FR2851810A1

FR2851810A1 - VERIN FOR THE DISPLACEMENT OF AN ANODIC FRAME OF AN ELECTROLYTIC CELL FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM

Info

Publication number: FR2851810A1
Application number: FR0302493A
Authority: FR
Inventors: Acker Alain Van; De Grado Alain Fernandez
Original assignee: ECL SAS
Current assignee: Fives ECL SAS
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-03
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: CA2517148A1; AU2004217776A1; CN1754053A; BRPI0407920A; US20060137972A1; IS7988A; AR043214A1; FR2851810B1; ZA200506333B; EP1597494A1; RU2005130161A; WO2004079227A1

Abstract

L'invention porte sur les vérins utilisés pour le déplacement du cadre anodique de cellules d'électrolyse destinées à la production d'aluminium. Selon l'invention, le vérin (100, 100') comprend une gaine (120) munie d'une ouverture (121), une tige d'actionnement (140) comportant une cavité axiale (141) et un filetage (142) et apte à se déplacer dans ladite ouverture, une vis d'entraînement (130) insérée dans ladite cavité axiale et apte à coopérer avec ledit filetage de manière à entraîner le déplacement de ladite tige (140) dans la gaine (120) et dans ladite ouverture (121), une roue d'entraînement dentée (150) couplée à la vis d'entraînement (130), et une vis sans fin apte à être raccordée à l'arbre d'un moteur d'entraînement (200) et à coopérer avec la roue d'entraînement (150) de manière à entraîner sa rotation, et est caractérisé en ce que l'entraxe E entre l'axe R de la roue d'entraînement et l'axe V de la vis sans fin est compris entre 100 et 350 mm, et en ce que le rapport de réduction RR entre la vis sans fin et la roue d'entraînement est compris entre 300:1 et 80:1. Ce vérin permet d'atteindre simultanément des puissances et des efforts de traction relativement élevés, tout en étant susceptible d'occuper un volume relativement limité.The cylinders used for moving the anode frame of electrolysis cells for the production of aluminum. According to the invention, the jack (100, 100 ') comprises a sheath (120) provided with an opening (121), an actuating rod (140) having an axial cavity (141) and a thread (142) and adapted to move in said opening, a drive screw (130) inserted in said axial cavity and adapted to cooperate with said threading so as to cause the displacement of said rod (140) in the sheath (120) and in said opening (121), a toothed drive wheel (150) coupled to the drive screw (130), and a worm screw adapted to be connected to the shaft of a drive motor (200) and to cooperate with the drive wheel (150) so as to cause its rotation, and is characterized in that the center distance E between the axis R of the drive wheel and the axis V of the worm is between 100 and 350 mm, and in that the reduction ratio RR between the worm and the drive wheel is between 300: 1 and 80: 1. This jack makes it possible to simultaneously reach relatively high powers and tensile forces, while being able to occupy a relatively limited volume.

Description

VERIN DESTINE AU DEPLACEMENT D'UN CADRE ANODIQUE D'UNE CELLULEVERIN FOR THE DISPLACEMENT OF AN ANODIC FRAMEWORK OF A CELL

D'ELECTROLYSE POUR LA PRODUCTION D'ALUMINIUM ELECTROLYSIS FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM

Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs de fixation et de déplacement des anodes des cellules d'électrolyse destinées à la 1 0 production d'aluminium. Field of the Invention The invention relates to the production of aluminum by igneous electrolysis according to the Hall-Héroult process. It relates more particularly to devices for fixing and moving the anodes of the electrolysis cells intended for the production of aluminum.

Etat de la technique L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par 15 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 20 carboné, sont fixées à une superstructure munie de moyens pour les déplacer verticalement durant le processus d'électrolyse. L'ensemble formé par une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule d'électrolyse. STATE OF THE ART Aluminum metal is produced industrially by igneous electrolysis, namely by electrolysis of the alumina in solution in a molten cryolite bath, called the 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 of carbonaceous material, are attached to a superstructure provided with means for moving them vertically during the electrolysis process. The assembly formed by an electrolytic cell, its anodes and the electrolyte bath is called an electrolysis cell.

