causes the transmitter relay to be energized < B> 0, </B> via the circuit <B> 82, 83, </B> 84, <B> 91, </B> <B> 85, </B> then the immediate opening of the branch <B> 56-57 </B> of switch 1 ,, which will henceforth render ineffective the intervention of the RVP relay and of the current relays which will be discussed below, at the same time as the closing im mediate from the other branch <B> 89-90 </B> of the switch <B> 1, </B> and the closing of another contact (not shown)
starting the control motor actuating the cam plate P which produces the oscillation of the anodes. <B> It </B> results that, even if the anode effect has ceased before the end of the first turn of the plate P (switch <B> C </B> closed), the relay <B> 0, </B> nevertheless continues <B> to </B> to be energized to allow the completion of the movement by the circuit <B> 86, </B> <B> 87, 88, 89, 90, 91, 85 </B> replacing the interrupted circuit <B> 82, 83, </B> 84, <B> 91, 85, </B> until <B> this </B> the switch <B> C (87-88) </B> is once again lifted by the boss of the plate P when the his race.
2, me <I> relay group: </I> Adjustment of the current distribution of each anode on its face. It is recalled that according to the Swiss patent No <B> 180517, </B> of January 12, <B> 1935, </B> the current is brought for each anode to the two ends of a horizontal CD bar mounted so that its upper edge is strictly parallel to the lower plane AB of the anode (fig. 2), the negative pole of the electrolyzer being formed by the metal itself above the fixed sole <B> <I>S.</I> </B> Now, it is clear that the,
free surface of this metal is a horizontal plane. For (read the interpolar distance which separates the underside of the anodes from the metal is constant, an essential condition if one wants (read the current to be equally distributed between all the points, it fa-Lit and it suffices that the lower face 21B and , therefore, the upper edge of the CD bar are horizontal.
To check it automatically, an electrical level <B> with </B> drop of <B> g </B> is placed on each anode bar (fig. 2) coming into contact with the pads i , and i., depending on whether the anode considered is lower <B> to </B> gaLielie or <B> to </B> right. This electrical level can therefore be activated successively by the intermediary of a timed auxiliary relay such as mi (fi. <B> 1) </B> specific <B> to </B> each end of anode , the corresponding lifting motor engagement relay, such as <B> Mi, </B> but only in the up direction.
For example, in the event of an overcurrent <B> to </B> right (anode tilted to the right), the mi relay will be energized by the circuit <B> 92, 55, </B> <B> 56, 57, 58, 76, 103, 93, </B> 94, <B> 95, 96, </B> as long as the RMU relay is inactive (branch <B> 56-57 </B> of the switch I ,, closed), then this mi relay will be instantly self-powered by the closing of branch 101-102 and the circuit <B> 93, 97, 98, 99, 100, 101., </B> 102, <B> 95, 96 </B> and finally, at the end of the time prescribed by the delay, the execution relay Hi will intervene via the circuit <B> 93, 103, </B> 104, <B> 105, 106 </B> to start the lifting motor of the corresponding end in the upward direction.
The same circuit and the same components mi, Hi, etc., are repeated for the left end of the anode and come into play when relay <B> g </B> closes on contact i ,. <I> 3-rd group of relays: </I> Adjustment of the intensity of the anode currents. The horizontality of each anode being ensured, it remains <B> to </B> to maintain an equal distribution (the current between the different anodes of the same electrolyser.
For this purpose, the potential difference recorded on one of the ends of the anode-carrying bar CD between two points <B> 1 </B> and <B> 22 </B> equidistant for all the anodes is used. As soon as this potential difference reaches the upper limit assigned to it, it activates an anipermetric relay RLI specific <B> to </B> each anode which, <B> to </B> in turn, simultaneously actuates, by means of circuits not shown, the two auxiliary relays fitted to <B> to </B> the anode in question and, consequently,
the two engagement relays Vi of the two lifting motors which correspond to it.
