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BREVET D'INVENTION
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Procéda et' di sj;>ost tirp iSU;;,: Jt0 :r>bgl,g6 automatique d.'une \ ool1Ua .
'à ' é 19 ctrolyse ' ' ' Go;npioeniw¯ de Produits', ùin4 qù<,à et: Elcotroinôtsilurgiquos ' ¯ FROCES ET CAMARGUE Priorité ',una dem4nde de brevet déposée en. 1-rancfe le? avril 1944 ,
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' Ls' présente invention' a pour 0ojot un procède permettent - d.'obtenir sutODia-tiquemont le réglage des distancer interpolaires' ontro électrodes d'une eellulçr, d'c7.octrolysc de.manière à-ce que la résis- tance -do 16' cellule ait la valeur désirée est que le courent se méper-
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tisse convenablement. entre-les électrodes..
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Ce .procède consiste à utili-ser, pour l'actionnement ;da l'or- gane moteur-c6!.Tmsndsï)t lis déplacements de chaque éloctrodo, un'relais de mesure' de la rêsistpnoe.du bain'do la cellule et dos ra,a,y tiv 34o-- sure de la répartition du courant entre chaque éléctrodp. Cet actionne" ment peut n'avoir lieu que'lorsque, le valeurs de la résistance de 'le col,lule ot de l'intensité sur chaque éloatrôe9 s'ôcertÉnt d'une'veleur ! déterminée à l'avance. Le r6glago réalise.peut également tenir compte des effets, é'anode8 en pemottant la prer'etermination de bas effets.
L'invention permet -gp-17emont, tout on réalisant ces oondi-' tisons de marche automatique,'do donner.aux électrodes .un mouvement al- ternstif pcriodiquo rio haut cn bas pour assurer une alimentation auto. umti uo,, par exemple, de lfalumin6, et empêcher les croûtes d'adhérer
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eux électrodes.
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. , Dr,ns les dessus seh6mRtïqice annexée la fL:1 représente une disposition suivant l'invention, permettant In régulation automatique totale d'une cellule dlélecto- lyse ote on particulier d'une cellule, d'élëctroly se dlp-luminium, l'sc-
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tion des relais sur les électrodes n'ayant lieu que lorsque les 'va-
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leurs .de le résistance et de 1'intensité sur chaque électrode s'car.- tent do In valeur de consigner la fig.2 représente uno-disppsitiob suivant l'Invention pormottent-d'obtenir, outre la régulation automatique totale o'une cellule dtélûctr0178c-j,'Ot en pant,c.u,isr d'.une cellule d'électrolyse cl.lalmiiniiim, unc par descente progressive de l'simnine dans, la oellule;- la fig.3 i-rpr5sonte une. autre disposition A. électrode pilote.
Dens le dispositif représenté fig,l, chacune des 6ié.àtbàdosi
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est T'iunle d'un vérin cot'nisnd' chacun ppr un moteur 1-2- etc... qui peuvent 6tre soit dos moteurs à air eoniprimé, sdit dos mot,urs z courant oontinu, soit des moteurs asynchrones à cage, soit caynchronos à rotor à brgucs, ces derniers pcrrncttant une sychronisetion tour pcr tour au*rreo-,,7cr de la mise on série. des bobinages rotoriques.
Dt;Dt!: '1(', en-à r0pr.senH, oh n supposa l'utilisation de 'i1.0t09 s synchrones s7richronis(s entre eux, une seule phase du rotor étent représentée. Le. résistence nf cosseirc n l'obtention du couple
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de démerrago est insérée dans chèque rotor cornue indiqué sur le fig.l,
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les contacteurs 3 ot 4 etc... permettent "le désynchroniser un moteur quelconque des autres, tout 01;) lcissent insérée' lE! résistance de r1Ó-' marrag6 de la pertie du rotor ainsi désynchronisée, le nombre voulu do résistene#.étant toujours bon service sur les autres rotors.
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Dans le cas de moteurs à air comprimé, on peut utiliser sur
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ehaquo vérin un moteur pour chaque sons de rotation ot dos éloctro- vannes de eenmsndo, les bobines do ceux-ci remplclant les bobines do contacteurs dens le sch6mc. considéré.
