EP1910211A1 - Dispositif de guidage de mats coulissant l'un dans l'autre, bras telescopique et procede de guidage - Google Patents

Dispositif de guidage de mats coulissant l'un dans l'autre, bras telescopique et procede de guidage

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Publication number
EP1910211A1
EP1910211A1 EP06755492A EP06755492A EP1910211A1 EP 1910211 A1 EP1910211 A1 EP 1910211A1 EP 06755492 A EP06755492 A EP 06755492A EP 06755492 A EP06755492 A EP 06755492A EP 1910211 A1 EP1910211 A1 EP 1910211A1
Authority
EP
European Patent Office
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mast
axis
roller
units
lever
Prior art date
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Application number
EP06755492A
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German (de)
English (en)
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EP1910211B1 (fr
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Alain Van Acker
Stéphane DAVID
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Fives ECL SAS
Original Assignee
ECL SAS
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Publication date
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Publication of EP1910211A1 publication Critical patent/EP1910211A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1910211B1 publication Critical patent/EP1910211B1/fr
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B66C23/70—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths
    • B66C23/701—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic
    • B66C23/707—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic guiding devices for telescopic jibs

Definitions

  • the present invention relates to a device for guiding a mast capable of sliding axially in another mast, a telescopic arm comprising at least two masts and such a device, and a method of guiding two masts with respect to the other by means of such a device.
  • the invention applies in particular to the telescopic arms used in aluminum production plants.
  • Aluminum is produced industrially according to the Hall-Héroult process, in electrolysis cells of alumina dissolved in an electrolyte bath.
  • the operation of an electrolysis plant requires interventions on the electrolysis cells including, in particular, the replacement of spent anodes with new anodes, the removal of liquid metal from the cells and the removal or addition of electrolyte.
  • the factories are generally equipped with service machines comprising mobile bridges that can be translated over the electrolysis cells and on which service modules can be moved.
  • the service modules carry telescopic arms extending towards the cells, the arms being equipped, at their lower end, with various handling and intervention devices. These organs may be tools such as shovels, pliers, etc.
  • the telescopic arms comprise at least one mast fixed to the service module and a movable mast carrying the handling and intervention member, sliding axially in the first mast or around it. It is necessary to provide a guide of the masts relative to each other and a maintenance in the desired position, so that the handling member and intervention is positioned satisfactorily with respect to the electrolysis cell, depending on the intervention to be performed.
  • this guidance is obtained by the rolling of rollers of steel or treated cast iron associated with one of the masts on steel rails welded or fastened by buttoning or claw on the other mast. But, if the guiding efforts are relatively low in normal operation, much greater efforts may result from improper implementation of service machines. In order to resist these accidental forces, it is necessary to provide large rollers, and the rails must be made of a very strong steel to prevent damage by the rollers.
  • This first embodiment is reliable, but cumbersome and expensive.
  • this guidance is obtained by sliding skids rubbing material attached to one of the masts on welded steel rails or fixed by bolting or on the other mast mast.
  • the rails must be made of heavy duty steel to limit wear.
  • This second embodiment makes it possible to withstand significant efforts with a small footprint, thanks to the use of the pads.
  • the skates make it difficult to slide from one mast to the other, and they wear out quickly because of the aggressive and corrosive nature of the working environment, in particular due to the presence of alumina.
  • first and second embodiments mentioned above require the machining of long structures, which may exceed five meters. These structures are constituted either by the surface of the masts, which must form a satisfactory bearing surface for the rails, or by the rails themselves.
  • the invention aims to overcome the disadvantages mentioned above.
  • the invention relates to a device for guiding a first mast having a first axis with respect to a second mast having a second axis, the second mast being intended to be mounted substantially coaxially in the first mast so as to slide in it, the guide device being intended to be fixed at one end of the first mast or the second mast, and to cooperate with a contact zone located on the outer face of the second mast or on the inner face of the first mast, respectively, and comprising at least one guide unit arranged to cooperate with a contact zone of the second mast or the first mast, respectively, the unit having a direction of thrust substantially orthogonal to the contact zone with which it is intended to cooperate.
  • the guiding unit comprises at least: a roller rotatably mounted about an axis substantially orthogonal to the thrust direction, the guiding device being intended to be mounted so that the axis the roller is substantially orthogonal to the first axis; a shoe having a bearing surface substantially orthogonal to the direction of thrust; means adapted to allow the displacement of the roller axis relative to the pad, substantially parallel to the thrust direction, as a function of the forces exerted by the mast on the roller, between a first position in which the roller extends to beyond the bearing surface of the pad, the support zone of the unit on the mast being formed solely by a portion of the roller, and a second position in which the roller does not extend beyond the bearing surface of the pad, the bearing area of the unit on the mast being formed by a portion of the roller and the pad.
  • the device allows a satisfactory guidance of the first mast relative to the second mast, both in normal operation when the efforts are f ⁇ ibles, via pebbles, and in cases where exceptional efforts are exerted on the device.
  • the support is no longer provided by the rollers alone but also by the pads, which allows a significant tightening without the need to resort to large rollers, to
  • front and rear are defined relative to the direction of thrust, the front term designating the direction directed towards the mast on which the roller and / or the skid is based, the rear term corresponding to the opposite direction.
  • the device comprises elastic return means capable of exerting a force substantially parallel to the thrust direction, said elastic return means being arranged so that, when the axis of the roller is in the first position, they may be compressed to allow movement of the roller axis to the second position. Pre-compression means may also be provided so that, when the axis of the roller is in the first position, the elastic return means are compressed and thus urge the axis of the roller forward. This results in better guidance of the mast.
  • the axis of the roller may be integral with a lever pivotally mounted about a fixed axis relative to the pad and substantially parallel to the axis of the roller.
  • part of the elastic return means is in
  • the axis of the roller being located between the pivot axis of the lever and said lever area.
  • said zone of the lever is located between the axis of pivoting of the lever and the axis of the roller.
  • the lever is formed of two substantially parallel flanges and orthogonal to the axis of the roller, the roller being disposed between the two flanges, and said flanges are on the one hand placed at one of their ends, on either side of a fixed support relative to the pad, and connected by a rod passing through the support, said rod forming pivot axis of the lever relative to said support, and secondly connected to the other of their ends, by a plate on which the elastic return means are in support.
  • the pad can be formed by the support, or be distinct from the support.
  • the precompression means comprise, for example: a spring having an axis substantially parallel to the thrust direction, the spring being in abutment, at a first end, on a wall integral with the pad, arranged typically perpendicular to the direction of thrust backwards; the axis of the roller and, at a second end, on a support part integral with the axis of the roller; - Locking means fixed relative to the pad, arranged to prevent the movement of said piece forward and allow movement of said piece backwards.
  • the locking means may comprise a threaded rod disposed inside the spring, substantially coaxially with it, said threaded rod having a first end portion cooperating with a threaded hole formed in the wall on which the first end of the spring is in position.
  • support and a second end portion attached to a transverse blocking element, and the support piece may have a through hole in order to be engaged around the threaded rod and to be in abutment against the element blocking tr ⁇ nsvers ⁇ l, under the action of the spring, when the axis of the roller is in the first position.
  • These means may further comprise a hollow cylindrical piece forming a spacer, mounted coaxially around the threaded rod, inside the spring, between the wall on which the first end of the spring bears and the transverse locking element.
  • the device is intended to be attached to one end of the first mast and to cooperate with a contact zone situated on the outer face of the second mast, said device comprising a housing intended to receive the second mast, and a number N1 of guide units, N1 being preferably between 1 and 20 inclusive, typically between 2 and 12 inclusive, said units being disposed substantially on the faces of a fictional polygon near the corners thereof, the bearing faces of the pads of said units being directed towards the housing.
  • This device may comprise a housing in which are placed the guide units, and in which is formed the housing, the housing being made of at least two parts to be assembled to one another around the second mast.
  • means for adjusting the spacing between the parts of the housing may be provided in order to adjust the transverse dimensions of the housing according to the transverse dimensions of the second mast.
  • the device is intended to be attached to one end of the second mast and to cooperate with a contact zone located on the inner face of the first mast, said device having an outer shape adapted to the inner shape of the first mast and comprising a number N2 of guide units, N2 preferably being between 1 and 20 included, typically between 2 and 12 inclusive, said units being disposed substantially on the faces of a fictitious polygon near the corners thereof, the bearing faces of the pads of said units being directed outwardly of the device.
  • This device comprises a frame on which are placed the guide units.
  • Said frame may comprise at least a first and a second floor, each floor comprising at least two units whose bearing faces of the pads are directed away from each other, the thrust direction of the units of the first stage being preferably orthogonal to the thrust direction of the units of the second stage.
