CA2570757C - Module de service compact destine aux usines de production d'aluminium par electrolyse - Google Patents
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- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
L'invention porte sur un module de service destiné aux usines de production d'aluminium par électrolyse ignée. Selon l'invention, la tourelle (9) du module de service (7) est équipée d'un ensemble déterminé d'outils, dont chaque outil (101, 102, 103) est monté sur un bras télescopique (111, 112, 113) fixé à la tourelle (9) par un support articulé (121, 122, 123) qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour de son axe principal. Les bras télescopiques sont reliés entre eux par un dispositif de liaison mécanique (200) apte à maintenir dans un domaine de tolérance déterminé l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des bras télescopiques. L'invention permet de rapprocher les outils les uns des autres sans risquer qu'ils se percutent en cours d'utilisation.
Description
MODULE DE SERVICE COMPACT DESTINÉ AUX USINES DE
PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR ÉLECTROLYSE
Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les modules de service utilisés dans les usines de production d'aluminium.
Etat de la technique L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée dans des cellules d'électrolyse suivant le procédé bien connu de Hall-Héroult. Les usines contiennent un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments appelés halls ou salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à
l'aide de conducteurs de liaison. Les cellules sont généralement disposées de manière à
former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement liées entre elles par des conducteurs d'extrémité.
Le fonctionnement d'une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide des cellules et les prélèvements ou ajouts d'électrolyte. Afin d'effectuer ces interventions, les usines les plus modernes sont équipées d'une ou plusieurs unités de service comprenant un pont mobile qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse, et le long des séries de cellules, et une ou plusieurs machines de service comprenant chacune un chariot et un module de service muni d'organes de manutention et d'intervention (souvent appelés outils ), tels que des pelles et des palans, et apte à
être déplacée sur le pont mobile. Ces unités de service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E" ("PTA" ou "Pot Tending Assembly" ou "PTM" ou "Pot Tending Machine" en langue anglaise).
PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR ÉLECTROLYSE
Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les modules de service utilisés dans les usines de production d'aluminium.
Etat de la technique L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée dans des cellules d'électrolyse suivant le procédé bien connu de Hall-Héroult. Les usines contiennent un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments appelés halls ou salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à
l'aide de conducteurs de liaison. Les cellules sont généralement disposées de manière à
former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement liées entre elles par des conducteurs d'extrémité.
Le fonctionnement d'une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide des cellules et les prélèvements ou ajouts d'électrolyte. Afin d'effectuer ces interventions, les usines les plus modernes sont équipées d'une ou plusieurs unités de service comprenant un pont mobile qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse, et le long des séries de cellules, et une ou plusieurs machines de service comprenant chacune un chariot et un module de service muni d'organes de manutention et d'intervention (souvent appelés outils ), tels que des pelles et des palans, et apte à
être déplacée sur le pont mobile. Ces unités de service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E" ("PTA" ou "Pot Tending Assembly" ou "PTM" ou "Pot Tending Machine" en langue anglaise).
2 Afin d'optimiser l'espace dans les sages d'électrolyse et de réduire le coût des investissements, les cellules d'électrolyse sont disposées de manière aussi rapprochée que possible les unes des autres et à proximité de l'un des côtés latéraux des salles d'électrolyse et une allée de circulation aussi étroite que possible est aménagée à
proximité de l'autre côté latéral des salles. Cette disposition impose que la distance entre les murs de la salle d'électrolyse et les limites de la zone de travail de chacun des outils des machines de service soit la plus réduite possible, notamment pour l'accès aux cellules d'électrolyse. Cette distance est appelée "approche des outils". La position des cellules dans la salle d'électrolyse et la surface totale de la salle qui en résulte dépendent sensiblement du volume occupé par les machines de service et des possibilités d'approche et de mouvement de leurs outils. Or, les modules de service connus occupent un volume important qui interdit une approche réduite des côtés des salles d'électrolyse, notamment des côtés latéraux, et qui limite sensiblement leurs mouvements à proximité de ces côtés. Le volume des modules peut être réduit par un rapprochement des outils. Toutefois, cette solution augmente sensiblement les risques d'endommagement des outils lors des opérations d'entretien.
La demanderesse a donc recherché des unités de service qui permettent d'éviter ces inconvénients.
Description de l'invention L'invention a pour objet un module de service utilisable dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée et comprenant un châssis apte à être fixé à
un chariot et une tourelle montée sur le châssis de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation et équipée d'une pluralité d'organes de manutention et d'intervention, et caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble déterminé
d'outils, en ce que chaque outil dudit ensemble est monté sur un bras télescopique fixé à
la tourelle par un support articulé qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour d'un axe de référence, appelé
proximité de l'autre côté latéral des salles. Cette disposition impose que la distance entre les murs de la salle d'électrolyse et les limites de la zone de travail de chacun des outils des machines de service soit la plus réduite possible, notamment pour l'accès aux cellules d'électrolyse. Cette distance est appelée "approche des outils". La position des cellules dans la salle d'électrolyse et la surface totale de la salle qui en résulte dépendent sensiblement du volume occupé par les machines de service et des possibilités d'approche et de mouvement de leurs outils. Or, les modules de service connus occupent un volume important qui interdit une approche réduite des côtés des salles d'électrolyse, notamment des côtés latéraux, et qui limite sensiblement leurs mouvements à proximité de ces côtés. Le volume des modules peut être réduit par un rapprochement des outils. Toutefois, cette solution augmente sensiblement les risques d'endommagement des outils lors des opérations d'entretien.
