EP1178004A1 - Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage de cuves d'électrolyse mise en oeuvre pour la production d'aluminium - Google Patents

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EP1178004A1
EP1178004A1 EP00420176A EP00420176A EP1178004A1 EP 1178004 A1 EP1178004 A1 EP 1178004A1 EP 00420176 A EP00420176 A EP 00420176A EP 00420176 A EP00420176 A EP 00420176A EP 1178004 A1 EP1178004 A1 EP 1178004A1
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EP
European Patent Office
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buckets
chassis
cleaning
rod
shovel
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Gérard Piron
Serge Huon
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Reel SAS
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Reel SAS
ASMI
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C3/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith and intended primarily for transmitting lifting forces to loose materials; Grabs
    • B66C3/14—Grabs opened or closed by driving motors thereon
    • B66C3/16—Grabs opened or closed by driving motors thereon by fluid motors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/40—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets
    • E02F3/413—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with grabbing device
    • E02F3/4135—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with grabbing device with grabs mounted directly on a boom

Definitions

  • the invention relates to the field of aluminum production by igneous electrolysis, and more particularly the management of certain stages of the operation of such facilities.
  • It relates more particularly to a unit for collecting solid parts, in particular suspension or not in the electrolysis bath, and in particular anode blocks removed from the rod on which they are fixed, but also from cleaning and calibration of the orifice left vacant by the replaced anode.
  • This reaction uses a molten bath comprising a mixture of cryolite and alumina, and whose temperature is generally above 800 ° C. Considering energies used and in order to minimize the losses inherent in restart phases, installations using this technology generally operate continuously, at the level of series of aluminum tanks, of which the number and the dimensions depend on the one hand, on the available amperage of the direct electric current supplying the tanks, and on the other hand, the amount of desired production.
  • This shovel must also prepare the space, and the conditions necessary for the introduction of a new anode in place of the used anode to be replaced.
  • This preparation also involves calibrating the space required to set up a like a new anode. Indeed, the erosion of the generally rectangular section of the constituent carbon of the anode, induces in fact the reduction of said section compared to a new anode, in particular due to the progressive disappearance of the parts angular, which become rounded.
  • more or less bulky carbon blocks can also float in the bath, following the actual tearing operation of the anode.
  • the shovel therefore fulfills a collection function on the one hand, cleaning on the other hand, and finally calibration.
  • articulated buckets the actuation of which brings their lips formed at their free edge, and hence the constitution of a shovel.
  • these buckets are articulated on a chassis, so that the actuation of the crankshaft traditionally used to ensure the closing of the buckets, induces the bringing together of the two lips from each other, the latter describing a arc of a circle whose concavity is directed upwards.
  • the altitude positioning of the traditional shovels is chosen so that when the bucket is closed, the lips are flush with the bottom of the cathode.
  • the lips cannot ensure effective scraping of the bottom of the tank only at their level of closure, so that over time it is necessary to empty the tanks to ensure effective cleaning thereof, thus resulting in a shutdown of the installation, failing which results in a significant drop in the yield of said installations.
  • the shovel being intended to operate in hostile and aggressive environments (temperature of the electrolytic bath close to 800 ° C., highly acidic fluorinated vapors, etc.), it is not conceivable to use sensors to manage the stroke of the excavator at altitude, depending on the degree of closure of the buckets.
  • the object of the invention is to overcome these drawbacks. It targets a unit of collection, cleaning and calibration of electrolytic cells, and more precisely anode holes when replacing the anodes, which allows both ensure a calibration of these orifices, the collection of waste inherent in the rupture of the crust that forms on the surface of the bath, and moreover, and the cleaning of the bottom of the tank by scraping.
  • This unit includes two articulated buckets at the lower end of a chassis, movable in vertical translation, the free edge of each of said buckets being capable of being driven in a circular motion by means of a connecting rod closing and opening.
  • the unit comprises a first chassis, secured to a mast to vertical translation, called excavator support chassis, and a second chassis, called bucket support frame, mechanically connected to said support frame shovel, and capable of translating with respect thereto, said support frame for buckets incorporating the connecting and closing linkage of the buckets, said buckets being articulated at the lower end of this chassis.