Le sehro1ar.tion tour per tour -oormot, lors d'une action anuel1o ou evoc l'utilisction d'un shôma dans loquol on n'utiliso pas de r6glnge eqtdiictiquo individuel dos électrodes, d'agir menuôlle. mont ou cutemetiquom0nt sur 1onsomblo dos électrodes d'une môme col- lule, dz manière qu'elles conservent toujours une distance intorpo- Icire 6galo antre ollos quels quo 'soient los couples rlsistents appli- qu6a à ehsquc vérin, le dfsynchron1sct1on permettent, le ces échéant, d'Qgi nnuolemvnt ou eutoi>ttiquoricnt sur l'uno d'elles pour rnttrc- por un éecrt qui sorsit conststa.
Lorsqu'il s'agit dTuno cellule d'clectrolyse subissant Ivot- tot d'anodes, le dispositif comporto un rclchs voltm6T:rique 5 bronché eux bornos do la co..u.o qui coupe le courent sur los circuits auto- mctiques lors des effets 0'onèQs.
/ Le relais 6 est un OD!S à minimum d'intensité coupent le eourant sur le dispositif gutoimtiquc lors do manque do courent g6né- rsl sur le cellule.
Lo relais 7 est un relais d'impulsion synchrone qui ferme
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ot ouvre son contact périodiquement et permet do donner à la régula-
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tion un Gaservissoment convenable eu noyen d'un système à impulsion
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déjà connu. Lo relais 8 constituo,lc relais différentiel ou à cadre
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croisé faiacnt l'objet de la demande do brevet déposée le m6mo jour au merm nom pour "Procédé c-t dispositifs permettent la mesure et le réglage do la résistanco d'une cellule dtb7,ectrolyse". Ce relais contrôle en pcrmsn0nco la résistance de la cellule. Il ferme par oxomplo son oontect, dc gauche lorsque la cellule c une trop faible r6aiatanec et qu'il faut lever les électrodes, ou son contact do droite.dans le ecs inverse lorsqu'il faut ftiro baisser los électrodes, co qui provoque la fermeture, suivant Io cas, dos contacteurs 9 ccnt6e; ou 10 (descente).
Cos doux contaotours alimontent deux lui-
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gnos 46 et 16 CVOC un ordre ao phase inverse.
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En période normale tous les moteurs d'électrodes tels que
1-2. etc... ont leurs contacteurs 11-12-13-14- fermés en permanence . sur les lignes d'ordre 15 ,et 16, cequi permet de faire démarrer en même temps, dans'un Sens ''ou dans 1''autre, l'ensemble des moteurs d'é- lectrodeslors, de '-113 fermeture des contacteurs 9 ou 10.
En cas d'untilisetion dé moteurs'asynchrones avec rotor syn- chronisé, les contactaurs 5-4- etc... sont hors tension, et leur con- tact ouvert, ce qui permet la synchronisation des rotors.
Il est entendu que les oontacteurs 9 et 10 peuvent 8tre actionnés soit par lé relais soit par une commande manuelle par boutons-poussoirs non représentés sur la figure.'
Les.appareils 17 - 18 - etc. sont constitués soit par des relais différentiels, soit par des relais à cadre mobile, soit Par des oircuits magnétiques conformément à la demande de brevet déposée, le même jour au même nom pour "Procédé et dispositifs permettant le réglage de la répartition du courant entre les diverses électrodes d'une cellule d'électrolyse et la prédétermination'des effets d'ano- d.es".
Ces relais contrôlent en permanence la valeur da rapport entre le courant dans l'électrode considérée, et le courant total,
Dans la disposition représentée, ces appareils ferment leur contact de droite quand l'électrode est trop haute et qu'il faut la baisser; et leur contact de gauche dans le cas inverse, ce qui met sous tension-les contacteurs 'inverseurs 19-20 pour le moteur
1 et 21-22 pour le moteur 2, etc...
Normalement, ces contacteurs inverseurs ferment par leur position de repos 'un contact ,permettant la fermeture permanente ders côntacteurs 11-12-13-14 qui permettent de connecter les moteurs 1-3- etc... sur les lignes d'ordre 15.-16, Lorsque l'un des contacteurs 19-
20, etc...