It will be noted that for this horizontal adjustment and this intensity adjustment, the lifting motors can only be operated when raising. <B> It </B> could therefore <B> y </B> contradiction with the movements, -, required by the adjustment (the tension.
To avoid such contradictions, the two groups of voltage and current relays are energized separately and by e # -cJes sue- eessive <B> to </B> using two separate lines <B> 1 </ B> and II (fi # g. <B> 1), </B> periodically powered up <B> with </B> the help of some hotel-related inconvenience. In this way, said two groups of relays can never intervene simultaneously.
The intensity adjustment which has just been <B> described </B> and which consists essentially <B> in </B> ensuring the horizontality of the anodes then then <B> in </B> starting again also between them the total current would however be insufficient to make it possible to detect certain operating disorders which result in anomalies in the relative movement of the anodes, of the same electrolyser, and lead to an alteration of the current yield, therefore a imbalance of the thermochemical balance, and, by way of eonsequenee, a variation of the temperature of the bath.
If an anode drops more rapidly than its neighbors, it is because the part of the sole which is located below it is the seat of a solidified bath deposit, which has previously led to <B > to </B> lower the anode in question further to maintain the same intensity.
If, on the contrary, an anode drops less rapidly than its neighbors, it is because conductive pro-tuberances are formed at one or more points on its surface, favoring the passage of current at this or these points, which precisely led to <B> to </B> lower the anode in question to maintain the same intensity.
To detect such anomalies, the guide columns 21 with which the bearings <B> 23 </B> which carry the ends 24 of the anode-carrying bars are fitted are graduated, which makes it possible to note <B> to < / B> at all times the height dimension of each of the ends 24 of these bars and, in particular, to check the horizontality of the bars by reading the graduation which is flush with the upper plane of the landing <B> 23 </B> that supports the lifting screw 22 (fig. 4 and <B> 5). </B>
In addition, this direct reading of the dimensions makes it possible to plot these height dimensions as a function of time on a graph and to verify the rigorous parallelism of the displacement curves of the anode ends. Any anomaly in a curve makes it possible to detect the incident which has occurred <B> at </B> the anode concerned as soon as it is born and to determine the measures <B> to </B> take to re-establish normal conditions of the 'electrolysis (fig. <B> 3). </B>
Fig. <B> 3, </B> given <B> to </B> as an example for a <B> </B> four anode furnace, showing from <B> 0 <I> to </I> </B> t, a rigorous parallelism of the altitude curves of the different anodes, then at t, a sudden setback following <B> to </B> the flow of the metal which lowers all the anodes, finally by t, < B> <I> à </I> </B> <U> L, </U> the appearance of operating anomalies for anodes I and IV: deposit on the sole for the first which accelerates its descent , birth of a conductive protuberance under the second, which, <B> at </B> equal intensity, slows its descent.
There is nothing left, having thus observed them well before they developed their unfortunate effects on the progress of electrolysis, but to bring <B> to </B> these functional disorders. usual remedies, then to see the altitude curves resume their parallelism. 4m, e <I> group of </I> relays - Temperature regulation.
The preamble indicated the importance which attaches <B> to </B> a correct regulation of the temperature of the bath as well as of its composition in order to obtain a high electrolysis efficiency, including the variations can <B> in </B> their turn, as well as those of the ambient temperature, influence this temperature. We are therefore faced with a complex problem.
In order to solve it, a RGT temperature controller is used which is shown in fig. <B> 1 </B> only by a block and by its working contacts <B> f, </B> n, c: <B> f </B> too cold, with blinking blue light for example and warning device sound <B> to </B> bass sound a; n, normal, with steady orange light; <B> c, </B> too hot, with red flashing light and horn <B> to </B> high pitched <B> fi. </B>
A fourth group of relays comprises the two time relays P, and <U> P., </U> which come into action when the lower setting temperatures t :, and higher t. will be achieved, to combat these temperature variations by appropriate variations in voltage, and therefore in power.
