CA2807888A1 - Organe de manutention securisee de connecteurs de cellules d'electrolyse destinees a la production d'aluminium - Google Patents
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Abstract
Organe de manutention (300) d'un connecteur (200) pour connecter une tige d'anode sur le cadre anodique (5) d'une cellule (1) de production d'aluminium par électrolyse ignée, ledit connecteur étant muni de deux tourillons (212, 212') latéraux aptes à coopérer avec des crochets d'appui (10, 10') solidaires dudit cadre anodique et placés de part et d'autre de la tige d'anode (9), de manière à plaquer ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique, ledit organe de manutention comprenant au moins un organe de guidage (30) présentant une échancrure (40) associée à chacun desdits tourillons et destinée à recevoir ledit tourillon, ledit organe de manutention étant caractérisé en ce qu'il comprend également : au moins un organe de préhension (31), ayant une position ouverte et une position fermée, ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte que, lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute"; un système d'actionnement (311) associé audit organe de préhension, apte à déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée; au moins un système de verrouillage (32) présentant une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est en position verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
Description
ORGANE DE MANUTENTION SECURISEE DE CONNECTEURS DE CELLULES
D'ELECTROLYSE DESTINEES A LA PRODUCTION D'ALUMINIUM
L'invention concerne les appareils de manutention utilisés dans les usines de production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs de manutention des connecteurs qui assurent la fixation et le contact électrique des anodes sur le cadre anodique.
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain w d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans des cuves, dites cuves d'électrolyse , comprenant un caisson en acier, qui est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. L'ensemble formé par une cuve 13 d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule d'électrolyse.
Les anodes sont munies d'une tige métallique destinée au raccordement électrique et mécanique à un cadre métallique, appelé cadre anodique, qui est mobile par rapport à un portique fixe disposé au-dessus de la cuve d'électrolyse. Les tiges d'anode sont raccordées au cadre anodique en utilisant des connecteurs amovibles aptes à
être 20 déposés sur des crochets d'appui disposés de part et d'autre des tiges d'anode et pouvant être manoeuvrés pour plaquer les tiges d'anode contre le cadre anodique. Le brevet français FR 2 039 543 (correspondant au brevet américain US 3 627 670) décrit de tels dispositifs, qui présentent une vis de serrage dont l'actionnement permet de placer le connecteur dans une configuration serrée, où il plaque la tige d'anode contre le cadre 25 anodique en assurant ainsi le contact électrique, et dans une configuration desserrée où il peut être enlevé de façon à permettre la déconnexion de la tige d'anode.
En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figure notamment le remplacement des anodes usées par des anodes neuves. Pour effectuer ces interventions, les usines sont en général équipées 30 d'au moins une unité de levage et de manutention comportant un pont roulant, qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse et le long de celles-ci, et un chariot muni de plusieurs organes de manutention et d'intervention (souvent appelés outils ).
Une telle unité de levage et de manutention peut être en particulier équipée d'un organe PCT/FR2011/000492 , pour la manutention des connecteurs, notamment leur mise en place, leur enlèvement et leur transport, tels que le connecteur décrit dans le brevet français FR 2 039 543.
Il peut arriver cependant que les connecteurs ne soient pas bien saisis par ces organes de manutention, et ceci peut conduire à une chute accidentelle du connecteur, typiquement durant son transport ou lors de sa mise en place sur les crochets d'appui.
Dans son brevet US 7 344 625, la demanderesse a proposé un organe de manutention de connecteurs d'anode simple et d'encombrement réduit. Cet organe de manutention est destiné à mettre en place, enlever et transporter un connecteur d'anode muni de deux tourillons latéraux et d'une vis de serrage, tel que celui divulgué par US 7 344 625 et à
/0 nouveau illustré en figures 3A et 3B. Cet organe de manutention comporte un organe de serrage qui coopère avec la vis de serrage de manière à modifier l'état de serrage du connecteur et un système de blocage qui coopère avec le dit organe de serrage de manière à maintenir le connecteur bloqué dans une position déterminée dans l'organe de manutention, lorsque le connecteur est desserré à l'aide de l'organe de serrage. Il comporte en outre deux membres mobiles présentant une position ouverte et une position fermée, et susceptibles de servir de support au connecteur lorsqu'ils sont en position fermée et que, par accident, le connecteur n'est pas ou n'est plus retenu par le système de blocage.
Dans ce dispositif, les membres mobiles passent d'une position à l'autre sous l'effet de cames qui coopèrent avec la surface supérieure des crochets d'appui lors du déplacement vertical descendant de l'organe de manutention. En pratique, ces membres mobiles sont soumis à des chocs fréquents et se tordent ou se plient facilement, de sorte qu'ils se coincent ou se referment et que, leur extrémité ne passant plus en-dessous des tourillons, ils finissent par ne plus pouvoir jouer le rôle de support de sécurité au cas où le connecteur ne serait plus retenu par le système de blocage. Ceci impose de nombreuses visites de maintenance de ce dispositif qui se soldent par des remplacements fréquents des dits membres mobiles. Pour éviter ces inconvénients, la demanderesse a décidé de développer un organe de manutention des connecteurs plus solide et plus fiable.
L'invention a pour objet un organe de manutention destiné notamment à assurer de manière fiable et pérenne le transport d'un connecteur d'anode de cellule d'électrolyse, la mise en place et la fixation de celui-ci sur un cadre anodique pour assurer le contact électrique entre la tige d'anode et le cadre anodique, ou encore son enlèvement, l'organe de manutention étant agencé de telle sorte que le risque de chute accidentelle dudit connecteur au cours de sa manipulation soit aussi faible que possible.
Un premier objet de l'invention est un organe de manutention d'un connecteur pour connecter une tige d'anode sur le cadre anodique d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée, ledit connecteur étant muni de deux tourillons latéraux aptes à
coopérer avec des crochets d'appui solidaires dudit cadre anodique et placés de part et d'autre de la tige d'anode, de manière à plaquer ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique, ledit organe de manutention comprenant au moins un organe de guidage présentant une échancrure associée à chacun desdits tourillons et destinée à
recevoir ledit tourillon, ledit organe de manutention étant caractérisé en ce qu'il comprend également :
- au moins un organe de préhension, ayant une position ouverte et une position fermée, ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte que, lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute";
- un système d'actionnement associé audit organe de préhension, apte à
déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée, - au moins un système de verrouillage présentant une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est en position verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
L'agencement de l'organe de préhension et du système de verrouillage est tel que:
a) lorsque ledit organe de manutention est muni d'un connecteur et se déplace en vue de le déposer sur les crochets d'appui du cadre anodique, le système de verrouillage est en position verrouillée et bloque l'organe de préhension en position fermée, emprisonnant les tourillons du connecteur. Par gravité, les tourillons sont en position basse, en contact avec l'organe de préhension, lequel est avantageusement muni de concavités aptes à
former un siège sur lequel un tourillon peut reposer. Arrivé au-dessus des crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons reposent sur lesdits crochets d'appui. En poursuivant la descente de l'organe de préhension, les tourillons perdent le contact avec ledit organe de préhension et se déplacent dans l'échancrure jusqu'à ce qu'ils atteignent leur position haute où, par exemple en entraînant une pièce mobile solidaire du système de verrouillage, ils font passer ledit système de verrouillage WO 2012/032234 PCT/FR2011/000492_ de sa position verrouillée à sa position déverrouillée, permettant ainsi audit organe de préhension de se déplacer vers sa position ouverte. Une fois que le système d'actionnement a été mis en uvre pour placer l'cirgane de préhension en position ouverte, l'organe de manutention, typiquement solidaire d'une machine de service, est animé d'un mouvement vertical ascendant et libéré du connecteur qu'il transportait.
