CA2596054C - Module porte outil(s) pour l'extraction et le transfert des anodes au sein d'une usine de fabrication d'aluminium et installation mettant en oeuvre un tel module - Google Patents
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Abstract
Ce module porte-outil est destiné à être mis en oeuvre au sein d'une installation de levage, et est notamment destiné à réaliser l'arrachage d'anodes usées au sein d'une installation de production d'aluminium par électrolyse et le transfert desdites anodes et des anodes neuves venant en remplacement de ces dernières. Il est muni de deux organes de levage motorisés de manière indépendante : ~ un premier organe, constitué d'un ensemble de câble(s) (13) venant s'enrouler au niveau de tambour(s) motorisé(s) électriquement (14), et renvoyé(s) au niveau d'un mouflage (18), ledit premier organe étant destiné à assurer le déplacement d'une charge à vitesse relativement importante et selon une course étendue ; ~ un second organe, dont l'un des éléments constitutifs est solidarisé à l'extrémité du ou des câbles (13) dudit premier organe après renvoi au niveau du mouflage (18), et destiné, en coopération avec celui-ci, à assurer le déplacement vertical à vitesse réduite et selon une course limitée d'une charge plus importante, et notamment à effectuer l'arrachage des anodes usées hors des cuves. L'invention concerne également l'installation pour le changement des anodes usées d'une usine de production d'aluminium. Cette installation comprend un pont roulant (5) susceptible de se déplacer au dessus des cuves d'électrolyse (1), et sur lequel se déplace au moins un chariot (10) muni d'un module porte-outil destiné à extraire et transférer les anodes usées hors des cuves, et à acheminer au niveau desdites cuves des anodes neuves, ainsi que deux autres chariots (11, 12), ~ respectivement un premier chariot (11) comportant un outil destiné à permettre de rompre la croûte superficielle qui se créée à la surface supérieure du bain d'électrolyse de chacune des cuves (1); ~ un second chariot (12) comportant un outil muni d'une pelle, destiné à permettre la collecte de tout ou partie des morceaux provenant de la rupture de ladite croûte;
Description
MODULE PORTE-OUTIL(,Sl POUR L'EXT_R_ACTION ET LE TRANSFERT DES
ANODES AU SEIN D'UNE USINE DE FABRICATION D'ALUMINIUM. ET
INSTALLATION METTANT EN ~UVRF UN TEL MODULE.
La présente invention concerne de manière générale le changement des anodes usées au sein des cuves d'électrolyse de production d'aluminium. Elle concerne tout particulièrement un module susceptible de permettre l'extraction proprement dite des anodes usées et l'installation mettant en ceuvre de tels modules.
L'aluminium est produit industriellement par le procédé aujourd'hui bien connu de l'électrolyse ignée, c'est à dire mettant en oeuvre l'électrolyse de l'alumine dans un bain de cryolithe fondue selon la réaction :
A1203 + 2é + Na3jAlF6 ]-- 2 Al + 30z + 3C -~ 3CO2 + F
Alumine cryolithe Cette réaction, fortement exothermique, met donc un oruvre un bain en fusion comprenant un mélange de cryolithe et d'alumine, dont la température est généralement supérieure à
800 C, et est fortement consommatrice d'électricité, de sorte que les installations fonctionnent en régime continu, afin de lixniter les pertes d'énergie inhérentes aux phases de redémarrage.
Régulièrement, il convient de procéder au remplacement des différentes anodes, le plus souvent réalisées en carbone, au niveau de chacune des cuves, sans pour autant arrêter la réaction d'électrolyse.
De par le procédé mis en auvre, à savoir l'électrolyse ignée, il se forme à la surface supérieure du bain une croûte dure de cryolithe fluorée et d'alumine, cette oroflte présentant l'avantage de conserver la chaleur au sein du bain, et donc de créer une enveloppe calorifuge.
Cependant, l'extraction des anodes usées hors du bain nécessite en première étape la rupture de cette croûte et, l'expérience montre que l'effort nécessaire pour arracher une anode usée de ladite croûte est sept à huit fois supérieur à la masse d'une anode neuve.