  • the two masts may be cylinders of revolution or have in section the shape of a polygon, regular or not. One or more units may be provided per side of the polygon.
  • the sections of the two masts may be identical or, alternatively, be different but adapted so that the second mast can be inserted into the first.
  • the outer section of the second mast and the inner section of the first mast are complementary, but other shapes can be envisaged (for example one of the square-section and the other of octagonal section adapted).
  • the invention relates to an arm comprising at least a first mast having a first axis and a second mast having a second axis, mounted in the first mast substantially coaxially so as to be able to slide in the first mast, the first or the second mast being intended to be fixed on a structure, the arm further comprising at least a first and / or a second device as previously described, the first device being attached to one end of the first mast and cooperating with a contact zone located on the outer face of the second mast, the second device being attached to one end of the second mast and cooperating with a contact zone located on the inner face of the first mast.
  • the first mast may comprise a flange for fixing the first device, said flange being disposed at the corresponding end of said first mast.
  • the invention relates to a method of guiding a first mast having a first axis relative to a second mast having a second axis, the second mast being intended to be mounted substantially coaxially in the first mast. so as to be slidable therein, the method comprising the steps of: providing at least one guiding device as previously described; fixing said device at one end of the first mast, respectively of the second mast; engaging the second mast in the first mast, the device being arranged so that the rollers roll along the outer face of the second mast, respectively of the inner face of the first mast; act on the device to place the axis of the roller in the first position.
  • One of the advantages of the invention is to allow rolling of the rollers on the mast substantially without play and without compressive force.
  • Figure 1 is a schematic representation of an electrolysis room for the production of aluminum, equipped with a service machine comprising telescopic arms;
  • FIG. 2 is a perspective view of a telescopic arm comprising a first mast and a second mast engaged axially in the first mast, showing a guiding device according to the invention placed on the outside of the masts;
  • Figure 3 is a longitudinal longitudinal sectional view of the arm of Figure 2, further showing a guide device according to the invention placed inside the masts;
  • Figure 4 is a perspective view of the external device of Figure 2;
  • Figure 5 is a sectional view of the device of Figure 4, according to a median vertical plane parallel to one of the sides of said device;
  • FIG. 6 is an enlarged view in partial section of the detail A of FIG.
  • Figure 7 is a schematic representation in partial section of the second mast and the device of Figure 4 cooperating with said mast, when the support on the mast is obtained by the single roller;
  • Figure 8 is a schematic representation in partial section of the second mast and the device of Figure 4 cooperating with said mast, when the support on the mast is obtained by the roller and the shoe;
  • Figure 9 is a perspective view of the inner device of Figure 3;
  • Figure 10 is a side view of the device of Figure 9, a side plate of the frame having been removed.
  • the aluminum production plants comprise one or more electrolysis rooms 1. As illustrated in FIG. 1, each electrolysis room 1 comprises several electrolysis cells 2 arranged in rows.
  • An electrolysis cell 2 comprises a series of anodes 3 each provided with a metal rod 4 for fixing and electrical connection to a metal anode frame (not shown).
  • the electrolysis room 1 also comprises at least one service machine 5 for carrying out operations on the cells 2 such as anode changes 3 or the removal or addition of electrolyte.
  • the service machine 5 can also be used for handling various loads, such as tank elements, liquid metal pockets or anodes.
  • the service machine 5 comprises a movable bridge 6 which rests and circulates on raceways 7a, 7b disposed parallel to each other and to the axis of the row of cells 2. The movable bridge 6 can thus be moved along the electrolysis room 1.
  • the service machine 5 also comprises a service module 8 adapted to be moved on the movable bridge 6 as indicated by the double arrow of FIG. 1.
  • the service module 8 carries one or more telescopic arms 9 extending downwards. to the cells 2.
  • the arms 9 are arranged substantially vertically or inclined relative to the vertical. For the sake of convenience and clarity, the description will be made in the case where the arms 9 are substantially vertical.
  • the arms 9 are equipped at their lower end with various handling and intervention members.
  • These organs may in particular be a stinger (used to break the alumina layer and the solidified bath which generally covers the anodes 3), a scoop shovel (used to clear the location of the anode 3, after removing the anode used, by removal of solids therein), anode handling tongs 3 (used to grip and manipulate the anodes 3 by their rod 4 for the removal of spent anodes and the installation of new anodes in cell 2), etc.
  • the fixed mast 11 is hollow and has an axis vertical 12.
  • the fixed mast 11 is here of square section, and has a length of side typically between 100 and 800 mm. Other forms are conceivable, the mast 11 may be of polygonal section or have the shape of a cylinder of revolution.
  • the square section has the advantage of allowing a very satisfactory maintenance under torsional forces.
  • the mast 11 comprises a flange 13 flat and horizontal, square section.
  • the telescopic arm 9 also comprises a movable mast 14, which may be hollow to limit the weight, axis 15, made of metal, for example steel.
  • the mobile mast 14 has an outer shape complementary to the inner shape of the fixed mast 11, in order to be placed inside the fixed mast 11 so that the axes 14, 15 are substantially merged, and in order to be able to slide axially by relative to the fixed mast 11.
  • the mobile mast 14 has a square section and has a shorter length side than the length of the side of the section of the fixed mast 11.
  • a direct orthogonal reference (x, y, z), as represented in FIG. 2, in which the z axis corresponds to the axis 12 of the fixed mast 11 and is oriented in the direction of penetration of the mobile mast. 14.
  • the z axis is upward vertical, but it could be oblique. More generally, the z axis is the reference axis in the case of the relative displacement of two masts, the reference mast can be fixed or itself mobile relative to another mast.
  • the telescopic arm 9 comprises an outer guiding device 16 fixed to the lower end of the fixed mast 11, and an inner guiding device 17 fixed to the upper end of the mobile mast 14. These two devices 16, 17 are intended to guide the sliding of the mobile mast 14 in the fixed mast 11.
  • the outer device 16 comprises a housing 18 which here has the shape of a rectangular parallelepiped of square section.
  • the housing 18 has a side wall 19 having four sides, and a bottom wall 20 and an upper wall 21 to be fixed to the flange 13 of the fixed mast 11, below it. At the end of simplification, the housing 18 will be described in the position where the lower 20 and upper 21 walls are horizontal (perpendicular to the z axis).
  • the housing 18 is formed of two parts 22a, 22b identical assembled to each other in a vertical diagonal plane of the housing 18.
  • each of the parts 22a, 22b comprises, at each of its lateral ends, a tab 23 parallel to the diagonal plane of assembly of the two parts 22a, 22b.
  • the tabs 23 of the parts 22a, 22b are fixed in pairs by bolts 24, with the interposition of a shim 25 adjustment.
  • the lower and upper walls 21 both have a central opening in the form of a square whose length of the sides is close to the length of the sides of the mobile mast 14.
  • a vertical housing 26 intended to receive the movable mast 14, and whose transverse dimensions can be adjusted by choosing a wedge 25 of determined thickness.
  • the housing 26 has a shape and dimensions adapted to those of the mast 14.
  • the outer device 16 further comprises several units 27 for guiding the mobile mast 14, the number of units being adapted to the biasing forces of the tool 10 carried by the mast 14.
  • the device 16 comprises two units 27 side of the side wall 19, eight units 27.
  • the unit 27 comprises a support 28 placed against the side wall 19 and fixed under the upper wall 21, for example by screws, inside the housing 18.
  • the support 28 is substantially parallelepipedic. It has a height (according to z) of about a quarter of the internal height of the housing 18, between the lower and upper walls 21. In addition, it extends along x (perpendicular to the side wall 19 at which it is fixed) for a sufficient distance so that its front face 29 (opposite to the side wall 19 to which the support 28 is fixed) is located slightly in front, towards the interior of the housing 26, by r ⁇ pport the edge 30 of the central opening of the upper wall 21.
  • the support is made of a material suitable for friction, such as bronze, steel, cast iron, or a synthetic material such as a polyamide, and thus constitutes a shoe 31, the front face forming the bearing face 29 of the shoe 31.
  • the unit 27 also comprises a lever 32 formed of two parallel and vertical flanges 33a, 33b, extending perpendicularly to the y axis.
  • the flanges 33a, 33b are placed on either side of the shoe 31 and connected by a rod 34 oriented parallel to the y-axis, the lever 32 thus being able to pivot about the axis 35 of the rod 34.
  • the flanges 33a, 33b have a notch 60 open opposite the housing 26.
  • a plate 36 orthogonal to the x-axis, is fixed in the two notches 60, thus connecting the two flanges 33a, 33b at their lower part.