Plusieurs dispositifs ont été proposés pour permettre la fixation et le déplacement des 25 anodes par rapport à la cuve. La présente invention concerne plus particulièrement les dispositifs de fixation et de déplacement comprenant des éléments de structure fixes, un cadre - appelé cadre anodique - destiné au levage ou à l'abaissement simultané des anodes fixées au dit cadre et des moyens de déplacement du dit cadre comprenant un ou plusieurs vérins. Les brevets français FR 1 440 005 (correspondant 30 au brevet américain US 4 410 786) et FR 2 517 704 (correspondants au brevet américain US 4 465 578) décrivent de tels dispositifs. Several devices have been proposed to allow attachment and movement of the anodes relative to the vessel. The present invention relates more particularly to fixing and displacement devices comprising fixed structural elements, a frame - called anodic frame - for lifting or lowering simultaneously the anodes attached to said frame and means for moving said frame. comprising one or more cylinders. French patents FR 1 440 005 (corresponding to US Pat. No. 4,410,786) and FR 2 517 704 (corresponding to US Pat. No. 4,465,578) describe such devices.

Le développement de cellules d'électrolyse d'intensité nominale de plus en plus élevée, de même que l'accroissement de l'intensité de cellules d'électrolyse existantes, entraînent un alourdissement des ensembles formés par un cadre anodique et des anodes fixées à celui-ci. Cet alourdissement nécessite des vérins aptes à développer 5 des puissances de plus en plus grandes afin de permettre le déplacement desdits ensembles de manière satisfaisante. The development of electrolysis cells of higher and higher intensity, as well as the increase in the intensity of existing electrolysis cells, result in a heavier set of assemblies formed by an anode frame and anodes fixed to that -this. This weighting requires cylinders capable of developing greater and greater powers in order to allow the displacement of said assemblies satisfactorily.

La demanderesse a donc recherché des vérins aptes à développer des efforts élevés, aptes à s'insérer dans les espaces limités et encombrés des superstructures de cellules 10 d'électrolyse, et aptes à fonctionner à proximité des cellules d'électrolyse de forte intensité. The applicant has therefore sought cylinders capable of developing high forces, able to fit into the limited and congested spaces of the superstructures of electrolytic cells, and able to operate near the high intensity electrolysis cells.

Description de l'inventionDescription of the invention

L'invention a pour objet un vérin comprenant une gaine munie d'une ouverture, une tige d'actionnement comportant une cavité axiale et un filetage et apte à se déplacer dans ladite ouverture, une vis d'entraînement insérée dans ladite cavité axiale et apte à coopérer avec ledit filetage de manière à entraîner le déplacement de ladite tige dans la gaine et dans ladite ouverture, une roue d'entraînement dentée couplée à la vis 20 d'entraînement, et une vis sans fin apte à être raccordée à l'arbre d'un moteur et à coopérer avec la roue d'entraînement de manière à entraîner sa rotation, et caractérisé en ce que l'entraxe E entre l'axe R de la roue d'entraînement et l'axe V de la vis sans fin est compris entre 100 et 350 mm, et en ce que le rapport de réduction RR entre la vis sans fin et la roue d'entraînement est compris entre 300:1 et 80: 1. 25 La demanderesse a trouvé qu'il était possible d'atteindre simultanément des puissances et des efforts de traction relativement élevés, tout en étant susceptible d'occuper un volume relativement limité, grâce à la combinaison des caractéristiques du vérin selon l'invention. The subject of the invention is a jack comprising a sheath provided with an opening, an actuating rod comprising an axial cavity and a thread and able to move in said opening, a driving screw inserted into said axial cavity and capable of to cooperate with said threading so as to cause the displacement of said rod in the sheath and in said opening, a toothed drive wheel coupled to the drive screw, and a worm screw adapted to be connected to the shaft a motor and cooperate with the drive wheel so as to cause its rotation, and characterized in that the distance between the axis E of the drive wheel and the axis V of the worm is between 100 and 350 mm, and in that the reduction ratio RR between the worm and the drive wheel is between 300: 1 and 80: 1. The Applicant has found that it is possible to simultaneously achieve powers and efforts of stage fright relatively high, while being able to occupy a relatively limited volume, thanks to the combination of the characteristics of the cylinder according to the invention.

Le vérin selon l'invention est tout particulièrement adapté au déplacement des cadres anodiques des cellules d'électrolyse destinées à la production d'aluminium. The jack according to the invention is particularly suitable for moving the anode frames of the electrolysis cells for the production of aluminum.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de modes de réalisation préférés de celle-ci qui sont exposés ci-dessous et qui sont illustrés à l'aide des figures annexées. The invention will be better understood from the detailed description of preferred embodiments thereof which are set forth below and which are illustrated with reference to the accompanying figures.

