CH618472A5 - - Google Patents

Description

618 472

2

REVENDICATIONS

1. Court-circuiteur unipolaire pour cellules d'électrolyse à gros courant continu à basse tension, caractérisé en ce qu'il comprend deux jeux de contacts mobiles (26, 32) coopérant avec deux groupes de deux plaques de contact fixes (1,14; 2, 15) disposées en parallèle, la disposition de ces contacts et des mécanismes d'entraînement des contacts mobiles étant symétrique par rapport à l'axe d'un arbre unique (24) de commande des contacts mobiles, de telle sorte que cet arbre soit soumis pour l'essentiel seulement à des efforts de torsion, chacun des groupes de deux plaques de contact fixes étant raccordé par des éléments conducteurs déformables à une plaque de prise de courant (5, 18), cet ensemble conducteur étant entouré d'une enceinte (9, 22) dans laquelle circule un fluide de refroidissement, les seules parties de cet ensemble extérieures à l'enceinte étant les plages de contact des plaques fixes coopérant avec les contacts mobiles d'une part et la plage de contact de la plaque de prise de courant destinée à coopérer avec la plage de raccordement de la cellule d'électrolyse intéressée d'autre part, ladite enceinte comportant une partie souple déformable (10,23) pour permettre un déplacement de la plaque de prise de courant par rapport aux plaques de contact fixes pour compenser les imprécisions de construction des cellules et du court-circuiteur.

2. Court-circuiteur selon la revendication 1, dans lequel les deux ensembles conducteurs, avec leurs enceintes de refroidissement, ainsi que le double jeu de contacts mobiles, avec ses mécanismes et son arbre de commande, sont portés par un châssis dont ils sont électriquement isolés, ledit châssis étant agencé de manière à pouvoir reposer sur le sol ou bien être suspendu par deux tourillons à un étrier dans lequel il peut s'orienter, l'étrier étant lui-même suspendu à un rail de roulement ou à un portique.

3. Court-circuiteur selon la revendication 1, dans lequel de l'eau est contenue dans chacune des deux enceintes de refroidissement et peut, en cas d'arrêt de la circulation d'eau, entrer en ébullition sans surpression notable grâce à la présence à la partie supérieure de chacune des enceintes de refroidissement d'un clapet de décharge dont l'ouverture entraîne, de préférence, l'introduction automatique dans l'enceinte d'une dose de produit anti-mousse.

4. Court-circuiteur selon la revendication 1, dans lequel chaque contact mobile est entraîné, par l'intermédiaire d'un ressort de compression (29, 33) prébandé, au moyen d'un mécanisme bielle-manivelle attelé sur une pièce coulissante (28) guidée dans deux pièces isolantes (30, 31) situées, l'une à proximité du contact mobile intéressé, l'autre à proximité du jeu de contacts mobiles symétrique, ce dernier guidage étant lui-même proche du point d'attache de la bielle sur ladite pièce coulissante, les manetons (25), portés par l'arbre de commande unique, étant reliés alternativement à l'un et l'autre des deux jeux de contacts mobiles, les contacts mobiles étant isolés de leur mécanisme de commande et étant isolés entre eux, de sorte qu'aucune circulation transitoire de courant n'est possible entre deux quelconques des contacts mobiles.

5. Court-circuiteur selon les revendications 1 et 4, dans lequel il existe, dans chaque jeu de contacts mobiles, au moins un contact spécial de coupure qui se ferme avant les autres contacts et s'ouvre après ceux-ci, ces contacts de coupure, plus larges que les autres contacts, étant actionnés par deux bielles-manivelles et deux ressorts, plus souples et à course d'appui bien plus longue que la course d'appui des ressorts des contacts ordinaires.

6. Court-circuiteur selon les revendications 1,4 et 5, dans lequel les parties fixes et mobiles des contacts de coupure, facilement remplaçables, sont munies de plages de contact en tungstène ou en tungstène-argent ou encore simplement en cuivre ordinaire.

