Cellule électrolytique La présente invention a pour objet une cellule électrolytique à électrodes .multiples.
Les cellules électrolytiques à électrodes multiples, en particulier celles dont la cathode est du mercure et qui sont utilisées pour l'électrolyse de solutions, nécessitent un ajustement très précis de l'espace entre les électrodes pour fonctionner avec un rendement optimum. Dans les formes d'exécution courantes dans lesquelles la cathode liquide est sensiblement horizontale, plusieurs anodes sont disposées au-des sus de la cathode sur toute la surface de la cellule.
Ces anodes sont équipées d'organes d'ajustement qui permettent de les déplacer par rapport à la surface du mercure pour obtenir l'espace désiré entre l'anode et la cathode.
Pour obtenir un fonctionnement rationnel, on fait varier périodiquement la charge électrique sur la cellule de façon à augmenter la consommation de courant durant les périodes où le courant est bon marché, par exemple pendant la nuit, et à réduire la charge lorsque le courant est Cher, par exemple durant les périodes de pointe. Cette méthode exige des ajustements fréquents car le jeu anode-cathode optimum varie avec la densité du courant et n'est pas constant. Si cet ajustement .en fonction de la densité du courant n'est pas réalisé, la plus grande partie du gain dû aux variations de charge est perdue.
La cellule selon l'invention est caractérisée :en ce qu'elle est équipée de deux organes d'ajustement de chaque espace anode-cathode, l'un d'eux permettant d'ajuster individuellement l'espace anode-cathode et le second permettant d'ajuster cet espace simultané ment avec un ou plusieurs autres espaces anode- cathode. L'organe d'ajustement individuel peut être consti tué par un.
des dispositifs connus d'ajustage d'une anode par rapport à la surface d'une cathode liquide. par exemple un dispositif à vis et en particulier un dispositif comprenant -an écrou prisonnier ou une bride engagée sur une vis solidaire de la tige de sup port de l'anode.
La perte de gaz que subit la cellule, par exemple la perte de chlore lors d'une opération d'électrolyse, peut être évitée par .des moyens usuels tels qu'une étanchéité entre la tige d'entrée de l'anode et le couvercle de la cellule.
Pour réaliser l'ajustement simultané de plusieurs espaces anode-cathode, on peut utiliser par exemple un agencement capable d'élever ou d'abaisser le ni veau de la :cathode liquide. Pour -cela, on peut faire varier la profondeur du liquide de cathode sur la plaque de base de la cellule, mais on peut aussi élever -ou abaisser la plaque de base elle-même par rapport -au bloc des anodes.
En variante, le bloc des anodes peut aussi être élevé ou abaissé par rapport à la cathode liquide. Cette opération peut être réalisée par exemple en déplaçant le couvercle de la cellule ou un bâti por tant les différentes anodes.
Dans une autre forme d'exécution, chaque anode est équipée non seulement de son organe d'ajustage permettant l'ajustement individuel, mais encore d'un second organe d'ajustage permettant une liaison d7en- traînement à partir d'un seul organe de commande. Cet équipement.
à deux étages permet de régler la position de chaque anode à sa valeur optimum en tenant compte des différentes vitesses d'usure et de la densité de courant et d'ajuster .rapidement toutes les anodes lorsque la charge sur la cellule se modifie. Dans une forme d'exécution particulièrement avantageuse, les organes d'ajustement primaires et secondaires sont des dispositifs à vis dans lesquels la tige d'anode est filetée et porte un écrou.
Lorsqu'on désire un entraînement par d'autres moyens, on peut utiliser par exemple des organes d'entraînement hy drauliques ou des leviers au lieu des vis. La con nexion entre les organes d'ajustement secondaires peut être mécanique, électrique, pneumatique ou hy draulique.
De préférence, les organes d'ajustement secon daires de toutes les anodes sont connectés à un même organe de commande, mais cette disposition<I>peut</I> ne pas être entièrement réalisable ou désirable dans les cellules de grandes dimensions.
Le nombre d'anodes qui peut être entraîné par un seul organe de com mande dépend du type d'organe 'ajustement et des connexions employées, :de sorte :qu'il peut être né cessaire de limiter le nombre des anodes connectées à un même organe de commande. Dans le cas de cellules de grandes dimensions ayant un grand nom bre d'anodes, on peut diviser :
ces anodes en groupes, par exemple en rangées qui sont articulées chacune sur un organe de commande particulier. Les organes de commande des .différents groupes peuvent être placés suffisamment près les uns des autres pour per mettre une nuse en couvre rapide de tous les organes de commande.
Dans certains cas, il est possible que les anodes situées à l'une des -extrémités d'une, cellule néces sitent des amplitudes de déplacement différentes de celles situées à l'autre extrémité. On peut alors con necter les organes d'ajustement secondaires des d@if- férentes anodes à des hauteurs appropriées ou faire en sorte que la mise en oeuvre ide l'organe de com mande provoque des mouvements différents des dif férentes anodes, selon. leurs positions dans la cellule.