Par ailleurs, cet effort ne dure que sur quelques centimètres de course, alors que la course de levage de l'anode à chaque cycle est de l'ordre de trois à quatre mètres, typiquement 3,50 m.
. .,.1 ,.,~
ANODES AU SEIN D'UNE USINE DE FABRICATION D'ALUMINIUM. ET
INSTALLATION METTANT EN ~UVRF UN TEL MODULE.
La présente invention concerne de manière générale le changement des anodes usées au sein des cuves d'électrolyse de production d'aluminium. Elle concerne tout particulièrement un module susceptible de permettre l'extraction proprement dite des anodes usées et l'installation mettant en ceuvre de tels modules.
L'aluminium est produit industriellement par le procédé aujourd'hui bien connu de l'électrolyse ignée, c'est à dire mettant en oeuvre l'électrolyse de l'alumine dans un bain de cryolithe fondue selon la réaction :
A1203 + 2é + Na3jAlF6 ]-- 2 Al + 30z + 3C -~ 3CO2 + F
Alumine cryolithe Cette réaction, fortement exothermique, met donc un oruvre un bain en fusion comprenant un mélange de cryolithe et d'alumine, dont la température est généralement supérieure à
800 C, et est fortement consommatrice d'électricité, de sorte que les installations fonctionnent en régime continu, afin de lixniter les pertes d'énergie inhérentes aux phases de redémarrage.
Régulièrement, il convient de procéder au remplacement des différentes anodes, le plus souvent réalisées en carbone, au niveau de chacune des cuves, sans pour autant arrêter la réaction d'électrolyse.
De par le procédé mis en auvre, à savoir l'électrolyse ignée, il se forme à la surface supérieure du bain une croûte dure de cryolithe fluorée et d'alumine, cette oroflte présentant l'avantage de conserver la chaleur au sein du bain, et donc de créer une enveloppe calorifuge.
Cependant, l'extraction des anodes usées hors du bain nécessite en première étape la rupture de cette croûte et, l'expérience montre que l'effort nécessaire pour arracher une anode usée de ladite croûte est sept à huit fois supérieur à la masse d'une anode neuve.
Par ailleurs, cet effort ne dure que sur quelques centimètres de course, alors que la course de levage de l'anode à chaque cycle est de l'ordre de trois à quatre mètres, typiquement 3,50 m.
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2 A ce jour, dans les installations existantes, on a mis en eeuvre, afin d'effectuer ces opérations, des systèmes de vérins hydrauliques, qui à ce jour, présentent seuls un encombrement limité permettant leur intégration dans le volume disponible au dessus des cuves.
Cependant, quelle que soit la qualité de l'huile mise en ceuvre au niveau de ces vérins hydrauliques, compte tenu de la température élevée du bain de fusion, le risque d'incendie est permanent et, on souhaite s'afï'ranchir de cet inconvénient rédhibitoire.
Les solutions proposées jusqu'alors pour éviter l'utilisation du système d'extraction hydraulique se heurtent à un problème d'encombrement et au génie civil des installations existantes. En effet, ces solutions, mettant typiquement en eeuvre un système à câble, demandent un encombrement largement supérieur, incompatible avec ces installations ou, nécessitant la réalisation de nouvelles installations, grevant de manière trop significative les coûts correspondants avant d'être susceptibles d'être amorties.
L'objet de l'invention est donc de proposer une installation pour le changement d'anodes usées au sein d'une série de cuves d'électrolyse, s'affranchissant de ces inconvénients, et notamment compatible avec les usines existantes et s'affranchissant des risques inhérents à la mise en eeuvre de dispositifs hydrauliques. Elle concerne en premier lieu un module porte-outil, destiné notamment à recevoir un outil pour permettre l'arrachage et le transfert des anodes usées. Ce porte-outil peut également intégrer tout type d'outil, et notamment un dispositif apte à rompre la croûte supérieure qui se forme à la surface du bain, mais également d'une pelle ou similaire, destinée à collecter les morceaux de croûte issus de cette rupture.