  • the plate 36 has a cross shape, viewed in the y direction, and is retained in grooves in the lower and upper sides of the notch 60.
  • the plate 36 has a substantially central through hole 36a.
  • the two flanges 33a, 33b are connected by a rod 37 of axis parallel to the y axis, held by one side by a nut 38 and the other by a holding member 39.
  • a roller 40 is rotatably mounted around the shaft pin 37, between the flanges 33a, 33b.
  • the diameter of the roller 40 is of the order of one third of the height of the housing 18.
  • the unit 27 comprises, in the lower part of the housing 18 and inside thereof, a shaft 41 of axis 42, extending along the x axis, said rod 41 being threaded at least at its ends. two extreme parts.
  • a first end portion of the threaded rod 41 cooperates with a threaded hole formed in the side wall 19 and with a nut 43 located outside the housing 18.
  • a washer 44 bearing against the head 45 of the threaded rod 41.
  • a hollow cylindrical spacer 46 of inner diameter greater than the diameter of the rod threaded.
  • the spacer 46 extends between the side wall 19 and the washer 44 and maintains between these two elements a fixed distance such that the screw 45 does not extend beyond the bearing face 29 of the shoe 31.
  • the plate 36 is engaged around the spacer 46, via the orifice 36a, whose diameter is substantially greater than the outer diameter of the spacer 46. Finally, a helical spring 48 is placed around the threaded rod 41 and around the spacer 46, substantially coaxially. The spring is supported on the one hand on the inner face of the side wall 19 of the housing 18, and on the other hand on the plate
  • the other units 27 are identical to that just described.
  • the two units 27 located on the same side of the side wall 19 are placed so that the axes 37 of the rollers 40 are substantially parallel, for example 20 merged, the bearing face 29 of each of the pads 31 being directed towards the housing 26 and located substantially in the same vertical plane (parallel to the z axis).
  • These two units 27 are further apart from each other so as to ensure better guidance of the mobile mast 14.
  • the units 27 of two opposite sides of the side wall 19 face each other in pairs .
  • the transverse dimensions of the mobile mast 14 are determined in order to choose the wedge 25 adapted so that, once the two parts 22a, 22b of the assembled housing 18, and the upper wall 21 of the housing 18 fixed to the collar 13 of the fixed mast 11, the rollers 40 of the units 27 roll on the mobile mast 14 without play and without compressive force.
  • the threaded rod 41 compresses the spring 48 through the plates 36, the length of the spacer 46 being chosen to create the desired prestressing force on the roller 40.
  • the unit is then in the first position, shown in Figure 7.
  • the dotted line represents the vertical, and the line joining the pivot axis 35 of the lever 32 5 and the axis 37 of rotation of the roller 40 is inclined relative to the vertical of an angle aO.
  • the front portion of the roller 40 is located beyond the bearing face 29 of the shoe 31, towards the interior of the housing 26, at a distance d from said bearing face 29. In this first position, the zone The support of the unit 27 on the mast 14 is formed solely by the roller.
  • the mast 14 causes, by pressing the roller 40, the pivoting of the lever 32 about the axis 3. This movement causes the pivoting and rearward movement of the plate 36 which deviates as well
  • Fig. 8 Shown in Fig. 8.
  • the dashed line represents the vertical, and the line joining the pivot axis 35 of the lever 32 and the axis of rotation of the roller 40 is inclined with respect to the vertical angle ⁇ , the lever pivoted by an angle (a-a ⁇ ) relative to the first position.
  • the support zone of the unit 27 on the mast 14 is formed by the roller 40 and by the
  • the inner device 17 is now described, with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the device 17 here has the shape of a rectangular parallelepiped whose section is a square of side close to the length of the side of the inner section of the fixed mast. 11. More generally, the shape and dimensions of the inner device 17 are adapted to those of the inner section of the fixed mast 11.
  • the device 17 comprises a frame 50 in which are arranged several guide units 27 of the fixed mast 11.
  • the frame 50 is for example mechanically welded.
  • the frame 50 comprises a lower wall 51 intended to be fixed, for example by welding, to the upper end of the mobile mast 14, above the mast 14.
  • the device 17 will be described in the position where the bottom wall 51 is horizontal.
  • the frame 50 also comprises, above the lower wall 51, a first intermediate plate 52 parallel to the bottom wall 51 and connected thereto by a side wall 53 of square section.
  • a shoe 31 made of a material adapted to friction, such as bronze, steel, cast iron, or a synthetic material such as a polyamide.
  • the shoe 31 has a bearing face 29 (opposite to the side wall to which the shoe 31 is fixed) located slightly forward, outwardly of the frame 50, relative to the casing of the frame 50.
  • the pad 31 may extend over substantially the entire length of the corresponding side.
  • the unit 27 may comprise two pads 31 located at the ends of each side of the side wall 53.
  • the framework comprises a first stage 54 then a second intermediate plate 55, a second stage 56 and finally an upper wall 57.
  • the first stage 54 has two vertical side plates 58a, 58b oriented here perpendicularly to the x axis
  • the second stage 56 has two vertical side plates 59a, 59b oriented perpendicular to the side plates 58a, 58b of the first stage 54, here perpendicular to the y axis.
  • the guiding units 27 of the inner device 17 are identical to each other and similar to those of the outer device 16, with the difference that the support 28 does not form the shoe, the shoe 31 being disposed as indicated above in the lower part of the In addition, the front face of the support 28 is set back from the envelope of the frame 50 so as not to come into contact with the mast 11.
  • the first stage 54 comprises four units 27, divided into two sets.
  • the two units 27 of an assembly are arranged so that the axes 37 of the rollers 40 are substantially parallel, for example merged, and orthogonal to the side plates 58a, 58b, the front faces of the supports 28 being directed towards the outside, these units 27 being further apart from each other so as to allow better guidance.
  • the front face of a support 28 of a unit 27 of a set and the front face of a support 28 of a unit 27 of the other set are directed opposite one of the other.
  • the supports 28 of the units 27 of one set are located under the axis 37 of the rollers 40, while the supports 28 of the units 27 of the other set are located above the axis 37 of the rollers 40, that is to say, arranged head to tail, to limit clutter.
  • the second stage 56 also comprises four units 27, divided into two sets, in a manner similar to that described for the first stage 54.
  • the axes 37 of the rollers 40 of the units of the second stage 56 are orthogonal to the axes 37 rollers 40 of the first stage units 54.
  • the number of units 27 of the inner device 17 and their distribution may be different, depending on the efforts to be expected.
  • the inner device 17 is fixed, typically by welding, to the upper end of the mobile mast 14 before the introduction of the mobile mast 14 into the fixed mast 11.
  • shims here not shown
  • the wedge allows adjustment of the transverse spacing (i.e., perpendicular to the first axis) to compensate for imperfections in the inner surface of the first mast.
  • the axis 37 of the roller 40 can be moved between the first and the second position according to the forces exerted by the fixed mast 11, the bearing zone of the unit 27 being respectively formed by the roller 40 only, or by the roller 40 and the pad 31.
  • More than two masts can thus be assembled to each other to form the telescopic arm 9.
  • the number of mobile masts is 1, 2 or 3 for applications in the field of aluminum production by electrolysis.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
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  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

Un dispositif fixé à un premier mât coopère avec une zone de contact située sur la face extérieure d'un deuxième mât (14) coulissant sensiblement coaxialement dans le premier mât. Le dispositif comprend des unités de guidage comprenant : un galet (40) monté rotatif autour d'un axe (37) orthogonal à l'axe des mâts; un patin (31) présentant une face d'appui (29) ; des moyens permettant le déplacement de l'axe du galet perpendiculairement à la zone de contact du mât, selon les efforts exercés par le mât sur le galet. La zone d'appui de l'unité sur le mât est ainsi formée soit du galet seul, soit du galet et du patin.

Description

DISPOSITIF DE GUIDAGE DE MATS COULISSANT L'UN DANS L'AUTRE, BRAS TELESCOPIQUE ET PROCEDE DE GUIDAGE
La présente invention concerne un dispositif de guidage d'un mât apte à coulisser axialement dans un autre mât, un bras télescopique comprenant au moins deux mâts et un tel dispositif, ainsi qu'un procédé de guidage de deux mâts l'un par rapport à l'autre au moyen d'un tel dispositif.
L'invention s'applique en particulier aux bras télescopiques utilisés dans les usines de production d'aluminium.