b) lorsque ledit organe de manutention est vide et est déplacé en vue de saisir un connecteur reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique et de l'extraire de cette position, l'organe de préhension est maintenu en position ouverte. Arrivé au-dessus du connecteur, lequel repose sur les crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu /0 jusqu'à ce que les tourillons soient introduits dans les dites échancrures et atteignent leur position haute où, par exemple par entraînement d'une pièce mobile solidaire dudit système de verrouillage, ils font passer ledit système de verrouillage en position déverrouillée, permettant ainsi audit organe de préhension de se déplacer de sa position ouverte vers sa position fermée pour emprisonner lesdits tourillons. On remonte l'organe de manutention de sorte que les tourillons soient en position basse, laquelle correspond au contact avec ledit organe de préhension. En poursuivant le mouvement de montée, le connecteur est entraîné par l'organe de préhension, les tourillons restant en contact avec l'organe de préhension, typiquement par gravité, reposant sur des concavités dudit organe de préhension formant sièges auxdits tourillons.
Contrairement à l'organe de manutention décrit dans US 7 344 625, le blocage du connecteur dans l'organe de manutention n'est pas tributaire du dispositif de serrage-desserrage du connecteur, et peut donc être utilisé pour la manutention de connecteurs de types différents, par exemple qui ne nécessitent pas l'actionnement d'une vis de serrage. Cependant, le mode de réalisation préféré de l'invention, destiné à
la manipulation de connecteurs munis d'une vis de serrage, est muni également d'un dispositif de serrage/desserrage de la vis de serrage du connecteur, ce dernier ne devant pas être obligatoirement associé au système de blocage du connecteur.
Les membres mobiles de US 7 344 625, qui servent de supports de sécurité aux tourillons, sont remplacés ici par un organe de préhension destiné à servir de support "permanent" aux dits tourillons lorsque ceux se trouvent en position basse dans les échancrures dudit organe de manutention. L'organe de préhension est déplacé
entre sa position ouverte et sa position fermée par le biais d'un système d'actionnement autonome.
De la sorte, le déplacement de l'organe de préhension, qui n'est plus tributaire de l'effet de cames coopérant avec la surface supérieure des crochets, peut être effectué
quel que soit l'état, usé ou déformé, du dit organe de préhension.
L'organe de préhension est d'autre part associé à un système de verrouillage qui ne peut se déverrouiller - pour permettre à l'organe de manutention de passer de sa position fermée à sa position ouverte - que si les tourillons du connecteur, introduits dans les échancrures, se trouvent en position haute. Le système de verrouillage comprend une pièce mobile susceptible de se déplacer entre deux positions: une position de déverrouillage, où l'organe de préhension est libre de se déplacer et une position de verrouillage, où elle empêche le déplacement de l'organe de préhension, en direction de sa position ouverte s'il est en position fermée et en direction de sa position fermée s'il est en position ouverte. Avantageusement, la position de verrouillage est atteinte par ladite pièce mobile quand celle-ci entre en contact avec un tourillon et est entraînée par ledit tourillon dans sa course vers sa position haute. Cette pièce mobile peut se déplacer en pivotant autour d'un axe solidaire de l'organe de manutention du connecteur ou en étant guidée en translation par une liaison type glissière.
Avantageusement, ledit système de verrouillage est associé à un actionneur qui, lorsque 13 ledit tourillon n'est pas en position haute, fait passer ladite pièce mobile de sa position de déverrouillage à sa position de verrouillage. Ainsi, dès que le tourillon n'est plus en position haute, le système de verrouillage est dans sa position verrouillée, qui empêche l'ouverture ou la fermeture intempestive de l'organe de préhension. Ledit actionneur est un moyen élastique, typiquement un ressort de compression, dont la raideur est suffisamment faible pour que la partie mobile du système de verrouillage puisse être entraînée par ledit tourillon dans son mouvement vers sa position haute.
En marche normale, la position haute des tourillons ne peut être atteinte que par déplacement vers le bas de l'organe de manutention, le connecteur étant fixe, typiquement reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique.
Avantageusement, le système d'actionnement de l'organe de préhension est un vérin, typiquement pneumatique, comprenant une tige dont les deux extrémités de la course correspondent respectivement à ladite position ouverte et à ladite position fermée.
Avantageusement, des capteurs de positionnement sont prévus pour repérer la position de la pièce mobile du système de verrouillage, de façon à éviter la mise en oeuvre du système d'actionnement lorsque le système de verrouillage est en position de verrouillage (sécurité redondante).
Dans une modalité préférée de l'invention, l'organe de préhension comprend deux flasques, chacune associée à un tourillon et animée par un même système d'actionnement. De même le système de verrouillage comprend avantageusement deux dispositifs de verrouillage, chacun associé à un tourillon.
Ledit organe de préhension est avantageusement un membre pivotant, de préférence un ensemble de flasques pivotantes, dont le contour extérieur, dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, présente un relief de type tenon ou de type mortaise, qui coopère avec un relief du système de verrouillage, et une protubérance, qui forme obstacle à
l'entrée de l'échancrure, lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, et qui possède typiquement une concavité apte à former un siège sur lequel peut reposer le tourillon. Les formes globales en C ou en L sont bien adaptées à ce membre pivotant mais d'autres formes plus compactes, telles que celle présentée dans l'exemple 4, peuvent également convenir.
/0 La pièce mobile du système de verrouillage est avantageusement munie de deux parois qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, forment butées au déplacement dudit relief de l'organe de préhension: une paroi de butée à
l'ouverture qui s'oppose au déplacement dudit relief lorsque ledit organe de préhension doit passer de sa position fermée vers sa position ouverte et une paroi de butée à la fermeture qui s'oppose au déplacement dudit relief lorsque ledit organe de préhension doit passer de sa position ouverte vers sa position fermée.
L'invention a également pour objet une unité de levage et de manutention comportant au moins un organe de manutention de connecteurs selon l'invention.
L'invention a également pour objet l'utilisation de l'organe de manutention selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
L'invention a également pour objet l'utilisation de l'unité de levage et de manutention selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de modes de réalisation préférés de celle-ci qui sont exposés ci-dessous et sont illustrés à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une cellule d'électrolyse typique, vue en perspective, destinée à la production d'aluminium.
La figure 2 illustre, vue en section transversale, une salle d'électrolyse typique destinée à
la production d'aluminium.