La demanderesse a donc recherché des unités de service qui permettent d'éviter ces inconvénients.
Description de l'invention L'invention a pour objet un module de service utilisable dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée et comprenant un châssis apte à être fixé à
un chariot et une tourelle montée sur le châssis de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation et équipée d'une pluralité d'organes de manutention et d'intervention, et caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble déterminé
d'outils, en ce que chaque outil dudit ensemble est monté sur un bras télescopique fixé à
la tourelle par un support articulé qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour d'un axe de référence, appelé
3 "axe principal", associé à ce bras télescopique, et en ce que les bras télescopiques de l'ensemble déterminé d'outils sont reliés entre eux par un dispositif de liaison mécanique apte à maintenir dans un domaine de tolérance déterminé l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des bras télescopiques.
La demanderesse a eu l'idée de permettre des mouvements pendulaires sans rotation des moyens de support de certains outils, afin de conférer à ces outils une liberté de positionnement qui ne change pas leur orientation de base, et de synchroniser ces mouvements pendulaires tout en leur conférant une indépendance de mouvement limitée (grâce audit domaine de tolérance déterminé), ce qui permet d'éviter qu'ils s'entrechoquent sans pour autant les lier rigidement l'un à l'autre. Ladite souplesse permet notamment d'éviter que les à-coups subis par l'un des outils se répercutent directement sur les autres outils de l'ensemble.
Le module de service selon l'invention peut ainsi être à la fois compact et souple, ce qui permet de faire des approches serrées avec des outils protégés contre les efforts accidentels importants. En effet, l'invention permet d'éviter les inconvénients d'une fixation rigide sur la tourelle, qui rend élevés les risques d'endommagement par fausse manoeuvre.
L'ensemble déterminé d'outils comprend typiquement au moins un outil choisi parmi les pelles à croûtes, les pinces de manutention des anodes et les piqueurs.
L'invention a également pour objet une machine de service comprenant un chariot et un module de service tel que décrit précédemment.
L'invention a encore pour objet une unité de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile et au moins une machine de service selon l'invention.
La demanderesse a eu l'idée de permettre des mouvements pendulaires sans rotation des moyens de support de certains outils, afin de conférer à ces outils une liberté de positionnement qui ne change pas leur orientation de base, et de synchroniser ces mouvements pendulaires tout en leur conférant une indépendance de mouvement limitée (grâce audit domaine de tolérance déterminé), ce qui permet d'éviter qu'ils s'entrechoquent sans pour autant les lier rigidement l'un à l'autre. Ladite souplesse permet notamment d'éviter que les à-coups subis par l'un des outils se répercutent directement sur les autres outils de l'ensemble.
Le module de service selon l'invention peut ainsi être à la fois compact et souple, ce qui permet de faire des approches serrées avec des outils protégés contre les efforts accidentels importants. En effet, l'invention permet d'éviter les inconvénients d'une fixation rigide sur la tourelle, qui rend élevés les risques d'endommagement par fausse manoeuvre.
L'ensemble déterminé d'outils comprend typiquement au moins un outil choisi parmi les pelles à croûtes, les pinces de manutention des anodes et les piqueurs.
L'invention a également pour objet une machine de service comprenant un chariot et un module de service tel que décrit précédemment.
L'invention a encore pour objet une unité de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile et au moins une machine de service selon l'invention.
4 L'invention a encore pour objet l'utilisation d'une unité de service selon l'invention pour les interventions sur des cellules d'électrolyse destinées à la production d'aluminium par électrolyse ignée.
L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une salle d'électrolyse typique, vue en section, destinée à. la production d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière schématique.
La figure 2 illustre, de manière simplifiée et en perspective, une tourelle d'un module de service munie d'outils standards.
La figure 3 illustre un mode de réalisation du dispositif de liaison selon l'invention, vu en perspective.
La figure 4 illustre un mode de réalisation du dispositif de liaison selon l'invention, vu du dessous.
La figure 5 illustre la tourelle d'un module de service selon un mode de réalisation de l'invention, vue du dessous et en perspective.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1). Tel qu'illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse (1) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une "unité de service" ou "machine de service" (3). Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file comportant typiquement plus d'une centaine de cellules.