L'aluminium est produit industriellement selon le procédé de Hall-Héroult, dans des cellules d'électrolyse de l'alumine en solution dans un bain d'électrolyte. Le fonctionnement d'une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide des cellules et les prélèvements ou ajouts d'électrolyte. Afin d'effectuer ces interventions, les usines sont généralement équipées de machines de service comprenant des ponts mobiles qui peuvent être translatés au-dessus des cellules d'électrolyse et sur lesquels peuvent être déplacés des modules de service. Les modules de service portent des bras télescopiques s 'étendant vers les cellules, les bras étant équipés, à leur extrémité inférieure, de divers organes de manutention et d'intervention. Ces organes peuvent être des outils tels que des pelles, des pinces, etc.
Les bras télescopiques comprennent au moins un mât fixé au module de service et un mât mobile portant l'organe de manutention et d'intervention, coulissant axialement dans le premier mât ou autour de celui-ci. Il est nécessaire de réaliser un guidage des mâts l'un par rapport à l'autre et un maintien dans la position souhaitée, afin que l'organe de manutention et d'intervention soit positionné de façon satisfaisante par rapport à la cellule d'électrolyse, selon l'intervention à effectuer.
Selon une première réalisation connue, ce guidage est obtenu par le roulement de galets en acier ou en fonte traitée associés à l'un des mâts sur des rails en acier soudés ou fixés par boutonnage ou crapaudage sur l'autre mât. Mais, si les efforts de guidage sont relativement faibles en fonctionnement normal, des efforts beaucoup plus importants peuvent résulter d'une mauvaise mise en oeuvre des machines de service. Afin de résister à ces efforts accidentels, il est nécessaire de prévoir des galets de grandes dimensions, et les rails doivent être réalisés en un acier très résistant afin d'éviter leur détérioration par les galets. Cette première réalisation est fiable, mais encombrante et coûteuse.
Selon une deuxième réalisation connue, ce guidage est obtenu par le glissement de patins en matériau frottant fixés à l'un des mâts sur des rails en acier soudés ou fixés par boulonnage ou crapaudage sur l'autre mât. Là encore, les rails doivent être réalisés en un acier résistant pour limiter leur usure. Cette deuxième réalisation permet de supporter des efforts importants avec un encombrement réduit, grâce à l'utilisation des patins. Cependant, les patins rendent difficile le coulissement d'un mât dans l'autre, et ils s'usent rapidement du fait du caractère agressif et corrosif de l'environnement de travail, notamment dû à la présence d'alumine.
De plus, les première et deuxième réalisations précitées nécessitent l'usinage de structures longues, pouvant dépasser cinq mètres. Ces structures sont constituées soit par la surface des mâts, qui doit former une surface d'appui satisfaisante pour les rails, soit par les rails eux-mêmes.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de guidage d'un premier mât présentant un premier axe par rapport à un deuxième mât présentant un deuxième axe, le deuxième mât étant destiné à être monté sensiblement coaxialement dans le premier mât de façon à pouvoir coulisser dans celui-ci, le dispositif de guidage étant destiné à être fixé à une extrémité du premier mât ou du deuxième mât, et à coopérer avec une zone de contact située sur la face extérieure du deuxième mât ou sur la face intérieure du premier mât, respectivement, et comprenant au moins une unité de guidage agencée pour coopérer avec une zone de contact du deuxième mât ou du premier mât, respectivement, l'unité présentant une direction de poussée sensiblement orthogonale à la zone de contact avec laquelle elle est destinée à coopérer.
Selon une définition générale de l'invention, l'unité de guidage comprend au moins : un galet monté rotatif autour d'un axe sensiblement orthogonal à la direction de poussée, le dispositif de guidage étant destiné à être monté de sorte que l'axe du galet soit sensiblement orthogonal au premier axe ; un patin présentant une face d'appui sensiblement orthogonale à la direction de poussée ; des moyens aptes à permettre le déplacement de l'axe du galet par rapport au patin, sensiblement parallèlement à la direction de poussée, en fonction des efforts exercés par le mât sur le galet, entre une première position dans laquelle le galet s'étend au-delà de la face d'appui du patin, la zone d'appui de l'unité sur le mât étant formée uniquement par une portion du galet, et une deuxième position dans laquelle le galet ne s'étend pas au-delà de la face d'appui du patin, la zone d'appui de l'unité sur le mât étant formée par une portion du galet et par le patin.
Ainsi, le dispositif permet un guidage satisfaisant du premier mât par rapport au deuxième mât, à la fois en fonctionnement normal lorsque les efforts sont fαibles, via les galets, et dans les cas où s'exerce sur le dispositif des efforts exceptionnels. Dans ce dernier cas, l'appui n'est plus assuré par les galets seuls mais également par les patins, ce qui permet un serrage important sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des galets de grandes dimensions, à des
5 matériaux particulièrement résistants ou à un usinage important, et sans occasionner de détérioration de la zone du mât en contact avec le galet. Les risques de détérioration étant considérablement diminués, la disponibilité du module de service qui porte les bras télescopiques et sa durée de vie sont accrues.
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Pour plus de simplicité, on définit les termes « avant » et « arrière » par rapport à la direction de poussée, le terme avant désignant le sens dirigé vers le mât sur lequel s'appuie le galet et/ou le patin, le terme arrière correspondant au sens opposé.
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Selon une réalisation possible, le dispositif comprend des moyens de rappel élastique aptes à exercer un effort sensiblement parallèlement à la direction de poussée, lesdits moyens de rappel élastique étant agencés de sorte que, lorsque l'axe du galet est dans la première position, ils puissent être comprimés 20 pour permettre le déplacement de l'axe du galet vers la deuxième position. Peuvent également être prévus des moyens de précompression agencés pour que, lorsque l'axe du galet est dans la première position, les moyens de rappel élastique soient comprimés et sollicitent de ce fait l'axe du galet vers l'avant. Il en résulte un meilleur guidage du mât.
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L'axe du galet peut être solidaire d'un levier monté pivotant autour d'un axe fixe par rapport au patin et sensiblement parallèle à l'axe du galet.
Dans ce cas, par exemple, une partie des moyens de rappel élastique est en
30 appui sur une zone du levier, l'axe du galet étant situé entre l'axe du pivotement du levier et ladite zone du levier. On peut obtenir par cette structure une plus grande amplitude de pivotement. En variante, ladite zone du levier est située entre l'axe de pivotement du levier et l'axe du galet.
Selon une réalisation possible, le levier est formé de deux flasques sensiblement parallèles et orthogonaux à l'axe du galet, le galet étant disposé entre les deux flasques, et lesdits flasques sont d'une part placés, à l'une de leurs extrémités, de part et d'autre d'un support fixe par rapport au patin, et reliés par une tige traversant le support, ladite tige formant axe de pivotement du levier par rapport audit support, et d'autre part reliés, à l'autre de leurs extrémités, par une plaque sur laquelle les moyens de rappel élastique sont en appui.
Le patin peut être formé par le support, ou bien être distinct du support.
Les moyens de précompression comprennent par exemple : - un ressort présentant un axe sensiblement parallèle à la direction de poussée, le ressort étant en appui, à une première extrémité, sur une paroi solidaire du patin, disposée typiquement perpendiculairement à la direction de poussée en arrière de l'axe du galet et, à une deuxième extrémité, sur une pièce d'appui solidaire de l'axe du galet ; - des moyens de blocage fixes par rapport au patin, agencés pour empêcher le déplacement de ladite pièce vers l'avant et autoriser le déplacement de ladite pièce vers l'arrière.
Les moyens de blocage peuvent comprendre une tige filetée disposée à l'intérieur du ressort, sensiblement coaxialement à celui-ci, ladite tige filetée présentant une première partie extrême coopérant avec un trou taraudé ménagé dans la paroi sur laquelle la première extrémité du ressort est en appui et une deuxième partie extrême fixée à un élément transversal de blocage, et la pièce d'appui peut présenter un orifice traversant afin de pouvoir être engagée autour de la tige filetée et de pouvoir être en appui contre l'élément trαnsversαl de blocage, sous l'action du ressort, lorsque l'axe du galet est dans la première position.
Ces moyens peuvent en outre comprendre une pièce cylindrique creuse formant entretoise, montée coaxialement autour de la tige filetée, à l'intérieur du ressort, entre la paroi sur laquelle la première extrémité du ressort est en appui et l'élément transversal de blocage.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif est destiné à être fixé à une extrémité du premier mât et à coopérer avec une zone de contact située sur la face extérieure du deuxième mât, ledit dispositif comprenant un logement destiné à recevoir le deuxième mât, et un nombre Nl d'unités de guidage, Nl étant de préférence compris entre 1 et 20 inclus, typiquement entre 2 et 12 inclus, lesdites unités étant disposées sensiblement sur les faces d'un polygone fictif à proximité des angles de celui-ci, les faces d'appui des patins desdites unités étant dirigées vers le logement.