La figure 3A illustre, vus en perspective, un connecteur d'anode et des crochets d'appui dudit connecteur (le cadre anodique auquel ils sont attachés n'est pas illustré). La figure 3B illustre ce même connecteur mis en place sur les crochets d'appui pour plaquer la tige d'anode (non illustrée) sur ledit cadre anodique.
Les figures 4a à 4d illustrent, en vues de côté, un premier organe de manutention de connecteur selon l'invention, avec sa platine de fixation.
Les figures 5a à 5d illustrent, en vues de côté, un deuxième organe de manutention de connecteur selon l'invention.
Les figures 6a à 6d illustrent, en vues de côté, un troisième organe de manutention de connecteur selon l'invention.
Les figures 7a à 7d illustrent, en vues de côté, un quatrième organe de manutention de connecteur selon l'invention.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une ou plusieurs salles d'électrolyse (100) comportant un grand nombre de cellules d'électrolyse (1) normalement disposées en rangées ou files (typiquement côte à côte ou tête à tête), chaque rangée ou file comportant typiquement une ou plusieurs centaines de cellules.
Telle qu'illustré à la figure 1, une cellule d'électrolyse (1) comprend une cuve (2), apte à
contenir le métal liquide et le bain d'électrolyte, une superstructure (3) et des anodes (8), typiquement des anodes précuites. La superstructure (3) comporte un portique fixe (4) et un cadre anodique métallique mobile (5). Les anodes (8) sont munies d'une tige métallique (9) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes (8) au cadre anodique (5). La superstructure (3) comporte également au moins un vérin (non illustré) couplé au cadre anodique (5) par des bielles (6) et des leviers (7).
Le cadre anodique (5) peut être déplacé verticalement (vers le haut ou vers le bas) sous l'action du ou des vérins.
Les tiges d'anode (9) sont fixées au cadre anodique (5) par des connecteurs tels que celui 23 illustré en figure 3A. Ce connecteur (200) comporte deux leviers (201,202) aptes à
s'articuler autour d'un axe commun (213), des moyens de serrage (205, 206, 210, 211) pour articuler lesdits leviers (201, 202) et deux tourillons latéraux (212, 212') disposés de chaque côté du connecteur. Les tourillons latéraux (212, 212') forment généralement l'axe commun (213) et sont typiquement constitués par les extrémités d'une tige qui traverse le connecteur de part en part. Lesdits tourillons (212, 212') sont destinés à
reposer dans le creux (11, 11') des crochets (10, 10') fixés au cadre anodique (5) et situés de part et d'autre de chaque tige d'anode (9).
Un connecteur (200) possède au moins un premier état, appelé état serré, et un deuxième état, appelé état desserré. Lorsqu'un connecteur (200) est installé
dans des crochets de fixation (10,10'), tel qu'illustré à la figure 3B, l'état de serrage permet soit de fixer la tige d'anode (9) sur le cadre anodique (5), soit de libérer la tige d'anode (9): dans l'état serré, le connecteur (200) applique une pression contre la tige d'anode (9) et la plaque sur le cadre anodique (5); dans l'état desserré, le connecteur (200) n'applique plus de pression contre la tige d'anode (9), de sorte que le connecteur et l'anode peuvent être retirés.
Un connecteur (200) peut passer entre les deux états de serrage par actionnement des moyens de serrage (205, 206, 210, 211). Ces moyens comprennent typiquement une vis (210) apte à coopérer avec un organe extérieur de serrage, généralement fixé à
un organe de manutention (300). La vis de serrage (210) est typiquement munie d'une tête (211) apte à s'insérer dans l'organe de serrage, lequel est actionné pour le serrage ou le desserrage du connecteur (200). Les moyens de serrage comportent également des écrous (205, 206) fixés aux leviers (201, 202) du connecteur, de préférence de façon mobile, et aptes à coopérer avec la vis (210) de manière à permettre l'articulation des leviers (201 ,202) et le serrage/desserrage du connecteur (200). Les leviers (201, 202) d'un connecteur (200) comprennent généralement des traverses (203, 204) destinées notamment à communiquer, directement ou indirectement, la pression de serrage du connecteur contre les tiges d'anode.
Telles qu'illustrées à la figure 2, les salles d'électrolyse (100) comportent en général au moins une unité de levage et de manutention, appelée "machine de service"
(20), et désignée par la suite sous le sigle MSE . Ladite unité (20) comprend typiquement un pont roulant (21) apte à être déplacé le long des cellules d'électrolyse sur des chemins de roulement (23, 23'), un chariot (22) apte à se déplacer sur le pont roulant (21), et des organes de manutention et d'intervention (30), souvent appelés outils , tel qu'un organe de manutention (300) des connecteurs d'anode (200). L'organe de manutention (300) comprend typiquement une platine (301) fixée à l'extrémité d'un bras vertical (24) mobile, par exemple le dernier segment d'un bras télescopique, lui-même solidaire d'une tourelle porte-outil pivotant autour d'un axe vertical solidaire du chariot (22).
Les exemples 1 à 4 illustrent quatre modes de réalisation de l'organe de manutention de connecteurs selon l'invention, qui diffèrent essentiellement par la forme donnée à l'organe de préhension et par le système de verrouillage.
EXEMPLE 1 (Figures 4a à 4d) Le premier exemple est un organe de manutention de connecteur (300) qui est monté sur l'extrémité d'un bras télescopique par l'intermédiaire d'une platine (301) de fixation. Ledit organe de manutention comprend un organe de guidage (30) qui présente une échancrure (40) associée à chacun desdits tourillons et dans laquelle ledit tourillon est destiné à se déplacer.
L'organe de manutention comprend également un organe de préhension (31), qui présente une position ouverte et une position fermée. L'organe de guidage (30) et l'organe de préhension (30) coopèrent de telle sorte que:
lorsque l'organe de préhension (31) est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans l'échancrure (40) ou en être extrait, > lorsque l'organe de préhension (31) est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute".
Un vérin pneumatique joue le rôle du système d'actionnement (311) associé
audit organe de préhension, apte à déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée.
Un loquet (320) pivotant, en forme de L, est la pièce mobile du système de verrouillage (32). Il présente une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer l'organe de préhension (31) lorsqu'il est en position verrouillée. L'axe de pivotement (322) dudit loquet se trouve sensiblement au croisement des deux branches du L, la première branche (321) du L, sensiblement horizontale, étant destinée à entrer en contact avec ledit tourillon lorsque celui-ci se déplace de sa position basse vers sa position haute et à
être entraînée par ledit tourillon, faisant pivoter le loquet vers sa position de déverrouillage. La deuxième branche (325) du L, sensiblement verticale, est munie d'une aspérité qui coopère, lorsque ledit loquet est en position verrouillée, avec une partie en relief (313) de l'organe de préhension (31) de telle sorte qu'elle s'oppose à
tout mouvement dudit organe de préhension, quelle que soit sa position d'origine, ouverte ou fermée: sa paroi inférieure (324) forme butée à la fermeture, sa paroi supérieure (323) forme butée à l'ouverture.