  • the invention consists in adding to the traditional support tools properly speaking constituting the shovel, a chassis linked to said support, but nevertheless movable relative to it, this mobility being intended to allow the realization of a simultaneous movement with the closing operation of the buckets, and suitable for compensate for the circular movement of the lips of said cups, so as to impart to the lips, a substantially rectilinear movement, parallel to the plane of the bottom of the tank.
  • the shovel is given one of the functions for which it is required, know the operation of scraping the bottom of the tank.
  • the connecting rods for closing the buckets includes a force transmission rod, one end of which is articulated directly or indirectly on said buckets, in order to impart to their lower edge free circular movement when closing the shovel, and the other end is articulated on a rotating rod, itself articulated on the chassis bucket support, said rotary connecting rod being mechanically connected to the excavator support frame by means of a compensating rod, and also being actuated in rotation by means of an actuating cylinder, the point of application of which is secured to the bucket support frame.
  • the jack is undersized actuation by means of a calibrated spring, bearing on the shovel carrier frame, and capable of resuming at the level of the cylinder body, part of the forces, and in particular the compensation of the mass constituted by the mobile assembly, it is say the connecting rod closure of the buckets and the buckets themselves.
  • This spring can be replaced by an equivalent member, such as for example a guided counterweight associated with a cable and a return pulley.
  • Figure 1 is a schematic front view of an installation of production of aluminum by igneous electrolysis, on which the unit of collection and cleaning according to the invention, in a non-operational position.
  • Figure 2 is a more detailed side view of said unit, still in position inoperative.
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2, but the collection unit being in the operational position.
  • Figures 4, 5 and 6 are schematic representations of detail of said unit, the cups being respectively in the fully open, intermediate and completely closed position.
  • Figure 1 a schematic front view of the hall (1) an aluminum production facility, using so-called technology of igneous electrolysis.
  • the reference (7) represents the front of a series of electrolysis cells, substantially identical to each other, and obviously connected in series, in order to allow the actual electrolysis process to take place.
  • These tanks are surmounted by a raceway (3), on which is likely to be move an overhead crane (2), intended in a known manner, to allow movement of a certain number of specific tools to allow the operation of the installation.
  • shovel In the traditional language used in the field considered, this tool is called “ shovel”.
  • the general reference (6) represents the excavator proper, in the retracted position, that is to say not operational.
  • this tool is mounted on a telescopic mast (5), if the excavator stroke requires it, said mast being actuated by means of a electro-mechanical, hydraulic or pneumatic lifting (32).
  • This telescopic mast (5) is integral with the carriage (4), and operates in association with coding members (not shown), suitable for determining the height of the excavator precisely, and in particular buckets (16, 17) which constitute it.
  • a first frame (10), referred to as a shovel holder chassis At the end of the telescopic mast (5) is secured a first frame (10), referred to as a shovel holder chassis.
  • this chassis (10) is associated with a chassis (11), hereinafter referred to as bucket support chassis, by means of two rods, respectively (12) and (13), positioned in the example described, at the lower and upper end of said chassis.
  • Such an anode has been represented in FIGS. 2 and 3 by the reference (20).
  • the rod (21) of the anode is fixed to the anode frame (33), supplying in known manner said anodes in electricity, by means of connectors (not shown).
  • the anodes (20) wear out during the electrolytic process, effectively requiring their periodic replacement.
  • the buckets (16) and (17) are each articulated on the bucket support frame (11), at a hinge pin (30).
  • the lip edge (31), of each of the cups is susceptible to this articulation, to describe a circular movement with respect to said axis (30).
  • a closing linkage (14), connected by means of a connecting rod (23) articulated at a hinge pin (15) to a rotary actuating rod (18), ensures the movement of each of the buckets (16) and (17), as well as can well observe it in conjunction with Figures 4 to 6.
  • the connecting rod assembly consists on the one hand, by the connecting rod intermediate (23), and secondly, by two links (14, 14 '), articulated respectively on the buckets (16) and (17), and at the lower end of the connecting rod intermediate (23).
  • the link (14 ') is of arcuate shape, so take into account the obstacles it is likely to encounter during its race.
  • the other end of the intermediate link (23) is articulated by a hinge pin (22) on the rotary actuating rod (18) having a particular profile.
  • this connecting rod has a substantially triangular shape and has in particular three branches, at the end of which are articulated three organs different. As already mentioned, at the end of the first branch is articulated the end of the intermediate connecting rod (23) acting on the crankshaft closure (14).