Ce dispositif peut comprendre un boîtier dans lequel sont placées les unités de guidage, et dans lequel est ménagé le logement, le boîtier étant réalisé en au moins deux parties destinées à être assemblées l'une à l'autre autour du deuxième mât.
De plus, des moyens de réglage de l'écartement entre les parties du boîtier peuvent être prévues, afin de régler les dimensions transversales du logement en fonction des dimensions transversales du deuxième mât.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif est destiné à être fixé à une extrémité du deuxième mât et à coopérer avec une zone de contact située sur la face intérieure du premier mât, ledit dispositif présentant une forme extérieure adaptée à la forme intérieure du premier mât et comprenant un nombre N2 d'unités de guidage, N2 étant de préférence compris entre 1 et 20 inclus, typiquement entre 2 et 12 inclus, lesdites unités étant disposées sensiblement sur les faces d'un polygone fictif à proximité des angles de celui- ci, les faces d'appui des patins desdites unités étant dirigées vers l'extérieur du dispositif.
Ce dispositif comprend une ossature sur laquelle sont placées les unités de guidage. Ladite ossature peut comprendre au moins un premier et un deuxième étages, chaque étage comprenant au moins deux unités dont les faces d'appui des patins sont dirigées à l'opposé l'une de l'autre, la direction de poussée des unités du premier étage étant de préférence orthogonale à la direction de poussée des unités du deuxième étage.
Les deux mâts peuvent être des cylindres de révolution ou présenter en coupe la forme d'un polygone, régulier ou non. Une ou plusieurs unités peuvent être prévues par côté du polygone. Les sections des deux mâts peuvent être identiques ou, en variante, être différentes mais adaptées pour que le deuxième mât puisse être inséré dans le premier. Le plus souvent, la section extérieure du deuxième mât et la section intérieure du premier mât sont complémentaires, mais on peut envisager d'autres formes (par exemple l'un des mâts de section carrée et l'autre de section octogonale adaptée).
Selon un autre aspect, l'invention concerne un bras comportant au moins un premier mât présentant un premier axe et un deuxième mât présentant un deuxième axe, monté dans le premier mât sensiblement coaxialement de façon à pouvoir coulisser dans le premier mât, le premier ou le deuxième mât étant destiné à être fixé sur une structure, le bras comprenant en outre au moins un premier et/ou un deuxième dispositifs tel que précédemment décrits, le premier dispositif étant fixé à une extrémité du premier mât et coopérant avec une zone de contact située sur la face extérieure du deuxième mât, le deuxième dispositif étant fixé à une extrémité du deuxième mât et coopérant avec une zone de contact située sur la face intérieure du premier mât. Le premier mât peut comprendre une collerette destinée à la fixation du premier dispositif, ladite collerette étant disposée à l'extrémité correspondante dudit premier mât.
Selon encore un autre aspect, l'invention se rapporte à un procédé de guidage d'un premier mât présentant un premier axe par rapport à un deuxième mât présentant un deuxième axe, le deuxième mât étant destiné à être monté sensiblement coaxialement dans le premier mât de façon à pouvoir coulisser dans celui-ci, le procédé comprenant les étapes consistant à : prévoir au moins un dispositif de guidage tel que précédemment décrit ; fixer ledit dispositif à une extrémité du premier mât, respectivement du deuxième mât ; engager le deuxième mât dans le premier mât, le dispositif étant agencé pour que les galets roulent le long de la face extérieure du deuxième mât, respectivement de la face intérieure du premier mât ; agir sur le dispositif pour placer l'axe du galet dans la première position.
L'un des avantages de l'invention est de permettre un roulement des galets sur le mât sensiblement sans jeu et sans effort de compression.
On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées :
La figure 1 est une représentation schématique d'une salle d'électrolyse destinée à la production d'aluminium, équipée d'une machine de service comprenant des bras télescopiques ;
La figure 2 est une vue en perspective d'un bras télescopique comprenant un premier mât et un deuxième mât engagé axialement dans le premier mât, montrant un dispositif de guidage selon l'invention, placé à l'extérieur des mâts La figure 3 est une vue en coupe longitudinale médiane du bras de la figure 2, montrant en outre un dispositif de guidage selon l'invention placé à l'intérieur des mâts ;
La figure 4 est une vue en perspective du dispositif extérieur de la figure 2 ; La figure 5 est une vue en coupe du dispositif de la figure 4, selon un plan vertical médian parallèle à l'un des côtés dudit dispositif ;
La figure 6 est une vue agrandie et en coupe partielle du détail A de la figure
5;
La figure 7 est une représentation schématique en coupe partielle du deuxième mât et du dispositif de la figure 4 coopérant avec ledit mât, lorsque l'appui sur le mât est obtenu par le galet seul ;
La figure 8 est une représentation schématique en coupe partielle du deuxième mât et du dispositif de la figure 4 coopérant avec ledit mât, lorsque l'appui sur le mât est obtenu par le galet et le patin ; La figure 9 est une vue en perspective du dispositif intérieur de la figure 3 ; et
La figure 10 est une vue latérale du dispositif de la figure 9, une plaque latérale de l'ossature ayant été ôtée.
Les usines de production d'aluminium comprennent une ou plusieurs salles d'électrolyse 1. Tel qu'illustré à la figure 1 , chaque salle d'électrolyse 1 comporte plusieurs cellules d'électrolyse 2 disposées en rangées. Une cellule d'électrolyse 2 comprend une série d'anodes 3 munies chacune d'une tige métallique 4 permettant sa fixation et son raccordement électrique à un cadre anodique métallique (non représenté).
La salle d'électrolyse 1 comprend également au moins une machine de service 5 servant à effectuer des opérations sur les cellules 2 telles que les changements d'anode 3 ou les prélèvements ou ajouts d'électrolyte. La machine de service 5 peut également servir à la manutention de charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes. La machine de service 5 comprend un pont mobile 6 qui repose et circule sur des chemins de roulement 7a, 7b disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe de la rangée de cellules 2. Le pont mobile 6 peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse 1.
La machine de service 5 comprend également un module de service 8 apte à être déplacé sur le pont mobile 6 comme indiqué par la double flèche de la figure 1. Le module de service 8 porte un ou plusieurs bras télescopiques 9 s' étendant vers le bas, vers les cellules 2. Selon les applications, les bras 9 sont disposés sensiblement verticalement ou de façon inclinée par rapport à la verticale. Pour des raisons de commodité et de clarté, la description sera effectuée dans le cas où les bras 9 sont sensiblement verticaux.
Les bras 9 sont équipés, à leur, extrémité inférieure, de divers organes 10 de manutention et d'intervention. Ces organes peuvent notamment être un piqueur (servant à briser la couche d'alumine et le bain solidifié qui couvre généralement les anodes 3), une pelle à croûtes (servant à dégager l'emplacement de l'anode 3, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides qui s'y trouvent), une pince de manutention des anodes 3 (servant à saisir et manipuler les anodes 3 par leur tige 4 pour l'enlèvement des anodes usées et la mise en place d'anodes neuves dans la cellule 2), etc.
Le bras télescopique 9, tel que représenté sur les figures 2 et 3, comprend tout d'abord un mât fixe 11 en métal, par exemple en acier, monté sur le module de service 8. Le mât fixe 11 est creux et présente un axe vertical 12. Le mât fixe 11 est ici de section carrée, et possède un côté de longueur typiquement comprise entre 100 et 800 mm. D'autres formes sont envisageables, le mât 11 pouvant être de section polygonale ou présenter la forme d'un cylindre de révolution. La section carrée présente l'avantage de permettre un maintien très satisfaisant sous des efforts de torsion. A son extrémité inférieure, le mât 11 comprend une collerette 13 plane et horizontale, de section carrée. Le bras télescopique 9 comprend également un mât mobile 14, qui peut être creux pour en limiter le poids, d'axe 15, réalisé en métal, par exemple en acier. Le mât mobile 14 présente une forme extérieure complémentaire de la forme intérieure du mât fixe 11, afin de pouvoir être placé à l'intérieur du mât fixe 11 de sorte que les axes 14, 15 soient sensiblement confondus, et afin de pouvoir coulisser axialement par rapport au mât fixe 11. Dans la réalisation représentée, le mât mobile 14 possède une section carrée et présente un côté de longueur inférieure à la longueur du côté de la section du mât fixe 11. Ainsi, lorsque les mâts 11, 14 sont coaxiaux, il existe entre eux un jeu j transversal, typiquement de 10 à 20 mm, permettant le coulissement axial.