La figure 1 illustre une cellule d'électrolyse typique tronquée et vue en perspective. Figure 1 illustrates a typical electrolysis cell truncated and viewed in perspective.

La figure 2 illustre, vue en perspective, une superstructure typique d'une cellule d'électrolyse. Figure 2 illustrates, in perspective view, a typical superstructure of an electrolysis cell.

La figure 3 illustre un vérin selon l'invention, vu en section longitudinale. Figure 3 illustrates a cylinder according to the invention, seen in longitudinal section.

La figure 4 illustre un vérin selon l'invention, vu en section transversale selon le plan C-C de la figure 3. FIG. 4 illustrates a jack according to the invention, seen in cross section along the plane C-C of FIG. 3.

Les cellules d'électrolyse (1) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprennent une cuve (2), apte à contenir le métal liquide et le bain d'électrolyte, une superstructure (10) et une série d'anodes (3). La superstructure (10) comporte un portique fixe (11) et un cadre anodique métallique mobile (12). Les 20 anodes (3) sont munies d'une tige métallique (4) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes (3) au cadre anodique (12). La superstructure (10) comporte également au moins un vérin (100, 100') couplé au cadre anodique (12) par des bielles (20, 21, 22, 21', 22') et des leviers (30, 31, 32, 33, 34, 31', 32', 33', 34'). Le cadre anodique (12) est déplacé verticalement (vers le haut ou vers le 25 bas) sous l'action du ou des vérins (100, 100'). The electrolysis cells (1) of an igneous electrolysis aluminum production plant comprise a tank (2), suitable for containing the liquid metal and the electrolyte bath, a superstructure (10) and a series of anodes (3). The superstructure (10) comprises a fixed gantry (11) and a moving metal anode frame (12). The 20 anodes (3) are provided with a metal rod (4) for fixing and electrical connection of the anodes (3) to the anode frame (12). The superstructure (10) also comprises at least one jack (100, 100 ') coupled to the anode frame (12) by connecting rods (20, 21, 22, 21', 22 ') and levers (30, 31, 32, 33, 34, 31 ', 32', 33 ', 34'). The anode frame (12) is moved vertically (upwards or downwards) under the action of the cylinder (s) (100, 100 ').

Selon l'invention, le vérin (100, 100') comprend: - une gaine (120) munie d'une ouverture (121), - une tige d'actionnement (140) comportant une cavité axiale (141) et un filetage 30 (142) et apte à se déplacer dans ladite ouverture (121), - une vis d'entraînement (130) insérée dans ladite cavité axiale (141) et apte à coopérer avec ledit filetage (142) de manière à entraîner le déplacement de ladite tige (140) dans ladite gaine (120) et dans ladite ouverture (121), - une roue d'entraînement (150) dentée couplée à la vis d'entraînement (130), - une vis sans fin (160) apte à être raccordée à l'arbre (210) d'un moteur d'entraînement (200) et à coopérer avec la roue d'entraînement (150) de manière à entraîner sa rotation, et est caractérisé en ce que l'entraxe E entre l'axe R de la roue d'entraînement (150) et l'axe V de la vis sans fin (160) est compris entre 100 et 350 mm, et en ce que le 10 rapport de réduction RR entre la vis sans fin (160) et la roue d'entraînement (150) est compris entre 300:1 et 80:1. According to the invention, the jack (100, 100 ') comprises: - a sheath (120) provided with an opening (121), - an actuating rod (140) comprising an axial cavity (141) and a thread (142) and able to move in said opening (121), - a drive screw (130) inserted in said axial cavity (141) and adapted to cooperate with said thread (142) so as to cause the displacement of said rod (140) in said sheath (120) and in said opening (121), - a drive wheel (150) toothed coupled to the drive screw (130), - a worm (160) adapted to be connected to the shaft (210) of a drive motor (200) and cooperating with the drive wheel (150) to cause its rotation, and is characterized in that the center distance E between the R axis of the drive wheel (150) and the axis V of the worm (160) is between 100 and 350 mm, and in that the reduction ratio RR between the worm (160) and the wheel drive (150) is between 300: 1 and 80: 1.