à sa bobine mise sous tension, il ouvre les contacteurs correspondants Il et 12, ou 13 et-14 (suivant le moteur) e't ferme un contact mettant sous tension 23 ou 24,25 ou 26 suivant lé moteur..,
Si par exemple, une électrode est trop basse, o'est le contact de gauche du relais 17 qui se ferme (s'il s'agit de l'élec-' trode correspondant au moteur 1) provoquant ainsi la mise sous ten- sion de 19, d'où l'ouverture de 11 et de 12, et la rupture de la, liaison du moteur 1 avec les lignes d'ordre 15 et 16, ainsi que la fermeture' de 23, ce qui met sous tension le moteur 1 par l'intermé- diaire de la ligne omnibus 27 et permet la rotation du moteur du vé- rin dans le sens de la montée,
Même opération, mais en sens inverse,
si l'électrode est' trop haute, ce-qui provoque la fermeture du contact de droite du re- lais 17. Toutefois, un tel ordre ne sera'reçu par les contacteurs 23 ' ou'24 pour le moteur 1 et'25' ou 26' pour le moteur 2, que si les con- tacteurs 9 et 1,0. sont eux-mêmes au repos, autrement dit si la résis- tance de la cellule à la valeur de consigne.,
Si la résistance de la cellule est trop forte et que, de ce fait, le contacteur 10 soit fermé, seuls les ordres individuels' #
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de descente seront roçus, les ordres -de montée ne passant pas.
Toutefois, pour une électrode qui recevrait un ordre individuel de montée, c'est à dire qui serait trop basse, son moteur serait deso- lidaris'é des lignes 15 et 16 et restersit immobile. Autrement dit, si le relais de mesure de résistance de la cellule donne un ordre de descente générale, cet ordre ne sera pas reçu par une électrode qui serait déjà trop basse, et inversement en cas d'ordre de montée.
Comme indiqué dans le seconde demande ,de brevet rappelée ci-dessus, la répartition du courant entrée los électrodes devient très mauvaise peu avent l'effet d'anodes par suite do la polarisation partielle et transitoire de chacune d'elles et on constate, sur chang que électrode, des différenceà très grandes de courant. Avec le sché- ma de la fig.l, les écarts sont.enregistrés par les relais de répar- tition 17-18-etc... Si ceux-ci possèdent un double jeu de contact, on pourra se servir du deuxième jeu pour couper, à ce moment là, la 'régulation et prévenir ainsi qu'un effet d'anodes est en vote de préparation.
Si pour des raisons de construction de relais, on préfère passer par un deuxième jeu de relais (ce qui est le cas de la figure- relais 28-29) tous les contacts de ces relais seront mis en série et couperont un relais intermédiaire 30 qui sera ou non temporisé. Dans le cas de la figure, cette temporisstion est obtenue avec un conden- sadeur 31. Ce relais 30 est normalement sous tension et alimente l'ensemble des circuits automatiques. Lorsqu'un des relais 28-29- etc. ouvre son contact, c'est à dire lors d'une polarisation partielle, le relais 30 s'ouvre, coupe la régulation automatique et met en ser- vice un signal sonore 32.
Chaque électrode est munie d'un jeu de boutons-poussoirs non représenté, pormettant d'agir individuellement sur elle lors d'une manoeuvre volontaire. Lors de cette manoeuvre volontaire ou de la manoeuvre automatique sur une seule électrode, les contacteurs 3 et 4 sont alimentés, ce qui rompt la mise en série des rotors pour le moteur considéré, tout en laissant la résistance de démarrage en service .
La régulation automatique peut être supprimée sur une élec- trode par l'ouverture des interrupteurs 33 ou 34, ce qui court-circuite en méme temps les relais 28 ou 29, cette action étant nécessaire lors-' que une électrode neuve, venant d'être mise en place dans une cellule, n'a pas encore pris le courent correspondant à sa profondeur d'inuner- sion.
Le dispositif suivant la fig. 2 a comme caractéristique es- semtielle d'avoir des électrodes en constant mouvement'de montée et de descente de manière à réaliser une descente progressive de l'alu- mine dans la cellule et obtenir ainsi une alimentation automatique, le mouvement des électrodes pouvant être réglé de telle sorte que l'alimentation soit inférieure au débit normal d'alumine désiré afin d'espacer les emballages, sans toutefoas le's supprimer complètement.
La période et l'élongation de chaque mouvement permet de régler à volonté le débit continu de l'alumine.
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Lorsque la résistance de la cellule, devient trop grande, c'est à dire quand ilfaub baisser les électrodes, on. supprime les mouvements de montée et on ne laisse passer que les mouvements de descente des électrodes jusqu'au moment où l'équilibre voulu est à nouveau obtenu.. De morne, si une électrode a une immersion plus for- te .que les autres, elle ne recevra plus ses or.dres de descente tant qu'elle se trouvera plus basse .qu'elles.