On définit un repère orthogonal direct (x,y,z), tel que représenté sur la figure 2, dans lequel l'axe z correspond à l'axe 12 du mât fixe 11 et est orienté dans le sens de la pénétration du mât mobile 14. Dans la description qui suit, l'axe z est vertical ascendant, mais il pourrait être oblique. Plus généralement, l'axe z est l'axe de référence dans le cas du déplacement relatif de deux mâts, le mât de référence pouvant être fixe ou lui-même mobile par rapport à un autre mât.
Enfin, le bras télescopique 9 comprend un dispositif de guidage extérieur 16, fixé à l'extrémité inférieure du mât fixe 11, et un dispositif de guidage intérieur 17, fixé à l'extrémité supérieure du mât mobile 14. Ces deux dispositifs 16, 17 sont destinés à guider le coulissement du mât mobile 14 dans le mât fixe 11.
Comme illustré sur les figures 4 et 5, le dispositif extérieur 16 comporte un boîtier 18 qui présente ici la forme d'un parallélépipède rectangle de section carrée.
Le boîtier 18 comporte une paroi latérale 19 présentant quatre côtés, ainsi qu'une paroi inférieure 20 et une paroi supérieure 21 destinée à être fixée à la collerette 13 du mât fixe 11, en dessous de celle-ci. A fin de simplification, le boîtier 18 sera décrit dans la position où les parois inférieure 20 et supérieure 21 sont horizontales (perpendiculaires à l'axe z). Le boîtier 18 est formé de deux parties 22a, 22b identiques assemblées l'une à l'autre selon un plan diagonal vertical du boîtier 18. A cet effet, chacune des parties 22a, 22b comprend, à chacune de ses extrémités latérales, une patte 23 parallèle au plan diagonal d'assemblage des deux parties 22a, 22b. Pour l'assemblage du boîtier 18, les pattes 23 des parties 22a, 22b sont fixées deux à deux par des boulons 24, avec interposition d'une cale 25 de réglage.
Les parois inférieure 20 et supérieure 21 présentent toutes deux une ouverture centrale en forme de carré dont la longueur des côtés est voisine de la longueur des côtés du mât mobile 14. Est ainsi défini dans le boîtier 18 un logement vertical 26, destiné à recevoir le mât mobile 14, et dont les dimensions transversales peuvent être ajustées en choisissant une cale 25 d'épaisseur déterminée. Plus généralement, le logement 26 présente une forme et des dimensions adaptées à celles du mât 14.
Le dispositif extérieur 16 comprend en outre plusieurs unités 27 de guidage du mât mobile 14, le nombre d'unités étant adapté aux efforts de sollicitation de l'outil 10 porté par le mât 14. Dans la réalisation représentée, le dispositif 16 comprend deux unités 27 par côté de la paroi latérale 19, soit huit unités 27.
La description qui suit est effectuée en référence à l'unité située à l'extrémité gauche de la figure 5, pour plus de simplicité.
L'unité 27 comporte un support 28 placé contre la paroi latérale 19 et fixé sous la paroi supérieure 21, par exemple par des vis, à l'intérieur du boîtier 18. Le support 28 est sensiblement parallélépipédique. Il présente une hauteur (selon z) d'environ un quart de la hauteur intérieure du boîtier 18, entre les parois inférieure 20 et supérieure 21. En outre, il s'étend selon x (perpendiculairement à la paroi latérale 19 à laquelle il est fixé) sur une distance suffisante pour que sa face avant 29 (opposée à la paroi latérale 19 à laquelle le support 28 est fixé) soit située légèrement en avant, vers l'intérieur du logement 26, par rαpport au bord 30 de l'ouverture centrale de la paroi supérieure 21. Le support est réalisé en un matériau adapté au frottement, tel que le bronze, l'acier, la fonte, ou une matière synthétique comme un polyamide, et constitue ainsi un patin 31, la face avant formant la face d'appui 29 du patin 31.
L'unité 27 comporte également un levier 32 formé de deux flasques 33a, 33b parallèles et verticaux, s'étendant perpendiculairement à l'axe y. A leur partie supérieure, située à proximité de la paroi supérieure 21 du boîtier 18, les flasques 33a, 33b sont placés de part et d'autre du patin 31 et reliés par une tige 34 orientée parallèlement à l'axe y, le levier 32 pouvant ainsi pivoter autour de l'axe 35 de la tige 34. A leur partie inférieure, située à proximité de la paroi inférieure 20 du boîtier 18, les flasques 33a, 33b présentent une échancrure 60 ouverte à l'opposé du logement 26. Une plaque 36, orthogonale à l'axe x, est fixée dans les deux échancrures 60, reliant ainsi les deux flasques 33a, 33b à leur partie inférieure. La plaque 36 présente une forme en croix, vue selon la direction y, et est retenue dans des rainures ménagées dans les côtés inférieur et supérieur de l' échancrure 60. En outre, la plaque 36 présente un orifice traversant 36a sensiblement central.
En partie centrale, sensiblement à mi-hauteur du boîtier 18, les deux flasques 33a, 33b sont reliés par une tige d'axe 37 parallèle à l'axe y, maintenue par d'un côté par un écrou 38 et de l'autre par une pièce de maintien 39. Un galet 40 est monté rotatif autour de la tige d'axe 37, entre les flasques 33a, 33b. Dans cet exemple, le diamètre du galet 40 est de l'ordre du tiers de la hauteur du boîtier 18.
Enfin, l'unité 27 comporte, en partie inférieure du boîtier 18 et à l'intérieur de celui-ci, une tige 41 d'axe 42, s'étendant selon l'axe x, ladite tige 41 étant filetée au moins à ses deux parties extrêmes. Une première partie extrême de la tige filetée 41 coopère avec un trou taraudé ménagé dans la paroi latérale 19 et avec un écrou 43 situé à l'extérieur du boîtier 18. A l'autre extrémité de la tige filetée 41, vers le logement 26, est disposée une rondelle 44 en appui contre la tête 45 de la tige filetée 41. Autour de la tige filetée 41 est montée coaxialement une entretoise 46 cylindrique creuse, de diamètre intérieur supérieur au diamètre de la tige filetée. L'entretoise 46 s'étend entre la paroi 5 latérale 19 et la rondelle 44 et maintient entre ces deux éléments une distance fixe telle que la vis 45 ne s'étende pas au-delà de la face d'appui 29 du patin 31. En variante, on peut prévoir une pièce intermédiaire 47 entre la paroi latérale 19 et l'entretoise 46 (voir figure 6).
/o La plaque 36 est engagée autour de l'entretoise 46, via l'orifice 36a, dont le diamètre est sensiblement supérieur au diamètre extérieur de l'entretoise 46. Enfin, un ressort hélicoïdal 48 est placé autour de la tige filetée 41 et autour de l'entretoise 46, sensiblement coaxialement. Le ressort s'appuie d'une part sur la face intérieure de la paroi latérale 19 du boîtier 18, et d'autre part sur la plaque
!5 36.
Les autres unités 27 sont identiques à celle qui vient d'être décrite. Les deux unités 27 situées sur un même côté de la paroi latérale 19 sont placées de sorte que les axes 37 des galets 40 soient sensiblement parallèles, par exemple 20 confondus, la face d'appui 29 de chacun des patins 31 étant dirigée vers le logement 26 et située sensiblement dans un même plan vertical (parallèle à l'axe z). Ces deux unités 27 sont de plus écartées l'une de l'autre de façon à assurer un meilleur guidage du mât mobile 14. Dans le boîtier 18, les unités 27 de deux côtés opposés de la paroi latérale 19 se font face deux à deux.
25
Pour la mise en place du dispositif extérieur 16 autour du mât mobile 14, on détermine les dimensions transversales du mât mobile 14 pour choisir la cale 25 adaptée permettant que, une fois les deux parties 22a, 22b du boîtier 18 assemblées, et la paroi supérieure 21 du boîtier 18 fixée à la collerette 13 du 30 mât fixe 11, les galets 40 des unités 27 roulent sur le mât mobile 14 sans jeu et sans effort de compression. La tige filetée 41 permet de comprimer le ressort 48 pαr l'intermédiaire des plaques 36, la longueur de l'entretoise 46 étant choisie pour créer l'effort de précontrainte souhaité sur le galet 40. L'unité est alors dans la première position, représentée sur la figure 7. La ligne pointillée représente la verticale, et la ligne joignant l'axe 35 de pivotement du levier 32 5 et l'axe 37 de rotation du galet 40 est inclinée par rapport à la verticale d'un angle aO. La portion avant du galet 40 est située au-delà de la face d'appui 29 du patin 31, vers l'intérieur du logement 26, à une distance d de ladite face d'appui 29. Dans cette première position, la zone d'appui de l'unité 27 sur le mât 14 est formée uniquement par le galet.