The P. and <U> P. </U> relays also act, as we will see in detail later, on the order executing relays <B> Dl </B> and <B> 111,1 </ B> through the transmitter relays <B> dl, </B> and m, l.
The task of these transmitting relays <B> dl, </B> and m ,, becomes very complicated because they also have <B> to </B> obey <B> to </B> the transmitter of RGT orders slaved <B> to </B> the third variable T.
A threefold difficulty arises: lo There may <B> y </B> have a conflict between the orders given by the RVP relay and the P relays, and <U> P., </U> because the effects they detect do not proceed from the same causes, and this all the more so that in the event of heating of the bath, for example, the resistivity of this bath will decrease, which, all other things being equal and in particular <B> to </B> constant total current, will cause -a drop in the voltage at the terminals of the oven, prompting the RVP relay <B> to </B> mount the anodes, while on the contrary the <U> P. <relay / U> gold would give at the same time to lower them.
2o <B> It </B> is possible that the spontaneous drop in voltage resulting from heating of the .bath, for example, if it. is <B> due to </B> a fortuitous and temporary cause, causes of itself by the drop in power which is the consequence, if the intensity is kept constant, the reestablishment of the temperature, in which case things taking care of themselves, the relay P ,, will not have <B> to </B> intervene.
3 () But it is also possible that this heating of the bath comes from serious and lasting causes, namely that it. it is a heating of the bath <B> due to </B> a notable rise in the ambient temperature, or it is on the contrary a Yrave disturbance of the course of the electrolysis altering the electrolysis yield and causing an imbalance of the therniochemical balance increasing the fraction of the power which plays a purely thermal role. <B> It </B> is not possible to leave the choice of measures <B > to </B> take from the organs (the regulation themselves,
and it must <B> y </B> be supplemented by intelligent intervention of the staff.
To resolve this triple difficulty, the following means <B> described- </B> described under the same -references lo, 2 () and 3f) will be implemented as the results to be obtained : lo Contacts <B> f, </B> n and <B> e </B> of the temperature controller RGT and of the two relays P, and <U> P., </U> are supplied by the same auxiliary source than the RVP relay (line <B> 1), </B> so that line II (see <B> 1) </B> is exclusively reserved for tic overcurrent relays.
These two lines I and <B> Il </B> are, as was # 1 said previously, alternately supplied, for example <B> at 110 </B> or 220 VI, by means of a clockwork mechanism during (the times adjustable and fixed for each type of oven, the operating time of line I being much longer than that of line <B> 11, </B> and this of as much as one has to make <B> to </B> a more powerful Tower possessing a great thermal inertia.
That being said, the essential principle laid down is that the temperature regulation takes place as a priority, which means that no voltage regulation is possible if the bath is not <B> at </B> normal temperature.
To <B> y </B> achieve this, the RGT <I> controller is </I> set in such a way that contact n remains closed as long as the bath temperature remains between two limits t 'and t- plus yes less close to the normal temperature t according to the precision that one wishes (for example t '<B> = </B> 9341, and t- <B> = 9361 </B> for <I> t </ I > <B> = </B> 93511 <B> to </B> - <B> 10 </B> near).
On the other hand, the overcurrent relays have little wind to operate during the periods when the line II reserved for them is energized, whatever the temperature, because it is always necessary, and <B> to </B> more reason if the temperature is abnormal, distribute the intensity appropriately.
As soon as the temperature of the bath comes out of this narrow zone, the contact n opens and, as can be seen in fig. <B> 1, </B> the transmitting relays RT and% or d, # of the RVP relay can no longer be energized, therefore they are inoperable, even if the RVP relay detects voltage variations, because it sufficient on the circuit <B> 51, 52, 53, </B> 54, <B> 55, 56, 57, 58, 59 </B> to supply these transmitting relays as Fun of the three contacts in series < B> 52, 53, </B> 54 is open so that the RVP relay remains im powerful.