  • the opposite branch receives the free end of the rod of an activation jack (25), articulated on a hinge pin (24) formed at the end of said branch.
  • the cylinder (25) is intended to ensure the rotation of the rotary activation rod (18), by relative to its activation axis (19).
  • This axis (19) is integral with the support frame of the buckets (11).
  • the point of application of this jack is integral with the support frame of the buckets (11).
  • a spring is associated with it calibrated (29), resting on the shovel carrier frame (10), and secured to the body of said cylinder (25). More specifically, the spring (29) is mounted on a ball joint (34), integral with the excavator support frame (10). In this way, it is possible for the spring to tilt, to follow the stroke of the cylinder body, the latter also pivoting given its joining at the end of one of the branches of the rotary connecting rod (18). We can very particularly observe this tilting movement in Figures 4 to 6, depending on the degree of rotation of said connecting rod (18). In fact, the action of the spring (29) is always optimum.
  • the cylinder (25) is actuated by means of a pneumatic source of compressed air (not shown) extending inside the telescopic mast (5).
  • the buckets (16, 17) are in the maximum open position. According to this configuration, the plane containing the lip (31) of said bucket (17) extends substantially perpendicular to the bottom of the cathode, that is to say of the tank.
  • the shovel performs the function assigned to it, namely in particular the collection of different debris and other pieces from the anodes or the crust upper part of the bath, without altering the cathode, i.e. the bottom of the tank, while allowing a gentle scraping thereof.

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Abstract

Cette unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse, et notamment des orifices anodiques lors du remplacement des anodes d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, comprend deux godets (16, 17) articulés au niveau de l'extrémité inférieure d'un châssis (10), mobile en translation verticale, le bord inférieur (31) de chacun desdits godets (16, 17) étant susceptible d'être animée d'un mouvement circulaire au moyen d'un embiellage de fermeture et d'ouverture (14, 14'). Elle comprend en outre un premier châssis (10), dénommé châssis porte-pelle, solidarisée à un mât de guidage vertical (5), et un second châssis (11), dénommé châssis support des godets, relié mécaniquement audit châssis porte-pelle (10), et susceptible de se translater par rapport à celui-ci, ledit châssis support des godets (11) intégrant l'embiellage de fermeture et d'ouverture des godets (14, 14'), lesdits godets (16, 17) étant articulés à l'extrémité inférieure de ce châssis. <IMAGE>

Description

L'invention concerne le domaine de la production d'aluminium par électrolyse ignée, et plus particulièrement la gestion de certaines étapes du fonctionnement de telles installations.
Elle concerne plus particulièrement une unité de collecte des parties solides, en suspension ou non dans le bain d'électrolyse, et notamment des blocs d'anodes dégrafés de la tige sur laquelle elles sont fixées, mais également de nettoyage et de calibrage de l'orifice laissé vacant par l'anode remplacée.
De manière connue, la production d'aluminium par électrolyse ignée met en oeuvre l'électrolyse de l'aluminium dans un bain de cryolithe fondu selon la réaction :
Figure 00010001
Cette réaction met en oeuvre un bain en fusion comprenant un mélange de cryolithe et d'alumine, et dont la température est généralement supérieure à 800°C. Compte-tenu des énergies mises en oeuvre et afin de limiter au maximum les pertes inhérentes aux phases de redémarrage, les installations mettant en oeuvre cette technologie fonctionnent en général en continu, au niveau de séries de cuves d'aluminium, dont le nombre et les dimensions sont fonction d'une part, de l'ampérage disponible du courant électrique continu alimentant les cuves, et d'autre part, de la quantité de production souhaitée.
Régulièrement, il convient de procéder au remplacement des différentes anodes, le plus souvent réalisées en carbone, au niveau de chacune des cuves, sans pour autant arrêter la réaction d'électrolyse.
De par le procédé mis en oeuvre, à savoir l'électrolyse ignée, il se forme à la surface supérieure du bain une croûte dure de cryolithe fluorée et d'alumine, cette croûte présentant l'avantage de conserver la chaleur au sein du bain et donc de constituer une enveloppe calorifuge. De fait, l'extraction des anodes usées hors du bain nécessite en premier lieu la rupture de cette croûte. Cette rupture engendre la formation de morceaux ou parties solides surnageant ou en suspension dans le bain d'électrolyse, et qu'il est nécessaire de collecter au moyen d'un outil traditionnellement dénommé « pelle ».