Les cellules (2) sont disposées de manière à dégager une allée de circulation (31) sur le long de la salle d'électrolyse (1). Les cellules (2) comprennent une série d'anodes (21) munies d'une tige métallique (22) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (non illustré).
L'unité de service (3) sert à effectuer des opérations sur les cellules (2) telles que les changements d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation en bain broyé
et en AIF3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à
manutentionner des
L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une salle d'électrolyse typique, vue en section, destinée à. la production d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière schématique.
La figure 2 illustre, de manière simplifiée et en perspective, une tourelle d'un module de service munie d'outils standards.
La figure 3 illustre un mode de réalisation du dispositif de liaison selon l'invention, vu en perspective.
La figure 4 illustre un mode de réalisation du dispositif de liaison selon l'invention, vu du dessous.
La figure 5 illustre la tourelle d'un module de service selon un mode de réalisation de l'invention, vue du dessous et en perspective.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1). Tel qu'illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse (1) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une "unité de service" ou "machine de service" (3). Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file comportant typiquement plus d'une centaine de cellules.
Les cellules (2) sont disposées de manière à dégager une allée de circulation (31) sur le long de la salle d'électrolyse (1). Les cellules (2) comprennent une série d'anodes (21) munies d'une tige métallique (22) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (non illustré).
L'unité de service (3) sert à effectuer des opérations sur les cellules (2) telles que les changements d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation en bain broyé
et en AIF3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à
manutentionner des
5 charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes. L'invention concerne tout particulièrement les unités de service utilisables pour effectuer les changements d'anode.
L'unité de service (3) comprend un pont mobile (4) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2), et le long de celles-ci, et une machine de service (5) comprenant un chariot mobile (6) apte à être déplacé sur le pont mobile (4) et un module de service (7) équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention (10), tels que des outils (pelles, clés, piqueurs,...). Le pont mobile (4) repose et circule sur des chemins de roulement (30, 30') disposés parallèlement l'un à
l'autre et à l'axe principal de la salle (et de la file de cellules). Le pont mobile (4) peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).
Le module de service (7) comporte un châssis (8), typiquement une plate-forme, apte à être fixé à un chariot (6) et une tourelle (9) montée sur le châssis (8) de manière à
pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation. La tourelle (9) est généralement équipée d'un balcon ou d'une cabine de commande (19) comportant des commandes destinées à manoeuvrer le module (7) et lesdits organes de manutention et d'intervention (10). Les outils se situent normalement d'un même côté de la tourelle (9), à savoir le côté qui se trouve en dessous de la tourelle en utilisation.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, la tourelle (9) est équipée d'une pelle à croûtes (101), d'une pince de manutention des anodes (102) et d'un piqueur (103). Ces outils sont destinés aux opérations de changement d'anodes des cellules d'électrolyse. Dans ces opérations, le piqueur (103) sert à briser la croûte d'alumine et de bain solidifié
qui couvre généralement les anodes de la cellule, la pelle à croûtes (101) sert à
dégager l'emplacement de l'anode, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides (telles que des morceaux de croûte et de l'alumine) qui s'y trouvent,
L'unité de service (3) comprend un pont mobile (4) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2), et le long de celles-ci, et une machine de service (5) comprenant un chariot mobile (6) apte à être déplacé sur le pont mobile (4) et un module de service (7) équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention (10), tels que des outils (pelles, clés, piqueurs,...). Le pont mobile (4) repose et circule sur des chemins de roulement (30, 30') disposés parallèlement l'un à
l'autre et à l'axe principal de la salle (et de la file de cellules). Le pont mobile (4) peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).
Le module de service (7) comporte un châssis (8), typiquement une plate-forme, apte à être fixé à un chariot (6) et une tourelle (9) montée sur le châssis (8) de manière à
pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation. La tourelle (9) est généralement équipée d'un balcon ou d'une cabine de commande (19) comportant des commandes destinées à manoeuvrer le module (7) et lesdits organes de manutention et d'intervention (10). Les outils se situent normalement d'un même côté de la tourelle (9), à savoir le côté qui se trouve en dessous de la tourelle en utilisation.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, la tourelle (9) est équipée d'une pelle à croûtes (101), d'une pince de manutention des anodes (102) et d'un piqueur (103). Ces outils sont destinés aux opérations de changement d'anodes des cellules d'électrolyse. Dans ces opérations, le piqueur (103) sert à briser la croûte d'alumine et de bain solidifié
qui couvre généralement les anodes de la cellule, la pelle à croûtes (101) sert à
dégager l'emplacement de l'anode, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides (telles que des morceaux de croûte et de l'alumine) qui s'y trouvent,
6 PCTIFR2005/001571 et la pince de manutention des anodes (102) sert à saisir et à manipuler les anodes par leur tige, notamment pour l'enlèvement des anodes usées d'une cellule d'électrolyse et la mise en place d'anodes neuves dans la cellule d'électrolyse. La pince de manutention des anodes (102) peut être associée à une pince de manutention des connecteurs d'anode (102a).
