EP2132363A1 - Module de service muni d'au moins une pince a anode et d'un moyen permettant d'exercer une force ou un choc sur la tige d'anode - Google Patents

Module de service muni d'au moins une pince a anode et d'un moyen permettant d'exercer une force ou un choc sur la tige d'anode

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Publication number
EP2132363A1
EP2132363A1 EP08787817A EP08787817A EP2132363A1 EP 2132363 A1 EP2132363 A1 EP 2132363A1 EP 08787817 A EP08787817 A EP 08787817A EP 08787817 A EP08787817 A EP 08787817A EP 2132363 A1 EP2132363 A1 EP 2132363A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rod
anode
contact
activator
handling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08787817A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Van Acker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives ECL SAS
Original Assignee
ECL SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ECL SAS filed Critical ECL SAS
Publication of EP2132363A1 publication Critical patent/EP2132363A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/10—External supporting frames or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/22—Rigid members, e.g. L-shaped members, with parts engaging the under surface of the loads; Crane hooks
    • B66C1/28—Duplicate, e.g. pivoted, members engaging the loads from two sides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C17/00—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports
    • B66C17/06—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports specially adapted for particular purposes, e.g. in foundries, forges; combined with auxiliary apparatus serving particular purposes
    • 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
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C25C3/125—Anodes based on carbon
    • 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
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the invention relates to aluminum production plants by igneous electrolysis according to the Hall-Héroult process. It relates more particularly to the handling equipment used in said factories for handling the anodes during their replacement in the electrolysis cells.
  • Aluminum metal is produced industrially by igneous electrolysis, namely by electrolysis of alumina in solution in a bath of molten cryolite, called electrolyte bath, according to the well-known Hall-Héroult process.
  • the electrolyte bath is contained in tanks, called “electrolysis cells", comprising a steel box, which is coated internally with refractory and / or insulating materials, and a cathode assembly located at the bottom of the tank, anodes typically carbonaceous material, are partially immersed in the electrolyte bath.
  • the assembly formed by an electrolytic cell, its anodes and the electrolyte bath is called an electrolysis cell.
  • the plants contain a large number of electrolysis cells arranged in line, in buildings called halls or electrolysis rooms, and connected electrically in series using connecting conductors, so as to optimize the ground occupation of the cells. factories.
  • the cells are generally arranged to form two or more parallel lines that are electrically bonded together by end conductors.
  • the electrolysis current thus cascades from one cell to the next.
  • the cells comprise series of anodes each in the form of an anode block connected to a metal rod, called the anode rod.
  • the rod generally has a rectangular section so that one of its faces can be held firmly in contact with an anode frame which extends over the entire length of the cell and brings the electrolysis current.
  • 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.
  • lifting and handling units comprising an overhead traveling crane, which can be translated over and along the electrolysis cells and a trolley on which is fixed a service module comprising a suitable chassis to be fixed on said carriage and a handling unit and intervention comprising several tools, such as shovels, clamps and hoists.
  • the tool for handling and moving loads such as anodes includes a gripper able to grip the load, called “handling gripper” or “anode gripper”.
  • this clamp is placed close to the anode rod intended to be gripped, then closed on the rod so that the anode can be lifted, moved, then positioned or deposited at the anode. desired place.
  • anodic drop As low as possible: an anode drop of 15 mV is translated by a significant loss of productivity of the tank, on the one hand by the reduction of the share of the electric power supplied which is actually devoted to the electrolysis, on the other hand by the lengthening of the duration of the revving of the anode.
  • a first object according to the invention is a service module of a series of electrolysis cells for the manufacture of aluminum by igneous electrolysis, each cell comprising a series of anodes provided with a metal rod intended for fixing. and the electrical connection of the anodes to a metal anode frame, said service module comprising a frame adapted to be fixed on a mobile element, typically a carriage traveling on a mobile bridge, and at least one anode handling unit connected to said frame, characterized in that it also comprises, integral with said anode handling unit, an activator capable of exerting at least one force or impact on the anode rod, with an intensity such that, although the rod is firmly maintained in contact with the anode frame, the respective contact surfaces of the rod and the anode frame are displaced - AT -
  • activator capable of exerting at least one force or shock means any means (fixed on the handling unit or integral thereof) provided for
  • the intensity of the force or impact must therefore preferably be defined or verified - essentially by the observation of a low anodic drop, typically less than a value between 13 and 15 mV - on a case-by-case basis, by tests. prerequisites, on
  • the anode frame is in the form of a section of rectangular section.
  • the anode rod generally has a prismatic shape with a planar face intended to come into contact with the planar surface of the anode frame.
  • said activator exerts at least one force, or emits at least one shock oriented (e) in a plane parallel to the plane of contact between the rod and the anode frame.
  • said activator is driven by at least one actuator able to move it from a position where said activator is not in contact with the anode rod to a position where said activator is in contact, direct or indirect (that is to say, through intermediate parts), the anode rod, and / or able to make an opposite displacement. It may be more efficient to perform
  • the actuator is arranged in such a way that the force applied on the rod, preferably oriented in a plane parallel to the contact plane, is not directed vertically, but horizontally. or obliquely, not pointing towards said contact surface.
  • the service module preferably comprises a frame and a turret mounted on the frame so as to be pivotable about a vertical axis and equipped with said anode handling unit.
  • the anode handling unit advantageously comprises at least one anode clamp mounted on an actuator, typically an articulated arm or a telescopic arm.
  • said activator is integral with said anode clamp.
  • the actuator of the clamp is used to also animate the activator. In other modalities, a different actuator is used.
  • the force - or the shock or the series of shocks - makes it possible to generate one or more micro-displacements parallel to the surface of the contact between the rod and the anode frame so that the contact surface is stressed in shear.
  • Such a relatively low energy is sufficient to generate, in particular when acting in shear, micro-displacements which level, locally crush some micro-roughness of the surfaces in contact and / or tear the low conductive oxide layers.
  • the Applicant has found with surprise that this phenomenon occurs although the rod is also maintained strongly pressed against the anode frame by means of a connector such as that described in French patent FR 2884 833. This provides a better conformation surfaces and better electrical contact between the anode rod and the anode frame. D ⁇ s the case where, to improve the electrical contact, one chooses to exert a force of traction or thrust, the actuator is advantageously a hydraulic cylinder.
  • a service module which also comprises, integral with said anode handling unit, a counter-support means which, with the aid of another actuator, is suitable to come into contact with the anode frame in the vicinity of the corresponding anode and to exert a reaction force opposing the force of said activator, so as to maintain the anode frame in place
  • the actuator cylinder of the gripper is used which exerts a substantially vertical force upward and a vertical displacement cylinder is attached to the gripper body, the end of the rod of which comes into contact with the upper edge of the anode frame, to help it withstand the local stress associated with the rise of the clamp and transmitted through the stem through the contact rod / anode frame held tightly tight.
  • said actuator different from the actuator of the anode clamp, comprises at least one hydraulic cylinder mounted integral with the handling unit of the anodes, preferably mounted integral with the turret, typically attached to the clamp body, so that the end of the jack rod can contact a neighboring anode, a protrusion attached to the anode frame, such as a hook for collecting the rod of a connector, or a positive rise located in the vicinity of the anode concerned,
  • Said activator according to the invention may, instead of exerting a force, emit one or more shocks. It will be called striker in the first case and shock generator in the second case.
  • said activator comprises at least one striker which follows a path in a plane parallel to the plane of contact between the anode rod and the anode frame.
  • the firing pin is associated with an actuator which is preferably a jack, typically a pneumatic cylinder, raising said firing pin from a low position where the firing pin is in contact with the rod to a high position, the potential gravitational energy thus stored being used to realize the shock, or to contribute strongly to it (case of a striker launched).
  • Said activator may be either a mass that would be dropped from a certain height, or a mass attached to the end of an articulated lever pivoting in a plane parallel to the plane of contact between the anode rod and the frame Anodic, the firing pin can simply fall under its own weight or be launched under the impulse of a second actuator, typically a pneumatic cylinder.
  • the first and second actuators can be combined into a double-acting actuator, with equal impact energy, the launched striker advantageously has a reduced weight and bulk compared to an un-launched striker.
  • the service module comprises a shock generator carried by the anode clamp and driven by the actuator of the anode clamp.
  • Another object according to the invention is a handling gripper, intended to grip a rod attached to a load, typically the rod of a pre-baked anode for the manufacture of aluminum by igneous electrolysis, comprising: at least one movable grip, typically a jaw, having an open position adapted to form an opening, typically downwardly in use, into which the rod can be inserted, and a closed position adapted to retain the rod, - an actuating system, typically a jack associated with a set of rods, for moving the or each movable gripping member between the open and closed positions.
  • c ⁇ r ⁇ ctérisé ⁇ in that it also comprises a shock generating device capable of producing shocks on said rod when said clamp is in contact with said rod.
  • the clamp according to the invention thus comprises a shock generating device which generates shocks which are transmitted, directly or through other elements of the clamp, on the anode rod through a contact surface.
  • Each of these shocks is oriented such that it causes a relative displacement between the anode rod and the anode frame.
  • the shock generator Preferably, the shock generator generates shocks oriented in a direction parallel to a straight line in a vertical plane. passing through the electrical contact surface of the anode frame.
  • Each impact is generated with a neighboring energy or slightly greater than a hammer "manual", typically between 100 and 250 joules.
  • the anode rod which has a substantially square section, is presented vertically. In manual intervention, it makes a hammer stroke, in a more or less horizontal direction, on a face of the rod perpendicular to the face coming into contact with the anode frame.
  • the shock generating device can be placed on the clamp so that it also generates shocks on one of the lateral faces of the rod. But, preferably, the device generates shocks in a direction substantially parallel to the axial direction of the rod.
  • the device In a more specific embodiment for clamps which, like the anode clamp, grip the rod near its upper end, the device generates shocks on the rod in the vertical direction, downwards, on the upper face of the upper end of the stem.
  • the anode rod has a substantially horizontal upper face and is provided with at least one connecting means, typically a bore
  • the clamp is provided with a support piece intended to serve as limiting abutment the relative axial displacement of the rod in the opening of the clamp. It is also provided with at least one connecting means, typically a protruding finger, on at least one movable gripping member, typically a "jaw", adapted to cooperate with the corresponding connecting means of the rod.
  • the gripping of the rod by the clamp is done in a succession of steps: a) positioning of the clamp, open position, above the anode rod; b) vertical descent of the clamp until the support piece comes into contact with the upper face of the rod; c) closing the clamp; d) mounting the clamp in the closed position: the connecting means of the gripping member comes into contact with the rod and drives it in the upward movement.