Le mécanisme de commande peut fonctionner pas à pas ou permettre un ajustage continu. Il est indiqué de prévoir un .certain nombre d'étapes de préaju.stage correspondant .aux diverses densités de courant dans la cellule. Cette disposition évite la nécessité d'un ajustage fin lorsque l'opérateur modi fie la charge sur la cellule et rend possible l'ajustage simultané de toutes les anodes dans un minimum de temps.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution :de la cellule selon l'invention. La fig. 1 est une vue isométrique partielle, par tiellement coupée de ladite forme d'exécution, et la fi-. 2 une vue -en coupe verticale d'.une partie de la cellule de la fig. 1.
La cellule représenté à la fia. 1 comprend un couvercle 1 portant sur sa face supérieure un étrier 2 dont la base présente une forme telle qu',elle entoure l'arbre principal 3 de l'anode. L'espace entre l'arbre 3 et le couvercle 1 :est occupé par une garniture d'étanchéité non représentée. A son extrémité infé rieure, l'arbre d'anode 3 porte un bloc d'anode 4. Son :extrémité supérieure consiste en une tige mé- tallique verticale 5 filetée à sa partie extrême en 6.
Un écrou à portée 7 est engagé sur la tige 6 et sa portée 8 forme le siège d'un manchon 9 qui est libre ment mobile en rotation sur la portée 8 et qui est retenu en place par un circlip 10. Le manchon 9 est solidaire d'un bras :de levier 11 permettant de l'en traîner en rotation. Sa surface extérieure est .filetée et engagée dans un taraudage pratiqué dans une ouverture que présente la partie supérieure 12 de l'étrier 2. Le bras de levier 11 est articulé à son extrémité sur une barre .de connexion 13 qui relie entre :eux différents dispositifs tels que celui qui vient d'être décrit.
La tige verticale filetée 5 porte encore deux écrous 14 et 15 entre lesquels sont fixés une rondelle 16 et un conducteur :d'alimentation 17 pour le courant d'électrolyse.
Pour déplacer verticalement le bloc d'anode 4 pendant le fonctionnement de la cellule, on fait tour ner l'écrou à portée 7, ce qui provoque un déplace ment vertical de la tige 5 qui entraîne l'arbre 3 et le bloc 4 avec elle. Cet écrou à portée 7 constitue donc un organe :d'ajustement primaire permettant l'ajustage individuel. On peut également obtenir un déplacement vertical du bloc d'anode par un dé placement horizontal du levier 11, ce qui impartit un mouvement rotatoire et vertical au manchon 9. Les positions extrêmes que peut atteindre le levier 11 sont indiquées en 11A et 11B.
Comme la tête de l'écrou à portée 7 repose sur la face supérieure du manchon 9, le déplacement vertical de ce man chon se transmet au bloc d'anode 4 par l'inter médiaire de la tige 5 et de l'arbre 3. Cette combi naison d'un levier et d'un manchon constitue ainsi un organe d'ajustement secondaire faisant partie de moyens permettant d'ajuster plusieurs anodes simul tanément grâce à la barre de connexion 13.
Le pas des différents filets, ainsi que la longueur et l'amplitude de déplacement des bras de levier peuvent varier selon les applications et selon la vi tesse d'ajustement désirée. Il est particulièrement avantageux de constituer l'organe d'ajustement pri maire, c'est-à-dire l'écrou à portée, .avec un filetage à pas fin pour permettre un ajustement précis de cet écrou, et de constituer l'organe .d'ajustement secon daire, c'est-à-dire le manchon solidaire d'un levier, avec un filet à pas incliné permettant d'obtenir l'ajustement désiré après un déplacement d'amplitude minimum.
Le mouvement du levier peut, si on le désire, être étalonné de façon à permettre l'arrêt sur des positions intermédiaires correspondant à des degrés d'ajustement particuliers. Il peut également être pourvu de butées permanentes ou temporaires faci litant l'étalonnage. Une amplitude de l'ordre de 60 est assez avantageuse, mais l'amplitude effective peut être supérieure ou inférieure à cette valeur.
Pour éviter des interférences entre les deux organes d'ajus tement, on peut disposer des organes empêchant l'écrou à portée 7 de tourner, lorsque le levier 11 est déplacé.
L'amplitude de l'ajustement possible grâce aux organes secondaires doit être suffisante pour per mettre de compenser toutes les variations de charge dont il faut tenir compte. En :général, l'amplitude doit être de l'ordre de 2 mm.
Le dispositif décrit peut être constitué .de diffé rents matériaux. Ainsi, par exemple, le bloc d'anode et l'arbre peuvent être de graphite, la cellule elle même et son couvercle de béton, la tige verticale peut être en cuivre et l'étrier ;e:n acier. Le conducteur d'amenée du courant ainsi que l'un ou les deux écrous qui le fixent peuvent être en :cuivre ou :en un autre métal de grande conductibilité.
Pour le bloc d'anode, on peut utiliser toute cons truction connue. 9i on le désire, ce bloc peut être constitué d'une autre matière, telle par exemple que du titane ou un alliage de titane présentant une sur face d'anode activa recouverte d'un métal à base de platine, en particulier de platine ou d'iridium.
Le dispositif décrit plus haut est particulièrement utile dans la production de .chlore par électrolyse de certaines solutions telles :que des solutions naturelles ou artificielles de chlorures d'un métal .alcalin.