La tourelle (9) peut également être équipée d'autres outils, tels qu'une deuxième pince de manutention des anodes (104), éventuellement associée à une deuxième pince de manutention des connecteurs d'anode (104a), un dispositif d'alimentation en alumine ou en bain broyé (non illustré) comportant un conduit escamotable (non illustré), ou encore un palan (non illustré).
La tourelle (9) d'un module de service selon l'invention est équipée d'un ensemble déterminé d'outils (101, 102, 103), auquel peuvent éventuellement être ajoutés un ou plusieurs autres outils. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 5, l'ensemble déterminé d'outils est une pelle à croûtes (101), une première pince de manutention des anodes (102) et un piqueur (103).
Chaque outil de l'ensemble est monté sur un bras télescopique (111, 112, 113) fixé à
la tourelle par un support articulé (121, 122, 123) qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé (P1, P2, P3) tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour de son axe principal (Al, A2, A3). Les supports articulés (121, 122, 123) sont typiquement choisis parmi les rotules, les joints de cardan et les ressorts précontraints. Dans le cadre de l'invention, il est avantageux d'utiliser des joints de cardan car ces derniers sont simples. Les supports articulés (121, 122, 123) peuvent être fixés aux bras télescopiques par tout moyen connu, tels que des manchons (1221, 1231, 1241) ou des embouts (1212). Tel qu'illustré à la figure 3, les supports articulés (121, 122, 123) peuvent être déportés latéralement par rapport à l'axe principal (Al, A2, A3) des bras télescopiques (111, 112, 113).
La tourelle (9) peut également être équipée d'autres outils, tels qu'une deuxième pince de manutention des anodes (104), éventuellement associée à une deuxième pince de manutention des connecteurs d'anode (104a), un dispositif d'alimentation en alumine ou en bain broyé (non illustré) comportant un conduit escamotable (non illustré), ou encore un palan (non illustré).
La tourelle (9) d'un module de service selon l'invention est équipée d'un ensemble déterminé d'outils (101, 102, 103), auquel peuvent éventuellement être ajoutés un ou plusieurs autres outils. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 5, l'ensemble déterminé d'outils est une pelle à croûtes (101), une première pince de manutention des anodes (102) et un piqueur (103).
Chaque outil de l'ensemble est monté sur un bras télescopique (111, 112, 113) fixé à
la tourelle par un support articulé (121, 122, 123) qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé (P1, P2, P3) tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour de son axe principal (Al, A2, A3). Les supports articulés (121, 122, 123) sont typiquement choisis parmi les rotules, les joints de cardan et les ressorts précontraints. Dans le cadre de l'invention, il est avantageux d'utiliser des joints de cardan car ces derniers sont simples. Les supports articulés (121, 122, 123) peuvent être fixés aux bras télescopiques par tout moyen connu, tels que des manchons (1221, 1231, 1241) ou des embouts (1212). Tel qu'illustré à la figure 3, les supports articulés (121, 122, 123) peuvent être déportés latéralement par rapport à l'axe principal (Al, A2, A3) des bras télescopiques (111, 112, 113).
7 Les bras télescopiques- (111, 112, 113) de l'ensemble déterminé d'outils sont reliés entre eux par un dispositif de liaison mécanique (200) apte à maintenir dans un domaine de tolérance déterminé l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des .bras -télescopiques. Ledit domaine de tolérance déterminé est de t 100, c'est-à-dire que l'écart angulaire entre les axes- principaux de deux bras télescopiques; quelconques dudit ensemble reste inférieur à 10 en valeur absolue.
Dans' le cadre de l'invention, le'terme "bras télescopique" s'entend de tout dispositif comportant.ai}. moins un premier membre appelé "membre principal" (11la, 112a, 1.0 113a), typiggement un fût ou. un châssis allongé, ,et un .deuxième' membre appelé
"membre mobile" (l 1,1b, 112b, 1 13b ., typiquement une tige ou un fût, apte à
être.
déplacé par= rapport au premier. membre le, long d'im axé déterminé, qui est généralement parallèle à l'axe principal du premier membre Le prèmier membre (1.11a, Il 2à; 113a) est destiné à être fixé' à la tourelle. L'outil est fixé
au deuxième membre - (111b, 112b, 113b),. généralement à une extrémité de celui-ci. Dans les exemples de réalisation illustrés aux figures 3 à 5, les bras télescopiques comportent un premier fût (11 la, 112a, 113a) de section sensiblement carrée et un deuxième fût (11 lb, 112b, 1:13b) de. section sensiblement. carrée apte à coulisser à
l'intérieur du premier fût = ; l'axe principal des premier et deuxième fûts coïncident. Le bras télescopique peut- comporter un- 'ou plusieurs membres intermédiaires complémentaires situés entre le'premier et le deuxième membres et aptes à
coulisser par rapport à ces derniers.