  • the support piece and the connecting means of the movable gripping member could be designed such that they block any axial displacement of the rod in the clamp when the clamp is in the closed position.
  • the movable gripping member, provided with its connecting means is designed such that it is not in contact with the rod when the upper face of the rod is in contact with the rod. support piece.
  • each shock generated by the shock generator can be transmitted in full by the rod to the anodic rod-frame contact, without there being a dissipation of the energy of said shock in the gripping member.
  • the support piece is provided with a bore so as to allow the passage of the movable part of an impactor, the latter being either the shock generator itself, or an intermediate piece transmitting said shocks.
  • the shock generator can generate and transmit shocks directly on the rod.
  • the clamp consists of two jaws and the location, located above the upper face of the rod and reserved for said shock generator corresponds to an area near the pivot axis or axes confined between the jaws when they are in the closed position.
  • the clamp comprises, besides two jaws which open downwards by pivoting about a common axis (or two parallel parallel axes), an actuating system comprising two rods and an actuator, typically a jack, each connecting rod being connected by the first of its ends to a jaw and by the second end to a common actuating axis (or two parallel actuating axes integral),
  • the shock generator is placed in the area below the pivot axis or axes, confined between the jaws of the clamp when in the closed position.
  • this confined space is reserved for the implementation of a locking system, such as that described in French Patent FR 2 851 762, which makes it possible to block the clamp in the closed position when the stem is closed. found in low position.
  • the shock generator is therefore placed outside the opening zone of the clamp confined between the jaws, above the axis (or axes) of pivoting of the jaws and above the rods of the actuating system. jaws.
  • the shock generator can not be in direct contact with the rod and is made to act on one of the rods.
  • Said rod is designed so that it comes into contact, directly or through a room intermediate, with the upper face of the rod when the upper face of the rod is in contact with the support piece,
  • Said intermediate piece may be part of a locking system, such as that described in patent FR 2 851 762, which makes it possible to lock the jaws of the clamp in the closed position.
  • a locking system such as that described in patent FR 2 851 762, which makes it possible to lock the jaws of the clamp in the closed position.
  • the push member of the lock referenced 124 in the patent FR 2 851 762, whose lower face is in constant contact with the upper face of the rod and extend it upwards so that when said gripper comes into abutment on the rod, typically via the support piece, the upper face of the rod is brought into contact with the rod which undergoes and transmits the shocks.
  • the actuator actuating the jaws of the clamp instead of being aligned with the vertical axis and acting on the common axis, as in FR 2 851 762, is shifted to make room for the shock generator and acts on the rod that is not in contact with the shock generator.
  • the shock generator acts in a direction slightly inclined relative to the vertical and the upper edge of the rod subjected to shocks is advantageously oriented perpendicularly to this direction.
  • the shock generator which will be called later “impact generator” or “impactor”, can be in the form of a piece of revolution, which we will call thereafter “active part”, capable to move in a cylindrical cavity.
  • the active part has a dimension such that its mass is compatible with the energy of the shock that is to be dissipated (typically, for the anodes of aluminum production by igneous electrolysis, this energy must be between 100 and 250 J).
  • the shock generator may be equipped with a spring capable of providing the force required for the acceleration of the active part (mechanical impactor).
  • the return of the active part can be ensured by a pressure exerted for example by means of compressed air, able to oppose the spring force.
  • the shock generator is a kind of pneumatic cylinder with double effect.
  • the active part is a piston comprising a flat cylindrical body of large diameter, called shutter and, attached to the center of a face of the shutter, a movable cylindrical axial protrusion, called “striker", of smaller diameter to that of the shutter but high enough to give the end of the striker a certain impact resistance that it transmits.
  • the diameter of the shutter is substantially close to that of the cylindrical cavity.
  • the shutter is equipped on its periphery with seals and divides the cylindrical cavity into two distinct chambers.
  • the chamber located on the shutter side is connected to an air tank.
  • the volume of the tank is large compared to that of the chamber, typically more than 10 times greater, so that the air in the chamber and the tank is under a substantially constant pressure Pl.
  • the chamber located on the side of the firing pin is connected to a source of compressed air at a pressure P2 greater than P1.
  • the source of compressed air is the network of the compressed air plant and the reservoir is a receptacle which contains a gas under a pressure lower than the pressure of the network.
  • the chamber located on the side of the striker is provided with a fast-exhaust valve, of large section, so that the air present in the chamber of the rod can pass suddenly from pressure P2 to atmospheric pressure.
  • the pressure Pl greater than the atmospheric pressure, is adjusted so that the product of this pressure by the surface of the shutter is less than the product of the pressure P2 by the annular surface resulting from the difference between the surface of the shutter and the firing pin section.
  • the active part is pushed back, the air of the chamber located on the shutter side being discharged into the reservoir.
  • the quick-exhaust valve By opening the quick-exhaust valve, air is released from the chamber located on the side of the striker, which suddenly passes pressure P2 at atmospheric pressure and the air of the chamber located on the shutter side, under a PI pressure, exerts an accelerating force on the face of the shutter so that the active part acquires a kinetic energy that can be exploited to create an impact.
  • the pressurized air reservoir P 1 and the quick exhaust valve can be moved away from the shock generating device, which can therefore be implanted in a confined space, which makes it possible to design a compact clamp,
  • the stroke of the active part of the shock generator is defined in such a way that said active part has acquired the desired kinetic energy when the end of the striker comes into contact with the target (upper face of the rod, slice of the link) ,
  • Another object of the invention is a lifting and handling unit comprising a traveling crane, which can for example be translated over and along the electrolysis cells, and a trolley equipped with several transmission members.
  • handling and intervention such as shovels and hoists characterized in that it also comprises at least one load-handling member provided with a handling clamp as described above and intended for example to handle anodes for aluminum production by igneous electrolysis.
  • FIG. 1 illustrates, front view and in section, a typical electrolysis room for the production of aluminum.
  • FIG. 2 illustrates, in perspective, an anode clamp representative of the prior art, here provided with a locking system for the jaws as in French patent FR 2851 762,
  • FIG. 3 schematically illustrates, seen from the side, the lower part of a first service module according to the invention, acting in the vicinity of the anode frame by exerting a vertical force upwards.
  • FIG. 4 schematically illustrates, in front view, the lower part of a second service module according to the invention, acting in the vicinity of the anode frame by exerting on the middle rod an oblique force towards the left then an oblique force towards the right (or vice versa).
  • FIG. 5 schematically illustrates, in front view, the lower part of a third service module according to the invention, acting in the vicinity of the anode frame by emitting a lateral impact on the rod.
  • Figure 6 illustrates, in front view, a shock generating device.
  • FIG. 7 is a front view of a gripper of a fourth service module according to the invention, provided with a shock generator device intended to be applied directly to the upper face of the anode rod.
  • FIGS 8 and 9 illustrate, in front view, a clamp of a fifth service module according to the invention, provided with a shock generator device and a locking system of the jaws.
  • Electrolysis plants for aluminum production include a liquid aluminum production zone that includes one or more electrolysis rooms (1).
  • each electrolysis room (1 ) comprises electrolysis cells (2) and at least one lifting and handling unit, or "service machine", (6, 7, 8, 9, 10).
  • the electrolysis cells (2) are normally arranged in rows or rows (typically side-by-side or head-to-head), each row or line typically having one or more hundreds of cells.
  • the cells (2) comprise a series of anodes (3) provided with a metal rod (4) for fixing and electrically connecting the anodes to a metal anode frame (30).
  • the anode rod (4) is typically of substantially rectangular or square section.
  • the lifting and handling unit (6, 7, 8, 9, 10) is used to perform operations on the cells such as anode change or filling of the ground bath supply hoppers and AIF3 electrolysis cells. It can also be used to handle various loads, such as tank elements, pockets of liquid metal or anodes.
  • Said unit (6, 7, 8, 9, 10) typically comprises a traveling crane (6), a carriage (7) adapted to move on the crane (6), and handling and intervention members (often so-called "tools") (8, 9, 10), such as a cab (8) for the operator, a scoop or crust (not shown), a breaker (not shown) or a handling member (9). ) equipped with a gripper or handling gripper (10). The latter is particularly intended for handling anodes (3), although it can also be used for handling other loads.
  • the crane (6) rests and circulates on raceways (11, 12) arranged parallel to each other and to the main axis - and typically longitudinal - the hall (and the queue of cells). The crane (6) can thus be moved along the electrolysis room (1).
  • the handling gripper of the prior art is intended to grip a rod (4) attached to a load (3) - typically a carbon block called “anode assembly" - which is provided with a bore (5).
  • the clamp comprises, in addition to two jaws (100a, 100b) which open downwards by pivoting about a common axis (105), an actuating system comprising two links (114a, 114b) and a jack (112) each connecting rod being connected at one end to a jaw and at the second end to a common actuating shaft (113).
  • the gripper further comprises a gripper body (109) and a fastening means (108). .
  • the latter allows in particular to fix the clamp to the handling member (9). It also comprises a support piece (123) serving as an abutment limiting the relative axial displacement of the rod in the opening of the clamp.
  • FIG. 3 is a bottom view of a service module, located in the vicinity of the anode frame (30), of a clamp (10) mounted on a vertical arm (15).
  • the illustration, like that of Figures 4 and 5 is schematic in that at the time of replacement of the anode, the upper end of the stem of the new anode is much further from the anode frame than is drawn here.
  • the clip (10) grips the rod (4), which is firmly pressed against the anode frame (30) with a connector (40).
  • the activator (70) is the clamp itself which is actuated vertically upwards by the arm (15) and drives the rod (4), via the pawls (101a, 101b).
  • a hydraulic cylinder (60) is mounted on the clamp body (109), so that its rod (61) ) can move vertically down.
  • the end of the cylinder rod (61) has a tip (62) which comes into contact with the upper edge (31) of the anode frame, to help it to resist the local force generated by the arm and transmitted through the rod through the contact between the anode rod and the anode frame.
  • FIG. 4 is a front view, in the lower part of a second service module according to the invention, of an anode clamp (10) acting in the vicinity of the anode frame (30) exerting an oblique force to the left then an oblique force to the right (or vice versa, according to the order of actuation of the actuators).
  • the activator (80) is here again the clamp itself, or more precisely one of its jaws (100a) or (100b), which is actuated by the action of a hydraulic cylinder (230a, 230b) mounted secured to the clamp body
  • the end of the rod (231a, 231b) of the hydraulic cylinder is illustrated schematically here. It is provided with a tip intended to bear on the hook (35a, 35b) integral with the anode frame (30) and intended to collect the rods (41a, 41b) of the connector (40a, 40b) of an anode neighbor (rods 4a, 4b).
