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J:i.tt.!:!j V .!:!j'X, 1)' ,e V.!:!j :J...t Ul..
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Procédé et dispositifs permettant le reg1&g de,la répartition flu courant entre les diverses électrodes d'une cellule d'é1eétrolyse et la prédéterlin1tÚm des effets, d'anodes
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Compagnie de Produits 'Chimiques et Electroinéta11urgiQue8 .¯ .¯....., 'i..""' ""< . " "AIdg"lX>'i>F$OOBSJ.EÉ' 'dàMà'RGIJB ""'"1 ' ' Ll f ""l.ï< " Priorité d'une demande de 'brevet déposée en France le 7 avril 1944" .... ,
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La conduite d'une'cellule-d'électrolyse exige notamment.
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le réglage de 'la distante, interpolatre de chaque électrode de me- nière à ce que la répartition du courant total entre chacune d'elles
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soit bien homogène,
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On peut utiliser pour cela dea ampèremètres à eadre mobile.
branchés avec interposition ou non d'un ..shunt qpr chaque circuit d4é- électrode. Ilais, si le courant total est variable., .il est .trêsv.diffi- , elle de connaftre rapidement quelles.sont les électrodes qt suppor- tent un courent plus-grand que le courant qui devrait leur être a,ffec- té, et quelles sont les électrodes qui supportent un courant plus
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petit..
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Le procédé.faisant l'objet de'la présente invention-con- siste essentiellement à mesurer, ,H.on. pas le courant traversait lié-' , leetrade, mais le rapport existertt, 4,, chaque instant entre le courant traversant une électrode c-onsic7.éréee le courant totale la connais-
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sance de ce rapport .permettant de savoir immédiatement pour chèque
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électrode si. le courant l'a. traversant est'plus élevé que celui qui
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devrait normalement la traverser, et cela quels,que soient le cou-
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rant total et la répartition du'courant sur les'autres électrodes.
Les dispositifs suivant l'invention perniettiont s,n>if'de' connaître .à chaque instant àa valeur du rapport en question, soit d'obtenir une-signaliaa'tion à distaq4è des écarts, existants à chaque instant entre 1a;uàdaq# c.e'c rapport et la valeur désirée... que ce soit en, vue d'un réglage ma,nul" ou :dtun: rêglage automatique.
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Dans les dessins schématique's annexés :
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la fig,l représenta une disposition conforma à l'invention pour obtenir la mesure-permanente dû-rapport entre le courant pas- sant dans une électrode et le courant 'totale
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Les fig,2, 3, 3a et 4 représentant trois dispositifs suivant l'Invention poui la signalisation'a distance des écarts existant.à chaque instant entre le rapport du ourant traversant une électrode au courant total et le courant cl6sXrë, ceci en vue d'une
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commande manuelle ou d'une commanda automatique.'
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Pour obtenir la mesure permanente du rapport entre le cou- rant traversant une électrode et le courant totale''on utilise un appa-
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reil là cadres croisés du ''ype Ïogomètre de principe connu.
L'un des cadres 1 est soumis à une différence de potentiel proportionnelle au courant traversant l'électrode 20, 1.'autre cadre 2 à une différence de potentiel proportionnelle au courant total, et 'cela soit su moyen d'un shunt 3 branché sur les circuitg*considérés, ce qui est le cas représenté pour la bobine 1, soit au moyen d'un multiplicateur de shunt 4 de principe connu.. ce qui est le.cas représenté pour la bo- bine 2, soit d'un transformateur à courant continu.
Dans ces deux derniers cas, la bobine 2 peut être alimentée
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par un potentiomètre 5 dont les ïésisfanccs sont toutes branchées en série comme représenté.
Dans un tel appareil, l'angle de déviation est tel que: tg (1) al a2 avec a1 = ampères tours de la bobine 1 a 2 = ampères tours de la bobine
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Or: ai = K 1 1 avec i = courant dans l'électrode.
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a2 = K2 I . avec I = courant total. d f otz : tg (1) Kl 1 ' k2 1
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nais cn peut régler par le potentiomètre 5.les valeurs de 1>l et;
Kg de fac-on à ce que k1/k2= n étant le nombre d'électrodes,
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d'où : tg 1-1 * ni " 1 n L'a,ppareil peut ainsi indiquer directement le rapport entre l'intensité dans l'électrode considérée et l'intensité théorique qu' elle devrait .prendre, qui est égale à I . n,
Sous la forme d'un relais, cet appareil peut agir sur les constacts 6 et 7 qui peuvent servir a la signalisation ou é un asser-
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visseraent automatique, comme dons le cas du relais précédant.