L'axe principal (Al, A2, A3, A4) des bras télescopiques '(111, 112, 113, 114) est destiné à être sensiblement vertical en utilisation et est typiquement parallèle à l'axe du premier membre des bras télescopiques. L'axe principal des premier et deuxième membres sont généralement parallèles l'un à l'autre.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque bras télescopique (111, 112, 113) est fixé au support articulé correspondant (121, 122, 123) par un premier membre (11 la, 1 l2a, 113a), typiquement à une extrémité de celui-ci, et le dispositif de liaison mécanique (200) est fixé au premier membre (11l a,112a,113a) de chacun
Dans' le cadre de l'invention, le'terme "bras télescopique" s'entend de tout dispositif comportant.ai}. moins un premier membre appelé "membre principal" (11la, 112a, 1.0 113a), typiggement un fût ou. un châssis allongé, ,et un .deuxième' membre appelé
"membre mobile" (l 1,1b, 112b, 1 13b ., typiquement une tige ou un fût, apte à
être.
déplacé par= rapport au premier. membre le, long d'im axé déterminé, qui est généralement parallèle à l'axe principal du premier membre Le prèmier membre (1.11a, Il 2à; 113a) est destiné à être fixé' à la tourelle. L'outil est fixé
au deuxième membre - (111b, 112b, 113b),. généralement à une extrémité de celui-ci. Dans les exemples de réalisation illustrés aux figures 3 à 5, les bras télescopiques comportent un premier fût (11 la, 112a, 113a) de section sensiblement carrée et un deuxième fût (11 lb, 112b, 1:13b) de. section sensiblement. carrée apte à coulisser à
l'intérieur du premier fût = ; l'axe principal des premier et deuxième fûts coïncident. Le bras télescopique peut- comporter un- 'ou plusieurs membres intermédiaires complémentaires situés entre le'premier et le deuxième membres et aptes à
coulisser par rapport à ces derniers.
L'axe principal (Al, A2, A3, A4) des bras télescopiques '(111, 112, 113, 114) est destiné à être sensiblement vertical en utilisation et est typiquement parallèle à l'axe du premier membre des bras télescopiques. L'axe principal des premier et deuxième membres sont généralement parallèles l'un à l'autre.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque bras télescopique (111, 112, 113) est fixé au support articulé correspondant (121, 122, 123) par un premier membre (11 la, 1 l2a, 113a), typiquement à une extrémité de celui-ci, et le dispositif de liaison mécanique (200) est fixé au premier membre (11l a,112a,113a) de chacun
8 des bras télescopiques (111, 112, 113) dudit ensemble et est situé en dessous des desdits points d'articulation (Pl, P2, P3) en utilisation. Dans les exemples de réalisation illustrés aux figures 3 à 5, le premier membre (llla, 112a, 113a) de chaque bras télescopique de l'ensemble déterminé est un fût et le dispositif de liaison mécanique (200) est fixé à ces fûts.
Le dispositif de liaison (200) comporte typiquement un corps rigide (210) relié
directement ou indirectement à chacun desdits bras télescopiques (111, 112, 113). Le corps rigide (210) est typiquement en acier (de préférence en acier amagnétique). Le dispositif peut en outre comprendre des éléments de liaison (201, 202, 203) fixés rigidement au corps rigide (210) et destinés à faciliter l'assemblage du dispositif et son montage sur les bras télescopiques.
Dans une variante avantageuse de l'invention, le dispositif de liaison (200) est fixé à
la tourelle, directement ou indirectement, par au moins un moyen de liaison extensible (301, 302), tel qu'un moyen élastique et/ou un actionneur. Dans un mode de réalisation préféré de cette variante, le dispositif de liaison (200) est avantageusement fixé à un cadre (310) solidaire de la tourelle par au moins un moyen de liaison extensible (301, 302). Le cadre (310) est avantageusement fixé à un pied (300) solidaire de la tourelle (9).
De manière avantageuse, le dispositif de liaison (200) comporte :
- un premier moyen de liaison extensible (301) qui est orienté selon un premier axe de contrainte CI au repos et est relié, directement ou indirectement, d'une part audit cadre (310) et d'autre part à un premier bras télescopique (111) ;
- un deuxième moyen de liaison extensible (302) qui est orienté selon un deuxième axe de contrainte C2 au repos, perpendiculaire au premier axe de contrainte Cl au repos, et est relié, directement ou indirectement, d'une part audit cadre (310) et d'autre part à un deuxième bras télescopique (112).
Le dispositif de liaison (200) comporte typiquement un corps rigide (210) relié
directement ou indirectement à chacun desdits bras télescopiques (111, 112, 113). Le corps rigide (210) est typiquement en acier (de préférence en acier amagnétique). Le dispositif peut en outre comprendre des éléments de liaison (201, 202, 203) fixés rigidement au corps rigide (210) et destinés à faciliter l'assemblage du dispositif et son montage sur les bras télescopiques.