Le rapport de réduction RR est donné par le rapport entre le nombre de tours effectué par la vis sans fin (160) autour de son axe V lorsque la roue d'entraînement (150) 15 effectue un tour complet autour de son axe A. En d'autres termes, le rapport de réduction RR est donné par le nombre de dents de la roue d'entraînement (150). The RR reduction ratio is given by the ratio between the number of turns made by the worm (160) about its axis V when the drive wheel (150) 15 performs a complete revolution about its axis A. In in other words, the reduction ratio RR is given by the number of teeth of the drive wheel (150).

Dans sa recherche d'une solution au problème posé à l'invention, la demanderesse a constaté que l'ensemble des contraintes imposées par l'utilisation d'un vérin dans les 20 cellules d'électrolyse nécessitait la prise en compte d'un grand nombre de paramètres qui ne permettait pas de prévoir une zone de fonctionnement acceptable. En particulier, des paramètres variables proviennent d'au moins trois niveaux de couplage, à savoir un premier niveau entre l'arbre du moteur d'entraînement (210) et la vis sans fin (160), un deuxième niveau entre la vis sans fin (160) et la roue 25 d'entraînement (150) et un troisième niveau entre la roue d'entraînement (150) et la tige d'actionnement (140). Des paramètres variables proviennent également des relations qui relient les puissances en jeux (notamment les puissances d'entrée, interne et de sortie), les vitesses - linéaires et angulaires - souhaitées et acceptables, les rapports de réduction et les pas de filetage. En outre, des paramètres variables 30 supplémentaires proviennent des coefficients de rendement des engrenages et des caractéristiques mécaniques des matériaux possibles. In its search for a solution to the problem of the invention, the Applicant has found that all the constraints imposed by the use of a jack in the electrolysis cells necessitated the taking into account of a large scale. number of parameters that did not allow to provide an acceptable operating area. In particular, variable parameters come from at least three coupling levels, namely a first level between the drive motor shaft (210) and the worm (160), a second level between the worm (160) and the drive wheel (150) and a third level between the drive wheel (150) and the drive shaft (140). Variable parameters also come from the relationships that connect the powers involved (including the input, internal and output powers), the desired and acceptable linear and angular velocities, the reduction ratios and the thread pitch. In addition, additional variable parameters are derived from the gear efficiency coefficients and the mechanical characteristics of the possible materials.

La demanderesse a noté que, de manière inattendue, il était possible d'arriver à une solution au problème posé en s'éloignant sensiblement des configurations et valeurs de paramètres normalement utilisées dans les vérins connus. The Applicant has noted that, unexpectedly, it was possible to arrive at a solution to the problem by moving substantially away from the configurations and values of parameters normally used in the known cylinders.

En particulier, elle a noté qu'un entraxe plus petit que 100 mm permettrait difficilement d'obtenir la réduction de vitesse de rotation requise pour la vis d'entraînement (130) ou nécessiterait d'intercaler un étage de réduction de vitesse supplémentaire entre le moteur (200) et la vis sans fin (160) ou d'utiliser un moteur spécial à petite vitesse, et donc un moteur de grande dimension et cher. Un tel 10 entraxe pourrait également nécessiter de compenser ce manque de réduction sur l'écrou avec un pas de vis plus petit et, par conséquent, des filets fins et fragiles. Un entraxe plus grand que 350 mm augmenterait de manière rédhibitoire la taille du vérin et le rendrait peu compatible avec l'espace réduit et encombré des superstructures de cellules d'électrolyse. Ledit entraxe E est de préférence compris 15 entre 150 et 300 mm, et de préférence encore entre 180 et 290 mm. In particular, she noted that a center distance of less than 100 mm would hardly be able to achieve the required rotational speed reduction for the drive screw (130) or would require an additional speed reduction stage to be inserted between the drive screw (130). motor (200) and the worm (160) or use a special motor at low speed, and therefore a large and expensive engine. Such a center distance may also need to compensate for this lack of reduction on the nut with a smaller thread pitch and, therefore, fine and fragile threads. A center distance greater than 350 mm would unacceptably increase the size of the cylinder and make it less compatible with the reduced and congested space of electrolysis cell superstructures. Said center distance E is preferably between 150 and 300 mm, and more preferably between 180 and 290 mm.