Î0
Si l'effort exercé par le mât mobile 14 sur le galet 40 dépasse l'effort de précontrainte du ressort 48, le mât 14 provoque, par appui sur le galet 40, le pivotement du levier 32 autour de l'axe 3. Ce mouvement entraîne le pivotement et le déplacement vers l'arrière de la plaque 36 qui s'écarte ainsi
15 de la rondelle 44. Cela est rendu possible à la fois par le fait que le ressort 48 se comprime et par le fait que diamètre de l'orifice 36a est supérieur au diamètre extérieur de l'entretoise 46. Le pivotement du levier s'arrête lorsque la portion avant du galet 40 s'étend sensiblement dans le même plan vertical que la face d'appui 29 du patin 31. L'unité 27 est alors dans la deuxième position,
20 représentée sur la figure 8. La ligne pointillée représente la verticale, et la ligne joignant l'axe 35 de pivotement du levier 32 et l'axe 37 de rotation du galet 40 est inclinée par rapport à la verticale d'un angle a, le levier ayant pivoté d'un angle (a-aθ) par rapport à la première position. Dans cette deuxième position, la zone d'appui de l'unité 27 sur le mât 14 est formée par le galet 40 et par le
25 patin 31. Ainsi, si l'effort exercé par le mât 14 continue d'augmenter, l'effort sur le galet 40 reste limité à l'effort résultant de la compression du ressort 48, et le reste de l'effort exercé par le mât 14 est repris par le patin 31. De ce fait, on évite une déformation du mât 14 par les galets 40, et il n'est plus nécessaire de prévoir des rails sur le mât ni de réaliser le mât en un matériau très résistant.
30 Il est ainsi possible d'utiliser des galets de petite taille, qui suffisent pour obtenir un guidage satisfaisant lorsque les efforts sont faibles, en fonctionnement normal. Le dispositif peut également accepter des efforts accidentels importants, puisque, dans ce cas, l'appui se fait également sur les patins. La surface de contact des patins 31 sur le mât est dimensionnée de sorte que la pression unitaire reste faible. On peut donc utiliser des profils standard qui servent à la fois de mât et de rail de roulement, sans usinage.
On décrit à présent le dispositif intérieur 17, en référence aux figures 9 et 10. Le dispositif 17 présente ici la forme d'un parallélépipède rectangle dont la section est un carré de côté voisin de la longueur du côté de la section intérieure du mât fixe 11. Plus généralement, la forme et les dimensions du dispositif intérieur 17 sont adaptées à celles de la section intérieure du mât fixe 11.
Le dispositif 17 comprend une ossature 50 dans laquelle sont disposées plusieurs unités de guidage 27 du mât fixe 11. L'ossature 50 est par exemple mécano- soudée.
L'ossature 50 comporte une paroi inférieure 51 destinée à être fixée, par exemple par soudage, à l'extrémité supérieure du mât mobile 14, au-dessus du mât 14. A fin de simplification, le dispositif 17 sera décrit dans la position où la paroi inférieure 51 est horizontale.
L'ossature 50 comprend également, au-dessus de la paroi inférieure 51, une première plaque intermédiaire 52 parallèle à la paroi inférieure 51 et reliée à celle-ci par une paroi latérale 53 de section carrée. Sur chacun des côtés de la paroi latérale 53 est fixé, par exemple par vissage, un patin 31 réalisé en un matériau adapté au frottement, tel que le bronze, l'acier, la fonte, ou une matière synthétique comme un polyamide. Le patin 31 présente une face d'appui 29 (opposée à la paroi latérale à laquelle le patin 31 est fixé) située légèrement en avant, vers l'extérieur de l'ossature 50, par rapport à l'enveloppe de l'ossature 50. Le patin 31 peut s'étendre sur sensiblement toute la longueur du côté correspondant. En variante, l'unité 27 peut comporter deux patins 31 localisés aux extrémités de chacun des côtés de la paroi latérale 53.
Au-dessus de la première plaque intermédiaire 52, l'ossature comprend un premier étage 54 puis une deuxième plaque intermédiaire 55, un deuxième étage 56 et enfin une paroi supérieure 57. Le premier étage 54 présente deux plaques latérales verticales 58a, 58b orientées ici perpendiculairement à l'axe x, et le deuxième étage 56 présente deux plaques latérales verticales 59a, 59b orientées perpendiculairement aux plaques latérales 58a, 58b du premier étage 54, soit ici perpendiculairement à l'axe y.
En pratique, les unités de guidage 27 du dispositif intérieur 17 sont identiques entre elles et similaires à celles du dispositif extérieur 16, à la différence que le support 28 ne forme pas le patin, le patin 31 étant disposé comme indiqué précédemment en partie inférieure du dispositif 17. De plus, la face avant du support 28 est située en retrait par rapport à l'enveloppe de l'ossature 50 pour ne pas venir en contact avec le mât 11.
Le premier étage 54 comporte quatre unités 27, réparties en deux ensembles. Les deux unités 27 d'un ensemble sont disposées de sorte que les axes 37 des galets 40 soient sensiblement parallèles, par exemple confondus, et orthogonaux aux plaques latérales 58a, 58b, les faces avant des supports 28 étant dirigées vers l'extérieur, ces unités 27 étant de plus écartées l'une de l'autre de façon à permettre un meilleur guidage. Ainsi, la face avant d'un support 28 d'une unité 27 d'un ensemble et la face avant d'un support 28 d'une unité 27 de l'autre ensemble sont dirigées à l'opposé l'une de l'autre. De plus, les supports 28 des unités 27 d'un ensemble sont situés sous l'axe 37 des galets 40, tandis que les supports 28 des unités 27 de l'autre ensemble sont situés au-dessus de l'axe 37 des galets 40, c'est-à-dire disposés tête bêche, afin de limiter l'encombrement.
Le deuxième étage 56 comporte également quatre unités 27, réparties en deux ensembles, de façon similaire à ce qui a été décrit pour le premier étage 54. De plus, les axes 37 des galets 40 des unités du deuxième étage 56 sont orthogonaux aux axes 37 des galets 40 des unités du premier étage 54.
Bien entendu, le nombre d'unités 27 du dispositif intérieur 17 et leur répartition peuvent être différents, selon les efforts à prévoir.
Le dispositif intérieur 17 est fixé, typiquement par soudage, à l'extrémité supérieure du mât mobile 14 avant l'introduction du mât mobile 14 dans le mât fixe 11. Une fois que les dimensions intérieures du mât fixe 11 sont déterminées, on place des cales (ici non représentées) de dimensions adaptées, de même épaisseur, d'une part entre le support 28 et l'ossature 50 (par exemple la paroi 70) et d'autre part entre le ressort 48 et l'ossature 50 (par exemple la paroi 70), afin que les galets 40 des unités 27 roulent sur le mât fixe 11 sans jeu et sans effort de compression. La cale permet un ajustement de l'espacement transversal (c'est-à-dire perpendiculairement au premier axe) afin de compenser les imperfections de la surface intérieure du premier mât.
Et, comme pour le dispositif extérieur 16, l'axe 37 du galet 40 peut être déplacé entre la première et la deuxième position suivant les efforts exercés par le mât fixe 11, la zone d'appui de l'unité 27 étant formée respectivement par le galet 40 seulement, ou par le galet 40 et le patin 31.