  • the relative displacement between the contact surfaces of the anode rod and the anode frame substantially results in rotation around a point in the middle of the contact surface. Only one jack could suffice, but the symmetrical configuration illustrated in this example makes it possible to minimize the magnitude of the displacements and to return easily to the initial position.
  • FIG. 3o shows schematically, front view, the lower part of a third service module according to the invention acting in the vicinity of the anode frame by emitting a lateral shock on the rod.
  • the activator is a striker (245) falling under its own weight, its trajectory being located in a plane parallel to the plane of contact between the anode rod and the anode frame (not shown).
  • the actuator is a pneumatic cylinder (240) which, by raising the cylinder rod (242), raises the lever (244) on which is mounted said striker (245) of a low position where the striker is in contact with the rod to a high position, the gravitational potential energy thus stored being used to achieve the shock.
  • the arm (244) is articulated around the fixed point (241) integral with the clamp body (109). suddenly lowering the pressure in the pneumatic cylinder (240), the striker (245), subjected to gravity, pivots the lever (244) and strikes one side of the rod (4).
  • the pneumatic cylinder (240) is designed so that it can blow air through the cylinder rod, which accelerates the mass of the firing pin (245) at startup: it results in a contribution of energy that allows for a more intense impact. It is also possible to design a striker less heavy and less bulky, capable of transmitting a shock as intense as the firing pin (245) not launched. In this mode, the cylinder (240) has a dual effect, acting as a first actuator to raise the firing pin and as a second actuator to launch it to the rod.
  • the service modules of the following examples are provided with an anode clamp (10, 10 ') equipped with a shock generator device (20, 20'), built on the principle of the double acting pneumatic jack, as illustrated. in Figure 6.
  • the active part (21) is a piece of revolution, capable of moving in the cylindrical cavity (27) of a housing (22). It is a piston comprising a flat cylindrical body (210) of large diameter, called shutter and, attached to the center of a face of the shutter, a movable cylindrical axial protrusion (211), which we will call “striker”, of diameter less than that of the shutter but high enough to give the end of the striker a certain impact resistance that it transmits.
  • the diameter of the shutter is substantially close to that of the cylindrical cavity of the housing.
  • the shutter is equipped on its periphery with seals and divides the tube into two separate chambers.
  • the chamber (23) located on the shutter side is connected via the opening (25) to an air reservoir (not shown).
  • the volume of the reservoir is large relative to that of the chamber, typically more 10 times higher, so that the air in the chamber and the reservoir is under a substantially constant pressure Pl.
  • the chamber (24) located on the side of the striker (211) is connected to the compressed air network of the plant via the conduit 26.
  • the latter of large section, is provided with a quick exhaust valve (external to the device, not shown), which allows to cut the junction with the source of compressed air and to connect the interior of the chamber 24 with the outside, so that the air present in the chamber of the
  • the side of the firing pin (211) can suddenly pass from the pressure of the compressed air network to the atmospheric pressure.
  • the pressure P1 greater than the atmospheric pressure but lower than the pressure of the network, is adjusted so that the product of this pressure 0 by the surface of the shutter (210) is smaller than the product of the pressure P2 by the surface annular resulting from the difference between the surface of the shutter (210) and the firing pin section (211).
  • the striker side chamber (24) is connected to the pressure source of the network, the active part (21) is pushed back, the air of the chamber (23) located on the shutter side being removed. in the tank.
  • the clamp (10) of this example is intended to grip an anode rod (4) provided with a bore (5).
  • the clamp comprises, in addition to two jaws (100a, TOOb) which open downwards by pivoting about a common axis (105), an actuating system (110) comprising two links (114a, 114b) and a jack (112), each rod being connected by the first of its ends to a jaw and the second end to a common actuating shaft (113), connected to the actuating rod (111) of the cylinder (112).
  • the jaws have an open position which forms an opening into which the anode rod (4) can be inserted until its upper face (41) abuts against the support piece (123), and a closed position in which the latches (101a, 101b) of the jaws (100a, 100b) retain the rod,
  • the actuating system (110) moves the jaws (100a, 100b) between the open and closed positions.
  • the gripping of the rod (4) by the clamp (10) is done in a succession of steps: a) positioning of the clamp, open position, above the anode rod; b) vertical descent of the clamp until the support piece (123) comes into contact with the upper face (41) of the rod (4); c) closure of the clamp: the pawls (101a and 101b) are inserted inside the bore (5) of the rod. They have a length such that they do not touch said bore when the support piece (123) is in contact with the upper face (41) of the rod. d) mounting the clamp in closed position: the latches (101 a and 101b) come into contact with the wall of the bore (5) and drive the rod in the upward movement of the clamp.
  • the clamp (10) also includes a device (20) which generates shocks when the bearing face (123) is in contact with the upper face (41) of the rod.
  • the device (20) generates shocks in a direction substantially parallel to the axial direction (49) of the shank (4), downwardly on the upper face (41) of the upper end (40) of the shank.
  • the bearing piece (123) is provided with a bore (1230) which allows the movable part (211) of the impactor (20) to move to reach the upper face (41) of the rod. anode.
  • the impactor (20) is placed in the area below the pivot axis (105) of the jaws (100a 100b). The dimensions of the shock generator must be adapted to those of this zone, which is confined between the jaws of the clamp.
  • the clamp (10 ') of Example 2 is also intended to grip an anode rod (4) provided with a bore (5).
  • the clamp comprises, in addition to two jaws 0 (100'a, 100'b) which open downwards by pivoting about a common axis (105 '), an actuating system (HO') having two links (114'a, 114'b) and a cylinder (112 '), each connecting rod being connected by the first of its ends to a jaw and the second end to a common actuating shaft (113 '), connected to the actuating rod (HT) of the cylinder 5 (112 ").
  • the jaws have an open position which forms an opening in which the rod (4) of the anode can be inserted until its upper face (41) abuts against the piece of support 30 (123 '), and a closed position in which the latches (10Ta, 10Tb) of the jaws (100'a, 100'b) hold the rod.
  • the actuating system (110 ') allows to move the jaws (100'a 1 OO'b) between the open and closed positions.
  • the latches (101 'a and 101' b) fit inside the bore (5) of the rod. They have a length such that they do not touch said bore when the support piece (123 ') is in contact with the upper face (41) of the rod.
  • the clamp (10 ') also comprises a device (20') which generates shocks when the support piece (123 ') is in contact with the upper face (41) of the rod (4).
  • the device (20 ') generates shocks in the vertical downward direction on the upper face (41) of the upper end (40) of the rod (4). It is placed here outside the opening zone of the clamp confined between the jaws, above the axis (105 ') of pivoting of the jaws and above the rods (114'a, 114'b) of the actuating system (1 10 ') of the jaws.
  • the shock generator can not be in direct contact with the rod and is made to act, by means of the striker (211 '), on the rod (1 14'b) which is designed so that it comes into contact via an intermediate piece (124), with the upper face (41) of the rod when the clamp is in the closed position.
  • Said intermediate piece is here the push member (124) of the lock described in patent FR 2851 762, which makes it possible to lock the jaws of the clamp in the closed position.
  • the clamp When the clamp reaches the vicinity of the anode rod to grasp it, it is the lower face (1242) of this thrust member which comes into contact with the upper face (41) of the rod.
  • the pushing member is here extended upwards so that its upper face (1241) is brought into contact, when the clamp is in the closed position, with a protuberance (1142) formed on the lower edge of the link (114 ' (b) who suffers and transmits shocks.
  • the cylinder (112 ') is not aligned on the vertical axis but shifted, so that the shock generator (20') can be placed next to it, approximately at the same h ⁇ uteur, It acts on the rod (114'a) which is not subject to the impact of the firing pin (211 ').
  • the shock generator acts in a direction slightly inclined relative to the vertical and the upper edge (1141) of the rod (1 14'b) subjected to shocks is advantageously oriented perpendicularly to this direction.

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Abstract

Module de service (13) d'une série de cellules d'électrolyse (2) destinée à la fabrication d'aluminium par électrolyse ignée, chaque cellule comprenant une série d'anodes (3) munies d'une tige métallique (4) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique (30), ledit module de service comprenant un châssis apte à être fixé sur un élément mobile, et au moins une unité de manutention des anodes reliée audit châssis, caractérisé en ce qu'il comporte également, solidaire de ladite unité de manutention des anodes, un activateur (70, 80, 245, 20, 20') apte à exercer au moins une force ou un choc sur la tige d'anode (4), avec une intensité telle que, bien que la tige soit fermement maintenue en contact contre le cadre anodique, les surfaces de contact subissent un déplacement relatif d'une ampleur suffisante pour que leur état de surface soit modifié et que le contact électrique s'en trouve amélioré. Avantageusement, l'activateur est un vérin ou un générateur de chocs solidaire de la pince à anodes.

Description

MODULE DE SERVICE MUNI D'AU MOINS UNE PINCE A ANODE ET D'UN MOYEN PERMETTANT D'EXERCER UNE FORCE OU UN CHOC SUR LA TIGE
D'ANODE
L'invention concerne les usines de production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les appareils de manutention utilisés dans lesdites usines pour manipuler les anodes au cours de leur remplacement dans les cellules d'électrolyse.
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé bain d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans des cuves, dites « cuves d'électrolyse », comprenant un caisson en acier, qui est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve, Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. L'ensemble formé par une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule d'électrolyse.
Les usines contiennent un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments appelés halls ou salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison, de façon à optimiser l'occupation au sol des usines. Les cellules sont généralement disposées de manière à former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement liées entre elles par des conducteurs d'extrémité. Le courant d'électrolyse passe ainsi en cascade d'une cellule à la suivante. Les cellules comprennent des séries d'anodes qui se présentent chacune sous la forme d'un bloc anodique relié à une tige métallique, appelée tige d'anode. La tige a en générai une section rectangulaire de sorte qu'une de ses faces peut être maintenue fermement au contact d'un cadre anodique qui s'étend sur toute la longueur de la cellule et amène le courant d'électrolyse. En fonctionnement 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, Les usines les plus modernes sont équipées d'unités de levage et de manutention comportant un pont roulant, qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse et le long de celles-ci et un chariot sur lequel est fixé un module de service comprenant un châssis apte à être fixé sur ledit chariot et une unité de manutention et d'intervention comprenant plusieurs outils, tels que des pelles, des pinces et des palans.