Ce module porte-outil, destiné à être mis en oeuvre au sein d'une installation de levage, est caractérisé en ce qu'il est muni de deux organes de levage motorisés de manière indépendante :
~ un premier organe, constitué d'un ensemble de câble(s) et de tambour(s) motorisé(s) électriquement et renvoyé(s) au niveau d'un mouflage, destiné à assurer le déplacement d'une charge à vitesse relativement importante et selon une course étendue ;
~ un second organe, dont l'un des éléments constitutifs est solidarisé à
l'extrëmité du ou des câbles dudit premier organe après renvoi au niveau du mouflage, et destiné, en coopération avec celui-ci, à assurer le déplacement vertical d'une charge plus importante à vitesse réduite et selon une course limitée.
, . . , i~ ..._ )
Cependant, quelle que soit la qualité de l'huile mise en ceuvre au niveau de ces vérins hydrauliques, compte tenu de la température élevée du bain de fusion, le risque d'incendie est permanent et, on souhaite s'afï'ranchir de cet inconvénient rédhibitoire.
Les solutions proposées jusqu'alors pour éviter l'utilisation du système d'extraction hydraulique se heurtent à un problème d'encombrement et au génie civil des installations existantes. En effet, ces solutions, mettant typiquement en eeuvre un système à câble, demandent un encombrement largement supérieur, incompatible avec ces installations ou, nécessitant la réalisation de nouvelles installations, grevant de manière trop significative les coûts correspondants avant d'être susceptibles d'être amorties.
L'objet de l'invention est donc de proposer une installation pour le changement d'anodes usées au sein d'une série de cuves d'électrolyse, s'affranchissant de ces inconvénients, et notamment compatible avec les usines existantes et s'affranchissant des risques inhérents à la mise en eeuvre de dispositifs hydrauliques. Elle concerne en premier lieu un module porte-outil, destiné notamment à recevoir un outil pour permettre l'arrachage et le transfert des anodes usées. Ce porte-outil peut également intégrer tout type d'outil, et notamment un dispositif apte à rompre la croûte supérieure qui se forme à la surface du bain, mais également d'une pelle ou similaire, destinée à collecter les morceaux de croûte issus de cette rupture.
Ce module porte-outil, destiné à être mis en oeuvre au sein d'une installation de levage, est caractérisé en ce qu'il est muni de deux organes de levage motorisés de manière indépendante :
~ un premier organe, constitué d'un ensemble de câble(s) et de tambour(s) motorisé(s) électriquement et renvoyé(s) au niveau d'un mouflage, destiné à assurer le déplacement d'une charge à vitesse relativement importante et selon une course étendue ;
~ un second organe, dont l'un des éléments constitutifs est solidarisé à
l'extrëmité du ou des câbles dudit premier organe après renvoi au niveau du mouflage, et destiné, en coopération avec celui-ci, à assurer le déplacement vertical d'une charge plus importante à vitesse réduite et selon une course limitée.
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3 L'invention consiste donc, dans un premier temps, à différencier deux mouvements, à
savoir un mouvement nécessitant un effort intense sur une course courte à
vitesse réduite, et un mouvement nécessitant un effort nettement plus réduit sur une coursè
beaucoup plus longue, à une vitesse également beaucoup plus élevée.
Principalement, ce module est tout particulièrement approprié pour l'arrachage et le transfert des anodes usées. De fait, le second organe est destiné à permettre la mise en oeuvre d'un effort de traction intense, nécessaire et suffisant pour permettre l'arrachage proprement dit de l'anode usée hors du bain d'électrolyse, alors que le premier organe, après arrachage effectif de ladite anode, assure le déplacement de celle-ci en dehors de la cuve.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention,- le premier organe est constitué par un système de levage par câble(s), portant un ou plusieurs câbles enroulés sur un ou plusieurs tambours mus par un moteur électrique, et munis d'un système de mouflage au niveau duquel est fixé un outil, par exemple de préhension de l'anode, de rupture de la croûte supérieure du bain d'électrolyse ou encore d'un outil faisant office de pelle de récupération des morceaux provenant de ladite couche.
Parallèlement, ledit second organe est constitué d'un vérin mécanique ou électro-mécanique, à l'extrémité duquel sont fixés le ou les câbles dudit premier organe.