En outre, elle a constaté qu'un rapport de réduction inférieur à 80:1 imposerait l'utilisation d'un étage de réduction supplémentaire entre le moteur et la vis sans fin afin d'obtenir les faibles vitesses de déplacement (entrées et sorties) de la tige 20 d'entraînement requises dans l'utilisation envisagée. Le rapport de réduction RR est de préférence limité à des valeurs inférieures à 300:1 afin d'éviter le recours à des roues d'entraînement (150) ayant un grand diamètre, ce qui serait incompatible avec la contrainte de compacité imposée à l'invention. Le rapport de réduction RR est de préférence encore compris entre 100:1 et 250:1. Dans un mode de réalisation préféré 25 de l'invention, le rapport de réduction RR est compris entre 140:1 et 200:1. In addition, it found that a reduction ratio of less than 80: 1 would require the use of an additional reduction stage between the engine and the worm in order to obtain the low speeds of movement (inputs and outputs). of the drive rod required for the intended use. The RR reduction ratio is preferably limited to values less than 300: 1 in order to avoid the use of drive wheels (150) having a large diameter, which would be incompatible with the compactness constraint imposed on the invention. The reduction ratio RR is more preferably between 100: 1 and 250: 1. In a preferred embodiment of the invention, the RR reduction ratio is between 140: 1 and 200: 1.

La demanderesse a également constaté que la vis sans fin (160) du vérin selon l'invention est, ou est susceptible d'être, engagée directement sur l'arbre (210) d'un moteur d'entraînement (200), c'est-à-dire sans réducteur intermédiaire entre l'arbre 30 d'entraînement et la vis sans fin, ce qui permet de réduire sensiblement le volume du vérin. The Applicant has also found that the worm (160) of the jack according to the invention is, or is likely to be, engaged directly on the shaft (210) of a drive motor (200). that is to say without intermediate reducer between the drive shaft and the worm, which substantially reduces the volume of the cylinder.

Le diamètre moyen D de la vis d'entraînement (130) est de préférence inférieur à 150 mm afin de limiter le diamètre extérieur de la gaine (120) à des valeurs acceptables. The average diameter D of the drive screw (130) is preferably less than 150 mm in order to limit the outer diameter of the sheath (120) to acceptable values.

Le diamètre D est de préférence compris entre 50 et 120 mm, et de préférence encore entre 75 et 105 mm. Un diamètre inférieur à 50 mm conduirait à une trop grande fragilisation de la vis d'entraînement (130). The diameter D is preferably between 50 and 120 mm, and more preferably between 75 and 105 mm. A diameter less than 50 mm would lead to too much weakening of the drive screw (130).

Ledit filetage (142) couvre tout ou partie de la paroi intérieure de la tige d'entraînement (140). Le filetage (142) est avantageusement formé sur un embout fileté (ou écrou) (143) qui est fixé à l'extrémité intérieure (144) de la tige 10 d'entraînement (140) ou solidaire de celle- ci. Les filets du filetage (142) peuvent être simples ou multiples (par exemple, deux filets parallèles). La longueur du filetage est typiquement au moins égale à 10 fois le pas de la vis d'entraînement. Le pas du filetage (142) est de préférence compris entre 14 et 20 mm, et de préférence encore entre 16 et 18 mm. La demanderesse a observé que ces valeurs de pas de filetage 15 permettaient d'obtenir une tenue à l'effort élevée dans les plages de valeurs de vitesse de déplacement de la tige d'entraînement envisagées. Said thread (142) covers all or part of the inner wall of the drive rod (140). The thread (142) is advantageously formed on a threaded end (or nut) (143) which is attached to or integral with the inner end (144) of the drive rod (140). The threads of the threads (142) can be single or multiple (for example, two parallel threads). The length of the thread is typically at least equal to 10 times the pitch of the drive screw. The pitch of the thread (142) is preferably between 14 and 20 mm, and more preferably between 16 and 18 mm. The Applicant has observed that these thread pitch values made it possible to obtain a high resistance to the force in the ranges of values of travel speed of the driving rod envisaged.

Les dimensions et paramètres du vérin selon l'invention permettent d'obtenir simultanément, et de manière satisfaisante, des vitesses de déplacement de la tige 20 d'entraînement et des efforts de tractions compatibles avec le déplacement des cadres anodiques de cellules d'électrolyse, tout en impliquant des vitesses de rotation de l'arbre du moteur, de la vis sans fin et de la vis d'entraînement acceptables et qui évitent le recours à des moteurs lents, volumineux et de cot élevé. The dimensions and parameters of the jack according to the invention make it possible simultaneously to obtain, in a satisfactory manner, speeds of displacement of the drive rod and tensile forces compatible with the displacement of the anode frames of electrolysis cells. while involving acceptable rotational speeds of the motor shaft, auger, and drive screw, and avoiding the use of slow, bulky, high-cost motors.