L'outil destiné à la manutention et au déplacement de charges telles que des anodes comporte une pince apte à saisir la charge, appelée "pince de manutention" ou "pince à anode". Lors des opérations de manutention des anodes, cette pince est placée à proximité de la tige de l'anode destinée à être saisie, puis fermée sur la tige de sorte que l'anode peut être soulevée, déplacée, puis positionnée ou déposée à l'endroit souhaité.
Lors du remplacement d'une anode sur une cuve d'électrolyse de l'aluminium, il est souvent constaté que le contact électrique entre la tige d'anode et le cadre anodique n'est pas satisfaisant. Or il importe que le contact électrique à ce niveau soit excellent, c'est-à-dire qu'il se traduise par une chute de tension, dite "chute anodique", aussi faible que possible: une chute anodique de 15 mV se traduit par une perte de productivité notable de la cuve, d'une part par la diminution de la part de la puissance électrique fournie qui est effectivement consacrée à l'électrolyse, d'autre part par l'allongement de la durée de la montée en régime de l'anode. Enfin, un très mauvais contact peut se traduire par la création d'arcs électriques susceptibles d'endommager les surfaces de contact, De plus, un contact électrique insuffisant entre anode et cadre anodique ne peut être constaté que plusieurs heures après le remplacement de l'anode, car il faut plusieurs heures de chauffage de l'ensemble anodique avant que le courant électrique atteigne sa pleine capacité. Ainsi, dans la pratique actuelle, plus d'une dizaine d'heures après la mise en place de l'anode, typiquement lό heures, un opérateur vient relever la différence de tension entre le cadre anodique et la tige d'anode: si cette différence de tension est supérieure à une valeur critique, il est nécessaire d'intervenir pour modifier le contact électrique entre la tige et le cadre anodique.
Dans un objectif d'amélioration de la sécurité, des recherches ont été entreprises pour limiter les causes d'intervention du personnel à proximité de zones dangereuses. Parmi ces causes figure le contrôle de la chute anodique. On a donc cherché à supprimer une telle intervention, sans pour autant renoncer à assurer à tout moment un passage correct du courant entre le cadre anodique et la tige d'anode.
Un premier objet selon l'invention est un module de service d'une série de cellules d'électrolyse destinée à la fabrication d'aluminium par électrolyse ignée, chaque cellule comprenant une série d'anodes munies d'une tige métallique destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique, ledit module de service comprenant un châssis apte à être fixé sur un élément mobile, typiquement un chariot circulant sur un pont mobile, et au moins une unité de manutention des anodes reliée audit châssis, caractérisé en ce qu'il comporte également, solidaire de ladite unité de manutention des anodes, un activateur apte à exercer au moins une force ou un choc sur la tige d'anode, avec une intensité telle que, bien que la tige soit fermement maintenue en contact contre le cadre anodique, les surfaces de contact respectives de la tige et du cadre anodique subissent un déplacement - A -
relαtif l'une par rapport à l'autre d'une ampleur, de préférence aussi faible que possible, mais suffisante pour que le contact électrique s'en trouve amélioré. Par "activateur apte à exercer au moins une force ou un choc", on entend tout moyen (fixé sur l'unité de manutention ou solidaire de celle-ci) prévu pour
5 exercer cette force ou ce choc, directement ou indirectement, sur la tige, au moins une fois, lorsque l'anode a été placée dans la cellule et que la tige a été reliée au cadre anodique et est maintenue fermement au contact de celui-ci par l'intermédiaire du connecteur. L'état de surface de ces surfaces de contact est probablement modifié mais il est possible que le contact électrique puisse m être amélioré avant que ladite modification de l'état de surface puisse être constatée par des moyens conventionnels. L'intensité de l'effort ou du choc doit donc de préférence être définie ou vérifiée - essentiellement par le constat d'une faible chute anodique, typiquement inférieure à une valeur comprise entre 13 et 15 mV - au cas par cas, par des essais préalables, sur les
/5 configurations spatiales et mécaniques particulières des connections entre les tiges d'anode et le cadre anodique d'une cellule d'électrolyse donnée.
Pour chaque rangée d'anodes, le cadre anodique se présente sous la forme d'un profilé de section rectangulaire. La tige d'anode a en général une forme 0 prismatique avec une face plane destinée à entrer en contact avec la surface plane du cadre anodique. De préférence, ledit activateur exerce au moins une force, ou émet au moins un choc orienté(e) dans un plan parallèle au plan du contact entre la tige et le cadre anodique. 5 De préférence, ledit activateur est animé par au moins un actionneur apte à le déplacer d'une position où ledit activateur n'est pas au contact de la tige d'anode vers une position où ledit activateur est au contact, direct ou indirect (c'est-à-dire par le biais de pièces intermédiaires), de la tige d'anode, et/ou apte à faire un déplacement opposé. Il peut s'avérer plus efficace d'effectuer
30 un déplacement relatif entre les surfaces de contact de la tige d'anode et du cadre anodique qui ne se traduise pas uniquement par une simple translation mαis qui ait également une composante en rotation, Dans ce cas, l'actionneur est agencé de telle sorte que la force appliquée sur la tige, de préférence orientée dans un plan parallèle au plan de contact, n'est pas dirigée verticalement, mais horizontalement ou obliquement, en ne pointant pas vers ladite surface de contact.
Le module de service comprend de préférence un châssis et une tourelle montée sur le châssis de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical et équipée de ladite unité de manutention des anodes. L'unité de manutention des anodes comprend avantageusement au moins une pince à anodes montée sur un actionneur, typiquement un bras articulé ou un bras télescopique. Avantageusement, ledit activateur est solidaire de ladite pince à anodes, Dans certaines modalités de l'invention, on utilise l'actionneur de la pince pour animer également l'activateur. Dans d'autres modalités, on utilise un actionneur différent.
La demanderesse a constaté que la force - ou le choc ou encore la série de chocs -, en particulier lorsqu'elle est orientée dans un plan parallèle au plan du contact, permet d'engendrer un ou plusieurs micro-déplacements parallèles à la surface de contact entre la tige et le cadre anodique de sorte que la surface de contact est sollicitée en cisaillement. Une telle énergie, relativement faible, est suffisante pour engendrer, en particulier lorsqu'on agit en cisaillement, des micro-déplacements qui arasent, écrasent localement certaines micro-aspérités des surfaces en contact et/ou déchirent les couches d'oxyde peu conductrices. La demanderesse a constaté avec surprise que ce phénomène se produit bien que la tige est par ailleurs maintenue fortement plaquée contre le cadre anodique par le biais d'un connecteur tel que celui décrit dans le brevet français FR 2884 833. On obtient ainsi une meilleure conformation des surfaces et un meilleur contact électrique entre la tige d'anode et le cadre anodique. Dαπs le cas où, pour améliorer le contact électrique, on choisit d'exercer une force de traction ou de poussée, l'actionneur est avantageusement un vérin hydraulique.
Si la force exercée est sensiblement verticale, il est avantageux de prévoir un module de service qui comporte également, solidaire de ladite unité de manutention des anodes, un moyen de contre-appui qui, à l'aide d'un autre actionneur, est apte à entrer en contact avec le cadre anodique au voisinage de l'anode correspondante et à exercer un effort de réaction s'opposant à l'effort dudit activateur, de manière à maintenir le cadre anodique en place, Dans une première modalité selon l'invention, on utilise le vérin actionneur de la pince qui exerce un effort sensiblement vertical vers le haut et on fixe sur le corps de pince un autre vérin à déplacement vertical dont l'extrémité de la tige arrive au contact de la tranche supérieure du cadre anodique, pour aider celui-ci à résister à l'effort local associé à la montée de la pince et transmis par la tige à travers le contact tige/cadre anodique maintenu fermement serré.
Si la force exercée est sensiblement horizontale ou oblique, il est avantageux de prévoir un module de service dans lequel ledit actionneur, différent de l'actionneur de la pince à anode, comprend au moins un vérin hydraulique monté solidaire de l'unité de manutention des anodes, de préférence monté solidaire de la tourelle, typiquement fixé au corps de pince, de telle sorte que l'extrémité de la tige de vérin puisse entrer en contact avec une anode voisine, une protubérance fixée sur le cadre anodique, telle qu'un crochet destiné à recueillir la tige d'un connecteur, ou encore une montée positive située dans le voisinage de l'anode concernée,
Ledit activateur selon l'invention peut, au lieu d'exercer une force, émettre un ou plusieurs chocs. On l'appellera percuteur dans le premier cas et générateur de chocs dans le second cas. Dαns une première modalité de cette variante, ledit activateur comprend au moins un percuteur qui suit une trajectoire comprise dans un plan parallèle au plan de contact entre la tige d'anode et le cadre anodique. Le percuteur est associé à un actionneur qui est de préférence un vérin, typiquement un vérin pneumatique, relevant ledit percuteur d'une position basse où le percuteur est au contact de la tige vers une position élevée, l'énergie potentielle de gravitation ainsi emmagasinée étant utilisée pour réaliser le choc, ou y contribuer fortement (cas d'un percuteur lancé). Ledit activateur peut être soit une masse que l'on ferait tomber d'une certaine hauteur, soit une masse fixée à l'extrémité d'un levier articulé pivotant dans un plan parallèle au plan de contact entre la tige d'anode et le cadre anodique, Le percuteur peut simplement tomber sous son propre poids ou être lancé sous l'impulsion d'un second actionneur, typiquement un vérin pneumatique. Le premier et le second actionneur peuvent être réunis en un actionneur double effet, A énergie d'impact égale, le percuteur lancé présente avantageusement un poids et un encombrement réduits par rapport à un percuteur non lancé.
Dans une seconde modalité, préférée, de cette variante, le module de service comprend un générateur de chocs porté par la pince à anodes et animé par l'actionneur de la pince à anodes.
Un autre objet selon l'invention est une pince de manutention, destinée à saisir une tige fixée à une charge, typiquement la tige d'une anode précuite destinée à la fabrication d'aluminium par électrolyse ignée, comportant : - au moins un organe de préhension mobile, typiquement une mâchoire, ayant une position ouverte apte à former une ouverture, typiquement tournée vers le bas en utilisation, dans laquelle la tige peut être insérée, et une position fermée apte à retenir la tige, - un système d'actionnement, typiquement un vérin associé à un ensemble de biellettes, pour déplacer le ou chaque organe de préhension mobile entre les positions ouverte et fermée. cαrαctériséθ en ce qu'elle comprend également un dispositif générateur de chocs apte à produire des chocs sur ladite tige lorsque ladite pince se trouve au contact de ladite tige.