En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser un système de levage d'une charge muni d'un point fixe, ledit point fixe étant susceptible d'être rendu mobile sur une course limitée par le biais dudit second organe, c'est à dire dans le cas d'espèce, d'un vérin mécanique ou électro-mécanique.
Avantageusement, on munit le module d'un mou de câble, de telle sorte à
limiter la charge appliquée par l'outil, dont est muni ledit module, sur un obstacle, et notamment en fond de cuve d'électrolyse. Par ailleurs, ce mou de câble permet de maintenir les spires de câbles parfaitement enroulées au niveau du ou des tambours, et est en outre conçu pour ne pas appliquer d'efforts au niveau du plan de pose, ainsi que précisé de manière plus détaillée ultérieurement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le module porte-outil comporte un mât de guidage vertical semi-rigide, solidarisé au châssis dudit module, et le long duquel coulisse un chariot porte-outil proprement dit. Ce faisant, on limite l'amplitude du débattement latéral du mouflage, notamment au voisinage du maximum de course potentielle autorisée par la longueur des câbles.
savoir un mouvement nécessitant un effort intense sur une course courte à
vitesse réduite, et un mouvement nécessitant un effort nettement plus réduit sur une coursè
beaucoup plus longue, à une vitesse également beaucoup plus élevée.
Principalement, ce module est tout particulièrement approprié pour l'arrachage et le transfert des anodes usées. De fait, le second organe est destiné à permettre la mise en oeuvre d'un effort de traction intense, nécessaire et suffisant pour permettre l'arrachage proprement dit de l'anode usée hors du bain d'électrolyse, alors que le premier organe, après arrachage effectif de ladite anode, assure le déplacement de celle-ci en dehors de la cuve.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention,- le premier organe est constitué par un système de levage par câble(s), portant un ou plusieurs câbles enroulés sur un ou plusieurs tambours mus par un moteur électrique, et munis d'un système de mouflage au niveau duquel est fixé un outil, par exemple de préhension de l'anode, de rupture de la croûte supérieure du bain d'électrolyse ou encore d'un outil faisant office de pelle de récupération des morceaux provenant de ladite couche.
Parallèlement, ledit second organe est constitué d'un vérin mécanique ou électro-mécanique, à l'extrémité duquel sont fixés le ou les câbles dudit premier organe.
En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser un système de levage d'une charge muni d'un point fixe, ledit point fixe étant susceptible d'être rendu mobile sur une course limitée par le biais dudit second organe, c'est à dire dans le cas d'espèce, d'un vérin mécanique ou électro-mécanique.
Avantageusement, on munit le module d'un mou de câble, de telle sorte à
limiter la charge appliquée par l'outil, dont est muni ledit module, sur un obstacle, et notamment en fond de cuve d'électrolyse. Par ailleurs, ce mou de câble permet de maintenir les spires de câbles parfaitement enroulées au niveau du ou des tambours, et est en outre conçu pour ne pas appliquer d'efforts au niveau du plan de pose, ainsi que précisé de manière plus détaillée ultérieurement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le module porte-outil comporte un mât de guidage vertical semi-rigide, solidarisé au châssis dudit module, et le long duquel coulisse un chariot porte-outil proprement dit. Ce faisant, on limite l'amplitude du débattement latéral du mouflage, notamment au voisinage du maximum de course potentielle autorisée par la longueur des câbles.
4 L'invention concerne également l'installation pour le changement d'anodes usées de cuves d'électrolyse de production d'aluminium.
Cette installation comprend un pont roulant susceptible de se déplacer au dessus desdites cuves et sur lequel se déplace selon une direction perpendiculaire à la translation du pont au moins un chariot muni d'un module porte-outils destiné à extraire et transférer les anodes usées hors des cuves, et à acheminer au niveau desdites cuves des anodes neuves.