Conformément .au diapoaitif représenté fi'g.2, on utilise un
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'relais différentiel à cadres mobiles, muni de deux enroulements in-
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vers0s. L'un des cadres'll est alimenté par-ane différence de poten-' tîol proportionne-Ile au courant traversant l'électrode 10 considérée soit au moyen d'un shunt 3 comme dans le cas représenté., soit au moyen d'un autre procédé connu tel qu'un 'transformateur d'intensité à courant continu.
L'enroulement 12 est alimenté par une différence de potentiel proportionnelle'.au courant traversant le, circuit total soit au moyen d'un shunt, soit au moyen d'un multiplicateur de shunt
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4 commereprésenté, soit ",,11 moyen d'un transformateur d'intensité à .courant continu. '
Dans ces deux derniers cas, le réglage pourra être fait au moyen de potentiomètres 5, montés en .série comme .représenté, et ali- mentés par le multiplicateur de shunt ou le transformateur à courant'
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continu. On pourra également utiliser des rhéosta-ta en série sur les enroulements eux-mêmes en parallèle sur le multiplicateur'de shunt . ou le transformateur à courant continu.
Deux ressorte antagonistes font que, lorsque le couple mo- tour est nul, l'équipage du relais est. dans une position médiane.
D'autre part, le couple moteur est positif ou négatif et l'équipage du relais vient fermer,le contact 6 ou. le contact 7 suivant que les ampères tours de la bobine l,sont supérieurs ou inférieurs aux ampé res,tours de la bobine 2. @
Dans ces conditions,, le fonctionnement du relais est le
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S1.'lV±1n t : 1 soit al- les ampères tours de la bobine 1 - soit a2 les ampère,s tours de la bobine 2'.
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Suivant que la différence . = ai - as 'sera positive tu nv,ativ,e, le couple moteur qui lui eat proportionnel le sera éga- 'lement et le contact 6 ou 7 sera fermée alors que pour # mo les doux contacts 6 et 7 seront ouverts.
Or, 'on a
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81 X Ki' ' a2. = K2 T . , avec i= courant dans l'électrode
I= courànt total dans ,la cellule d'électrolyse.
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d'où : E: = 1 - an =,KI 1 - 2 1 Les constantes'Kl et k2..nt: réglées par le potentiomètre 6 et on peut faire en sorte que : ;
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,K Iç1 - , . = n Ki ; ¯ ' ,. ,- . , n étant le nombre d'électrodes. -
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d'où' .' = ' , K $ ' = ,iK (1 < d 1 o-Ù 1-.1.L .:;:K 1 = 41 1 . =,Kl ,(1 ':-!1 n n
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Donc lorsque le courant i dans l'électrode considérée sera tel que : ,
1o = I on aura # =o n et le relais sera en équilibre avec les contacts 6 et 7 ouverts.
Pour les valeurs de i < I/n, c'est le contact 6 qui se fermera et pour 1> i ce sera le contact 7, et cela quelle que soit la valeur de'2 intensité totale.
La fig.3 donne un deuxième procédé pour la signalisation à distance des écarts existant à chaque instant entre le rapport du courant traversant une électrode au courant total, et le rapport dé- siré, et cela soit,au point de vue d'une commande manuelle, soit en vue d'une demande automatique.
Dans le dispositif représenté fig.3 un circuit magnétique 13 entoure la connexion 14 reliant l'électrode à l'alimentation et porte un bobinage 15 dont les ampères tours sont antagonistes à la force magnétomotrice engendrée par le courant traversant la barre centrale 14..
Le flux dans le circuit magnétique sera nul si on a : a1 = i avec a1 = ampère tours du bobinage auxiliaire 15 i = courant dans la barre centrale 14
Avec un multiplicateur de shunt 4 comme dans le cas repré- senté, ou un transformateur d'intensité à courant continu au rapport de transformation m on aura : i2=1 m avec i= courant dans le circuit secondaire traversant le circuit,
2 si N'est le nombre de spires bobiné sur le tore et si en fait N = m n avec n =npombre d'électrodes de la cellule, on aura à l'équilibre : a1 = N i =NI=mI=I 2 m n m n
Donc lorsque le courant,dans la barre centrale 14 sera égal à io -i/n, c'est à dire égal au courant théorique qui doit la traververser, le flux dans le tore sera nul.
Lorsque 1>io -i/n, le flux résultant aura un sens donné, et lorsque 1 < io =i/n il aura un sens inverse.