Cette pelle doit également préparer l'espace, et les conditions nécessaires à l'introduction d'une anode neuve en lieu et place de l'anode usée à remplacer. Cette préparation consiste également à calibrer l'espace nécessaire à la mise en place d'une telle anode neuve. En effet, l'érosion de la section généralement rectangulaire du carbone constitutif de l'anode, induit de fait la réduction de ladite section par rapport à une anode neuve, notamment du fait de la disparition progressive des parties angulaires, qui deviennent arrondies.
Cette transformation est inhérente à la consommation du carbone constitutif des anodes, par le processus d'électrolyse mis en oeuvre. L'espace ainsi dégagé entre les blocs de carbone constitutifs des anodes est occupé par du bain qui se solidifie en surface et forme la croûte précitée, dont la rupture est nécessaire pour permettre d'une part, le retrait de l'anode usée, et d'autre part, la mise en place d'une nouvelle anode.
Ainsi, lors de l'enlèvement de l'anode usée, les croûtes qui adhèrent à celles-ci sont préalablement brisées au moyen d'un outil approprié, appelé piqueur de croûte, et des morceaux de croûte plus ou moins gros, tombent dans le bain, flottent à la surface de celui-ci et partant, empêchent la mise en place d'une anode neuve.
Par ailleurs, des blocs de carbone plus ou moins volumineux, peuvent également flotter dans le bain, suite à l'opération d'arrachage proprement dit de l'anode.
Enfin, sur la surface de la cathode, c'est à dire le fond de la cuve, se déposent des boues provenant du bain électrolytique, que l'on souhaite enlever car celles-ci augmentent la résistance électrique et partant, réduisent le rendement de production de la cuve.
La pelle remplit donc une fonction de collecte d'une part, de nettoyage d'autre part, et enfin de calibrage. Afin d'assurer ces différentes fonctions, il est connu de mettre en oeuvre des godets articulés, dont l'actionnement induit le rapprochement de leurs lèvres ménagées au niveau de leur bord libre, et partant, la constitution d'une pelle. Or, ces godets sont articulés sur un châssis, de sorte que l'actionnement de l'embiellage traditionnellement mis en oeuvre pour assurer la fermeture des godets, induit le rapprochement des deux lèvres l'une de l'autre, ces dernières décrivant un arc de cercle dont la concavité est dirigée vers le haut.
Comme les lèvres sont destinées à assurer un raclage doux du fond de la cuve, c'est à dire de la cathode, et compte-tenu en outre du poids des godets, de leur mécanisme d'actionnement, et de manière générale du poids de la pelle, ce mouvement circulaire est susceptible de détériorer cette cathode et partant, la cuve elle-même.
De fait, et afin d'éviter une telle détérioration, le positionnement en altitude des pelles traditionnelles est choisie de telle sorte que lorsque le godet est fermé, les lèvres affleurent le fond de la cathode. En d'autres termes, les lèvres ne peuvent assurer un raclage efficace du fond de la cuve qu'au seul niveau de leur zone de fermeture, si bien qu'à la longue, il est nécessaire de vidanger les cuves pour assurer un nettoyage effectif de celle-ci, se traduisant donc pas un arrêt de l'installation, faute de quoi, on aboutit à une baisse significative du rendement desdites installations.
Par ailleurs, la pelle étant destinée à fonctionner en milieu hostile et agressif (température du bain électrolytique voisine de 800 °C, vapeurs fluorées très acides, etc..), il n'est pas concevable de faire appel à des capteurs pour gérer la course de la pelle en altitude, en fonction du degré de fermeture des godets.
L'objet de l'invention est de s'affranchir de ces inconvénients. Elle vise une unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse, et plus précisément des orifices anodiques lors du remplacement des anodes, qui permet tout à la fois d'assurer un calibrage de ces orifices, la collecte des déchets inhérents à la rupture de la croûte qui se constitue à la surface du bain, et par ailleurs, et le nettoyage du fond de la cuve par raclage.