In the event of sharp temperature variations, and if, for example, the bath temperature reaches the lower limit t, <B> <I> <</I> </B> t ', the contact <B> f < / B> closes <B> in </B> its turn and turns on the flashing blue traffic light, by circuit <B> 1.07, 108, 109, 110, 111, </B> 112, 141, 114, <B> 11.5, </B> <B> 116, 117, </B> at the same time as the time delay relay P, is self-energized by closing the switch w, supplied directly by the <B > <I> key G, </I> </B> and emits a single impulse with a re0able duration up to <B> 90 </B> sec., Which causes, through the relay transmitter nt ,,, the rise of the anodes of a fixed amount.
The circuits successively concerned by this operation are: for the excitation of the relay P, and the lighting of the corresponding blue signaling lamp, the t circuit <B> 107, 108, 10, 110, 111, </B> 112, <B> 118, </B> 1.14, <B> 115, 116, 117, </B> as it has just been said, for the self-supply of relay P ,, the circuit <B> 118, 119, </B> 120, 121, 122, <B> 113, </B> 114, <B> 115, </B> <B> 116, 117, </B> controlled by the <B> key <I > G, </I> </B> for the pulse of constant duration given a-Li rising transmitter relay m ,,, the uncontrolled circuit <B> 107, 108, 109, 110, 123, </ B> 124, <B> 125, 126. </B>
A symmetrical operation takes place after closing contact c in the event of a temperature rise up to the upper limit <I>t,<B>></B> </I> t ", causing the anodes to descend by the intermediary of the relays P., cl ,,, and Du.
The circuits concerned by this other handbook are: for the excitation of relay P, and the switching of the corresponding red signaling leu, circuit <B> 107, 108, 109, </B> 128, <B> 129, 130, 11.6, </B> <B> 117, </B> for the self-supplying of the relay <U> P., </U> the circuit <B> 118, 119, </ B > 120, <B> 131, 132, 130, 116, 117, </B> controlled by the <B> key <I> G, </I> </B> for the pulse of constant duration given to the descent transmitter relay d ,,, the uncontrolled circuit <B> 107, 108, 133, </B> 134, <B> 135, </B> <B> 136, 137, 138, 139, </ B > 140, <B> 68, 63, </B> 64, <B> 65. </B>
We have thus just <B> </B> shown that the RVP relay and the P1 and P ,, relays of the temperature regulator can never act simultaneously.
20 In temperature zones ti - t 'and none of the above relay groups can operate, since the three contacts <B><I>f,</I> </B> n and c are open. The extent of these neutralized zones is determined, in each particular case, according to the degree of stability of the temperature which one wishes and the importance of the furnace, these four data, duration of delay of P. and P ,, extends-Lie neutralized zones, length of the operating cycle of line I, weight of the bath, being closely related to each other.
These. neutralized zones on either side of the normal temperature must allow <B> to </B> the temperature of the bath, in certain key cases pronounced variations, to return to its normal value by itself, by a self-regulatory effect, in order to avoid inappropriate corrections.
3o <B> A </B> from and in dec, to from t ,, <B> to </B> from and beyond <U> L, </U> the intervention of relays P, oit <U> P. </U> results, as we have just seen, to turn on the traffic lights and to displace the a # iodine by a fixed quantity, uphill or downhill.
This first-aid measure having been taken, and while waiting for it to have a result, it is important to prohibit any other overall operation of the anodes, as long as the surveillance personnel, alerted by the traffic lights or the horns, did not come to realize the situation.
For this purpose, the auxiliary contacts, z, for relay P, and <U> z. </U> for relay <U> P. ,, </U> are opened when the corresponding relays are energized, so that any voltage regulation by the RVP voltmeter relay is now prohibited, as explained above <B> to </B> regarding contact n even if, in the meantime, under l The influence of the variations in power which have been imposed on the furnace by relays P1 or P, by causing the anodes to rise or fall by a fixed quantity, the temperature-Read has been re-established and the contact n closed.