Lorsque l'organe de manutention (300) est muni d'un connecteur et se déplace en vue de le déposer sur les crochets d'appui du cadre anodique, le loquet (320) est en position verrouillée et bloque l'organe de préhension (31) en position fermée, emprisonnant les tourillons du connecteur. Par gravité, les tourillons sont en position basse, en contact avec l'organe de préhension (Fig. 4d). Arrivé au-dessus des crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons reposent sur lesdits crochets d'appui. En poursuivant la descente de l'organe de préhension, les tourillons se déplacent et atteignent leur position haute où, entrant en contact avec la partie horizontale du loquet, ils font pivoter ledit loquet en le faisant passer de sa position de verrouillage à sa position de déverrouillage (Fig. 4c), permettant ainsi à l'organe de préhension de se déplacer vers sa position ouverte (Fig. 4b) et à l'organe de manutention de se libérer du connecteur qu'il transportait (Fig. 4a).
70 Lorsque l'organe de manutention (300) est vide et est déplacé en vue de saisir un connecteur reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique et de l'extraire de cette position, l'organe de préhension est maintenu en position ouverte. Arrivé au-dessus du connecteur (Fig. 4a), lequel repose sur les crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons soient introduits dans les dites échancrures et atteignent leur position haute (Fig. 4b) où, entrant en contact avec la partie horizontale du loquet, ils font pivoter ledit loquet en le faisant passer de sa position verrouillée à sa position déverrouillée, permettant ainsi à l'organe de préhension de se déplacer de sa position ouverte vers sa position fermée pour emprisonner lesdits tourillons (Fig. 4c).
L'organe de manutention est ensuite remonté de sorte que les tourillons arrivent en position basse, laquelle correspond au contact avec l'organe de préhension. En poursuivant le mouvement de montée, le connecteur est entraîné par l'organe de préhension, les tourillons reposant sur ledit organe de préhension (Fig. 4d).
Un actionneur (34) fait passer le système de verrouillage (32) de sa position déverrouillée à sa position verrouillée lorsque le tourillon n'est pas en position haute.
Ledit actionneur est un ressort (340), reliant un point fixe de l'organe de manutention à un point de la branche sensiblement verticale du L. La raideur du ressort est suffisamment faible pour que le loquet puisse pivoter lorsque le tourillon arrive au contact de la partie sensiblement horizontale.
L'organe de préhension (31) comprend deux flasques pivotantes, chacune associée à un tourillon et animée par un vérin pour passer de la position ouverte vers la position fermée et vice-versa. Lesdites flasques pivotent autour d'un axe (302). Elles ont un contour en forme de C, avec un relief (313) de type tenon qui coopère avec la paroi supérieure (323) et la paroi inférieure (324) du loquet (320) et avec une protubérance (314) qui forme obstacle à l'entrée de l'échancrure, lorsque ledit organe de préhension est en pàsition fermée. La protubérance (314) possède une concavité (312) apte à former un siège sur lequel peut reposer le tourillon.
EXEMPLE 2 (Figures 5a à 5d) Le deuxième exemple diffère du premier exemple essentiellement par le loquet (320'). Ce dernier est également un loquet pivotant en forme de L, avec une branche sensiblement verticale très courte, reliée à un ressort de compression (340') et une branche sensiblement horizontale munie d'une encoche présentant une paroi (323') de butée à
l'ouverture et munie, en son extrémité , d'une paroi (324') de butée à la fermeture.
Le doigt (313') de la flasque (310') du système de préhension (31) coopère avec ladite paroi de butée à l'ouverture pour maintenir le système de verrouillage (31) en position verrouillée, ladite flasque étant bloquée en position fermée. Le doigt (313') coopère avec ladite paroi de butée à la fermeture (324') pour maintenir le système de verrouillage (31) en position de verrouillage, la flasque (310') du système de préhension (31) étant bloquée en position ouverte.
EXEMPLE 3 (Figures 6a à 6d) Le troisième exemple diffère du premier exemple également par le loquet (320"). Ce dernier n'est pas pivotant: il se déplace verticalement, guidé par une liaison glissière (322"). Son extrémité haute est reliée à un ressort de compression (340") qui tend à le pousser vers une position basse, dans laquelle la paroi de butée à l'ouverture (323") et la paroi de butée à la fermeture (324") jouent avec le doigt (313") de la flasque (310") des rôles similaires à ceux décrits dans l'exemple précédent.
EXEMPLE 4 (Figures 7a à 7d) Le quatrième exemple diffère des exemples précédent par la forme, plus compacte, des flasques (310") du système de préhension (31). Le loquet (3201 est pivotant.
Un ressort de compression (340") tend à le pousser vers une position basse, dans laquelle la paroi de butée à l'ouverture (323') et la paroi de butée à la fermeture (3241 jouent avec le doigt (313") de la flasque (310") des rôles similaires à ceux décrits dans les exemples 2 et 3 précédents.
Dans cet exemple, les déplacements des flasques (310") du système de préhension (31) sont moins amples, le siège (3121 offert aux tourillons est moins étendu mais la protubérance associée (3141 permet de piéger lesdits tourillons dans l'échancrure.
D'ELECTROLYSE DESTINEES A LA PRODUCTION D'ALUMINIUM
L'invention concerne les appareils de manutention utilisés dans les usines de production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs de manutention des connecteurs qui assurent la fixation et le contact électrique des anodes sur le cadre anodique.
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain w d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans des cuves, dites cuves d'électrolyse , comprenant un caisson en acier, qui est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. L'ensemble formé par une cuve 13 d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule d'électrolyse.
Les anodes sont munies d'une tige métallique destinée au raccordement électrique et mécanique à un cadre métallique, appelé cadre anodique, qui est mobile par rapport à un portique fixe disposé au-dessus de la cuve d'électrolyse. Les tiges d'anode sont raccordées au cadre anodique en utilisant des connecteurs amovibles aptes à
être 20 déposés sur des crochets d'appui disposés de part et d'autre des tiges d'anode et pouvant être manoeuvrés pour plaquer les tiges d'anode contre le cadre anodique. Le brevet français FR 2 039 543 (correspondant au brevet américain US 3 627 670) décrit de tels dispositifs, qui présentent une vis de serrage dont l'actionnement permet de placer le connecteur dans une configuration serrée, où il plaque la tige d'anode contre le cadre 25 anodique en assurant ainsi le contact électrique, et dans une configuration desserrée où il peut être enlevé de façon à permettre la déconnexion de la tige d'anode.
En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figure notamment le remplacement des anodes usées par des anodes neuves. Pour effectuer ces interventions, les usines sont en général équipées 30 d'au moins une unité de levage et de manutention comportant un pont roulant, qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse et le long de celles-ci, et un chariot muni de plusieurs organes de manutention et d'intervention (souvent appelés outils ).
Une telle unité de levage et de manutention peut être en particulier équipée d'un organe PCT/FR2011/000492 , pour la manutention des connecteurs, notamment leur mise en place, leur enlèvement et leur transport, tels que le connecteur décrit dans le brevet français FR 2 039 543.
Il peut arriver cependant que les connecteurs ne soient pas bien saisis par ces organes de manutention, et ceci peut conduire à une chute accidentelle du connecteur, typiquement durant son transport ou lors de sa mise en place sur les crochets d'appui.