Dans une variante avantageuse de l'invention, le dispositif de liaison (200) est fixé à
la tourelle, directement ou indirectement, par au moins un moyen de liaison extensible (301, 302), tel qu'un moyen élastique et/ou un actionneur. Dans un mode de réalisation préféré de cette variante, le dispositif de liaison (200) est avantageusement fixé à un cadre (310) solidaire de la tourelle par au moins un moyen de liaison extensible (301, 302). Le cadre (310) est avantageusement fixé à un pied (300) solidaire de la tourelle (9).
De manière avantageuse, le dispositif de liaison (200) comporte :
- un premier moyen de liaison extensible (301) qui est orienté selon un premier axe de contrainte CI au repos et est relié, directement ou indirectement, d'une part audit cadre (310) et d'autre part à un premier bras télescopique (111) ;
- un deuxième moyen de liaison extensible (302) qui est orienté selon un deuxième axe de contrainte C2 au repos, perpendiculaire au premier axe de contrainte Cl au repos, et est relié, directement ou indirectement, d'une part audit cadre (310) et d'autre part à un deuxième bras télescopique (112).
9 Lesdits premier et deuxième moyens de liaison extensibles (301, 302) sont typiquement reliés respectivement aux dits premier et deuxième bras télescopiques (111, 112) par l'intermédiaire d'éléments de liaison (201, 202).
Dans ce mode de réalisation, le dispositif de liaison (200) comporte avantageusement en outre un corps rigide (210) et lesdits éléments de liaison (201, 202) sont aussi reliés au corps rigide (210).
De préférence, ledit corps rigide (210) est en outre relié, directement ou indirectement, à un troisième bras télescopique (113). Cette liaison est typiquement faite par l'intermédiaire d'un élément de liaison (203). La liaison du dispositif à trois bras télescopiques distincts produit un système isostatique dans lequel il est possible de garantir la planéité des points de liaisons rigides (2012, 2022, 2032) du corps rigide (210).
Lesdits moyens de liaison extensibles (301, 302) sont typiquement choisis parmi les moyens élastiques (tels que les ressorts et les ressorts précontraints), les actionneurs (tels que les vérins pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques) et les combinaisons de ceux-ci. L'utilisation de ressorts précontraints, qui n'autorisent les déplacements qu'à partir d'un seuil d'effort d'excitation prédéterminé, permet de maintenir efficacement ledit écart angulaire dans ledit domaine de tolérance.
L'utilisation de vérins pneumatiques ou hydrauliques permet de donner des mouvements volontaires aux outils et, éventuellement, de contrôler automatiquement ces mouvements.
Selon l'invention, le moyen élastique peut être utilisé seul ou en combinaison avec un actionneur (typiquement placé en parallèle au moyen élastique) ; de même, l'actionneur peut être utilisé seul ou en combinaison avec un moyen élastique (typiquement placé en parallèle à l'actionneur).
Les moyens de liaison extensibles (301, 302) permettent un débattement limité
des bras télescopiques qui vise à maintenir dans ledit domaine de tolérance déterminé
l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des bras télescopiques.
Les figures 3 à 5 illustrent un mode de réalisation préféré de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte un cadre (310), solidarisé à la tourelle (9) par un pied (300), et un corps rigide (210) relié à trois bras télescopique (111, 112, 113) par l'intermédiaire d'éléments de liaison (201, 202, 203) possédant chacun un 5 premier point de liaison articulé (2011, 2021, 2031) fixé aux bras télescopique (111, 112, 113) et un point de liaison rigide (2012, 2022, 2032) fixé au corps rigide (210).
Le corps rigide (210) est relié au cadre (310) par des ressorts (301, 302), perpendiculaires l'un à l'autre, qui sont fixés au corps rigide par l'intermédiaire des premier et deuxième éléments de liaison (201, 202) qui possèdent chacun un
Dans ce mode de réalisation, le dispositif de liaison (200) comporte avantageusement en outre un corps rigide (210) et lesdits éléments de liaison (201, 202) sont aussi reliés au corps rigide (210).
De préférence, ledit corps rigide (210) est en outre relié, directement ou indirectement, à un troisième bras télescopique (113). Cette liaison est typiquement faite par l'intermédiaire d'un élément de liaison (203). La liaison du dispositif à trois bras télescopiques distincts produit un système isostatique dans lequel il est possible de garantir la planéité des points de liaisons rigides (2012, 2022, 2032) du corps rigide (210).
Lesdits moyens de liaison extensibles (301, 302) sont typiquement choisis parmi les moyens élastiques (tels que les ressorts et les ressorts précontraints), les actionneurs (tels que les vérins pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques) et les combinaisons de ceux-ci. L'utilisation de ressorts précontraints, qui n'autorisent les déplacements qu'à partir d'un seuil d'effort d'excitation prédéterminé, permet de maintenir efficacement ledit écart angulaire dans ledit domaine de tolérance.