. "
La détection de ce flux et de son sens est assurée confor- mément à la présente invention par un cylindre magnétique 16 d'axe
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perpendiculaire à la barre centrale sur lequel est monté un cadre
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17 parcouru ,:r, un .courant quelconque 'Qui, dans 1' cas de la figure 5G est prélevé sur- le courant secondaire passant dans. le bobinage, i'5.
Le flux provenant dé ce cadre déforme .le flux rèsiiItEint. ce qui produit un couplo;moteur sur l'axe du cylindre; ce couple moteur ayant un sens déterminé par 10' sons du flux résultant,.. ,
Doux ressorts antagonistes ,lE 'et 19 limitent la course de l'équipage et font'qu'en l'absence du couple moteur, l'équipage reste dans une position de,'repos déterminée .par le plan décadré mobile 17
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qui doit rester dans. Io .plan'du" circuit magnétique 15, L'axe de l'équipage entraîne.un contact inverseur 6-7 pou- vant servir à la a ig:n.a lis::i'i;i on 'o'li, un asservissement automatique.
@
Des relais du type ci-dessus peuvent.être utilisés-, ou'non avec des relai's auxiliaires ou temporises suivant le débit qui est
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demandé.à \leur.s contacteurs gt les change11IDnts de régime rapide que l'on veut laisser'passer sans êt eJ alerté.
Le dispositif représenté zig,,4 peut être appliqué notanzneht lorsque, pour dans ou autres, .on.. ne,, peut utiliser la chute chi#ique. àiééc ¯ 1<. long .de chaque conducteur d'électrode sut- /vant les dispositions, données ci-dessus.
Conformément à J:1iriveni5i'o11,' on utilise le principe connu du changement de ,réactance' (l'un' bobiJ:1,Bge monté sur un circuit magnétique qui est provoqué lorsque des ampèrep- tours" continus sont superposés aux ampères-tours alternatifs parcourant le bobinage..
Chacun des (conducteurs, i?eliart 1"ëlectiode 10 à' l' 8limenta- tion est entouré d'un circuit magnétique 21 muni ou non d'un blindage - évitant l'effet parasite des conducteurs voisins, et dont les bobi-
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nages 22 mis en série sont alimentes par, une source'à oourant alter- na t3.f . , : ' En l'absence.. de courant continu, le courant circulant dans ces bobinages 22 sera le quotient de la tension totale U par la som-
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me des réactances de chacun c7e's b,ôbina6es montés sur les'n circuits magnétiques 21 (n étant le nombre dTélectroes)1 la,résistance étant supposée très 1'a1-"01$' devan. la réactance.
Aux bornes de chaque circuit,, on pourra releyer les ten- sions uJ.) u2' 'un qui.... en supposant les' olreaits tous rigoureusement semblables,, seront données .par ul =. u2 ::: '1.1n =..E..;::: L'hli n Si on fait passer un courant continu dans la tige traver-
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.salant chaque circuit magnétique, la 1réadtance, de ceux-ci diminuera . par suite de la saturation provoquée par ;ce ,flux continu; courant continu dans chaque circuit magnétique,' autrement dit si les courants des n électrodes sont egaux, on.aura encore
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ur, ::::
U8. :::: un :::: . ,1
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Par contre, s'il y a une inégalité dans la répartition du courant entre les électrodes, les tensions ul, u2, un ne seront plus égales, leur somme:étant tou tefois évidemment toujours égale à U,
Il faut noter que l'on peut soit faire en sorte que la tension U soit constante, mais dans ce cas le courant alternatif traversant les circuits magnétiques sera variable suivant la réactance de chaque circuit magnétique, soit 'faire en sorte que le courant i soit sensi- blement constant, ce qui placera ces circuits dans des conditions magnétiques mieux déterminées, mais fera varier la tension U, les équations ci-dessus restant toutefois sans changement.
Pour la détection des différentes répartitions, on utilise un relais différentiel 23 de principe connu, se composant de deux cadres mobiles se déplaçant dans l'entrefer d'un aimant permanent.
L'un des cadres 25 est soumis à une différence de potentiel propor- tionnelle à la tension ul, u2 ou un suivant le relais considéré, celle-ci ayant été redressée par des redresse.urs 29. Le deuxième ca- dre 26 de tous les autres relais sont mis en série et soumis à la différence de potentiel U redressée au moyen des redresseurs 24.
Deux ressorts antagonistes inversés font que le couple an- tagoniste est nul lorsque l'équipage du rela,is est dans une position médiane. D'autre part, leur couple moteur est positif ou négatif et l'équipage d'une bobine du relais 23 vient fermer le contact 27 ou'
28 suivant que les ampères-tours de la bobine 25 sont supérieurs ou inférieurs à ceux de la bobine 26:
Dans ces conditions, le fonctionnement du-relais est le suivant :
- soit al les ampères-tours de la bobine 25 - soit a2 les ampéres-tours de la bobine 26 Suivant que la différence ,-== al - a2 sera positive ou négative, le couple moteur qui lui est proportionnel le sera égale- ment et lE) contact 27 ou la-contact 28 aéra fermé, alors que pour # = 0, les deux contacts 27 et 28 seront ouverts.