La vitesse de rotation de la vis sans fin (160) est typiquement comprise entre 750 et 1500 tr/mn, et plus typiquement encore entre 1000 et 1500 tr/mn. La vitesse de la vis d'entraînement (130) est typiquement comprise entre 5 et 15 tr/mn, et plus typiquement entre 7 et 10 tr/mn. Cette vitesse est égale à celle de la roue d'entraînement lorsque la vis d'entraînement est fixée à la roue ou solidaire de celle30 ci. Ces vitesses permettent d'atteindre simultanément, et de manière satisfaisante, des vitesses de déplacement de la tige d'entraînement et des efforts de tractions acceptables pour le déplacement des cadres anodiques de cellules d'électrolyse. The rotational speed of the worm (160) is typically between 750 and 1500 rpm, and more typically between 1000 and 1500 rpm. The speed of the drive screw (130) is typically between 5 and 15 rpm, and more typically between 7 and 10 rpm. This speed is equal to that of the drive wheel when the drive screw is fixed to the wheel or integral thereof. These speeds make it possible to simultaneously achieve, and in a satisfactory manner, speeds of movement of the drive rod and tensile forces acceptable for the displacement of the anode frames of electrolysis cells.

Le vérin selon l'invention peut développer des efforts de tractions supérieurs à 100 kN. Les efforts de traction sont typiquement compris entre 150 et 600 kN. De tels efforts sont requis pour déplacer verticalement un cadre anodique chargé d'anodes S sans avoir recours à des rapports de levier importants au niveau des leviers de la superstructure d'une cellule d'électrolyse. The jack according to the invention can develop tensile forces greater than 100 kN. The tensile forces are typically between 150 and 600 kN. Such forces are required to vertically move an anode frame loaded with S anodes without resorting to significant lever ratios at the levers of the superstructure of an electrolysis cell.

Les vitesses de déplacement de sortie de la tige du vérin sont typiquement comprises entre 100 et 300 mm/mn, et plus typiquement entre 120 et 150 mm/mn. Ces vitesses 10 sont compatibles avec une régulation par petites impulsions du niveau du cadre anodique. The output displacement speeds of the cylinder rod are typically between 100 and 300 mm / min, and more typically between 120 and 150 mm / min. These speeds are compatible with a small pulse regulation of the level of the anode frame.

Les dimensions du vérin selon l'invention sont typiquement de 550 à 700 mm en dimension transversale et de 1500 à 2400 mm en longueur totale (avec la tige 15 d'entraînement en position rétractée). The dimensions of the jack according to the invention are typically from 550 to 700 mm in transverse dimension and from 1500 to 2400 mm in total length (with the drive rod in the retracted position).

La roue d'entraînement (150) est couplée mécaniquement à la vis d'entraînement (130). Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la roue d'entraînement (l50) est fixée à la vis d'entraînement (130), ou solidaire de celle-ci, l'axe de rotation 20 R de la roue d'entraînement (150) et l'axe de rotation T de la vis d'entraînement (130) concident de manière à former un axe de rotation commun A. De préférence, l'axe M du moteur (200) et l'axe V de la vis sans fin (160) concident. The drive wheel (150) is mechanically coupled to the drive screw (130). In a preferred embodiment of the invention, the drive wheel (150) is attached to or integral with the drive screw (130), the axis of rotation 20 R of the drive wheel. drive (130) and the axis of rotation T of the drive screw (130) agree to form a common axis of rotation A. Preferably, the axis M of the motor (200) and the axis V of the worm (160) concident.

L'axe V de la vis sans fin (160) est typiquement perpendiculaire à l'axe R de la roue. 25 La gaine (120) communique avantageusement avec le carter (110) du vérin afin d'avoir une réserve de lubrifiant unique, typiquement par des ouvertures (114). La cavité axiale (141) de la tige (140) communique avantageusement avec la gaine (120), typiquement par des ouvertures (146) aménagées sa paroi, afin de permettre 30 une lubrification du filetage. The axis V of the worm (160) is typically perpendicular to the axis R of the wheel. The sheath (120) advantageously communicates with the casing (110) of the jack in order to have a single lubricant supply, typically through openings (114). The axial cavity (141) of the rod (140) advantageously communicates with the sheath (120), typically through openings (146) arranged in its wall, to allow lubrication of the thread.