Dans les installations électro-chimiques, de production de chlore par exemple, ou les installations de raffinage électro-lytique des métaux, il est nécessaire de pouvoir mettre hors-circuit l'une quelconque des nombreuses cellules de production disposées en série pour procéder à son entretien ou à son remplacement, sans arrêter la production de l'installation.

Dans certains procédés, on utilise pour cela un sectionneur-interrupteur mobile, appelé court-circuiteur, susceptible d'être raccordé électriquement, en position «Ouvert», aux deux cellules de production encadrant la cellule à court-circuiter. En position «Fermé», le court-circuiteur supporte le courant de l'installation et met hors service la cellule court-circuitée qui peut être déconnectée et enlevée sans perturber la bonne marche des autres cellules.

Un tel court-circuiteur possède deux plaques de prise de courant qui sont raccordées, directement ou par l'intermédiaire de pièces d'interconnexion, sur des plages de raccordement ad hoc de chacune des cellules.

Les plaques de prise de courant, qui sont généralement raccordées par boulonnage sur les cellules, sont reliées au dispositif de court-circuitage proprement dit par l'intermédiaire de parties conductrices déformables qui ont pour effet de compenser les variations de géométrie des différentes cellules de production, et aussi parfois de permettre un déplacement des plages de prise de courant vers les plages de raccordement.

Dans les modèles de court-circuiteurs pour gros courants connus, les parties conductrices sont refroidies par circulation d'eau cheminant dans des conduits ménagés dans des pièces conductrices massives ou dans des tubes brasé's sur les parties conductrices. Les dispositions connues sont relativement complexes et de plus sont mal adaptées aux très gros courants, de 100 à 150 kA, qui sont utilisés dans les cellules d'électrolyse les plus modernes.

Le court-circuiteur unipolaire pour cellule d'électrolyse à gros courants continus à basse tension, qui fait l'objet de la présente invention, est caractérisé en ce qu'il comprend deux jeux de contacts mobiles coopérant avec deux groupes de deux plaques de contact fixes disposées en parallèle, la disposition de ces contacts et des mécanismes d'entraînement des contacts mobiles, étant symétrique par rapport à l'axe d'un arbre unique de commande des contacts mobiles qui se trouve ainsi soumis pour l'essentiel seulement à des efforts de torsion, chacun des groupes de deux plaques de contact fixes étant raccordé par des éléments conducteurs déformables à une plaque de prise de courant pour constituer un ensemble conducteur entouré d'une enceinte dans laquelle circule un fluide de refroidissement, les seules parties dudit ensemble extérieures à cette enceinte étant les plages de contact des plaques fixes coopérant avec les contacts mobiles d'une part et la plage de contact de la plaque de prise de courant destinée à coopérer avec la plage de raccordement de la cellule d'électrolyse intéressée d'autre part, ladite enceinte comportant une partie souple déformable pour permettre un déplacement de la plaque de prise de courant par rapport aux plaques de contact fixes pour compenser les imprécisions de construction des cellules et du court-circuiteur.

Dans une forme d'exécution du court-circuiteur conforme à l'invention, les deux parties conductrices, avec leurs enceintes de refroidissement, ainsi que le double jeu de contacts mobiles avec ses mécanismes et son arbre de commande sont portés par un chassis dont ils sont électriquement isolés, ledit chassis pouvant reposer sur le sol ou bien être suspendu par deux tourillons à un étrier dans lequel il peut s'orienter, l'étrier étant lui-même suspendu soit à un rail de roulement par des galets soit à un portique.

La présence de deux enceintes entourant les deux parties conductrices du court-circuiteur, particulière à l'invention,

s

1«

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

618472

permet d'obtenir une surface élevée d'échange thermique entre les conducteurs et le fluide de refroidissement, surface d'échange qu'il est possibile d'accroître, à peu de frais, en garnissant les plaques de contact fixes d'ailettages métalliques baignés par le fluide de refroidissement.