La pince selon l'invention comprend ainsi un dispositif générateur de chocs qui génère des chocs qui sont transmis, directement ou par le biais d'autres éléments de la pince, sur la tige d'anode à travers une surface de contact. Chacun de ces chocs est orienté de telle sorte qu'il entraîne un déplacement relatif entre la tige d'anode et le cadre anodique, De préférence, le générateur de chocs génère des chocs orientés selon une direction parallèle à une droite comprise dans un plan vertical passant par la surface de contact électrique du cadre anodique. Chaque choc est généré avec une énergie voisine ou légèrement supérieure à un coup de marteau "manuel", typiquement comprise entre 100 et 250 joules.
Dans le cas des anodes de production d'aluminium par électrolyse ignée, la tige d'anode, qui a une section sensiblement carrée, se présente verticalement. En intervention manuelle, on effectue un coup de marteau, suivant une direction plus ou moins horizontale, sur une face de la tige perpendiculaire à la face entrant en contact avec le cadre anodique. Le dispositif générateur de chocs peut être placé sur la pince de telle sorte qu'il génère également des chocs sur une des faces latérales de la tige. Mais, de préférence, le dispositif génère des chocs suivant une direction substantiellement parallèle à la direction axiale de la tige. Dans une modalité plus particulièrement destinée aux pinces qui, comme la pince à anodes, saisissent la tige au voisinage de son extrémité supérieure, le dispositif génère des chocs sur la tige dans le sens vertical, vers le bas, sur la face supérieure de l'extrémité supérieure de la tige. Une telle configuration permet de gagner en encombrement et en poids. En général, la tige d'anode présente une face supérieure sensiblement horizontale et est munie d'au moins un moyen de liaison, typiquement un alésage, En général, la pince est munie d'une pièce d'appui destinée à servir de butée limitant le déplacement axial relatif de la tige dans l'ouverture de la pince. Elle est également munie d'au moins un moyen de liaison, typiquement un doigt en saillie, sur au moins un organe de préhension mobile, typiquement une "mâchoire", apte à coopérer avec le moyen de liaison correspondant de la tige. La saisie de la tige par la pince se fait en une succession d'étapes: a) positionnement de la pince, position ouverte, au-dessus de la tige d'anode; b) descente verticale de la pince jusqu'à ce que la pièce d'appui arrive au contact de la face supérieure de la tige; c) fermeture de la pince; d) montée de la pince en position fermée: le moyen de liaison de l'organe de préhension arrive au contact de la tige et entraîne celle-ci dans le mouvement de montée.
La pièce d'appui et le moyen de liaison de l'organe de préhension mobile pourraient être conçus de telle sorte qu'ils bloquent tout déplacement axial de la tige dans la pince lorsque la pince est en position fermée. Mais, dans une modalité préférée, l'organe de préhension mobile, muni de son moyen de liaison, est conçu de telle sorte qu'il n'est pas en contact avec la tige lorsque la face supérieure de la tige est au contact de la pièce d'appui. Ainsi, chaque choc généré par le générateur de chocs peut être transmis en intégralité par la tige vers le contact tige - cadre anodique, sans qu'il se produise une dissipation de l'énergie dudit choc dans l'organe de préhension. Avantageusement, la pièce d'appui est munie d'un alésage de façon à permettre le passage de la partie mobile d'un impacteur, ce dernier étant soit le générateur de chocs lui- même, soit une pièce intermédiaire transmettant lesdits chocs.
Le générateur de chocs peut générer et transmettre les chocs directement sur la tige. Dans ce cas, on peut placer le générateur de chocs sur ladite pince de sorte qu'il se trouve directement au-dessus de la face supérieure de la tige lorsque ladite pince arrive en butée sur la tige, typiquement par l'intermédiaire de la pièce d'appui.
En général, la pince est constituée de deux mâchoires et l'emplacement, situé au-dessus de la face supérieure de la tige et réservé audit générateur de chocs correspond à une zone proche du ou des axes de pivotement confinée entre les mâchoires lorsqu'elles sont en position fermée.
En général, la pince comprend, outre deux mâchoires qui s'ouvrent vers le bas en pivotant autour d'un axe commun (ou de deux axes parallèles voisins), un système d'actionnement comportant deux biellettes et un actionneur, typiquement un vérin, chaque biellette étant reliée par la première de ses extrémités à une mâchoire et par la deuxième extrémité à un axe d'actionnement commun (ou à deux axes d'actionnement parallèles solidaires),
Selon la première modalité déjà décrite, le générateur de chocs est placé dans la zone située sous le ou les axes de pivotement, confinée entre les mâchoires de la pince lorsqu'elles sont en position fermée.
Selon une deuxième modalité, préférée, cet emplacement confiné est réservé à la mise en place d'un système de verrouillage, tel que celui décrit dans le brevet français FR 2 851 762, qui permet de bloquer la pince en position fermée lorsque la tige se trouve en position basse. Le générateur de chocs est donc placé en dehors de la zone d'ouverture de la pince confinée entre les mâchoires, au-dessus de l'axe (ou des axes) de pivotement des mâchoires et au-dessus des biellettes du système d'actionnement des mâchoires. Dans une telle configuration, le générateur de chocs ne peut pas être en contact direct avec la tige et on le fait agir sur une des biellettes. Ladite biellette est conçue de telle sorte qu'elle arrive en contact, directement ou par le biais d'une pièce intermédiaire, avec la face supérieure de la tige lorsque la face supérieure de la tige est en contact avec la pièce d'appui,
Ladite pièce intermédiaire peut faire partie d'un système de verrouillage, tel que celui décrit dans le brevet FR 2 851 762, qui permet de bloquer les mâchoires de la pince en position fermée. Par exemple, on peut choisir l'organe de poussée du verrou, référencé 124 dans le brevet FR 2 851 762, dont la face inférieure est en contact constant avec la face supérieure de la tige et le prolonger vers le haut de sorte que, lorsque ladite pince arrive en butée sur la tige, typiquement par l'intermédiaire de la pièce d'appui, la face supérieure de la tige est mise en contact avec la biellette qui subit et transmet les chocs.
Avantageusement, le vérin actionnant les mâchoires de la pince, au lieu d'être aligné sur l'axe vertical et d'agir sur l'axe commun, comme dans FR 2 851 762, est décalé pour laisser de la place au générateur de chocs et agit sur la biellette qui n'est pas en contact avec le générateur de chocs. Le générateur de chocs agit suivant une direction légèrement inclinée par rapport à la verticale et la tranche supérieure de la biellette soumise aux chocs est avantageusement orientée perpendiculairement à cette direction.
Le générateur de chocs, que l'on appellera par la suite également "générateur d'impacts" ou "impacteur", peut se présenter sous la forme d'une pièce de révolution, que nous appelerons par la suite "pièce active", capable de se déplacer dans une cavité cylindrique. La pièce active a une dimension telle que sa masse est compatible avec l'énergie du choc que l'on veut dissiper (typiquement, pour les pinces à anodes de production d'aluminium par électrolyse ignée, cette énergie doit se situer entre 100 et 250 J). Le générateur de chocs peut être équipé d'un ressort apte à fournir l'effort nécessaire à l'accélération de la pièce active (impacteur mécanique), Le retour de la pièce active peut être assuré par une pression, exercée par exemple par de l'air comprimé, apte à s'opposer à l'effort du ressort. De préférence, en raison de l'encombrennent restreint visé, le générateur de chocs est une sorte de vérin pneumatique à double effet.
Dans une modalité préférée, la pièce active est un piston comprenant un corps cylindrique plat de grand diamètre, appelé obturateur et, attachée au centre d'une face de l'obturateur, une protubérance axiale cylindrique mobile, appelée "percuteur", de diamètre inférieur à celui de l'obturateur mais suffisamment élevé pour conférer à l'extrémité du percuteur une certaine résistance aux chocs qu'il transmet. Le diamètre de l'obturateur est sensiblement voisin de celui de la cavité cylindrique. L'obturateur est équipé sur sa périphérie de joints d'étanchéité et partage la cavité cylindrique en deux chambres distinctes, La chambre située du côté de l'obturateur est reliée à un réservoir d'air. Le volume du réservoir est grand par rapport à celui de la chambre, typiquement plus de 10 fois supérieur, de sorte que l'air qui se trouve dans la chambre et le réservoir se trouve sous une pression sensiblement constante Pl . La chambre située du côté du percuteur est reliée à une source d'air comprimé à une pression P2 supérieure à Pl , Typiquement, la source d'air comprimé est le réseau de l'usine en air comprimé et le réservoir est un réceptacle qui contient un gaz sous une pression inférieure à la pression du réseau. La chambre située du côté du percuteur est munie d'une valve à échappement rapide, de forte section, de sorte que l'air présent dans la chambre de la tige peut passer brutalement de la pression P2 à la pression atmosphérique.
La pression Pl, supérieure à la pression atmosphérique, est ajustée de telle sorte que le produit de cette pression par la surface de l'obturateur soit inférieur au produit de la pression P2 par la surface annulaire résultant de la différence entre la surface de l'obturateur et la section du percuteur. De la sorte, lorsque la chambre côté percuteur est reliée à la source de pression P2, la pièce active est repoussée, l'air de la chambre située du côté de l'obturateur étant évacué dans le réservoir. En ouvrant la valve à échappement rapide, on libère l'air de la chambre située du côté du percuteur, qui passe brutalement de la pression P2 à la pression atmosphérique et l'air de la chambre située du côté de l'obturateur, sous une pression PI, exerce un effort accélérateur sur la face de l'obturateur de sorte que la pièce active acquiert une énergie cinétique qui peut être exploitée pour créer un impact. Le réservoir d'air sous pression Pl et la valve d'échappement rapide peuvent être déportés du dispositif de génération de chocs, qui peut de ce fait être implanté dans un endroit confiné, ce qui permet de concevoir une pince compacte,
La course de la pièce active du générateur de choc est définie de telle sorte que ladite pièce active a acquis l'énergie cinétique voulue lorsque l'extrémité du percuteur arrive au contact de la cible (face supérieure de la tige, tranche de la biellette),
Un autre objet de l'invention est une unité de levage et de manutention comportant un pont roulant, qui peut par exemple être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse et le long de celles-ci, et un chariot muni de plusieurs organes de manutention et d'intervention, tels que des pelles et des palans caractérisée en ce qu'elle comprend également au moins un organe de manutention de charges muni d'une pince de manutention telle que décrite plus haut et destinée par exemple à manipuler des anodes pour la production d'aluminium par électrolyse ignée.