Cette installation se caractérise en ce qu'elle comporte en outre deux autres chariots, également susceptibles de se déplacer sur le pont roulant selon une direction perpendiculaire au sens de déplacement du pont ;
~ respectivement un premier chariot comportant un outil destiné à rompre la croûte superficielle qui se créée à la surface supérieure du bain d'électrolyse de chacune des cuves;
~ un second chariot comportant un outil muni d'une pelle, destiné à permettre la collecte de tout ou partie des morceaux provenant de la rupture de ladite croûte ;
les trois chariots étant susceptibles de se déplacer de manière indépendante les uns par rapport aux autres.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif mais non limitatif à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique en perspective de partie d'une usine pour la production d'aluminium montrant une série de cuves d'électrolyse La figure 2 est une représentation schématique en perspective de l'installation conforme à
l'invention, et montrant notamment le pont roulant muni de trois chariots distincts.
La figure 3 est une représentation schématique relative au principe de mise en oeuvre des modules porte-outils conformes à l'invention, dont la figure 4 est une représentation d'un exemple de système de câblage, et la figure 5 est une vue du dessus de la figure 4.
Les figures 6, 7 et 8 sont respectivement des représentations schématiques en perspective du module porte-outils conforme à l'invention, respectivement seul et associé
avec deux modules de même nature, selon deux vues différentes.
Les figures 9 et 10 sont des représentations schématiques du fonctionnement du mou de câble mis en aeuvre au niveau dudit module conforme à l'invention.
On a représenté au sein de la figure 1 une vue schématique d'une série de cuves d'électrolyse (1) pour la production d'aluminium, selon le procédé dit de l'électrolyse ignée, ces cuves étant installées au sein d'une usine susceptible de comporter plusieurs séries de telles cuves.
Comme on peut l'observer, l'installation comporte une pluralité de cuves (1), sensiblement identiques les unes aux autres, chacune des cuves comportant un capot d'accès (2) à l'intérieur de la cuve, et notamment au bain d'électrolyse en fusion proprement dit, susceptible de libérer ainsi l'accès, notamment aux anodes en carbone (3).
Cette installation comprend un pont roulant susceptible de se déplacer au dessus desdites cuves et sur lequel se déplace selon une direction perpendiculaire à la translation du pont au moins un chariot muni d'un module porte-outils destiné à extraire et transférer les anodes usées hors des cuves, et à acheminer au niveau desdites cuves des anodes neuves.
Cette installation se caractérise en ce qu'elle comporte en outre deux autres chariots, également susceptibles de se déplacer sur le pont roulant selon une direction perpendiculaire au sens de déplacement du pont ;
~ respectivement un premier chariot comportant un outil destiné à rompre la croûte superficielle qui se créée à la surface supérieure du bain d'électrolyse de chacune des cuves;
~ un second chariot comportant un outil muni d'une pelle, destiné à permettre la collecte de tout ou partie des morceaux provenant de la rupture de ladite croûte ;
les trois chariots étant susceptibles de se déplacer de manière indépendante les uns par rapport aux autres.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif mais non limitatif à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique en perspective de partie d'une usine pour la production d'aluminium montrant une série de cuves d'électrolyse La figure 2 est une représentation schématique en perspective de l'installation conforme à
l'invention, et montrant notamment le pont roulant muni de trois chariots distincts.
La figure 3 est une représentation schématique relative au principe de mise en oeuvre des modules porte-outils conformes à l'invention, dont la figure 4 est une représentation d'un exemple de système de câblage, et la figure 5 est une vue du dessus de la figure 4.
Les figures 6, 7 et 8 sont respectivement des représentations schématiques en perspective du module porte-outils conforme à l'invention, respectivement seul et associé
avec deux modules de même nature, selon deux vues différentes.
Les figures 9 et 10 sont des représentations schématiques du fonctionnement du mou de câble mis en aeuvre au niveau dudit module conforme à l'invention.
On a représenté au sein de la figure 1 une vue schématique d'une série de cuves d'électrolyse (1) pour la production d'aluminium, selon le procédé dit de l'électrolyse ignée, ces cuves étant installées au sein d'une usine susceptible de comporter plusieurs séries de telles cuves.
Comme on peut l'observer, l'installation comporte une pluralité de cuves (1), sensiblement identiques les unes aux autres, chacune des cuves comportant un capot d'accès (2) à l'intérieur de la cuve, et notamment au bain d'électrolyse en fusion proprement dit, susceptible de libérer ainsi l'accès, notamment aux anodes en carbone (3).