Dans le fig.2. le relais 41 doit être utilisé lorsqu'il s'agit d'une cellule pouvant subir l!effet d'anodes. Ce relais volt. métrique est branché aux bornes de la cellule de coupe le courant sur le dispositif automatique en cas\4'.élévation anormale de la ten- sioh aux bornes de la cellule. Le'relais 42. à minimum d'intensité, est un relais qui coupe le courant du circuit automatique en cas de manque de courant sur la cellule-..'Le relais 43 est un relais à impul- sion qui peut être ou non utilise suivant que l'on désire que les éleètrodes aient des .oscillations permanentes suivies ou non de pé- riode de repos.
Le relais 44 est un relais à impulsions permettant de donner à la régulation l'asservissement nécessaire, tout en ali- mentant alternativement les contacteurs 45 et 46 qui provoquent le mouvement de montée ou\de descente des électrodes.
Le relais 47 contrôle en permanence la résistance de la .
,cellule. Il est conçu de telle sorte que ses deux contadts sont fer. mes lorsque la cellule possède une résistance'égale à la valeur de consigne. Dans le cas .de la figure, le relais 47 ouvrira son contact de gauche lorsqu'il faudra supprimer la montée des électrodes, c'est à dire lorsque la cellule aura une résistance trop forte, et .inver- sement. Les moteurs 1-2- etc... de chaque,électrode sont conectés directement aux lignes d'ordre 48 et 49 alimentées par les contae- teurs 45 et 46 au moyen des contacteurs 50-51-52-53-.qui sont fermés en permanence.
Les relais 54 et 55 contrôlent le rapport entre l'intensi- té traversant chaque électrode .et l'intensité totale, conformément. au procédé rappelé ci-dessus. Normalement, lorsque chaque électrode- est traversée par une intensité égale à la valeur de consigne,/les deux contacts du relais sont fermés, ce qui, en supposant les inter- rupteurs 56 et 57 fermés (cas de la marche automatique), provoque la fermeture permanente de 50-51-52-53. Si une des électrodes est trop .
basse, c'est le contact de droite (dans 'le cas de la figure) qui s'ouvrira, provoquant l'ouverture des contacteurs 50 ou 52 suivant le moteur considéré. De ce fait,'le moteur de l'électrode considérée ne recevra que les ordres de-montée jusqu'au rétablissement de l'é- quilibre. Dans le même temps, les contacteurs 58 ou 59,(suivent le moteur) ne seront plus alimentés, ce qui provoquera la fermeture de leurs contacts et la désynchrinisation du moteur considéré.
Il faut en effet éviter, lorsqu'un,moteur est! l'arrêt, que son rotor reste en série avec les autres rotors. comme dans la figure 1, la polarisa-tion partielle d'une électrode est contrôlée soit par les contacts supplémentaires à mon- ter sur les relais 54 et 55, soit, comme dans le cas de la figure, par les relais supplémentaires 60 et 61 dont tous les contacts sont mis en série et alimentent tous le relais intermédiaire 62 temporisé ou non par le condensateur 63.
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Ce relais intermédiaire temporise possède un contact d'ou- verture et un contact de fermeture. Le contact de fermeture ferme le courant sur la régulation automatique, alors que le contact d'ouver* ture actionne le signal d'alarme 64. Normalement, le relais temporisé
62 est toujours sous tension, et c'est une ouverture prolongée des relais 60 et 61 qui interrompt la régulation et donne l'alarme, ce qui constitue une prédétermination des effets d'anodes.
Cornue dans le premier procédé, on peut régler la sensibilité du système on augmentant l'intensité traversant l'une des électrodes et en réglant, en conséquence les relais correspondants. La régula- tin automatique peut ötre supprimée sur une électrode par l'ouver- ture des interrupteurs 56 ou 57, ce qui court-circuite en même temps les relais 60 ou 61, cetté action êtant nécessaire lorsqu'une élec- trode neuve, venant d'être misa en place dans une cellule, n'a pas encore pris le courent correspondant à sa profondeur d'immersion.
Dans les deux dispositifs ci-dessus, les relais de réglage de la résistance de la cellule, ainsi quo les relais de réglage de la répartition du courant entre les électrodes, peuvent être tranchés de deux maniéres différentes.