Cette unité comprend deux godets articulés au niveau de l'extrémité inférieure d'un châssis, mobile en translation verticale, le bord libre de chacun desdits godets étant susceptible d'être animé d'un mouvement circulaire au moyen d'un embiellage de fermeture et d'ouverture.
Selon l'invention, l'unité comprend un premier châssis, solidarisé à un mât à translation verticale, dénommé châssis support de pelle, et un second châssis, dénommé châssis support des godets, relié mécaniquement audit châssis support de pelle, et susceptible de se translater par rapport à celui-ci, ledit châssis support des godets intégrant l'embiellage de fermeture et d'ouverture des godets, lesdits godets étant articulés à l'extrémité inférieure de ce châssis.
En d'autres termes, l'invention consiste à adjoindre au support traditionnel des outils proprement dits constitutifs de la pelle, un châssis lié audit support, mais néanmoins mobile par rapport à celui-ci, cette mobilité étant destinée à permettre la réalisation d'un mouvement simultané avec l'opération de fermeture des godets, et propre à compenser le mouvement circulaire des lèvres desdits godets, de telle sorte à conférer aux lèvres, un mouvement sensiblement rectiligne, parallèle au plan du fond de la cuve.
Ce faisant, on confère à la pelle l'une des fonctions pour laquelle elle est requise, à savoir l'opération du raclage du fond de cuve.
Selon une caractéristique de l'invention, l'embiellage de fermeture des godets comprend une bielle de transmission d'efforts, dont l'une des extrémités est articulée directement ou indirectement sur lesdits godets, afin de conférer à leur bord inférieur libre un mouvement circulaire lors de la fermeture de la pelle, et dont l'autre extrémité est articulée sur une bielle rotative, elle-même articulée sur le châssis support des godets, ladite bielle rotative étant reliée mécaniquement au châssis porte-pelle au moyen d'une bielle de compensation, et étant par ailleurs actionnée en rotation au moyen d'un vérin d'actionnement, dont le point d'application est solidaire du châssis support des godets.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on sous-dimensionne le vérin d'actionnement au moyen d'un ressort taré, prenant appui sur le châssis porte-pelle, et susceptible de reprendre au niveau du corps du vérin, une partie des efforts, et notamment la compensation de la masse constituée par l'ensemble mobile, c'est à dire l'embiellage de fermeture des godets et les godets eux-mêmes. Ce ressort peut être remplacé par un organe équivalent, tel que par exemple un contrepoids guidé associé à un câble et une poulie de renvoi.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique vue de face d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, sur laquelle on a représenté l'unité de collecte et de nettoyage conforme à l'invention, en position non opérationnelle. La figure 2 est une vue latérale plus détaillée de ladite unité, toujours en position non-opérationnelle.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais l'unité de collecte étant en position opérationnelle.
Les figures 4, 5 et 6 sont des représentations schématiques de détail de ladite unité, les godets étant respectivement en position complètement ouverte, intermédiaire et complètement fermée.
On a représenté au sein de la figure 1, une vue schématique vue de face, du hall (1) d'une installation de production d'aluminium, mettant en oeuvre la technologie dite de l'électrolyse ignée.
On a représenté par la référence (7), le front d'une série de cuves d'électrolyse, sensiblement identiques les unes aux autres, et bien évidemment montées en série, afin de permettre la réalisation du processus de l'électrolyse proprement dite. Ces cuves sont surmontées d'un chemin de roulement (3), sur lequel est susceptible de se déplacer un pont roulant (2), destiné de manière connue, à permettre le déplacement d'un certain nombre d'outils propres à permettre le fonctionnement de l'installation.
Il est notamment destiné à permettre le déplacement selon une direction perpendiculaire à la direction de progression du pont, d'un chariot (4), reposant sur le pont (2), ledit chariot portant un outil destiné à permettre le nettoyage de chacune des cuves, et la préparation de celles-ci lors des phases de remplacement des anodes usées au niveau desdites cuves.
Dans le langage traditionnel utilisé dans le domaine considéré, cet outil est dénommé « pelle ».
Sur la figure 1, on a représenté par la référence générale (6) la pelle proprement dite, en position escamotée, c'est à dire non opérationnelle.
En relation avec les figures 2 et 3, dans lesquelles l'outil est représenté en position latérale, on a matérialisé la pelle (6) respectivement en position escamotée, donc non opérationnelle, et en position opérationnelle.