L'utilisation de vérins pneumatiques ou hydrauliques permet de donner des mouvements volontaires aux outils et, éventuellement, de contrôler automatiquement ces mouvements.
Selon l'invention, le moyen élastique peut être utilisé seul ou en combinaison avec un actionneur (typiquement placé en parallèle au moyen élastique) ; de même, l'actionneur peut être utilisé seul ou en combinaison avec un moyen élastique (typiquement placé en parallèle à l'actionneur).
Les moyens de liaison extensibles (301, 302) permettent un débattement limité
des bras télescopiques qui vise à maintenir dans ledit domaine de tolérance déterminé
l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des bras télescopiques.
Les figures 3 à 5 illustrent un mode de réalisation préféré de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte un cadre (310), solidarisé à la tourelle (9) par un pied (300), et un corps rigide (210) relié à trois bras télescopique (111, 112, 113) par l'intermédiaire d'éléments de liaison (201, 202, 203) possédant chacun un 5 premier point de liaison articulé (2011, 2021, 2031) fixé aux bras télescopique (111, 112, 113) et un point de liaison rigide (2012, 2022, 2032) fixé au corps rigide (210).
Le corps rigide (210) est relié au cadre (310) par des ressorts (301, 302), perpendiculaires l'un à l'autre, qui sont fixés au corps rigide par l'intermédiaire des premier et deuxième éléments de liaison (201, 202) qui possèdent chacun un
10 deuxième point de liaison articulé (2013, 2023). Les ressorts peuvent être remplacés par des actionneurs ou combinés à des actionneurs. Tel qu'illustré à la figure 4, le dispositif peut comprendre une ou plusieurs bielles de liaison (201a) complémentaires entre les éléments de liaison et les bras télescopiques, liés par des points de liaison articulés (201la, 2011b) et destinés à faciliter le montage du dispositif sur les bras télescopiques.
La tourelle (9) peut comporter au moins un bras télescopique complémentaire (114) fixé à la tourelle (9) par un support articulé (124) et un moyen de liaison entre ce bras télescopique et l'un des trois autres bras télescopiques (111, 112, 113) ou entre ce bras télescopique et le dispositif de liaison (200). Ledit moyen de liaison peut être élastique (tel qu'un ressort) ou articulé (tel qu'une bielle). De préférence, le support articulé (124) permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à
un point d'articulation déterminé (P4) tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour de son axe principal (A4).
Le dispositif de liaison (200) permet de limiter l'amplitude des débattements pendulaires des bras télescopiques. Il est ainsi possible de rapprocher les outils les uns des autres sans risquer qu'ils se percutent en cours d'utilisation.
Il est avantageusement possible d'associer le dispositif de liaison (200) à un système de détection d'inclinaison fixé sur l'un des bras télescopiques ou à un détecteur de déplacement placé sur l'un des systèmes élastiques (c'est-à-dire sur les dits ressorts
La tourelle (9) peut comporter au moins un bras télescopique complémentaire (114) fixé à la tourelle (9) par un support articulé (124) et un moyen de liaison entre ce bras télescopique et l'un des trois autres bras télescopiques (111, 112, 113) ou entre ce bras télescopique et le dispositif de liaison (200). Ledit moyen de liaison peut être élastique (tel qu'un ressort) ou articulé (tel qu'une bielle). De préférence, le support articulé (124) permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à
un point d'articulation déterminé (P4) tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour de son axe principal (A4).
Le dispositif de liaison (200) permet de limiter l'amplitude des débattements pendulaires des bras télescopiques. Il est ainsi possible de rapprocher les outils les uns des autres sans risquer qu'ils se percutent en cours d'utilisation.
Il est avantageusement possible d'associer le dispositif de liaison (200) à un système de détection d'inclinaison fixé sur l'un des bras télescopiques ou à un détecteur de déplacement placé sur l'un des systèmes élastiques (c'est-à-dire sur les dits ressorts
11 ou actionneurs), ce qui permet de connaître les déplacements des bras télescopiques et de couper si nécessaire l'alimentation du moteur qui crée le déplacement des outils.
Le module de service (7) selon l'invention peut éventuellement comprendre une passerelle fixée audit cadre (310).
Le module de service (7) selon l'invention peut éventuellement comprendre une passerelle fixée audit cadre (310).