Suivant le premier dispositif pour la réalisation du procé. dé suivant l'invention, le circuit d'action du relais de mesure de le résistance est connecté comme indiqué sur les figures 1 et 2 et agit sur l'ensemble des moteurs (:'électrodes de la cellule, les relais de répartition étant branchés d'uno part entro chaque électrode et, d'au- tre part, sur le dispositif de mosure générale d'intensité dans la série, comme indiqué sur la fig.2. On peut employer'dans ce cas soit lo schéma à électrodes dansantes représenté sur la fig.2, soit le schéma à électrodes fixos représenté sur la fig.l.
Dans le deuxième dispositif (fig.3) le relais 71 (le mesure ¯de la résistance a son circuit d'action agissent sur une électrode quelconque, par exemple 74, considérée comme pilote, dont la profon- deur est réglée en fonction de la résistance désirée pour la cellule.
Les autres relais de répartition 72-75- etc... des n - I électrodes restantes 75-76 agissent toujours sur leur propre électrode comme dans la fig.2, mais avec les deux enroulements de leurecircuits de mesure connectés l'un sur l'électrode considérée, l'autre sur l'élec- trode pilote.
Dans un tel schéna, si la résistance de la cuve se modifie, l'électrode pilote 74.se déplace immédiatement pour essayar de retrou- ver la résistance de consigne. Elle est immédiatement parcourue par un courant différent des autres; ce qui fait que l'équilibre des relais
72..73-etc..1. des autres électrodes se trouve rompu., et-que celles-ci tendront à effectuer le même mouvement. Lorsque la résistance de la cuve c retrouvé la valeur de consigne, toutes les électrodes ont une répartition de courant convenable.
Toutefois, l'insensibilité que l'on doit obligatoirement donner à tous les relais fait que dans un tel réglage, l'électrode pilote est toujours parcourue par un courant légèrement différent des autres, cette différence pouvant aller jus- qu'au double de la tolérance d'insensibilité. Si on fait en sorte quo ce?..le-ni soit asséz faible, ces légères différences activent la pola- risation partielle des électrodes subissant une intensité plus fort%.
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que les voisines, ce qui facilite 'la prédétermination des effeto'dal. nodes on. donnant une polarisation partielle prématurée.
Dans tous les dispositifs ci-dessus, on peut soit régler les relais de répartition du courant de façon à ce que le courant soit partage' également sur''toutes les électrodes, soit faire en sorte que l'une d'elles prenne un courant légèrement supérieur à chacune des autres de manière à accélérer l'élec,trolyse du bain correspondant et à obtenir un effet de prédétermination des effets d'anodes plus marqué.
Il doit être bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux dispositifs qui viennent d'être décrits simplement
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à titre dlexeraple ei g1e1e peut être réalisée suivant toutes ver12ntes propres 1':;1.a mâ.,aë en oeuvre du procédé suivant 1''invention.
'1' ".lll' .' g'(tIDICATI ON , J "- 1,:: I. ,. .,,: ':7 .
1&)' Un procédé porirlotta,nt d'obtenir automatiquement le ré- glago des électrodes d''une cellule d'éleotrolyse de manière à ce que la résix.tsnoe de la 'cellule ait la valeur désirée et que le courant se repartisse convenablement entre les électrodes, ce procédé consis
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tant à utiliser pour l'aotionnoment de l'organe moteur...commandant les déplacements 'de chaque électrode un relaisde mesure de la résistance du bain de la cellule et des relais de mesure, de la répartition du courant entre 'chaque électrode..
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2&) Un procédé suivant le, dans .1quel .1' ecti onnerxant de l'organe moteur oonmmndant les déplacements de chaque éloctrode n'a lieu que lorsque le résistance de la cellule ou 1' ntensité sur cha- que électrode s'écarte d'une valeur déterminée' à l'avance do la valeur de consigne proposée.
3 ) Un procédé suivant 1 , caractérisé essentiollement en ce quo l'on communique un mouvement alternatif périodique de haut en bas aux électrodes de façon à assurer une alimentation automatique, par exemple on alumine dans le cas des cellules d'électrolyse de l'aluminium, et à empêcher les croûtes d'adhérer aux électrodes. '
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4 )' Un procédé suivant 3' dans lequel le mouvement péri-edi- que das électrodes ost obtonu par'une action intermittente alternée sur les vérins au moyen d'un relais à impulsion;
le relais de contrö- lo de la résistance et les relais de contrôle de la répartition in- torrompant au moment voulus les ordres de montée ou de descente afin que la ,résultante des mouvements de montée ou do descente de l'ensem- ble des électrodes ou de chacune d'elles soit nullo ou corresponde à une montée ou à une descente suivant l'effet voulu.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.