5 Compte tenu du dégagement de gaz fluorés, ainsi que de monoxyde et dioxyde de carbone, engendrés par la réaction d'électrolyse, chacune des cuves est fermée et est munie d'un dispositif de collecte des effluents 'gazeux sous la forme de tuyaux (4), lesdits effluents étant généralement retraités afin d'éviter leur rejet en l'état dans l' atmosphZre.
Le bâtiment renfennant cette série de cuves est équipés d'un chemin de roulement (5), sur lequel est susceptible de se déplacer un pont roulant (6), que l'on a représenté plus en détail au niveau de la figure 2.
Ce pont roulant comporte, selon l'invention, trois ensembles de chemins de roulement indépendants (7), (8) et (9), orientés perpendiculairement par rapport au chemin de roulement (5), et sur lesquels sont susceptibles de se déplacer des chariots, respectivement :
=(10) de support de modules d'acheminement des anodes neuves et d'évacuation des anodes usées, se déplaçant sur le chemin de roulement (7) ;
=(11) de support d'un outil de rupture de la croûte supérieure des bains d'électrolyse, se déplaçant sur le chemin de roulement (8);
=(12) de support d'un outil de collecte, typiquement une pelle, de tout ou partie des morceaux issus de la rupture de la croûte, se déplaçant sur le chemin de roulement (9).
Bien entendu, chacun de ces chariots est muni de son propre dispositif d'entraînement en direction, au moyen notamment de moteurs électriques.
Par ailleurs, ainsi qu'on peut bien l'observer sur la figure 2, les deux chariots externes respectivement portant les outils de rupture de croûte et la pelle, sont munis chacun de deux chemins de roulement, respectivement supérieur et inférieur, et donc des organes de coopération complémentaires, notamment des galets, propres à leur permettre un déplacement uniforme et guidé au niveau du pont.
Le bâtiment renfennant cette série de cuves est équipés d'un chemin de roulement (5), sur lequel est susceptible de se déplacer un pont roulant (6), que l'on a représenté plus en détail au niveau de la figure 2.
Ce pont roulant comporte, selon l'invention, trois ensembles de chemins de roulement indépendants (7), (8) et (9), orientés perpendiculairement par rapport au chemin de roulement (5), et sur lesquels sont susceptibles de se déplacer des chariots, respectivement :
=(10) de support de modules d'acheminement des anodes neuves et d'évacuation des anodes usées, se déplaçant sur le chemin de roulement (7) ;
=(11) de support d'un outil de rupture de la croûte supérieure des bains d'électrolyse, se déplaçant sur le chemin de roulement (8);
=(12) de support d'un outil de collecte, typiquement une pelle, de tout ou partie des morceaux issus de la rupture de la croûte, se déplaçant sur le chemin de roulement (9).
Bien entendu, chacun de ces chariots est muni de son propre dispositif d'entraînement en direction, au moyen notamment de moteurs électriques.
Par ailleurs, ainsi qu'on peut bien l'observer sur la figure 2, les deux chariots externes respectivement portant les outils de rupture de croûte et la pelle, sont munis chacun de deux chemins de roulement, respectivement supérieur et inférieur, et donc des organes de coopération complémentaires, notamment des galets, propres à leur permettre un déplacement uniforme et guidé au niveau du pont.
6 La mise en ceuvre de cette installation s'avère donc tout particulièrement aisée : lorsqu'il convient de procéder à un changement d'une série d'anodes usées, un opérateur, présent au niveau de la cuve (1), procède à l'ouverture du capot correspondant (2) et un autre opérateur induit le déplacement du chariot (11) muni de l'organe de rupture de la croûte supérieure au lieu considéré. Pour ce faire, le pont roulant (6) est lui-même déplacé pour permettre la mise en place du chariot (11) à l'aplomb de la zone et de la cuve considérées.