Three situations can then arise: a) If the normal temperature is restored by itself (amber light on, the extreme fire which has been lit the remainder as long as the corresponding relay is energized) under the effect of the d maneuver. 'emergency ordered by relays Pl or <U> P., </U> voltage regulation is also permitted if necessary to a new setting value of the applied voltage <B> to </B> RVP by pressing the key <B> G </B> (contact <B> 119-120 </B> open), which has the effect of de-energizing relay P.
or <U> P., </U> which was excited, therefore to open the self-supply contact w. <B> <I> or </I> </B> W ,, and simultaneously to close the auxiliary contact zl or z .. The relays P. and P are again able to <B> to </B> - correct a new temperature variation as soon as the <B> key <I> G </I> </B> is put back into the closed position by lifting it.
<B> b) </B> If the temperature anomaly persists (red or blue light on), you must first switch from automatic operation to manual operation by activating the switches (not shown). serving <B> to </B> switch off the <B> de- </B> device, then operate voluntary anodes or provide the oven with the necessary care until the normal temperature is restored, after which one can operate as above, returning, of course, from manual operation to automatic operation as soon as the situation is restored.
c) If you are in the intermediate temperature zones (which you will notice <B> with </B> recorder failure if no signaling light remains on after having - energizes the relays P.
and P ,,, by the operation of the <B> key <I> G), </I> </B> there is no danger <B> to </B> wait for the normal temperature to recover by itself to operate as in a), because the relays P, and <U> P., </U> are no longer able <B> </B> to command a new operation of the anodes, but voltage regulation is not allowed until the amber light (normal temperature) is re-lit. If it is considered to be in an interest <B> in </B> to restore the situation more quickly, it is necessary to operate as in 1, then as in a), when the normal temperature is restored.
We can therefore have in case (late intervention, two traffic lights on, either blue and orange, or red and orange, or even blue and red, if after a maneuver (the electrodes on the order of P, or < U> P. ,, </U> the temperature has changed to the point of crossing the normal temperature zone to reach the other extreme fire, and order an inanceuvre in the opposite direction, without the voltage regulation has been restored,
which cannot be done as long as the <I> key <B> G </B> </I> has not been operated to de-energize the relays P, and <U> P., </U> and close the auxiliary contacts Z, <B> or </B> Z .. You can even have the three lights on, if you are in the normal zone, after having reached the extreme temperatures without inaction. prolonged. <I> IL Works in forced cooling mode </I> (fig. <B> 6). </B>
If, instead of <B> of </B> running <B> at, </B> a constant intensity, corresponding to the thermal equilibrium regime ensured by simple natural cooling, a higher intensity can be used to increase momentarily production, it is clear that the thermal equilibrium will be modified and that it would not be re-established by restoring the interpolar distance, which is supposed to be adjusted to a minimum compatible with a good current efficiency.
<B> In <B> this </B> case, it is necessary to have recourse to forced cooling by blowing air or circulating water in the cooling tubes of the <B> the </ B> sole or walls.
In this case, the triple regulation takes place as before <B> à </B> the only condition that the adjustment constants of the detection relays have been modified in advance and correctly (voltmetric RVP <I > and </I> RJIT !, RIA ammeters). This assumes that the 'air flow on en-Li <B> to </B> to be used to ensure thermal equilibrium <B> to </ B > the new intensity used is known exactly.
If we know only imperfectly this flow, it is necessary to carry out cooling by all or nothing., And to tolerate a small variation in temperature between the limits V and t- which define the key zone normal temperature. In this case, the eoiitat #, t n of the temperature key regulator must be replaced by one shown in <B> to </B> in fig. <B> 6. </B>
In this case the temperature regulator - Read RGT has two double contacts, Fan for 93411 which is the ordinary bipolar contact <B> C ,, </B> the other for <B> 9361 </B> which is a two-way <B> C, </B> contact whose two branches are never open or closed simultaneously. A CP relay starts the fan as soon as the temperature exceeds <B> 936 ', </B> if the <B><I> key</I> </B> K is pushed into its housing (touch <B> 151-152 </B> closed). The fan and a circuit are not shown.