Claims (20)
1. Module de service (7) utilisable dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée et comprenant un châssis (8) apte à être fixé à un chariot (6) et une tourelle (9) montée sur le châssis (8) de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation et équipée d'une pluralité d'organes de manutention et d'intervention (10), et caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble déterminé d'outils (101, 102, 103), en ce que chaque outil (101, 102, 103) dudit ensemble est monté sur un bras télescopique (111, 112, 113) fixé à
la tourelle (9) par un support articulé (121, 122, 123) qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé
(P1, P2, P3) tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour d'un axe de référence (A1, A2, A3), appelé "axe principal", associé à
ce bras télescopique, et en ce que les bras télescopiques (111, 112, 113) de l'ensemble déterminé d'outils (101, 102, 103) sont reliés entre eux par un dispositif de liaison mécanique (200) apte à maintenir dans un domaine de tolérance déterminé l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des bras télescopiques.
la tourelle (9) par un support articulé (121, 122, 123) qui permet des mouvements pendulaires du bras télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé
(P1, P2, P3) tout en interdisant les mouvements de rotation du bras télescopique autour d'un axe de référence (A1, A2, A3), appelé "axe principal", associé à
ce bras télescopique, et en ce que les bras télescopiques (111, 112, 113) de l'ensemble déterminé d'outils (101, 102, 103) sont reliés entre eux par un dispositif de liaison mécanique (200) apte à maintenir dans un domaine de tolérance déterminé l'écart angulaire relatif entre les mouvements pendulaires des bras télescopiques.
2. Module de service (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports articulés (121, 122, 123) sont choisis parmi les rotules, les joints de cardan et les ressorts précontraints.
3. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit domaine de tolérance déterminé est de ~
10°.
10°.
4. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque bras télescopique (111, 112, 113) est fixé au support articulé correspondant (121, 122, 123) par un premier membre (111a, 112a, 113a) et le dispositif de liaison mécanique (200) est fixé audit premier membre (111a, 112a, 113a) de chacun des bras télescopiques (111, 112, 113) et est situé en dessous des desdits points d'articulation (P1, P2, P3) en utilisation.
5. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (200) comporte un corps rigide (210) relié directement ou indirectement à chacun desdits bras télescopiques (111, 112, 113).
6. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (200) est fixé à la tourelle, directement ou indirectement, par au moins un moyen de liaison extensible (301, 302).
7. Module de service (7) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (200) est fixé à un cadre (310) solidaire de la tourelle par au moins un moyen de liaison extensible (301, 302).
8. Module de service (7) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cadre (310) est fixé à un pied (300) solidaire de la tourelle (9).
9. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (200) comporte :
- un premier moyen de liaison extensible (301) qui est orienté selon un premier axe de contrainte C l au repos et est relié, directement ou indirectement, d'une part audit cadre (310) et d'autre part à un premier bras télescopique (111) ;
- un deuxième moyen de liaison extensible (302) qui est orienté selon un deuxième axe de contrainte C2 au repos, perpendiculaire au premier axe de contrainte Cl au repos, et est relié, directement ou indirectement, dune part audit cadre (310) et d'autre part à un deuxième bras télescopique (112).
- un premier moyen de liaison extensible (301) qui est orienté selon un premier axe de contrainte C l au repos et est relié, directement ou indirectement, d'une part audit cadre (310) et d'autre part à un premier bras télescopique (111) ;
- un deuxième moyen de liaison extensible (302) qui est orienté selon un deuxième axe de contrainte C2 au repos, perpendiculaire au premier axe de contrainte Cl au repos, et est relié, directement ou indirectement, dune part audit cadre (310) et d'autre part à un deuxième bras télescopique (112).
10. Module de service (7) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième moyens de liaison extensibles (301, 302) sont reliés respectivement aux dits premier et deuxième bras télescopiques (111, 112) par l'intermédiaire d'éléments de liaison (201, 202).
11. Module de service (7) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (200) comporte en outre un corps rigide (210) et en ce que lesdits éléments de liaison (201, 202) sont aussi reliés au corps rigide (210).
12. Module de service (7) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit corps rigide (210) est en outre relié, directement ou indirectement, à un troisième bras télescopique (113).
13. Module de service (7) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la tourelle (9) comporte au moins un bras télescopique complémentaire (114) fixé à la tourelle (9) par un support articulé (124) et un moyen de liaison entre ce bras télescopique et l'un des trois autres bras télescopiques (111, 112, 113) ou entre ce bras télescopique et le dispositif de liaison (200).
14. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison extensibles (301, 302) sont choisis parmi les moyens élastiques, les actionneurs et les combinaisons de ceux-ci.
15. Module de service (7) selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont choisis parmi les ressorts et les ressorts précontraints.
16. Module de service (7) selon la revendication 14, caractérisé en ce que les actionneurs sont choisis parmi les vérins pneumatiques, les vérins hydrauliques et les vérins mécaniques.
17. Module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'ensemble déterminé d'outils (101, 102, 103) comprend au moins un outil choisi parmi les pelles à croûtes (101), les pinces de manutention des anodes (102, 104) et les piqueurs (103).
18. Machine de service (5) comprenant un chariot (6) et un module de service (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17.
19. Unité de service (3) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile (4) et au moins une machine de service (5) selon la revendication 18.
20. Utilisation d'une unité de service (3) selon la revendication 19 pour les interventions sur des cellules d'électrolyse (2) destinées à la production d'aluminium par électrolyse ignée.
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