Lorsque le fluide de refroidissement est de l'eau, un avantage des enceintes de refroidissement, conformes à l'invention, est que le volume d'eau de refroidissement contenu dans le court-circuiteur est suffisant pour qu'une réduction ou même un arrêt temporaire de la circulation d'eau soit sans inconvénient, car l'évacuation des calories produites par effet Joule peut être assurée momentanément par la vaporisation d'une partie de cette eau, sans mettre le court-circuiteur en danger.

Dans un mode de réalisation particulier du court-circuiteur conforme à l'invention, chaque contact mobile est entraîné, par l'intermédiaire d'un ressort de compression prébandé, au moyen d'un mécanisme bielle-manivelle attelé sur pièce coulissante guidée dans deux pièces isolantes situées, l'une à proximité du contact mobile intéressé, l'autre à proximité du jeu de contacts mobiles symétrique, ce dernier guidage étant lui-même proche du point d'attache de la bielle sur ladite pièce coulissante, les manetons, portés par l'arbre de commande unique, intéressant alternativement l'un et l'autre des deux jeux de contacts mobiles. Dans une telle réalisation de l'invention, les contacts mobiles proprement dits sont isolés de leur mécanisme de commande et sont isolés entre eux, de sorte qu'aucune circulation transitoire de courant n'est possible entre deux quelconques des contacts mobiles. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, chacun des deux jeux de contacts mobiles comporte, de préférence au moins un contact spécial de coupure qui s'établit avant les contacts ordinaires et s'ouvre après ceux-ci. La course d'appui de ces contacts de coupure, appelés aussi contacts de sacrifice, est bien plus longue, lorsqu'ils sont neufs, que celle des contacts ordinaires, de sorte qu'ils peuvent s'user notablement sans que les contacts ordinaires en viennent à fermer ou ouvrir le courant des cellules à court-circuiter.

Dans une réalisation particulière de l'invention, les contacts de sacrifice ont une largeur double de celle des contacts ordinaires et sont commandés par deux bielles-menivelles et deux ressorts, plus souples que le ressort unique des contacts ordinaires.

Les dessins schéjnatiques annexés, donnés à titre d'exemple, font bien comprendre l'invention. Us sont relatifs à un mode particulier de réalisation d'un court-circuiteur conforme à l'invention dans lequel les deux plaques de prises de courant sur les plages de raccordement aux cellules sont disposées l'une dans un plan vertical, l'autre dans un plan horizontal.

La fig. 1 est une vue en plan schématique, en coupe partielle du court-circuiteur.

La fig. 2 est une vue schématique en élévation du même court-circuiteur.

La fig. 3 est une vue plus détaillée du mécanisme de commande des contacts mobiles de l'appareil.

Le châssis qui porte les parties figurées du court-circuiteur, le mécanisme de commande et de contrôle de l'arbre de manœuvre des contacts mobiles, ainsi que les éléments du circuit de réfrigération des deux enceintes dans lesquelles baignent les parties fixes actives, ne sont pas représentés sur ces figures, toutes ces parties pouvant être réalisées avec des moyens connus en restant dans le cadre de l'invention. On voit sur la fig. 1 les deux plaques de contact fixes 1 et 2 reliées respectivement par les conducteurs souples 3 et 4 à la plaque de prise de courant verticale 5; cette plaque est munie d'une collerette cylindrique 6 et d'une plage de raccordement 7 aux conducteurs souples qui est orientée verticalement, mais qui pourrait être orientée d'une façon quelconque par rapport à la plaque de prise de courant proprement dite 5, sans sortir du cadre de l'invention; la collerette 6 est reliée à la collerette 8 du corps de l'enceinte de réfrigération 9 par le manchon cylindrique souple 10, de préférence en caoutchouc entoilé. Les deux plaques de contact fixes 1 et 2 sont reliées entre elles par des entre toises telles que 11 et 12; ces plaques sont munies d'ailettes telles que 13 qui accroissent la surface d'échange thermique avec le fluide de refroidissement. On voit aussi sur la figure les deux plaques de contact fixes 14 et 15 reliées respectivement par les conducteurs souples 16 et 17 à la plage de raccordement 20 de la plaque de prise de courant horizontale 18 dont la collerette 19 est reliée à la collerette 21 du corps 22 de l'enceinte de refroidissement par le manchon souple 23. On voit enfin la trace 24 de l'arbre de commande et le maneton 25 qui entraîne un contact mobile 26 par l'intermédiaire de la bielle 27, de la pièce coulissante coudée 28 et du ressort de compression 29. La pièce coulissante 28 est guidée dans les pièces isolantes 30 et 31. Le mécanisme d'attaque du second contact mobile 32 par l'intermédiaire de son ressort de compression prébandé 33 n'est pas représenté.