Un autre objet de l'invention est l'utilisation du module de service selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, destinée notamment à la manutention d'anodes. La figure 1 illustre, vue de face et en section, une salle d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium.
La figure 2 illustre, en perspective, une pince à anodes représentative de l'art antérieur, ici munie d'un système de verrouillage des mâchoires comme dans le brevet français FR 2851 762,
La figure 3 illustre schématiquement, vue de côté, la partie basse d'un premier module de service selon l'invention, agissant au voisinage du cadre anodique en exerçant un effort vertical vers le haut.
La figure 4 illustre schématiquement, vue de face, la partie basse d'un deuxième module de service selon l'invention, agissant au voisinage du cadre anodique en exerçant sur la tige du milieu un effort oblique vers la gauche puis un effort oblique vers la droite (ou vice-versa).
La figure 5 illustre schématiquement, vue de face, la partie basse d'un troisième module de service selon l'invention, agissant au voisinage du cadre anodique en émettant un choc latéral sur la tige.
La figure 6 illustre, en vue de face, un dispositif générateur de chocs.
La figure 7 illustre, vue de face, une pince d'un quatrième module de service selon l'invention, munie d'un dispositif générateur de chocs destiné à s'appliquer directement sur la face supérieure de la tige de l'anode.
Les figures 8 et 9 illustrent, en vue de face, une pince d'un cinquième module de service selon l'invention, munie d'un dispositif générateur de chocs et d'un système de verrouillage des mâchoires. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1), Telle qu'illustrée à la figure 1, chaque salle d'électrolyse (1) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une unité de levage et de manutention, ou "machine de service", (6, 7, 8, 9, 10). Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files (typiquement côte-à-côte ou tête-à-tête), chaque rangée ou file comportant typiquement une ou plusieurs centaines de cellules. Lesdites cellules (2) comprennent une série d'anodes (3) munies d'une tige métallique (4) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (30). La tige d'anode (4) est typiquement de section sensiblement rectangulaire ou carrée.
L'unité de levage et de manutention (6, 7, 8, 9, 10) sert à effectuer des opérations sur les cellules telles qu'un changement d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation en bain broyé et en AIF3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes. Ladite unité (6, 7, 8, 9, 10) comprend typiquement un pont roulant (6), un chariot (7) apte à se déplacer sur le pont roulant (6), et des organes de manutention et d'intervention (souvent appelés « outils ») (8, 9, 10), tels qu'une cabine (8) pour l'opérateur, une pelle ou pince à croûte (non illustrée), un piqueur (non illustré) ou un organe de manutention (9) muni d'une pince de préhension ou pince de manutention (10). Ce dernier organe est tout particulièrement destiné à la manutention des anodes (3), bien qu'il puisse également être utilisé pour la manutention d'autres charges.
Le pont roulant (6) repose et circule sur des chemins de roulement (11, 12) disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal - et typiquement longitudinαl - du hall (et de la file de cellules). Le pont roulant (6) peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).
La pince de manutention de l'art antérieur, illustrée en figure 2, est destinée à saisir une tige (4) fixée à une charge (3) - typiquement un bloc carboné appelé "ensemble anodique" - et qui est munie d'un alésage (5). La pince comprend, outre deux mâchoires (100a, 100b) qui s'ouvrent vers le bas en pivotant autour d'un axe commun (105), un système d'actionnement comportant deux biellettes (114a, 114b) et un vérin (112), chaque biellette étant reliée par la première de ses extrémités à une mâchoire et par la deuxième extrémité à un axe d'actionnement commun (113), La pince comporte en outre un corps de pince (109) et un moyen de fixation (108). Ce dernier permet notamment de fixer la pince à l'organe de manutention (9). Elle comprend également une pièce d'appui (123) servant de butée limitant le déplacement axial relatif de la tige dans l'ouverture de la pince. Les mâchoires
(100a, 100b) sont munies de linguets (101 a, 101b) qui s'introduisent dans l'alésage (5) de la tige (4) lorsque la pince est mise en position fermée.
Exemple 1 (Figure 3) La figure 3 illustre, vue de côté, en partie basse d'un module de service, située au voisinage du cadre anodique (30), une pince (10) montée sur un bras vertical (15). L'illustration, comme celle des figures 4 et 5 est schématique en ce sens qu'au moment du remplacement de l'anode, l'extrémité supérieure de la tige de la nouvelle anode se trouve beaucoup plus éloignée du cadre anodique que ce qui est dessiné ici. La pince (10) saisit la tige (4), qui est fermement plaquée contre le cadre anodique (30) à l'aide d'un connecteur (40). L'activateur (70) est la pince elle-même qui est actionnée verticalement vers le haut par le bras (15) et entraîne la tige (4), par l'intermédiaire des linguets (101a, 101 b). Pour empêcher que le cadre anodique (30) soit localement entraîné par l'effort ainsi exercé sur la tige (4), un vérin hydraulique (60) est monté sur le corps de pince (109), de telle sorte que sa tige (61) puisse se déplacer verticalement vers le bas. L'extrémité de la tige de vérin (61) présente un embout (62) qui arrive au contact de la tranche supérieure (31) du cadre anodique, pour aider celui-ci à résister à l'effort local engendré par le bras et transmis par la tige à travers le contact entre la tige d'anode et le 5 cadre anodique.
Exemple 2 (Figure 4)
La figure 4 illustre, vue de face, en partie basse d'un deuxième module de service selon l'invention, une pince à anode (10) agissant au voisinage du io cadre anodique (30) en exerçant un effort oblique vers la gauche puis un effort oblique vers la droite (ou vice-versa, suivant l'ordre d'actionnement des actionneurs). L'activateur (80) est ici encore la pince elle-même, ou plus précisément l'une de ses mâchoires (100a) ou (100b), qui est actionnée par l'action d'un vérin hydraulique (230a, 230b) monté solidaire du corps de pince
/5 (109), L'extrémité de la tige (231a, 231 b) du vérin hydraulique est illustrée ici schématiquement. Elle est munie d'un embout destiné à prendre appui sur le crochet (35a, 35b) solidaire du cadre anodique (30) et destiné à recueillir les tiges (41 a, 41 b) du connecteur (40a, 40b) d'une anode voisine (tiges 4a, 4b). 0 Avec une telle configuration, le déplacement relatif entre les surfaces de contact de la tige d'anode et du cadre anodique se traduit substantiellement par une rotation autour d'un point situé au milieu de la surface de contact. Un seul vérin pourrait suffire mais la configuration symétrique illustrée dans cet exemple permet de minimiser l'ampleur des déplacements et de revenir 5 facilement à la position initiale.
Exemple 3 (Figure 5)
3o La figure 5 illustre schématiquement, vue de face, la partie basse d'un troisième module de service selon l'invention agissant au voisinage du cadre anodique en émettant un choc latéral sur la tige. L'activateur est un percuteur (245) tombant sous son propre poids, sa trajectoire étant située dans un plan parallèle au plan de contact entre la tige d'anode et le cadre anodique (non représenté). L'actionneur est un vérin pneumatique (240) qui, en remontant la tige de vérin (242), relève le levier (244) sur lequel est monté ledit percuteur (245) d'une position basse où le percuteur est au contact de la tige vers une position élevée, l'énergie potentielle de gravitation ainsi emmagasinée étant utilisée pour réaliser le choc. Le bras (244) est articulé autour du point fixe (241) solidaire du corps de pince (109). En faisant baisser brutalement la pression dans le vérin pneumatique (240), le percuteur (245), soumis à la gravité, fait pivoter le levier (244) et vient frapper un côté de la tige (4).
Dans une variante, le vérin pneumatique (240) est conçu de telle sorte que l'on peut insuffler de l'air par la tige de vérin, ce qui fait accélérer la masse du percuteur (245) au démarrage: il en résulte un apport d'énergie qui permet de réaliser un impact plus intense. On peut également concevoir un percuteur moins pesant et moins encombrant, capable de transmettre un choc aussi intense que le percuteur (245) non lancé. Dans cette modalité, le vérin (240) a un effet double, en agissant comme un premier actionneur pour remonter le percuteur et comme deuxième actionneur pour le lancer vers la tige.
Exemples 4 et 5 (Figures 6 à 9)
Les modules de service des exemples suivants sont munis d'une pince à anodes (10, 10') équipée avec un dispositif générateur de chocs (20, 20'), construit sur le principe du vérin pneumatique à double effet, tel qu'illustré en figure 6.
La pièce active (21) est une pièce de révolution, capable de se déplacer dans la cavité cylindrique (27) d'un boîtier (22). C'est un piston comprenant un corps cylindrique plat (210) de grand diamètre, appelé obturateur et, attachée au centre d'une face de l'obturateur, une protubérance axiale cylindrique mobile (211), que nous appellerons "percuteur", de diamètre inférieur à celui de l'obturαteur mais suffisamment élevé pour conférer à l'extrémité du percuteur une certaine résistance aux chocs qu'il transmet. Le diamètre de l'obturateur est sensiblement voisin de celui de la cavité cylindrique du boîtier. L'obturateur est équipé sur sa périphérie de joints d'étanchéité et partage le tube en deux s chambres distinctes. La chambre (23) située du côté de l'obturateur est reliée, via l'ouverture (25), à un réservoir d'air (non représenté), Le volume du réservoir est grand par rapport à celui de la chambre, typiquement plus de 10 fois supérieur, de sorte que l'air qui se trouve dans la chambre et le réservoir se trouve sous une pression sensiblement constante Pl . La chambre (24) située du w côté du percuteur (211) est reliée au réseau d'air comprimé de l'usine par le conduit 26. Ce dernier, de forte section, est muni d'une valve à échappement rapide (externe au dispositif, non représentée), qui permet de couper la jonction avec la source d'air comprimé et de connecter l'intérieur de la chambre 24 avec l'extérieur, de sorte que l'air présent dans la chambre du
/5 côté du percuteur (211) peut passer brutalement de la pression du réseau d'air comprimé à la pression atmosphérique.
La pression Pl, supérieure à la pression atmosphérique mais inférieure à la pression du réseau, est ajustée de telle sorte que le produit de cette pression 0 par la surface de l'obturateur (210) soit inférieur au produit de la pression P2 par la surface annulaire résultant de la différence entre la surface de l'obturateur (210) et la section du percuteur (211). De la sorte, lorsque la chambre (24) côté percuteur est reliée à la source de pression du réseau, la pièce active (21) est repoussée, l'air de la chambre (23) située du côté de l'obturateur étant évacué 5 dans le réservoir.