In the <B> closing </B> position (this is the case of fi. <B> 6), </B> the <B> voltage </B> regulation is enabled (zone 934-9361) by circuit <B> 161, 162, </B> <B> 163, </B> 164, the bipolar contact n 'formed by branches <B> 162 </B> and < B> 163 </B> of the double contacts C, and C. taking the place of the single-pole contact n for the case of fig. <B> 1. </B>
As soon as the temperature exceeds <B> 936 ', </B> under the influence of the applied overcurrent, and well before the temperature of 9400 is reached, which would trigger the P- relay. and would cause the electrodes to lower, contact n when opening causes the right branch <B> 155-156 </B> of the toggle to close. comes C ,,, of which the excitation of the relay CF by the circuit <B> 151, 152, 153, </B> 154, <B> 155, 156 </B> and the closing of its self-supply contact 157 -158.
The fan is activated by the CF relay and the <B> </B> bath temperature stops increasing then decreases, returns to <B> 9361 </B> without the fan being stopped, because if the va-et-%, ient is again in the position of the figure, the CF relay is nevertheless powered by its self-supply contact - and the circuit <B> 151, 152, 153, </B> 154, < B> 157, 158, 159, 160. </B>
When the temperature drops below 9341, the left bipolar contact C opens on its two branches and interrupts the auto-power supply of the CF contactor at <B> 159, 160. </B> The fan stops and the temperature stops falling long before it can reach 93011 to actuate relay P ,, then increases again until <B> this </B> it reaches <B> 9360 < / B> to cause the fan to glow on the way, and so on.
<I> B) Constant composition condition </I>. Observations of practice corroborated by various scientific theories have shown that the content of alumina said binary mixture subjected <B> to </B> electrolysis, mainly in the vicinity of the active surface of the anodes, tends to <B> to </B> get poorer and below a certain limit, the voltage of the electrolysear increases suddenly (anode effect).
It is clear that this phenomenon will not occur and that thus the unfortunate consequences which it entails will be avoided (key lowering of the intensity, secondary decompositions of fluorimes, increases in temperature) if one reaches <B > to </B> maintain this allimine content constant, by carrying out -Lin continuous supply of alumina in the bath, without having recourse, as is usually done, to <B> </B> immersions <B> at </B> intervals of 4 <B> to 5 </B> hours or more apart from massive amounts of alumina.
This usual practice has certain drawbacks, on the one hand, because at the cost of hard work it leads <B> to </B> breaking the solidified crust which covers the liquid bath and thus <B> to </ B > expose it <B> to </B> the open air for several minutes, on the other hand, because the introduction of these massive quantities of alumina accentuates the resulting cooling (this radiation < B> in </B> the open air.
This cooling is extremely important, as a simple calculation would show, in large electrolysis furnaces where Pon tends <B> to </B> to constrict, because in <B> de </B> such ovens, the volume of bath which is said to be related <B> to </B> the intensity unit is much smaller than in low intensity ovens.
Thus, for a 120 kA furnace having 22 mq of crucible surface area, the discontinuous feed <B> at </B> intervals <B> of </B> 4 or <B> 5 </ B > hours <B> p </B> would have resulted in a total lowering of the temperature of the order of <B> 30 '. </B> De pl-Lis, the introduction of the corresponding quantity of alumina , even if it is equally distributed throughout the volume of the bath, results in a variation in its average content of the order of <B> 9%, </B> which makes it very difficult to dissolve.
To avoid the above drawbacks, it is therefore advantageous <B> to </B> achieve either -an all <B> to </B> continuous power supply, or -a semi-continuous power supply by small loads.
The addition of alumina can take place continuously or semi-continuously according to the usual practices, but taking care to permanently maintain around the anodes a layer of powdered alumina of sufficient thickness, for example <B> 8 to 9 cm, such that the solidified crust which separates it from the liquid bath is thin enough not to present a serious obstacle to the movement of the anodes and is easily fragmented by them.