On voit sur la fig. 2 une coupe schématique suivant AB du court-circuiteur représenté sur la fig. 1; on y voit les plaques de contact fixes 2 et 15, plusieurs contacts mobiles tels que 26 avec leur ressort de compression 29, les deux enceintes de réfrigération 9 et 22, ainsi que les couples de connexions souples 3 et 4 d'une part, 16 et 17 d'autre part.

La fig. 3 est une vue en coupe partielle du mécanisme de commande des contacts mobiles, représenté schématiquement sur la fig. 1. On y voit la trace des plaques de contact fixes 1 et 14 qui coopèrent avec des contacts mobiles tels que 32 et la trace des plaques de contact fixes 2 et 15 qui coopèrent avec des contacts mobiles tels que le contact 26 lequel est entraîné par l'intermédiaire du ressort de compression 29 prébandé par l'écrou 37, la rondelle 38, la pièce coudée 28, la bielle 27, le maneton 25 et l'arbre de commande 24. La bielle est attelée par l'axe 34 sur le maneton et par l'axe 35 sur la pièce 28 qui coulisse dans les pièces isolantes 30 et 31. Le contact mobile 26 est isolé de la pièce 28, de la rondelle de butée et de réglage 36, ainsi que du ressort 29, par la garniture isolante 39; le contact mobile 26 porte des plages de contact telles que 40 qui sont en argent sur les contacts ordinaires et qui peuvent être en tungstène ou en alliage argent-tungstène ou encore en cuivre ordinaire, selon les conditions d'utilisation du court-circuiteur, sur des contacts de coupure prévus pour se fermer avant les autres contacts et s'ouvrir après ceux-ci. Dans le court-circuiteur selon l'invention, les ressorts de compression des contacts mobiles sont constitués de préférence par un empilage de rondelles-ressort assurant, pour les contacts ordinaires, une pression d'appui totale de contact de plusieurs centaines de kilogrammes avec une course d'écrasement de l'ordre du millimètre et, pour les contacts de coupure, une pression totale d'appui du même ordre que ci-dessus, mais obtenue avec deux ressorts, au lieu d'un, avec une course d'écrasement nettement plus longue, de trois à six millimètres. La garniture isolante 39 du contact mobile peut être constituée de préférence en trois parties, une garniture cylindrique en polyfluoréthylène ayant d'excellentes qualités de frottement et deux rondelles présentant une forte résistance à la compression.

Dans le court-circuiteur décrit, les plaques de contact fixes, les parties conductrices souples et les pièces de prise de courant sont de préférence en cuivre, argenté sur les surfaces de contact, tandis que les enceintes de refroidissement et le chas-sis, qui portent les parties actives, sont de préférence en acier à structure austénitique qui a l'avantage d'avoir un coefficient de dilatation thermique pratiquement égal à celui du cuivre.

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

B

2 feuilles dessins