Dans son brevet US 7 344 625, la demanderesse a proposé un organe de manutention de connecteurs d'anode simple et d'encombrement réduit. Cet organe de manutention est destiné à mettre en place, enlever et transporter un connecteur d'anode muni de deux tourillons latéraux et d'une vis de serrage, tel que celui divulgué par US 7 344 625 et à
/0 nouveau illustré en figures 3A et 3B. Cet organe de manutention comporte un organe de serrage qui coopère avec la vis de serrage de manière à modifier l'état de serrage du connecteur et un système de blocage qui coopère avec le dit organe de serrage de manière à maintenir le connecteur bloqué dans une position déterminée dans l'organe de manutention, lorsque le connecteur est desserré à l'aide de l'organe de serrage. Il comporte en outre deux membres mobiles présentant une position ouverte et une position fermée, et susceptibles de servir de support au connecteur lorsqu'ils sont en position fermée et que, par accident, le connecteur n'est pas ou n'est plus retenu par le système de blocage.
Dans ce dispositif, les membres mobiles passent d'une position à l'autre sous l'effet de cames qui coopèrent avec la surface supérieure des crochets d'appui lors du déplacement vertical descendant de l'organe de manutention. En pratique, ces membres mobiles sont soumis à des chocs fréquents et se tordent ou se plient facilement, de sorte qu'ils se coincent ou se referment et que, leur extrémité ne passant plus en-dessous des tourillons, ils finissent par ne plus pouvoir jouer le rôle de support de sécurité au cas où le connecteur ne serait plus retenu par le système de blocage. Ceci impose de nombreuses visites de maintenance de ce dispositif qui se soldent par des remplacements fréquents des dits membres mobiles. Pour éviter ces inconvénients, la demanderesse a décidé de développer un organe de manutention des connecteurs plus solide et plus fiable.
L'invention a pour objet un organe de manutention destiné notamment à assurer de manière fiable et pérenne le transport d'un connecteur d'anode de cellule d'électrolyse, la mise en place et la fixation de celui-ci sur un cadre anodique pour assurer le contact électrique entre la tige d'anode et le cadre anodique, ou encore son enlèvement, l'organe de manutention étant agencé de telle sorte que le risque de chute accidentelle dudit connecteur au cours de sa manipulation soit aussi faible que possible.
Un premier objet de l'invention est un organe de manutention d'un connecteur pour connecter une tige d'anode sur le cadre anodique d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée, ledit connecteur étant muni de deux tourillons latéraux aptes à
coopérer avec des crochets d'appui solidaires dudit cadre anodique et placés de part et d'autre de la tige d'anode, de manière à plaquer ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique, ledit organe de manutention comprenant au moins un organe de guidage présentant une échancrure associée à chacun desdits tourillons et destinée à
recevoir ledit tourillon, ledit organe de manutention étant caractérisé en ce qu'il comprend également :
- au moins un organe de préhension, ayant une position ouverte et une position fermée, ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte que, lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute";
- un système d'actionnement associé audit organe de préhension, apte à
déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée, - au moins un système de verrouillage présentant une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est en position verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
L'agencement de l'organe de préhension et du système de verrouillage est tel que:
a) lorsque ledit organe de manutention est muni d'un connecteur et se déplace en vue de le déposer sur les crochets d'appui du cadre anodique, le système de verrouillage est en position verrouillée et bloque l'organe de préhension en position fermée, emprisonnant les tourillons du connecteur. Par gravité, les tourillons sont en position basse, en contact avec l'organe de préhension, lequel est avantageusement muni de concavités aptes à
former un siège sur lequel un tourillon peut reposer. Arrivé au-dessus des crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons reposent sur lesdits crochets d'appui. En poursuivant la descente de l'organe de préhension, les tourillons perdent le contact avec ledit organe de préhension et se déplacent dans l'échancrure jusqu'à ce qu'ils atteignent leur position haute où, par exemple en entraînant une pièce mobile solidaire du système de verrouillage, ils font passer ledit système de verrouillage WO 2012/032234 PCT/FR2011/000492_ de sa position verrouillée à sa position déverrouillée, permettant ainsi audit organe de préhension de se déplacer vers sa position ouverte. Une fois que le système d'actionnement a été mis en uvre pour placer l'cirgane de préhension en position ouverte, l'organe de manutention, typiquement solidaire d'une machine de service, est animé d'un mouvement vertical ascendant et libéré du connecteur qu'il transportait.
b) lorsque ledit organe de manutention est vide et est déplacé en vue de saisir un connecteur reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique et de l'extraire de cette position, l'organe de préhension est maintenu en position ouverte. Arrivé au-dessus du connecteur, lequel repose sur les crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu /0 jusqu'à ce que les tourillons soient introduits dans les dites échancrures et atteignent leur position haute où, par exemple par entraînement d'une pièce mobile solidaire dudit système de verrouillage, ils font passer ledit système de verrouillage en position déverrouillée, permettant ainsi audit organe de préhension de se déplacer de sa position ouverte vers sa position fermée pour emprisonner lesdits tourillons. On remonte l'organe de manutention de sorte que les tourillons soient en position basse, laquelle correspond au contact avec ledit organe de préhension. En poursuivant le mouvement de montée, le connecteur est entraîné par l'organe de préhension, les tourillons restant en contact avec l'organe de préhension, typiquement par gravité, reposant sur des concavités dudit organe de préhension formant sièges auxdits tourillons.
Contrairement à l'organe de manutention décrit dans US 7 344 625, le blocage du connecteur dans l'organe de manutention n'est pas tributaire du dispositif de serrage-desserrage du connecteur, et peut donc être utilisé pour la manutention de connecteurs de types différents, par exemple qui ne nécessitent pas l'actionnement d'une vis de serrage. Cependant, le mode de réalisation préféré de l'invention, destiné à
la manipulation de connecteurs munis d'une vis de serrage, est muni également d'un dispositif de serrage/desserrage de la vis de serrage du connecteur, ce dernier ne devant pas être obligatoirement associé au système de blocage du connecteur.
Les membres mobiles de US 7 344 625, qui servent de supports de sécurité aux tourillons, sont remplacés ici par un organe de préhension destiné à servir de support "permanent" aux dits tourillons lorsque ceux se trouvent en position basse dans les échancrures dudit organe de manutention. L'organe de préhension est déplacé
entre sa position ouverte et sa position fermée par le biais d'un système d'actionnement autonome.
De la sorte, le déplacement de l'organe de préhension, qui n'est plus tributaire de l'effet de cames coopérant avec la surface supérieure des crochets, peut être effectué
quel que soit l'état, usé ou déformé, du dit organe de préhension.