Plus de deux mâts peuvent ainsi être assemblés les uns aux autres pour former le bras télescopique 9. Le nombre de mâts mobiles est de 1 , 2 ou 3 pour les applications dans le domaine de la production d'aluminium par électrolyse. I! va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci- dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de guidage d'un premier mât (1 1 ) présentant un premier axe (12) par rapport à un deuxième mât (14) présentant un deuxième axe (15), le
5 deuxième mât (14) étant destiné à être monté sensiblement coaxialement dans le premier mât (1 1 ) de façon à pouvoir coulisser dans celui-ci, le dispositif de guidage (16, 17) étant destiné à être fixé à une extrémité du premier mât (1 1 ) ou du deuxième mât (14), et à coopérer avec une zone de contact située sur la face extérieure du deuxième mât (14), ou sur la face m intérieure du premier mât (1 1 ), respectivement, et comprenant au moins une unité (27) de guidage agencée pour coopérer avec une zone de contact du deuxième mât (14) ou du premier mât (1 1 ), respectivement, l'unité (27) présentant une direction de poussée sensiblement orthogonale à la zone de contact avec laquelle elle est destinée à coopérer, caractérisé en ce que
15 l'unité (27) de guidage comprend au moins :
- un galet (40) monté rotatif autour d'un axe (37) sensiblement orthogonal à la direction de poussée, le dispositif de guidage (16, 17) étant destiné à être monté de sorte que l'axe (37) du galet (40) soit sensiblement orthogonal au premier axe ;
20 - un patin (31 ) présentant une face d'appui (29) sensiblement orthogonale à la direction de poussée ;
- des moyens aptes à permettre le déplacement de l'axe (37) du galet (40) par rapport au patin (31 ), sensiblement parallèlement à la direction de poussée, en fonction des efforts exercés par le mât (1 1, 14) sur le galet (40),
25 entre une première position dans laquelle le galet (40) s'étend au-delà de la face d'appui (29) du patin (31 ), la zone d'appui de l'unité (27) sur le mât (1 1 , 14) étant formée uniquement par une portion du galet (40), et une deuxième position dans laquelle le galet (40) ne s'étend pas au-delà de la face d'appui (29) du patin (31 ), la zone d'appui de l'unité (27) sur le mât (1 1 ,
30 14) étant formée par une portion du galet (40) et par le patin (31 ).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel élastique (48) aptes à exercer un effort sensiblement parallèlement à la direction de poussée, lesdits moyens de rappel élastique (48) étant agencés de sorte que, lorsque l'axe (37) du galet (40) est dans la première position, ils puissent être comprimés pour permettre le déplacement de l'axe (37) du galet (40) vers la deuxième position.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de précompression (41 , 44, 45, 46) agencés pour que, lorsque l'axe (37) du galet (40) est dans la première position, les moyens de rappel élastique (48) soient comprimés et sollicitent de ce fait l'axe (37) du galet (40) vers l'avant.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'axe (37) du galet (40) est solidaire d'un levier (32) monté pivotant autour d'un axe (35) fixe par rapport au patin (31 ) et sensiblement parallèle à l'axe (37) du galet (40).
5. Dispositif selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'une partie des moyens de rappel élastique (48) est en appui sur une zone du levier (32), l'axe (37) du galet (40) étant situé entre l'axe (35) de pivotement du levier (32) et ladite zone du levier (32).
6. Dispositif selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'une partie des moyens de rappel élastique (48) est en appui sur une zone du levier (32), ladite zone du levier (32) étant située entre l'axe (35) de pivotement du levier (32) et l'axe (37) du galet (40).
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le levier (32) est formé de deux flasques (33a, 33b) sensiblement parallèles et orthogonaux à l'axe (37) du galet (40), le galet (40) étant disposé entre les deux flasques (33a, 33b), et en ce que lesdits flasques (33a, 33b) sont d'une part placés, à l'une de leurs extrémités, de part et d'autre d'un support (28) fixe par rapport au patin (31 ), et reliés par une tige (34) traversant le support (28), ladite tige (34) formant axe de pivotement (35) du levier (32) par rapport audit support (28), et d'autre part reliés, à l'autre de leurs extrémités, par une plaque (36) sur laquelle les moyens de rappel élastique (48) sont en appui.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le support (28) forme le patin (31 ).
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le patin (31 ) est distinct du support (28).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un ressort (48) présentant un axe (37) sensiblement parallèle à la direction de poussée, le ressort (48) étant en appui, à une première extrémité, sur une paroi (19, 47) solidaire du patin (31), disposée sensiblement perpendiculairement à la direction de poussée en arrière de l'axe (37) du galet (40) et, à une deuxième extrémité, sur une pièce d'appui (36) solidaire de l'axe du galet (40) ;
- des moyens de blocage (41 , 44, 45, 46) fixes par rapport au patin (31 ), agencés pour empêcher le déplacement de ladite pièce (36) vers l'avant et autoriser le déplacement de ladite pièce (36) vers l'arrière.
1 1. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de blocage comprennent une tige filetée (41 ) disposée à l'intérieur du ressort
(48), sensiblement coaxialement à celui-ci, ladite tige filetée (41 ) présentant une première partie extrême coopérant avec un trou taraudé ménagé dans la paroi (19) sur laquelle la première extrémité du ressort (48) est en appui et une deuxième partie extrême fixée à un élément transversal de blocage (44), et en ce que la pièce d'appui (36) présente un orifice traversant (36a) afin de pouvoir être engagée autour de la tige filetée (41 ) et de pouvoir être en appui contre l'élément transversal de blocage (44), sous l'action du ressort (48), lorsque l'axe (37) du galet (40) est dans la première position.
12. Dispositif selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une pièce cylindrique creuse formant entretoise (46) montée coaxialement autour de la tige filetée (41 ), à l'intérieur du ressort (48), entre la paroi (19) sur laquelle la première extrémité du ressort (48) est en appui et l'élément transversal de blocage (44).
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est destiné à être fixé à une extrémité du premier mât (1 1 ) et à coopérer avec une zone de contact située sur la face extérieure du deuxième mât (14), ledit dispositif (16) comprenant un logement (26) destiné à recevoir le deuxième mât (14), et un nombre Nl d'unités (27) de guidage disposées sensiblement sur les faces d'un polygone fictif à proximité des angles de celui-ci, les faces d'appui des patins (31 ) desdites unités (27) étant dirigées vers le logement (26).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que NI est compris entre 1 et 20 inclus.
15. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (18) dans lequel sont placées les unités (27) de guidage, et dans lequel est ménagé le logement (26), le boîtier (18) étant réalisé en au moins deux parties (22a, 22b) destinées à être assemblées l'une à l'autre autour du deuxième mât (14).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage (25) de l'écartement entre les parties (22a, 22b) du boîtier (18), afin de régler les dimensions transversales du logement (26) en fonction des dimensions transversales du deuxième mât (14).
5
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est destiné à être fixé à une extrémité du deuxième mât (14) et à coopérer avec une zone de contact située sur la face intérieure du premier mât (1 1 ), ledit dispositif (17) présentant une forme extérieure adaptée à la forme m intérieure du premier mât (1 1 ) et comprenant un nombre N2 d'unités (27) de guidage disposées sensiblement sur les faces d'un polygone à proximité des angles de celui-ci, les faces d'appui des patins (31 ) desdites unités (27) étant dirigées vers l'extérieur du dispositif (17).
15 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que N2 est compris entre 1 et 20 inclus.
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend une ossature (50) sur laquelle sont placées les unités (27) de guidage, ladite
20 ossature (50) comprenant au moins un premier et un deuxième étages (54, 56), chaque étage comprenant au moins deux unités (27) dont les faces d'appui (29) des patins (31 ) sont dirigées à l'opposé l'une de l'autre, la direction de poussée des unités (27) du premier étage (54) étant orthogonale à la direction de poussée des unités (27) du deuxième étage
25 [56) .
20. Bras télescopique comportant au moins un premier mât (1 1 ) présentant un premier axe (12) et un deuxième mât (14) présentant un deuxième axe (15), monté dans le premier mât (1 1 ) sensiblement coaxialement de façon à
30 pouvoir coulisser dans le premier mât (1 1 ), le premier ou le deuxième mât (1 1 , 14) étant destiné à être fixé sur une structure (8), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un premier et/ou un deuxième dispositifs (16, 17) selon l'une des revendications 1 à 19, le premier dispositif (16) étant fixé à une extrémité du premier mât (1 1 ) et coopérant avec une zone de contact située sur la face extérieure du deuxième mât (14), le deuxième dispositif (17) étant fixé à une extrémité du deuxième mât (14) et coopérant avec une zone de contact située sur la face intérieure du premier mât (1 1 ).
21. Bras télescopique selon la revendication 20, caractérisé en ce que le premier mât (1 1 ) comprend une collerette (13) destinée à la fixation du premier dispositif (16), ladite collerette (13) étant disposée à l'extrémité correspondante dudit premier mât (1 1 ).
22. Procédé de guidage d'un premier mât (1 1 ) présentant un premier axe (12) par rapport à un deuxième mât (14) présentant un deuxième axe (15), le deuxième mât (14) étant destiné à être monté sensiblement coaxialement dans le premier mât (1 1 ) de façon à pouvoir coulisser dans celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- prévoir au moins un dispositif de guidage (16, 17) selon l'une des revendications 1 à 19 ; - fixer ledit dispositif (16, 17) à une extrémité du premier mât (1 1 ), respectivement du deuxième mât (14) ;
- engager le deuxième mât (14) dans le premier mât (1 1 ), le dispositif (16, 17) étant agencé pour que les galets (40) roulent le long de la face extérieure du deuxième mât (14), respectivement de la face intérieure du premier mât ( 1 1 ) ;
- agir sur le dispositif (16, 17) pour placer l'axe (37) du galet (40) dans la première position.
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