Ainsi qu'on peut l'observer, cet outil est monté sur un mat télescopique (5), si la course de la pelle le nécessite, ledit mât étant actionné au moyen d'un système de levage électro-mécanique, hydraulique ou pneumatique (32). Ce mât télescopique (5) est solidaire du chariot (4), et fonctionne en association avec des organes codeurs (non représentés), propres à déterminer de manière précise l'altitude de la pelle, et notamment des godets (16, 17) qui la constituent.
En effet, ainsi que déjà mentionné en préambule de la présente invention, il convient, au moyen de cet outil, de remplir un certain nombre de fonctions, mais cependant, d'éviter l'altération de la cathode constituée par le fond des cuves électrolyse. On doit donc disposer en permanence de la hauteur effective desdits godets, d'une part lors de l'approche de la pelle (6) au niveau de l'ouverture supérieure des cuves, définissant une zone d'introduction, et d'autre part, lorsque les godets sont situés à l'intérieur desdits cuves.
A l'extrémité du mat télescopique (5) est solidarisé un premier châssis (10), dénommé châssis porte pelle. Selon une caractéristique de l'invention, ce châssis (10) est associé à un châssis (11), dénommé par la suite, châssis support des godets, au moyen de deux biellettes, respectivement (12) et (13), positionnées dans l'exemple décrit, à l'extrémité inférieure et supérieure desdits châssis.
Ces biellettes sont articulées respectivement au niveau du châssis (10) et (11), selon des axes d'articulation parallèles entre eux.
Elles sont destinées à permettre un mouvement relatif du châssis support des godets (11) par rapport au châssis porte-pelle (10), ainsi que cela sera décrit de manière beaucoup plus détaillée ci-après.
Ainsi qu'on peut l'observer sur les figures 2 et 3, l'extrémité du châssis support des godets (11) reçoit les deux godets (16) et (17), constitutifs de la pelle (6) proprement dite, et dont l'écartement maximum, tel que représenté en figure 3, correspond sensiblement à l'encombrement généré par une anode neuve.
Une telle anode a été représentée sur les figures 2 et 3 par la référence (20). La tige (21) de l'anode est fixée au cadre anodique (33), alimentant de manière connue lesdits anodes en électricité, moyen de connecteurs (non représentés). Les anodes (20) s'usent au cours du processus électrolytique, nécessitant de fait leur remplacement périodique.
On a représenté en relation avec les figures 4, 5 et 6 les différents organes entrant dans la constitution de la pelle (6) ainsi que leur mode de fonctionnement.
Tout d'abord, il convient de préciser que les godets (16) et (17) sont chacun articulés sur le châssis support des godets (11), au niveau d'un axe d'articulation (30). De la sorte, le bord (31) constituant lèvre, de chacun des godets, est susceptible de par cette articulation, de décrire un mouvement circulaire par rapport audit axe (30).
Pour ce faire, un embiellage de fermeture (14), relié par le biais d'une bielle (23) articulée au niveau d'un axe d'articulation (15) à une bielle rotative d'actionnement (18), permet d'assurer le mouvement de chacun des godets (16) et (17), ainsi qu'on peut bien l'observer en liaison avec les figures 4 à 6.
En d'autres termes, l'embiellage de fermeture est constitué d'une part, par la bielle intermédiaire (23), et d'autre part, par deux biellettes (14, 14'), articulées respectivement sur les godets (16) et (17), et à l'extrémité inférieure de la bielle intermédiaire (23). Dans l'exemple décrit, la biellette (14') est de forme arquée, afin de tenir compte des obstacles qu'elle est susceptible de rencontrer durant sa course.
L'autre extrémité de la bielle intermédiaire (23) est articulée par un axe d'articulation (22) sur la bielle rotative d'actionnement (18) présentant un profil particulier.
En effet, cette bielle présente une forme sensiblement triangulaire et présente notamment trois branches, à l'extrémité desquelles sont articulés trois organes différents. Ainsi que déjà mentionné, à l'extrémité de la première branche est articulée l'extrémité de la bielle intermédiaire (23) agissant sur l'embiellage de fermeture (14).