L'organe de préhension est d'autre part associé à un système de verrouillage qui ne peut se déverrouiller - pour permettre à l'organe de manutention de passer de sa position fermée à sa position ouverte - que si les tourillons du connecteur, introduits dans les échancrures, se trouvent en position haute. Le système de verrouillage comprend une pièce mobile susceptible de se déplacer entre deux positions: une position de déverrouillage, où l'organe de préhension est libre de se déplacer et une position de verrouillage, où elle empêche le déplacement de l'organe de préhension, en direction de sa position ouverte s'il est en position fermée et en direction de sa position fermée s'il est en position ouverte. Avantageusement, la position de verrouillage est atteinte par ladite pièce mobile quand celle-ci entre en contact avec un tourillon et est entraînée par ledit tourillon dans sa course vers sa position haute. Cette pièce mobile peut se déplacer en pivotant autour d'un axe solidaire de l'organe de manutention du connecteur ou en étant guidée en translation par une liaison type glissière.
Avantageusement, ledit système de verrouillage est associé à un actionneur qui, lorsque 13 ledit tourillon n'est pas en position haute, fait passer ladite pièce mobile de sa position de déverrouillage à sa position de verrouillage. Ainsi, dès que le tourillon n'est plus en position haute, le système de verrouillage est dans sa position verrouillée, qui empêche l'ouverture ou la fermeture intempestive de l'organe de préhension. Ledit actionneur est un moyen élastique, typiquement un ressort de compression, dont la raideur est suffisamment faible pour que la partie mobile du système de verrouillage puisse être entraînée par ledit tourillon dans son mouvement vers sa position haute.
En marche normale, la position haute des tourillons ne peut être atteinte que par déplacement vers le bas de l'organe de manutention, le connecteur étant fixe, typiquement reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique.
Avantageusement, le système d'actionnement de l'organe de préhension est un vérin, typiquement pneumatique, comprenant une tige dont les deux extrémités de la course correspondent respectivement à ladite position ouverte et à ladite position fermée.
Avantageusement, des capteurs de positionnement sont prévus pour repérer la position de la pièce mobile du système de verrouillage, de façon à éviter la mise en oeuvre du système d'actionnement lorsque le système de verrouillage est en position de verrouillage (sécurité redondante).
Dans une modalité préférée de l'invention, l'organe de préhension comprend deux flasques, chacune associée à un tourillon et animée par un même système d'actionnement. De même le système de verrouillage comprend avantageusement deux dispositifs de verrouillage, chacun associé à un tourillon.
Ledit organe de préhension est avantageusement un membre pivotant, de préférence un ensemble de flasques pivotantes, dont le contour extérieur, dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, présente un relief de type tenon ou de type mortaise, qui coopère avec un relief du système de verrouillage, et une protubérance, qui forme obstacle à
l'entrée de l'échancrure, lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, et qui possède typiquement une concavité apte à former un siège sur lequel peut reposer le tourillon. Les formes globales en C ou en L sont bien adaptées à ce membre pivotant mais d'autres formes plus compactes, telles que celle présentée dans l'exemple 4, peuvent également convenir.
/0 La pièce mobile du système de verrouillage est avantageusement munie de deux parois qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, forment butées au déplacement dudit relief de l'organe de préhension: une paroi de butée à
l'ouverture qui s'oppose au déplacement dudit relief lorsque ledit organe de préhension doit passer de sa position fermée vers sa position ouverte et une paroi de butée à la fermeture qui s'oppose au déplacement dudit relief lorsque ledit organe de préhension doit passer de sa position ouverte vers sa position fermée.
L'invention a également pour objet une unité de levage et de manutention comportant au moins un organe de manutention de connecteurs selon l'invention.
L'invention a également pour objet l'utilisation de l'organe de manutention selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
L'invention a également pour objet l'utilisation de l'unité de levage et de manutention selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de modes de réalisation préférés de celle-ci qui sont exposés ci-dessous et sont illustrés à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une cellule d'électrolyse typique, vue en perspective, destinée à la production d'aluminium.
La figure 2 illustre, vue en section transversale, une salle d'électrolyse typique destinée à
la production d'aluminium.
La figure 3A illustre, vus en perspective, un connecteur d'anode et des crochets d'appui dudit connecteur (le cadre anodique auquel ils sont attachés n'est pas illustré). La figure 3B illustre ce même connecteur mis en place sur les crochets d'appui pour plaquer la tige d'anode (non illustrée) sur ledit cadre anodique.
Les figures 4a à 4d illustrent, en vues de côté, un premier organe de manutention de connecteur selon l'invention, avec sa platine de fixation.
Les figures 5a à 5d illustrent, en vues de côté, un deuxième organe de manutention de connecteur selon l'invention.
Les figures 6a à 6d illustrent, en vues de côté, un troisième organe de manutention de connecteur selon l'invention.
Les figures 7a à 7d illustrent, en vues de côté, un quatrième organe de manutention de connecteur selon l'invention.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une ou plusieurs salles d'électrolyse (100) comportant un grand nombre de cellules d'électrolyse (1) normalement disposées en rangées ou files (typiquement côte à côte ou tête à tête), chaque rangée ou file comportant typiquement une ou plusieurs centaines de cellules.
Telle qu'illustré à la figure 1, une cellule d'électrolyse (1) comprend une cuve (2), apte à
contenir le métal liquide et le bain d'électrolyte, une superstructure (3) et des anodes (8), typiquement des anodes précuites. La superstructure (3) comporte un portique fixe (4) et un cadre anodique métallique mobile (5). Les anodes (8) sont munies d'une tige métallique (9) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes (8) au cadre anodique (5). La superstructure (3) comporte également au moins un vérin (non illustré) couplé au cadre anodique (5) par des bielles (6) et des leviers (7).
Le cadre anodique (5) peut être déplacé verticalement (vers le haut ou vers le bas) sous l'action du ou des vérins.
Les tiges d'anode (9) sont fixées au cadre anodique (5) par des connecteurs tels que celui 23 illustré en figure 3A. Ce connecteur (200) comporte deux leviers (201,202) aptes à
s'articuler autour d'un axe commun (213), des moyens de serrage (205, 206, 210, 211) pour articuler lesdits leviers (201, 202) et deux tourillons latéraux (212, 212') disposés de chaque côté du connecteur. Les tourillons latéraux (212, 212') forment généralement l'axe commun (213) et sont typiquement constitués par les extrémités d'une tige qui traverse le connecteur de part en part. Lesdits tourillons (212, 212') sont destinés à
reposer dans le creux (11, 11') des crochets (10, 10') fixés au cadre anodique (5) et situés de part et d'autre de chaque tige d'anode (9).
Un connecteur (200) possède au moins un premier état, appelé état serré, et un deuxième état, appelé état desserré. Lorsqu'un connecteur (200) est installé
dans des crochets de fixation (10,10'), tel qu'illustré à la figure 3B, l'état de serrage permet soit de fixer la tige d'anode (9) sur le cadre anodique (5), soit de libérer la tige d'anode (9): dans l'état serré, le connecteur (200) applique une pression contre la tige d'anode (9) et la plaque sur le cadre anodique (5); dans l'état desserré, le connecteur (200) n'applique plus de pression contre la tige d'anode (9), de sorte que le connecteur et l'anode peuvent être retirés.