Le vérin (100, 100') comporte de préférence un joint d'étanchéité (122) entre la tige d'entraînement (140) et la gaine (120). Il a été trouvé plus avantageux d'utiliser une gaine (120) rigide plutôt qu'une gaine en forme de soufflet, dont sont souvent munis les vérins classiques à grande course. En effet, une gaine en forme de soufflet, qui se 5 plie et se déplie constamment en cours d'utilisation, présente l'inconvénient d'être sensible à l'abrasion provoquée par des matières abrasives, telles que l'alumine, qui sont en suspension dans l'environnement d'une cellule d'électrolyse et qui pourraient se déposer dans les plis du soufflet. The ram (100, 100 ') preferably has a seal (122) between the drive rod (140) and the sheath (120). It has been found more advantageous to use a sheath (120) rigid rather than a bellows-shaped sheath, which are often equipped with conventional cylinders large stroke. Indeed, a bellows-shaped sheath, which folds and unfolds constantly during use, has the disadvantage of being sensitive to abrasion caused by abrasive materials, such as alumina, which are suspended in the environment of an electrolysis cell and which could be deposited in the folds of the bellows.

La gaine (120) comporte avantageusement une partie tubulaire de longueur importante (typiquement approximativement égale à la course de la tige d'entraînement à l'intérieure de celle-ci), afin de permettre de guider les déplacements de la tige d'entraînement. The sheath (120) advantageously comprises a tubular portion of considerable length (typically approximately equal to the travel of the drive rod inside thereof), in order to guide the movements of the drive rod.

La roue d'entraînement (150) du vérin selon l'invention repose de préférence sur au moins un palier (151, 152). Le palier peut être situé du côté opposé à la vis d'entraînement (130) ou entre la roue et la vis d'entraînement. The drive wheel (150) of the jack according to the invention preferably rests on at least one bearing (151, 152). The bearing may be located opposite the drive screw (130) or between the wheel and the drive screw.

Les moyens de fixation (111) du vérin peuvent être placés sur la partie arrière (112) 20 du vérin, c'est-à-dire la partie du vérin opposée à la tige d'entraînement (140), ou sur la partie avant (113) du vérin, typiquement sur la gaine (120). The fixing means (111) of the jack can be placed on the rear part (112) of the jack, that is to say the part of the jack opposite to the driving rod (140), or on the front part (113) of the cylinder, typically on the sheath (120).

Le moteur (200) d'entraînement du vérin peut être propre à un vérin ou commun à au moins deux vérins. The motor (200) for driving the jack can be cylinder-specific or common to at least two cylinders.

Le vérin selon l'invention est tout particulièrement destiné à être utilisé dans une cellule d'électrolyse pour la production d'aluminium. Ainsi, l'invention a également pour objet l'utilisation d'un vérin (100, 100') selon l'invention pour le déplacement d'un cadre anodique (12) d'une superstructure (10) d'une cellule d'électrolyse (1) 30 destinée à la production d'aluminium. The cylinder according to the invention is particularly intended for use in an electrolysis cell for the production of aluminum. Thus, the invention also relates to the use of a jack (100, 100 ') according to the invention for moving an anode frame (12) of a superstructure (10) of a cell of electrolysis (1) for the production of aluminum.

L'invention a encore pour objet une superstructure (10) destinée à être installée dans une cellule d'électrolyse (1) pour la production d'aluminium et comportant un cadre anodique (12) et au moins un vérin (100, 100') selon l'invention pour déplacer ledit cadre. L'invention a encore pour objet une cellule d'électrolyse (1) munie d'une telle superstructure (10). The invention further relates to a superstructure (10) intended to be installed in an electrolysis cell (1) for the production of aluminum and comprising an anode frame (12) and at least one jack (100, 100 ') according to the invention for moving said frame. The invention further relates to an electrolysis cell (1) provided with such a superstructure (10).

Lesdites cellules d'électrolyse (1) sont susceptibles de fonctionner à des intensités typiquement supérieure à 300 kA, voire supérieure à 400 kA, et pouvant atteindre plus de 500 kA. Said electrolysis cells (1) are capable of operating at intensities typically greater than 300 kA, or even greater than 400 kA, and can reach more than 500 kA.