La branche opposée reçoit l'extrémité libre de la tige d'un vérin d'activation (25), articulée sur un axe d'articulation (24) ménagé à l'extrémité de ladite branche. Le vérin (25) est destiné à assurer la rotation de la bielle rotative d'activation (18), par rapport à son axe d'activation (19). Cet axe (19) est solidaire du châssis support des godets (11). Le point d'application de ce vérin est solidaire du châssis support des godets (11).
En outre, afin de limiter le dimensionnement des organes constitutifs du vérin (25), compte tenu des efforts à réaliser d'une part, et du poids des deux godets (16) et (17) et de l'embiellage de fermeture (14, 14', 23) d'autre part, on lui associe un ressort taré (29), reposant sur le châssis porte-pelle (10), et solidarisé au corps dudit vérin (25). Plus précisément, le ressort (29) est monté sur une rotule (34), solidaire du châssis porte-pelle (10). De la sorte, il est possible au ressort de basculer, pour suivre la course du corps du vérin, celui-ci pivotant également compte tenu de sa solidarisation à l'extrémité de l'une des branches de la bielle rotative (18). On peut tout particulièrement bien observer ce mouvement de basculement sur les figures 4 à 6, en fonction du degré de rotation de ladite bielle (18). De fait, l'action du ressort (29) est toujours optimum.
Le vérin (25) est actionné au moyen d'une source pneumatique d'air comprimé (non représentée) s'étendant à l'intérieur du mat télescopique (5).
Enfin, à l'extrémité libre de la troisième branche de la bielle rotative d'activation (18), s'étendant sensiblement perpendiculaire aux deux premières, vient s'articuler sur un axe (26) une bielle dite de compensation (27), dont l'autre extrémité vient s'articuler sur un axe (28) ménagé sur le châssis porte-pelle (10).
Il va être décrit plus en détail le mode de fonctionnement de cette pelle, conformément à l'invention.
En figure 4, les godets (16, 17) sont en position ouverte maximum. Selon cette configuration, le plan contenant la lèvre (31) du dit godet (17) s'étend sensiblement perpendiculairement par rapport au fond de la cathode, c'est à dire de la cuve.
La course du vérin d'activation (25) est alors maximum et, corollairement, l'embiellage de fermeture (14, 14', 23) a atteint son niveau de sa course minimum inférieure.
Parallèlement, les deux bielles (12) et (13), solidarisant le châssis support des godets (11) au châssis porte-pelle (10) sont sensiblement horizontales.
Lorsque l'on active le vérin activateur (25), on engendre une rotation de la bielle rotative d'activation (18) selon le sens des aiguilles d'une montre, sur la figure 5, provoquant tout d'abord, un commencement de remontée de la bielle intermédiaire (23), et partant de l'embiellage de fermeture (14, 14') vers le haut, se traduisant par un début de fermeture des godets. Corollairement, cette action induit la rotation dans le sens trigonométrique de la bielle de compensation (27), jusqu'à atteindre sa hauteur maximum représentée en figure 5.
Compte tenu de l'articulation de ladite bielle de compensation (27) sur le châssis porte-pelle (10), cette rotation engendre une translation vers le haut du châssis support des godets (11), ainsi que cela se matérialise sur la figure 5 par l'inclinaison des bielles (12) et (13) de solidarisation dudit châssis support des godets (11) sur le châssis porte-pelle (10).
Cette translation vers le haut du châssis support des godets (11) engendre corollairement la remontée de la lèvre (31) des godets (16) et (17). De sorte que nonobstant la course circulaire desdites lèvres, on peut aboutir à un déplacement de celle-ci selon un plan horizontal, sensiblement parallèle au fond de la cuve, en jouant sur la compensation exercée par le déplacement relatif du châssis support des godets (11) par rapport au châssis porte-pelle (10).
Lorsque la course du vérin (25) est terminée (figure 6), les deux godets (16) et (17) viennent au contact l'un de l'autre, notamment au niveau de leur lèvre respective (31), assurant ainsi la fermeture de la pelle, et parallèlement, la fin de la rotation de la bielle de compensation (27) dans le sens trigonométrique, cette fin étant inhérente à la fin de course possible de la tige dans le vérin (25). Corollairement, compte tenu de la course impartie à ladite bielle de compensation (27), une légère redescente desdits godets, et partant des lèvres (31) est assurée.