En ouvrant la valve à échappement rapide, on libère l'air de la chambre (24) située du côté du percuteur, qui passe brutalement de la pression du réseau à la pression atmosphérique et l'air de la chambre (23) située du côté de 30 l'obturateur, sous la pression Pl, exerce un effort accélérateur sur la face de l'obturateur (210) de sorte que la pièce active (21) acquiert une énergie cinétique qui peut être exploitée pour créer un impact. Le réservoir d'air sous pression Pl et la valve d'échappement rapide sont déportés du dispositif de génération de chocs, qui peut de ce fait être implanté dans un endroit confiné, ce qui permet de concevoir une pince compacte.
Exemple 4 (Figure 7)
La pince (10) de cet exemple est destinée à saisir une tige (4) d'anode munie d'un alésage (5). La pince comprend, outre deux mâchoires (100a, TOOb) qui s'ouvrent vers le bas en pivotant autour d'un axe commun (105), un système d'actionnement (110) comportant deux biellettes (114a, 114b) et un vérin (112), chaque biellette étant reliée par la première de ses extrémités à une mâchoire et par la deuxième extrémité à un axe d'actionnement commun (113), relié à la tige d'actionnement (111) du vérin (112). Les mâchoires ont une position ouverte qui forme une ouverture dans laquelle la tige (4) de l'anode peut être insérée jusqu'à ce que sa face supérieure (41) arrive en butée contre la pièce d'appui (123), et une position fermée dans laquelle les linguets (101 a, 101 b) des mâchoires (100a, 100b) retiennent la tige, Le système d'actionnement (110) permet de déplacer les mâchoires (100a, 100b) entre les positions ouverte et fermée.
La saisie de la tige (4) par la pince (10) se fait en une succession d'étapes: a) positionnement de la pince, position ouverte, au-dessus de la tige d'anode; b) descente verticale de la pince jusqu'à ce que la pièce d'appui (123) arrive au contact de la face supérieure (41) de la tige (4); c) fermeture de la pince: les linguets (101a et 101 b) s'insèrent à l'intérieur de l'alésage (5) de la tige. Ils ont une longueur telle qu'ils ne touchent pas ledit alésage lorsque la pièce d'appui (123) est au contact de la face supérieure (41) de la tige. d) montée de la pince en position fermée: les linguets (101 a et 101b) arrivent au contact de la paroi de l'alésage (5) et entraînent la tige dans le mouvement de montée de la pince.
5 La pince (10) comprend aussi un dispositif (20) qui génère des chocs lorsque la face d'appui (123) est en contact avec la face supérieure (41) de la tige. Le dispositif (20) génère des chocs suivant une direction substantiellement parallèle à la direction axiale (49) de la tige (4), vers le bas, sur la face supérieure (41) de l'extrémité supérieure (40) de la tige. La pièce d'appui (123) est munie d'un m alésage (1230) qui permet à la partie mobile (211) de l'impacteur (20) de se déplacer pour atteindre la face supérieure (41) de la tige d'anode. L'impacteur (20) est placé dans Ia zone située sous l'axe de pivotement (105) des mâchoires (100a 100b). Les dimensions du générateur de chocs doivent être adaptées à celles de cette zone, qui est confinée entre les mâchoires de la pince.
15
Exemple 5 (Figures 8 et 9)
La pince (10') de l'exemple 2 est également destinée à saisir une tige (4) d'anode munie d'un alésage (5), La pince comprend, outre deux mâchoires 0 (100'a, 100'b) qui s'ouvrent vers le bas en pivotant autour d'un axe commun (105'), un système d'actionnement (HO') comportant deux biellettes (114'a, 114'b) et un vérin (112'), chaque biellette étant reliée par la première de ses extrémités à une mâchoire et par la deuxième extrémité à un axe d'actionnement commun (113'), relié à la tige d'actionnement (H T) du vérin 5 (112").
Comme dans l'exemple précédent, les mâchoires ont une position ouverte qui forme une ouverture dans laquelle la tige (4) de l'anode peut être insérée jusqu'à ce que sa face supérieure (41) arrive en butée contre la pièce d'appui 30 (123'), et une position fermée dans laquelle les linguets (10Ta, 10Tb) des mâchoires (100'a, 100'b) retiennent la tige. Le système d'actionnement (110') permet de déplacer les mâchoires (100'a 1 OO'b) entre les positions ouverte et fermée. Lors de la fermeture de la pince, les linguets (101 'a et 101 'b) s'insèrent à l'intérieur de l'alésage (5) de la tige. Ils ont une longueur telle qu'ils ne touchent pas ledit alésage lorsque la pièce d'appui (123') est au contact de la face supérieure (41 ) de la tige.
La pince (10') comprend aussi un dispositif (20') qui génère des chocs lorsque la pièce d'appui (123') est en contact avec la face supérieure (41) de la tige (4). Le dispositif (20') génère des chocs suivant la direction verticale, vers le bas, sur la face supérieure (41) de l'extrémité supérieure (40) de la tige (4). Il est placé ici en dehors de la zone d'ouverture de la pince confinée entre les mâchoires, au- dessus de l'axe (105') de pivotement des mâchoires et au-dessus des biellettes (114'a, 114'b) du système d'actionnement (1 10') des mâchoires. Dans une telle configuration, le générateur de chocs ne peut pas être en contact direct avec la tige et on le fait agir, par le biais du percuteur (211 '), sur la biellette (1 14'b) qui est conçue de telle sorte qu'elle arrive en contact par le biais d'une pièce intermédiaire (124), avec la face supérieure (41) de la tige lorsque la pince est en position fermée.
Ladite pièce intermédiaire est ici l'organe de poussée (124) du verrou décrit dans le brevet FR 2851 762, qui permet de bloquer les mâchoires de la pince en position fermée. Lorsque la pince arrive au voisinage de la tige d'anode pour la saisir, c'est la face inférieure (1242) de cet organe de poussée qui arrive en contact avec la face supérieure (41) de la tige. L'organe de poussée est ici prolongé vers le haut de sorte que sa face supérieure (1241) est mise en contact, lorsque la pince est en position fermée, avec une protubérance (1142) ménagée sur la tranche inférieure de la biellette (114'b) qui subit et transmet les chocs.
Le vérin (112') n'est pas aligné sur l'axe vertical mais décalé, de sorte que le générateur de chocs (20') peut être placé à côté de lui, à peu près à la même hαuteur, II agit sur la biellette (114'a) qui n'est pas soumise aux chocs du percuteur (211 '). Le générateur de chocs agit suivant une direction légèrement inclinée par rapport à la verticale et la tranche supérieure (1141) de la biellette (1 14'b) soumise aux chocs est avantageusement orientée perpendiculairement à cette direction.

Claims

REVENDICATIONS
1) Module de service (13) d'une série de cellules d'électrolyse (2) destinée à la 5 fabrication d'aluminium par électrolyse ignée, chaque cellule comprenant une série d'anodes (3) munies d'une tige métallique (4) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique (30), ledit module de service comprenant un châssis apte à être fixé sur un élément mobile, typiquement un chariot (7) circulant sur un pont mobile (6), et au m moins une unité de manutention des anodes reliée audit châssis, caractérisé en ce qu'il comporte également, solidaire de ladite unité de manutention des anodes, un activateur (70, 80, 245, 20, 20') apte à exercer au moins une force ou un choc sur la tige d'anode (4), avec une intensité telle que, bien que la tige soit fermement maintenue en contact contre le cadre anodique,
15 les surfaces de contact respectives de la tige et du cadre anodique subissent un déplacement relatif l'une par rapport à l'autre d'une ampleur suffisante pour que le contact électrique s'en trouve amélioré.
2) Module de service (13) selon la revendication 1 dans lequel ladite tige (4) 0 d'anode présente une face plane destinée à entrer en contact avec une face plane du cadre anodique (30) et dans lequel ledit activateur (70, 80, 245, 20, 20') exerce une force, ou émet un choc, orienté(e) dans un plan parallèle au plan du contact entre la tige (4) et le cadre anodique (30).
25 3) Module de service (13) selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit activateur (70, 80, 245, 20, 20') est animé par au moins un actionneur apte à le déplacer d'une position où ledit activateur n'est pas au contact de la tige d'anode vers une position où ledit activateur est au contact de la tige d'anode, et/ou apte à faire le déplacement opposé.
30 4) Module de service (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite unité de manutention des anodes comprend au moins une pince à anodes (10) avec laquelle ledit activateur (70, 80, 245, 20, 20') est solidaire,
5
5) Module de service (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'activateur (70) exerce une force substantiellement verticale, et caractérisé en ce qu'il comporte également, solidaire de ladite unité de manutention des anodes, un moyen de contre-appui qui, à l'aide d'un autre w actionneur (60), est apte à entrer en contact avec le cadre anodique (30) au voisinage de l'anode correspondante et à exercer un effort de réaction s'opposant à l'effort dudit activateur.
6) Module de service (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, /s dans lequel l'activateur (80) exerce une force sensiblement horizontale ou oblique, et caractérisé en ce que l'actionneur de l'activateur(80) comprend au moins un vérin hydraulique (230a, 230b) monté solidaire de ladite unité de manutention des anodes, de telle sorte que l'extrémité de la tige de vérin puisse entrer en contact avec une anode voisine (4a, 4b), une 0 protubérance (35a, 35b) fixée sur le cadre anodique (30), ou encore une montée positive située dans le voisinage de l'anode concernée.
7) Module de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ledit activateur comprend au moins un percuteur (245) qui suit une 5 trajectoire comprise dans un plan parallèle au plan de contact tige-cadre anodique et dans lequel Pactionneur est un vérin (240) relevant ledit percuteur d'une position basse où le percuteur est au contact de la tige vers une position élevée, l'énergie potentielle de gravitation ainsi emmagasinée étant utilisée pour réaliser le choc.
30 8) Module de service selon la revendication 7 dans lequel ledit activateur (245) est monté sur un levier articulé (244) pivotant dans ledit plan parallèle au plan de contact tige-cadre anodique.
5 9) Module de service selon la revendication 7 ou 8 dans lequel ledit activateur (245) tombe sous l'effet de son propre poids.
10) Module de service selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel ledit activateur (245) est lancé en direction de la tige d'anode grâce w à l'impulsion d'un deuxième actionneur,
11) Module de service la revendication 4 dans lequel ledit activateur (70, 20, 20') est porté par la pince à anodes (10, 10') et dans lequel l'actionneur est l'actionneur de la pince à anode utilisé pour la manipulation des anodes.