Un connecteur (200) peut passer entre les deux états de serrage par actionnement des moyens de serrage (205, 206, 210, 211). Ces moyens comprennent typiquement une vis (210) apte à coopérer avec un organe extérieur de serrage, généralement fixé à
un organe de manutention (300). La vis de serrage (210) est typiquement munie d'une tête (211) apte à s'insérer dans l'organe de serrage, lequel est actionné pour le serrage ou le desserrage du connecteur (200). Les moyens de serrage comportent également des écrous (205, 206) fixés aux leviers (201, 202) du connecteur, de préférence de façon mobile, et aptes à coopérer avec la vis (210) de manière à permettre l'articulation des leviers (201 ,202) et le serrage/desserrage du connecteur (200). Les leviers (201, 202) d'un connecteur (200) comprennent généralement des traverses (203, 204) destinées notamment à communiquer, directement ou indirectement, la pression de serrage du connecteur contre les tiges d'anode.
Telles qu'illustrées à la figure 2, les salles d'électrolyse (100) comportent en général au moins une unité de levage et de manutention, appelée "machine de service"
(20), et désignée par la suite sous le sigle MSE . Ladite unité (20) comprend typiquement un pont roulant (21) apte à être déplacé le long des cellules d'électrolyse sur des chemins de roulement (23, 23'), un chariot (22) apte à se déplacer sur le pont roulant (21), et des organes de manutention et d'intervention (30), souvent appelés outils , tel qu'un organe de manutention (300) des connecteurs d'anode (200). L'organe de manutention (300) comprend typiquement une platine (301) fixée à l'extrémité d'un bras vertical (24) mobile, par exemple le dernier segment d'un bras télescopique, lui-même solidaire d'une tourelle porte-outil pivotant autour d'un axe vertical solidaire du chariot (22).
Les exemples 1 à 4 illustrent quatre modes de réalisation de l'organe de manutention de connecteurs selon l'invention, qui diffèrent essentiellement par la forme donnée à l'organe de préhension et par le système de verrouillage.
EXEMPLE 1 (Figures 4a à 4d) Le premier exemple est un organe de manutention de connecteur (300) qui est monté sur l'extrémité d'un bras télescopique par l'intermédiaire d'une platine (301) de fixation. Ledit organe de manutention comprend un organe de guidage (30) qui présente une échancrure (40) associée à chacun desdits tourillons et dans laquelle ledit tourillon est destiné à se déplacer.
L'organe de manutention comprend également un organe de préhension (31), qui présente une position ouverte et une position fermée. L'organe de guidage (30) et l'organe de préhension (30) coopèrent de telle sorte que:
lorsque l'organe de préhension (31) est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans l'échancrure (40) ou en être extrait, > lorsque l'organe de préhension (31) est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute".
Un vérin pneumatique joue le rôle du système d'actionnement (311) associé
audit organe de préhension, apte à déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée.
Un loquet (320) pivotant, en forme de L, est la pièce mobile du système de verrouillage (32). Il présente une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer l'organe de préhension (31) lorsqu'il est en position verrouillée. L'axe de pivotement (322) dudit loquet se trouve sensiblement au croisement des deux branches du L, la première branche (321) du L, sensiblement horizontale, étant destinée à entrer en contact avec ledit tourillon lorsque celui-ci se déplace de sa position basse vers sa position haute et à
être entraînée par ledit tourillon, faisant pivoter le loquet vers sa position de déverrouillage. La deuxième branche (325) du L, sensiblement verticale, est munie d'une aspérité qui coopère, lorsque ledit loquet est en position verrouillée, avec une partie en relief (313) de l'organe de préhension (31) de telle sorte qu'elle s'oppose à
tout mouvement dudit organe de préhension, quelle que soit sa position d'origine, ouverte ou fermée: sa paroi inférieure (324) forme butée à la fermeture, sa paroi supérieure (323) forme butée à l'ouverture.
Lorsque l'organe de manutention (300) est muni d'un connecteur et se déplace en vue de le déposer sur les crochets d'appui du cadre anodique, le loquet (320) est en position verrouillée et bloque l'organe de préhension (31) en position fermée, emprisonnant les tourillons du connecteur. Par gravité, les tourillons sont en position basse, en contact avec l'organe de préhension (Fig. 4d). Arrivé au-dessus des crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons reposent sur lesdits crochets d'appui. En poursuivant la descente de l'organe de préhension, les tourillons se déplacent et atteignent leur position haute où, entrant en contact avec la partie horizontale du loquet, ils font pivoter ledit loquet en le faisant passer de sa position de verrouillage à sa position de déverrouillage (Fig. 4c), permettant ainsi à l'organe de préhension de se déplacer vers sa position ouverte (Fig. 4b) et à l'organe de manutention de se libérer du connecteur qu'il transportait (Fig. 4a).
70 Lorsque l'organe de manutention (300) est vide et est déplacé en vue de saisir un connecteur reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique et de l'extraire de cette position, l'organe de préhension est maintenu en position ouverte. Arrivé au-dessus du connecteur (Fig. 4a), lequel repose sur les crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons soient introduits dans les dites échancrures et atteignent leur position haute (Fig. 4b) où, entrant en contact avec la partie horizontale du loquet, ils font pivoter ledit loquet en le faisant passer de sa position verrouillée à sa position déverrouillée, permettant ainsi à l'organe de préhension de se déplacer de sa position ouverte vers sa position fermée pour emprisonner lesdits tourillons (Fig. 4c).
L'organe de manutention est ensuite remonté de sorte que les tourillons arrivent en position basse, laquelle correspond au contact avec l'organe de préhension. En poursuivant le mouvement de montée, le connecteur est entraîné par l'organe de préhension, les tourillons reposant sur ledit organe de préhension (Fig. 4d).
Un actionneur (34) fait passer le système de verrouillage (32) de sa position déverrouillée à sa position verrouillée lorsque le tourillon n'est pas en position haute.
Ledit actionneur est un ressort (340), reliant un point fixe de l'organe de manutention à un point de la branche sensiblement verticale du L. La raideur du ressort est suffisamment faible pour que le loquet puisse pivoter lorsque le tourillon arrive au contact de la partie sensiblement horizontale.
L'organe de préhension (31) comprend deux flasques pivotantes, chacune associée à un tourillon et animée par un vérin pour passer de la position ouverte vers la position fermée et vice-versa. Lesdites flasques pivotent autour d'un axe (302). Elles ont un contour en forme de C, avec un relief (313) de type tenon qui coopère avec la paroi supérieure (323) et la paroi inférieure (324) du loquet (320) et avec une protubérance (314) qui forme obstacle à l'entrée de l'échancrure, lorsque ledit organe de préhension est en pàsition fermée. La protubérance (314) possède une concavité (312) apte à former un siège sur lequel peut reposer le tourillon.
EXEMPLE 2 (Figures 5a à 5d) Le deuxième exemple diffère du premier exemple essentiellement par le loquet (320'). Ce dernier est également un loquet pivotant en forme de L, avec une branche sensiblement verticale très courte, reliée à un ressort de compression (340') et une branche sensiblement horizontale munie d'une encoche présentant une paroi (323') de butée à
l'ouverture et munie, en son extrémité , d'une paroi (324') de butée à la fermeture.