En considérant la première.électrode 10 on aura : a1.= k1 ul a2 =k2 u/n , n étant le nombre d'électrodes de la collule d'électrolyse considérée.
D'où : # - a10-a2 = k1 ul - k2u/n Mais, par construction, on aura : k1- K2 = K D'où # =k (u1-u/n) n
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L'équipage du relais sera donc en équilibre et les contacts
27 et 28 ouverts' lorsque : u1-u/n , mais, ce moment là :
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ul,= 1 (Ii, i) K n U' FI représentant la fonction liant ul au. cpurant Itrverant l'élec- trode considérée'et: .au courant alternatif 1 circulait dans le bobina- ge de. tous les circuits.
Si'tous les circuits magnétiques sont semblables, on aura:
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fl ¯ f2 fn f Comme d'autre part : ' -
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:ni a- u2 . a- un,.= U on aura : (I,,1) (Ig,i) +.f. (Ilie 1) = FJ comme le courant 1-est le même pour tous les circuits, si : xl ,= T2 zn I n on aura :
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'Il.= up =113 Comme lléqullibre du relais est obtenu pour : Ul n on aura à ce moment lé;
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' 11 =JL ' Autrement dit, le relais sera'en équilibre lorsque le courant continu traversant 1 tleotxuuc..e est égal au quotient .du courant total par- le nombre d'électrodes.
D'autre part, l'un des contacts sera foTmé si Il 1 et ltautre contact si Tl., t et cela qûeie que soit la va5.e.rdu ôourant alternai 1 et la,fonction f,- à la condition que l'on ait bien "j:' fil = f2 : :f,n'. f.- " ' autrement dit que tous les circuits magnétiques soient bien identi- ques.
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qu6so , On pourra utiliser, les contacts 27 ou 28 soit pour une sim- ple signalisation clos 6oprts"soÎt'pou'r'-.un réglage automatique des électrodes. e'sdispëss3tifs précédemment .décrits'permettent de, prédét,
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miner les effets d'anodes en disposant des contacts de signalisation dans une position telle quo l'on.soit alerté pour un écart'déterminé entre 10 courant normal devant parcourir chaque électrode et un cou- rant très largement inférieur â ce courant normal.
Dans les cellules d'électrolyse subissant l'effet danodes et comportant plusieurs électrodes, il a été remarqué que la polari. sation ne s'effectuait pas d'une façon simultanée sur toutes les élec- trodes à la fois, mais qu'au contraire peu de temps avant l'effet d'anodes total, en constatait une polarisation de l'une ou de l'autre des électrodes.
,il
Les dispositifs suivant l'invention permettent une prédétor- mination des effets d'anpodes en les munissant de deux séries de con- tacts, la première série étant fermée par des écarts faibles autour de la position d'équilibre et servant pinot au réglage automatique ou non de la profondeur d'immersion, alors que la seconde série signalera une diminution importante du courant sur une électrode quelconque, ce qui est l'annonce d'un effet*d'anodes en préparation.
On'peut utiliser soit des appareils avec les deux jeux de contacts décrits ci-dessus, soit deux appareils par électrode: l'un réglé de façon à fermer ses contacts pour des écarts trop faibles, l'autre de façon à fermer ses contacts pour une diminution importante du courant sur une électrode en vue do la détermination de l'effet d'anodes recherché.
'On peut également ne disposer cette deuxième série de contacts ou ce second appareil que sur une soule électrode en ayant soin de régler celle-ci de façon à ce que le courant la traversant soit en permanence plus élevé quo le courant traversant chacune des autres - électrodes, ce qui provoque une électrolyse plus rapide de la zone de bain correspondante et permet d'avoir ainsi une polarisation qui com- mence par l'électrode considéré.
Il doit être d'ailleurs bien entendu que la présente inven- tion n'est pas limitée aux dispositifs qui viennent d'être décrits mais que le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre au moyen de tous dispositifs convenables.
REVENDICATIONS ---------
1 ) 'Un procédé permettant le réglage correct de la distance intorpolaire de chaque électrode d'une cellule d'électrolyse en se basant non pas sur l'intensité parcourant chaque électrode, mais sur le rapport existant entre l'intensité parcourant l'électrode considé- rée et l'intensité totale.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.