Liste des repères 1 2 3 11 12 20, 21, 22, 21', 22' 30, 31, 32,..., 31', 32',... List of marks 1 2 3 11 12 20, 21, 22, 21 ', 22' 30, 31, 32, ..., 31 ', 32', ...

100, 100' 111 25 112 113 114 120 121 30 122 140 Cellule d'électrolyse Cuve Anode Tige d'anode Superstructure Portique Cadre anodique Bielles Leviers Vérin Carter du vérin Moyen de fixation Partie arrière du vérin Partie avant du vérin Ouverture Gaine Ouverture Joint d'étanchéité Vis d'entraînement Tige d'actionnement 141 142 143 144 5 145 146 150 151, 152 10 200 Cavité axiale Filetage Embout fileté (écrou) Extrémité intérieure de la tige d'entraînement Moyen de fixation Ouverture Roue d'entraînement Paliers Vis sans fin Moteur d'entraînement Arbre du moteur A D 15 E 100, 100 '111 25 112 113 114 120 121 30 122 140 Electrolytic cell Tank Anode Anode rod Superstructure Gantry Anodic frame Connecting rods Levers Jack Cylinder housing Fixing means Cylinder rear part Cylinder front part Opening Duct Opening Opening Gasket sealing Drive screw Actuating rod 141 142 143 144 5 145 146 150 151, 152 10 200 Axial cavity Thread Threaded end (nut) Inner end of the drive rod Fastening means Opening Drive wheel Bearings Screws without End Drive Motor Motor Shaft AD 15 E

M RM R

RRRR

T 20 V Axe du vérin Diamètre moyen de la vis d'entraînement Entraxe de réduction Axe du moteur Axe de la roue d'entraînement Rapport de réduction Axe de la tige d'entraînement Axe de la vis sans fin T 20 V Cylinder shaft Average diameter of drive screw Reduction axis Motor shaft Drive wheel axis Reduction ratio Drive rod axis Auger axis

Claims

1. Cylinder (100, 100 ') having a sheath (120) provided with an opening (121), an actuating rod (140) having an axial cavity (141) and a thread (142) 5 and adapted to moving in said opening (121), a drive screw (130) inserted in said axial cavity (141) and adapted to cooperate with said thread (142) so as to cause said rod (140) to move in said sheath ( 120) and in said opening (121), a toothed drive wheel (150) coupled to the drive screw (130), a worm (160) adapted to be connected to the shaft (210) of a driving motor (200) and cooperating with the drive wheel (150) so as to cause its rotation, and characterized in that the center distance E between the axis R of the drive wheel (150) ) and the axis V of the worm (160) is between 100 and 350 mm, and in that the reduction ratio RR between the worm (160) and the drive wheel (150) is includedbetween 300: 1 and 80: 1. 15

2. Cylinder (100, 100 ') according to claim 1, characterized in that the center distance E is between 150 and 300 mm.

3. Cylinder (100, 100 ') according to claim 1, characterized in that the center distance E is between 180 and 290 mm.

4. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the RR reduction ratio is between 100: 1 and 250: 1.

5. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the RR reduction ratio is between 140: 1 and 200: 1.

6. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the worm (160) of the jack is, or is likely to be, engaged directly on the shaft ( 210) of a drive motor (200).

7. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the average diameter D of the drive screw (130) is less than 150 mm.

8. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the average diameter D of the drive screw (130) is between 50 and 120 mm.

9. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the average diameter D of the drive screw (130) is between 75 and 105 mm.

A cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the thread (142) is formed on a threaded end (143) which is attached to the inner end (144) of the drive rod (140) or integral therewith.

11. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the pitch of the thread (142) is between 14 and 20 mm. 20

12. Cylinder (100, 100 ') according to any one of claims I to 10, characterized in that not the thread (142) is between 16 and 18 mm.

A cylinder (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the drive wheel (150) is attached to or integral with the drive screw (130). ci, and that the axis of rotation R of the drive wheel (150) and the axis of rotation T of the drive screw (130) agree to form a common axis of rotation A.

14. Use of a jack (100, 100 ') according to any one of claims 1 to 13 for moving an anode frame (12) of a superstructure (10) of an electrolysis cell (1). ) intended for the production of aluminum.

15. Superstructure (10) intended to be installed in an electrolysis cell (1) for producing aluminum and comprising an anode frame (12) and at least one jack (100, 100 ') according to any one of Claims 1 to 13 for moving said frame.

An electrolysis cell (1) provided with a superstructure (10) according to claim 15.