/5
12) Module de service selon la revendication 11 dans lequel ledit activateur (20, 20') est un générateur de chocs solidaire de la pince à anodes.
13) Pince de manutention (10, 10'), destinée à saisir la tige (4) d'une anode 0 précuite destinée à la fabrication d'aluminium par électrolyse ignée, comportant :
- au moins un organe de préhension mobile (100a, 100b,100'a, 100'b), typiquement une mâchoire, ayant une position ouverte apte à former une ouverture, typiquement tournée vers le bas en utilisation, dans laquelle la
25 tige (4) peut être insérée, et une position fermée apte à retenir la tige,
- un système d'actionnement (110, 110'), typiquement un vérin associé à un ensemble de biellettes, pour déplacer le ou chaque organe de préhension mobile (100a, 100b,100'a, 100'b) entre les positions ouverte et fermée, caractérisée en ce qu'elle comprend également un dispositif (20, 20') 30 générateur de chocs produisant des chocs sur ladite tige lorsque ladite pince se trouve au contact de ladite tige, 14) Pince de manutention (10, 10') selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit dispositif générateur de chocs génère des chocs suivant une direction parallèle à une droite comprise dans un plan vertical passant par la surface du cadre anodique en contact avec ladite tige d'anode.
15) Pince de manutention (10, 10') selon la revendication 14, caractérisée en ce ledit dispositif (20, 20') génère des chocs sur la tige (4) suivant une direction substantiellement parallèle à la direction axiale (49) de ladite tige.
1 ό) Pince de manutention (10, 10') selon la revendication 15, caractérisée en ce que ledit organe de préhension permet de saisir la tige au voisinage de son extrémité supérieure (40) et en ce que le dispositif génère des chocs dans le sens axial, sur la face supérieure (41) de l'extrémité supérieure (40) de ladite tige.
17) Pince de manutention (10, 10') selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisée en ce qu'elle est munie d'une pièce d'appui (123, 123') destinée à servir de butée limitant le déplacement axial relatif de la tige (4) dans l'ouverture de la pince et d'au moins un moyen de liaison, typiquement un doigt en saillie (101a, 101 b, 101 'a, 101 'b), sur au moins un organe de préhension mobile (100a, 100b, 100'a, 100'b), apte à coopérer avec un moyen de liaison (5) de la tige, ledit organe de préhension mobile, muni dudit moyen de liaison, étant conçu de telle sorte qu'il n'est pas en contact avec la tige (4) lorsque la face supérieure (41) de la tige est au contact de la pièce d'appui (123, 123').
18) Pince de manutention (10, 101) selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans laquelle ladite pièce d'appui (123, 123') est munie d'un alésage (1230) de façon à permettre le passage de la partie mobile (211, 21 T) d'un impacteur, ce dernier étant soit le générateur de chocs lui-même (20), soit une pièce intermédiaire transmettant lesdits chocs (124), 19) Pince de manutention (10, 10') selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, dans laquelle ledit dispositif (20, 20') générateur d'impacts génère des chocs avec une énergie d'impact comprise entre 100 et 250 J.
5
20) Pince de manutention (10) selon l'une quelconque des revendications 13 à 19, dans laquelle ledit générateur de chocs (20) est placé sur ladite pince de sorte qu'il se trouve directement au-dessus de la face supérieure (41) de la tige (4) lorsque ladite pince arrive en butée sur la tige (4), typiquement par jo l'intermédiaire de la pièce d'appui (123).
21) Pince de manutention (10') selon l'une quelconque des revendications 13 à 19, caractérisée en ce qu'elle comprend un système d'actionnement (110') comportant deux biellettes (114'a, 114'b) et un actionneur (112'),
/5 typiquement un vérin, chaque biellette (114'a, 114'b) étant reliée par la première de ses extrémités à une mâchoire (100'a, 100'b) et par la deuxième extrémité à un axe d'actionnement (113') commun et en ce que le générateur de chocs (20') est placé au-dessus de l'axe de pivotement (105') des mâchoires et au-dessus des biellettes (114'a, 114'b) du système
20 d'actionnement des mâchoires de telle sorte qu'il agit sur une des biellettes, ladite biellette étant conçue de telle sorte qu'elle arrive en contact, directement ou par le biais d'une pièce intermédiaire (124), avec la face supérieure (41) de la tige (4) lorsque ladite pince arrive en butée sur la tige (4), typiquement par l'intermédiaire de la pièce d'appui (123').
25
22) Pince de manutention (10') selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'elle comprend également un système de verrouillage (120) et en ce que ladite pièce intermédiaire (124) est une pièce du système de verrouillage.
30 23) Pince de manutention (10') selon l'une quelconque des revendications 13 à 22, caractérisée en ce que ledit générateur de chocs (20, 20') comprend une pièce active (21) apte à se déplacer dans une cavité cylindrique (26), ladite pièce active comprenant un obturateur (210) de diamètre sensiblement voisin de celui de ladite cavité cylindrique, et, attachée au centre d'une face de l'obturateur, une protubérance axiale (21 1) cylindrique
5 de diamètre inférieur, ledit obturateur partageant ladite cavité cylindrique en deux chambres distinctes (23 et 24), la chambre (23) située du côté de l'obturateur étant reliée à un réservoir d'air, de sorte que l'air qui se trouve dans la chambre et le réservoir se trouve sous une pression sensiblement constante Pl, la chambre (24) située du côté de la protubérance axiale
70 (211) étant reliée à une source d'air comprimé à une pression P2 supérieure à Pl .
24) Pince de manutention (10') selon la revendication 23, dans laquelle ladite chambre (24) située du côté de ladite protubérance axiale (21 1) est
15 également reliée à une valve à échappement rapide par une ouverture (26) de grande section.
25) Pince de manutention (10') selon la revendication 24, dans laquelle ledit réservoir d'air et ladite valve à échappement rapide sont déportés du
20 dispositif (20, 20') de génération des chocs.
26) Unité de levage et de manutention (6, 7, 8, 9, 10) comportant le module de service (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
25 27) Unité de levage et de manutention (6, 7, 8, 9, 10) comportant au moins un organe de manutention (9) de charges (3) muni d'une pince de manutention (10) selon l'une quelconque des revendications 13 à 25.
28) Utilisation de la pince de manutention (10) selon l'une quelconque des 30 revendications 13 à 25 dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, notamment pour la manutention d'anodes en matériau carboné ou autre.
29) Utilisation du module de service (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, notamment pour la manutention d'anodes en matériau carboné ou autre,
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2872175B1 (fr) * 2004-06-25 2006-07-28 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Module de service compact destine aux usines de production d'aluminium par electrolyse
FR2884833B1 (fr) * 2005-04-20 2007-05-25 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Dispositif et procede de maintien et de raccordement d'une tige d'anode sur un cadre anodique d'une cellule d'electrolise de l'aluminium
WO2012032234A1 (fr) * 2010-09-08 2012-03-15 E.C.L. Organe de manutention securisee de connecteurs de cellules d'electrolyse destinees a la production d'aluminium
CN102534677A (zh) * 2012-01-04 2012-07-04 饶云福 全截面熔焊修复电解铝阳极钢爪设备
JP6349947B2 (ja) * 2013-11-19 2018-07-04 株式会社ジェイテクト 搬送装置
CN109440138A (zh) * 2018-12-26 2019-03-08 郑州久达科技有限公司 拥抱式侧向夹紧的阳极夹具
FR3093736B1 (fr) * 2019-03-14 2021-02-19 Rio Tinto Alcan Int Ltd Outil d’intervention pour l’exploitation d’une cuve d’électrolyse
FR3093737B1 (fr) * 2019-03-14 2023-02-24 Rio Tinto Alcan Int Ltd Dispositif de manutention destiné à convoyer un outil d’intervention sur une cuve d’électrolyse.
CN110803620B (zh) * 2019-12-06 2023-08-22 大连华锐重工起重机有限公司 自动开闭式阳极焙烧夹具
CN112846861B (zh) * 2021-02-26 2023-01-10 深圳市铭利达精密技术股份有限公司 一种推拉自锁夹具
EP4223910A1 (fr) 2022-02-04 2023-08-09 Reel GmbH Pince d'anode, système de transport et procédé de charge d'une tige d'anode
EP4293141A1 (fr) 2022-06-13 2023-12-20 Dubai Aluminium PJSC Ensemble d'entretien d'anode pour une installation d'électrolyse d'aluminium et ses procédés de fonctionnement

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2694945B1 (fr) * 1992-08-20 1994-10-07 Pechiney Aluminium Superstructure de cuve d'électrolyse de très haute intensité pour la production d'aluminium.
DE60023530D1 (de) * 2000-12-19 2005-12-01 Reel Saint Cyr Au Mont D Or Anhebevorrichtung für den Anodenträger in Elektrolyseöfen für die Aluminiumherstellung
ATE299193T1 (de) * 2003-01-31 2005-07-15 Ecl Bedienungsmaschine für elektrolysezellen bei der aluminiumproduktion
FR2851810B1 (fr) * 2003-02-28 2006-02-17 Ecl Verin destine au deplacement d'un cadre anodique d'une cellule d'electrolyse pour la production d'aluminium
FR2851762B1 (fr) * 2003-02-28 2006-02-10 Ecl Pince de manutention d'une machine de service de cellules d'electrolyse pour la production d'alumunium
US7001497B2 (en) * 2003-04-25 2006-02-21 Alcoa,Inc. Process and apparatus for positioning replacement anodes in electrolytic cells
FR2854906B1 (fr) * 2003-05-12 2006-06-16 Ecl Organe de manutention de connecteurs de cellules d'electrolyse destinees a la production d'aluminium
FR2868086B1 (fr) * 2004-03-25 2006-05-26 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Module de service compact destine aux usines de production d'aluminium par electrolyse
FR2872175B1 (fr) * 2004-06-25 2006-07-28 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Module de service compact destine aux usines de production d'aluminium par electrolyse
FR2874934B1 (fr) * 2004-09-08 2007-09-07 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Procede de changement d'anode dans une cellule de production d'aluminium par electrolyse incluant un ajustement de la position de l'anode et dispositif pour le mettre en oeuvre
FR2884833B1 (fr) * 2005-04-20 2007-05-25 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Dispositif et procede de maintien et de raccordement d'une tige d'anode sur un cadre anodique d'une cellule d'electrolise de l'aluminium
FR2885894B1 (fr) * 2005-05-19 2007-06-22 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Dispositif de guidage de mats coulissant l'un dans l'autre, bras telescopique et procede de guidage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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