In the embodiment of the furnace according to the invention described, the alumina is added in a semi-continuous fashion by means of the devices shown in FIGS. <B> 7-9. </B>
The oscillation device represented by FIG. <B> 7 </B> consists of a cam plate P whose profile is such that a uniform rotational movement imparted <B> to </B> its X axis by a motor not shown, under the impulse of the transmitter relay RJIU and its transmitter relay O #, (fig. <B> 1), </B> is transformed for example into -a uniformly varied rectilinear movement, very slow, printed <B> with </B> two bars <I > B, <U> B.> </U> </I> maneuver, left and right, on which the arms of the oscillation foLirehes <B> A </B> of the anodes are articulated,
only one of which is shown. Each time the anode effect occurs and the anode An (fig. <B> 8) </B> sorrel, a dose of alumina is added. This avoids working with Lin excess alumina detrimental to the good yield.
The return <B> to </B> the equilibrium position is done according to a symmetrical law of motion by the weight of the electrodes aided by antagonistic <B> with </B> coil springs (represented by <B> arrows - </B> ches). The movements are very slow.
To prevent the anode effect from occurring too often, the anodes can, of course, be made to oscillate without intervention of the RMU relay, for example by closing by means of a clock a contact not shown <B> to </ B> fig. <B> 1, </B> arranged in parallel with contact 83-84 of the RJIU relay.
The particular dimensions of the <B> described </B> furnace are such that there exists between the total anode section and the upper surface of the crucible a much higher ratio than in conventional furnaces and all the greater as this is a Tour of greater intensity <B> (60 to 77 </B>% 1 for ovens ranging from <B> 25 to </B> 120 kA). In addition, in order to increase the volume of the bath, without increasing the surface area of the crucible exposed <B> to </B> the open air, the side walls of the crucible have an inclined profile, so that the ratio between the upper surface of the crucible and the surface <B> of </B> the fixed hearth can be reduced up to <B> 75-88% </B> for furnaces ranging from <B> 25 to </ B > 120 liA,
which amounts <B> to </B> saying that the surface area of the free intervals is relatively much smaller than in conventional ovens, hence the possibility of maintaining more easily, for a given weight, the alumina layer superficial to a sufficient thickness, as has been said above.
<B> It </B> is expected that the amplitude of the oscillating movement marked by the angle of inclination of the oscillation forks with the vertical is always quite small (of the order of <B> 3 to </ B > 6l) so that the sliding of the anode-carrying bars between the arms of the <B> A </B> oscillation fork can take place without difficulty, during small vertical movements that the anodes necessarily undergo a-Li during the various voltage, current or temperature settings described.
If, at the same time as the continuous dissolving of the alumina, it is desired to obtain the <B> </B> capture of the electrolysis gases released in the pure state, each anode (fig. <B> 8 </B> and <B> 9) </B> is provided with an individual alumina tank <B> 1, </B> closed according to <I> .AB <B> CD </B> < / I> whose background <B> <I> CD, </I> </B> extended by <B> <I> DE </I> </B> and <B> <I> C </ I > </B> <I> H </I> is a sheet of stainless steel 2. The parts <B> <I> DE </I> </B> and <B> <I> C </ I > </B> <I> H </I> of this sheet are covered with an insulating layer of alumina 12.
The lower surface of the sheet 2 is polished and has its parabolic profile such that the calorific rays a fl from the upper part of the anode are reflected by passing through the virtual focus F of the parabolic surface following fl <B> y </B> to strike the walls <B> 3, </B> such as EE, <I> and </I> HII, of the gas bell <B> </B>, formed by sheets of Aluminum polished on both sides, bolted in a sealed manner following the <B> E </B> and H generators of the sheet steel 2.
These aluminum sheets, which reflect the heat rays once again inside the oven, naturally melt as they enter the liquid bath.