Le doigt (313') de la flasque (310') du système de préhension (31) coopère avec ladite paroi de butée à l'ouverture pour maintenir le système de verrouillage (31) en position verrouillée, ladite flasque étant bloquée en position fermée. Le doigt (313') coopère avec ladite paroi de butée à la fermeture (324') pour maintenir le système de verrouillage (31) en position de verrouillage, la flasque (310') du système de préhension (31) étant bloquée en position ouverte.
EXEMPLE 3 (Figures 6a à 6d) Le troisième exemple diffère du premier exemple également par le loquet (320"). Ce dernier n'est pas pivotant: il se déplace verticalement, guidé par une liaison glissière (322"). Son extrémité haute est reliée à un ressort de compression (340") qui tend à le pousser vers une position basse, dans laquelle la paroi de butée à l'ouverture (323") et la paroi de butée à la fermeture (324") jouent avec le doigt (313") de la flasque (310") des rôles similaires à ceux décrits dans l'exemple précédent.
EXEMPLE 4 (Figures 7a à 7d) Le quatrième exemple diffère des exemples précédent par la forme, plus compacte, des flasques (310") du système de préhension (31). Le loquet (3201 est pivotant.
Un ressort de compression (340") tend à le pousser vers une position basse, dans laquelle la paroi de butée à l'ouverture (323') et la paroi de butée à la fermeture (3241 jouent avec le doigt (313") de la flasque (310") des rôles similaires à ceux décrits dans les exemples 2 et 3 précédents.
Dans cet exemple, les déplacements des flasques (310") du système de préhension (31) sont moins amples, le siège (3121 offert aux tourillons est moins étendu mais la protubérance associée (3141 permet de piéger lesdits tourillons dans l'échancrure.
Claims (14)
1. Organe de manutention (300) d'un connecteur (200) d'anode pour connecter une tige d'anode sur le cadre anodique (5) d'une cellule (1) de production d'aluminium par électrolyse ignée, ledit connecteur étant muni de deux tourillons (212, 212') latéraux aptes à coopérer avec des crochets d'appui (10, 10') solidaires dudit cadre anodique et placés de part et d'autre de la tige d'anode (9), de manière à plaquer ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique, ledit organe de manutention comprenant au moins un organe de guidage (30) présentant une échancrure (40) associée à chacun desdits tourillons et destinée à recevoir ledit tourillon, ledit organe de manutention étant caractérisé en ce qu'il comprend également :
- au moins un organe de préhension (31), ayant une position ouverte et une position fermée, ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte que, lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute";
- un système d'actionnement (311) associé audit organe de préhension, apte à
déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée, - au moins un système de verrouillage (32) présentant une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est en position verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
- au moins un organe de préhension (31), ayant une position ouverte et une position fermée, ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte que, lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon peut être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe de préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position dite "haute";
- un système d'actionnement (311) associé audit organe de préhension, apte à
déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée, - au moins un système de verrouillage (32) présentant une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est en position verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
2. Organe de manutention (300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de verrouillage comprend une pièce mobile (320, 320', 320", 320") susceptible de se déplacer entre deux positions: une position de déverrouillage, où ledit organe de préhension est libre de se déplacer et une position de verrouillage, où ladite pièce mobile empêche le déplacement dudit organe de préhension, ladite position de verrouillage étant atteinte par ladite pièce mobile quand celle-ci entre en contact avec un tourillon (212) et est entraînée par ledit tourillon dans sa course vers sa position haute.
3. Organe de manutention (300) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend également un actionneur (34) qui, lorsque ledit tourillon n'est pas en position haute, fait passer ledit système de verrouillage de sa position déverrouillée à sa position verrouillée.
4. Organe de manutention (300) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit actionneur est un moyen élastique, typiquement un ressort de compression (340, 340', 340", 340"), dont la raideur est suffisamment faible pour que la partie mobile du dit système de verrouillage puisse être entraînée par ledit tourillon dans son mouvement vers sa position haute.
5. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que ledit organe de préhension (31) comprend deux flasques (310, 310', 310", 310"), chacune associée à un tourillon.
4, caractérisé en ce que ledit organe de préhension (31) comprend deux flasques (310, 310', 310", 310"), chacune associée à un tourillon.
6. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs de verrouillage, chacun associé à un tourillon.
5, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs de verrouillage, chacun associé à un tourillon.
7. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, dans lequel ledit organe de préhension (31) présente, perpendiculairement à
l'axe de pivotement, un contour comprenant un relief (313, 313', 313", 313") qui coopère avec ledit système de verrouillage et une protubérance (314, 314") qui forme obstacle à
l'entrée de l'échancrure (40), lorsque ledit organe de préhension est en position fermée.
6, dans lequel ledit organe de préhension (31) présente, perpendiculairement à
l'axe de pivotement, un contour comprenant un relief (313, 313', 313", 313") qui coopère avec ledit système de verrouillage et une protubérance (314, 314") qui forme obstacle à
l'entrée de l'échancrure (40), lorsque ledit organe de préhension est en position fermée.
8. Organe de manutention (300) selon la revendication 7, dans lequel ladite protubérance possède une concavité (312) apte à former un siège sur lequel peut reposer le tourillon (212).
9. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, dans lequel ledit système d'actionnement (311) est un vérin, typiquement pneumatique, comprenant une tige dont les deux extrémités de la course correspondent respectivement à ladite position ouverte et à ladite position fermée.
8, dans lequel ledit système d'actionnement (311) est un vérin, typiquement pneumatique, comprenant une tige dont les deux extrémités de la course correspondent respectivement à ladite position ouverte et à ladite position fermée.
10. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 à
9, dans lequel ladite pièce mobile (320, 320', 320", 3201 du système de verrouillage (32) est munie d'une paroi (323, 323', 323", 323") qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, s'oppose au déplacement dudit relief (313, 313', 313", 313") de l'organe de préhension (31) qui permet de passer de la position fermée vers la position ouverte.
9, dans lequel ladite pièce mobile (320, 320', 320", 3201 du système de verrouillage (32) est munie d'une paroi (323, 323', 323", 323") qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, s'oppose au déplacement dudit relief (313, 313', 313", 313") de l'organe de préhension (31) qui permet de passer de la position fermée vers la position ouverte.
11. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 à
10, dans lequel ladite pièce mobile (320, 320', 320", 3201 du système de verrouillage (32) est munie d'une paroi (324, 324', 324", 324"') qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, s'oppose au déplacement dudit relief (313, 313', 313", 313"') de l'organe de préhension (31) qui permet de passer de la position ouverte vers la position fermée.
10, dans lequel ladite pièce mobile (320, 320', 320", 3201 du système de verrouillage (32) est munie d'une paroi (324, 324', 324", 324"') qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, s'oppose au déplacement dudit relief (313, 313', 313", 313"') de l'organe de préhension (31) qui permet de passer de la position ouverte vers la position fermée.
12. Unité de levage et de manutention (20) comprenant au moins un organe de manutention de connecteurs (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à
11.
11.
13. Utilisation d'un organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
14. Utilisation d'une unité de levage et de manutention selon la revendication 12 dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
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