Le chariot (12), muni du module portant la pelle est alors à son tour amené à
l'aplomb de ladite cuve par mise en mouvement du pont roulant (6) et dudit chariot, de telle sorte à
permettre l'introduction de la pelle au sein de celle-ci, afin de collecter les morceaux issus de la rupture de la croûte. Ces morceaux sont évacués dans une zone appropriée.
Enfin, le chariot de changement d'anodes (10) est à son tour amené à l'aplomb de la cuve, et notamment au lieu de changement des anodes, et un opérateur induit l'arra.chage des anodes considérées et leur évacuation, également au niveau d'une zone de stockage définie, et la mise en place des nouvelles anodes.
Il va être maintenant décrit plus en détail les modules porte-outils mis en ceuvre au sein de cette installation, et ce, en liaison avec les figures 3 à 10.
Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, chacun des modules porte-outil, et notamment les modules de changement d'anodes, comportent deux systèmes d'activation indépendants. Ils comportent tout d'abord un système de câbles (13), enroulés sur un ou deux tambours (14), ces derniers étant mus en rotation au moyen d'un moteur électrique (15), par l'intermédiaire d'un réducteur à roue (16) et vis sans fin (17), chaque roue (16) étant solidaire et coaxiale à l'un des tambours (14) et venant coopérer avec la vis (17) colinéaire avec l'arbre moteur du moteur (15). Ces tambours sont positionnés au niveau du châssis supérieur de chacun des modules.
Le ou les câbles (13) viennent s'enrouler sur deux poulies constitutives d'un mouflage (18) et remontent en direction d'un point fixe (19).
La charge, et notamment le porte-outil considéré, est fixée au niveau du mouflage par tout moyen approprié, lui-même étant solidarisé à un chariot (25), ainsi que décrit plus en détail ci-apràs.
Selon l'invention, le point fixe (19) est lui-même solidarisé à l'extrémité de la vis (20) d'un vérin mécanique (21), mu par un moteur électrique (22).
~
Ainsi, ce double système de levage permet de mettre en o;uvre un levage classique assurant -la course de déplacement des anodes sur des distances relativement importantes à
une vitesse relativement élevée pour une charge réduite, et un levage âvec arrachage, susceptible de développer un effort important sur une course réduite avec une vitesse limitée.
Ce dispositif permet par sa capacité de traction, d'une part d'assurer le développement de l'effort nécessaire à l'arrachage de l'anode usée, destinée à être remplacée, mais par ailleurs, compte tenu de la faible vitesse correspondante, il permet de faciliter la mise en place de l'anode neuve au niveau de la cuve.
Les organes de la chaîne cinématique, et notamment les roues (16), les tambours (14) et les câbles (13), sont dimensionnés en fonction de l'effort intense exercé par ledit second organe, et auquel ils sont soumis, compte tenu de leur sollicitation pendant la phase d'arrachage.
Par ailleurs, le choix d'un réducteur à roue et à vis (16, 17) au niveau du moteur grande vitesse assurant la rotation des tambours (14), permet, èn utilisant le faible rendement indirect entre le réducteur et le tambour, de diminuer la taille des freins au niveau de l'arbre moteur dudit moteur (15), nécessaires lorsque l'on est en phase d'arrachage, et donc, de manière plus générale l'encombrement.
Avantageusement, on munit chacun des modules porte-outil de deux tambours (14) synchronisés par conception du réducteur, et recevant chacun deux câbles (13), de sorte que le nombre total de câbles est de quatre, ainsi que notamment représenté
sur les figures 9 et 10, par exemple. De la sorte, il est possible de diminuer la taille des poulies; des tambours ainsi que celle des réducteurs, et de manière plus générale, de diminuer l'encombrement du dispositif.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on associe les modules porte-outil de changement d'anodes par trois, ainsi que représentés sur les figures 7 et S. Cette configuration est destinée à permettre le changement simultané de trois anodes usées. Il est bien entendu, néanmoins, que chacun des modules est susceptible de fonctionner indépendamment l'un de l'autre, de sorte que, nonobstant la mise en ceuvre d'un système à trois modules, un voire deux d'entre eux seulement peuvent être activés pour le changement d'anodes.