As <B> le </B> shows the path of the reflected rays, with a suitable profile of the parabolic surface constituting the bottom 2, it is possible to obtain that a significant part of the calorific flux from the anode is reflected in the interstices. between anode and bell, to <B> y </B> promote the maintenance of the molten bath surface. This prevents the formation of a crofite which would prevent the alumina from <B> penetrating </B> into the liquid when it falls into said interstices as a result of the oscillations of the anode. The alumina falls on the upper surface of the anode in the direction of the arrows through openings not shown in the sheet 2.
When the anodes are worn out, <B> 8 </B> graphite tubes prevent the liquid bath from coming into contact with the ends of the current feed rods <B> 9, </B> which ends can also be made of special steel that cannot be attacked by the molten bath.
The electrolysis gases which are released over the entire periphery of the anode are captured by the frustoconical pipes 4 dimensioned in such a way that at the origin the speed of this gas does not exceed <B> 0.10 </B> m /dry. about. These gases are then cooled in a cylindrical tank <B> with </B> fins <B> 5 </B> where they are freed of the last traces of alumina which they could have entrained, by their passage <B > through </B> a metal sieve <B> 6 </B> of fairly fine mesh (for example <B> 10 000 </B> meshes per cm # for grains of 60, u) before being evacuated through the axial channel <B> 7 to </B> using a booster.
A connection to the discharge of this booster makes it possible to pressurize the <B> to </B> alumina <B> 1, </B> tank in order to facilitate the introduction of the alumina into the bell at the through said orifices arranged in the bottom 2, without ever <B> y </B> having, in the event of an unexpected emptying of the reservoir, any other incident than the return to the bell of part of the gas that comes from it.
Fig. <B> 9 </B> gives the detail of these orifices, where we notice, in the reinforced double bottom 2 of the <B> to </B> alumina tank, a <B> 9 </B> slide that it can be moved longitudinally by handling it by one of its ends, so that the small calibrated holes <B> 10 </B> that it carries, come successively, facing the elongated holes <B> 11 </B> located on the bottom.
of the tank. <B> A </B> constant pressure, the flow of alumina will therefore be proportional to a-Li number of holes <B> 10 </B> located opposite the openings <B> 11. </ B > The dissolving of the aluminum mine in that portion of the surface of the bath which is located between the anodes and the bell <B> in </B> the state of the free surface in fusion, as has been said , is greatly facilitated by the release of electrolysis gas bubbles which hand keeps this surface in continual agitation.
A second means of varying the flow of alumina consists of <B> </B> varying the gas pressure prevailing in the tank <B> 1 </B> by acting, manually or automatically, on the valve by-pass of the extraction booster.
The device which has just been described lends itself perfectly <B> to </B> the extraction without any addition of air from the electrolysis gases (usually <B> 50% </B> of <B> CO </B> and <B> 50% </B> of <B> <U> CO.) </U> </B> and <B> to </B> their use after washing for all the syntheses using pure <B> CO </B>.
<B> A </B> left and <B> to </B> right of fig. <B> 8 </B> have been shown respectively a <B> <B> </B> worn anode and a new anode to show how, despite these differences in height, we can maintain around the entire perimeter of the <B> to </B> gas <B> <I> E, ED </I> </B> C <I> HH, </I> bellows an alumina layer of at least <B > 15 </B> cm thick forming a seal and allowing to keep, <B> inside </B> the inside of the bell, at least <B> 100 </B> mm pressure water according to the density of the alumina used, more than sufficient to allow the gases to be captured without adding air. <B> - </B> A second technical effect of this <B> to </B> bell device lies in that,
due to the much thicker layer of alumina which covers either the gaps between the anodes or the <B> gas </B> bell itself (40 cm in part 12), the bath is much better protected than it is in <B> </B> anode ovens without bells and that, as a result: Placing Palamine in solution will be facilitated.
On the other hand, the calorific loss by radiation being less, we will achieve <B> this </B> milk, all other things being equal, an energy saving.
It is understood that one can optionally add manually a part of the necessary alumina also in the intervals between <B> the </B> bells, the solidified crust of the bath, on which the alumina rests outside the bells, being easily broken by the anodes during their oscillatory movements.