Compte-tenu du profil particulier des godets, on compense ainsi l'arc de cercle de concavité dirigée vers le haut, décrit par lesdites lèvres (31), par un mouvement inverse du châssis support des godets (11), de telle sorte à conférer en résultat final une progression relativement plane desdites lèvres (31) lors de la fermeture de la pelle (6), et ce, au moyen de la bielle de compensation (27).
Bien évidemment, les dimensions de ces différentes bielles sont fonction du profil particulier des godets, et des dimensions respectives des cuves.
Cela dit, ces dimensions, une fois le principe établi, sont parfaitement déterminables par l'homme du métier.
Par ce biais, la pelle assure la fonction qui lui est assignée, à savoir notamment la collecte des différents débris et autres morceaux provenant des anodes ou de la croûte supérieure du bain, sans altérer la cathode, c'est à dire le fond de la cuve, tout en permettant un raclage doux de celle-ci.
Ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif simple à mettre en oeuvre et relativement rustique, permettant notamment de résister aux contraintes mécaniques et techniques dans un environnement hostile dans lesquels ils sont destinés à fonctionner.

Claims (7)

  1. Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse, et notamment des orifices anodiques lors du remplacement des anodes d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, comprenant deux godets (16, 17) articulés au niveau de l'extrémité inférieure d'un châssis (10), mobile en translation verticale, le bord inférieur (31) de chacun desdits godets (16, 17) étant susceptible d'être animée d'un mouvement circulaire au moyen d'un embiellage de fermeture et d'ouverture (14, 14'), caractérisée en ce qu'elle comprend un premier châssis (10), dénommé châssis porte-pelle, solidarisée à un mât de guidage vertical (5), et un second châssis (11), dénommé châssis support des godets, relié mécaniquement audit châssis porte-pelle (10), et susceptible de se translater par rapport à celui-ci, ledit châssis support des godets (11) intégrant l'embiellage de fermeture et d'ouverture des godets (14, 14'), lesdits godets (16, 17) étant articulés à l'extrémité inférieure de ce châssis.
  2. Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embiellage de fermeture (14, 14') des godets (16, 17) comprend une bielle de transmission d'efforts (23), dont l'une des extrémités est articulée directement ou indirectement sur lesdits godets (16, 17), afin de conférer un mouvement circulaire à leur bord inférieur (31) lors de l'opération de fermeture de la pelle (6), et dont l'autre extrémité est articulée sur une bielle rotative d'actionnement (18), elle-même articulée (19) sur le châssis support des godets (11), ladite bielle rotative (18) étant reliée mécaniquement au châssis porte-pelle (10) au moyen d'une bielle de compensation (27), articulée sur le châssis porte-pelle (10), ladite bielle rotative (18) étant par ailleurs actionnée en rotation au moyen d'un vérin d'actionnement (25), dont le point d'application est solidaire du châssis support des godets (11).
  3. Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bielle rotative d'actionnement (18) présente trois branches s'étendant depuis son axe d'articulation (19) sur le châssis support des godets (11), deux des branches étant sensiblement colinéaires, et recevant respectivement l'axe ou tige d'activation du vérin activateur (25) et l'une des extrémités de la bielle intermédiaire (23) de l'embiellage de fermeture (14, 14'), la troisième branche s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport aux deux autres, et recevant au niveau de son extrémité libre, l'axe d'articulation de la bielle de compensation (27).
  4. Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un ressort taré (29), susceptible de reprendre au niveau du corps du vérin activateur (25), une partie des efforts, et notamment la compensation de la masse constituée par l'embiellage de fermeture (14, 14') des godets et les godets (16, 17) eux-mêmes, ledit ressort étant solidaire du châssis porte pelle (10).
  5. Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse selon la revendication 4, caractérisée en ce que le ressort taré (29) est monté sur une rotule (34), solidarisée au châssis porte-pelle (10), de telle sorte à lui permettre de réaliser un mouvement de basculement en parallèle avec celui du vérin (25), lors de la rotation de la bielle rotative (18).
  6. Unité de collecte, de nettoyage et de calibrage des cuves d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le mât (5) est télescopique et actionné par un système de levage (32) électro-mécanique, hydraulique ou pneumatique.
  7. Unité de collecte et de nettoyage des cuves d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est montée sur un chariot (4) mobile en translation sur un pont roulant (2) se déplaçant au dessus des cuves.
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