L'écartement entre les trois modules porte-outil correspond à l'entraxe des anodes. Cet écartement est susceptible d'être différent selon l'installation concernée et est donc réglable. Il est déterminé par des biellettes, dont la longueur correspond audit entraxe.
Cette disposition permet l'adaptation du système à tout type d'installation.
Ainsi qu'on peut l'observer sur les figures 6 à 8, à chaque module porte-outil est associé
un mât de guidage vertical (23), solidarisé au niveau du châssis supérieur du module par l'intermédiaire d'un dispositif de pré-contrainte incorporant des rotules, susceptible ainsi d'autoriser un certain degré de liberté au niveau de la partie inférieure (24) du mât. Ce mât (23) est destiné à permettre le guidage, notamment d'un chariot (25) contenant le mouflage (18) et par extension de la zone de suspension de la charge, ce chariot (25) étant muni de galets (26) prenant appui de part et d'autre dudit mât (23). Ce mât est semi-rigide. Le seuil de réglage de la pré-contrainte est tel, qu'on s'affranchit notablement des risques de débattement angulaire dudit porte-outil, notamment en bout de course, en cas d'efforts limités, et en pariiculier ceux inhérents au champ magnétique intense qui règne dans l'installation, et auquel sont donc soumis les éléments métalliques constitutifs d'une grande partie des éléments entrant dans la constitution du module.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module comporte un système de mou de câble, permettant ainsi de limiter le débattement vertical de l'outil lorsqu'il vient à
entrer en interaction avec un obstacle, tel que par exemple lorsque la pelle vient à toucher le fond de la cuve. Dans ce dernier cas, on souhaite limiter au maximum un tel risque, compte tenu de la relative fragilité de la cuve. Par ailleurs, le mou de câble permet de maintenir parfaitement ordonnées les spires de câbles sur les tambours (14).
Ce mou de câble est plus particulièrement décrit en liaison avec les figures 9 et 10. Sa mise en ceuvre est obtenue en solidarisant de manière non fixe, le mouflage (18) au chariot (25) de déplacement du porte-outil sur le mât (23) au moyen d'un jeu de deux bielles (27, 28), susceptibles de se déplacer selon un parallélogramme déformable, et articulées respectivement sur le bâti (29) au niveau duquel est monté le mouflage, et sur ledit chariot (25), entre deux positions extrêmes, correspondant à la course de rattrapage de mou de câble représentée par la double flèche A sur la figure 9 Ainsi, la figure 9 représente le chariôt (25) en appui sur un objet ou un obstacle environnant, le bâti (29) n'étant plus en contact avec ledit chariot (25). Un capteur (non représenté), positionné entre le chariot (25) et le bâti (29) aura donné
l'ordre de l'arrêt du moteur de levage alors qu'il effectuait un mouvement de descente. La distance d'atrêt maximum du mouflage mobile est représentée par la double flèche A.
.
La figure 10 représente le chariot (25) suspendu sans contact avec l'environnement, le bâti (29) qui porte les poulies du mouflage étant en contact avec le chariot (25).
Avantageusement, on peut mettre en place un ressort entre la face supérieure du bâti (29) et le chariot (25), aün de diminuer le poids apparent dudit chariot sur un objet environnant, permettant dans cette hypothèse, de préserver la cuve d'électrolyse et son environnement.
Le module porte-outil conforme à l'invention est dimensionné pour accepter des efforts à
la charge voisins de 10 tonnes pour des vitesses de l'ordre d'un millimètre par seconde.
En revanche, pour des vitesses de l'ordre de 15 mètres par minute et des courses plus importantes, l'effort au déplacement est de l'ordre de 2 tonnes.
La mise en ceuvre de tels modules, activés par voie électrique, s'avère tout à
fait adéquate pour les installations de production d'aluminium par électrolyse existantes, dans la mesure où, notamment, par la séparation physique des fonctions associées à des charges dïfférentes, elle permet de limiter les réactions des galets sur les chemins de roulement des bâtiments existants, et par conséquent, elle ne nécessite aucune extension du génie civil, tout en permettant d'augmenter de manière significative les conditions de sécurité.
Le chariot (12), muni du module portant la pelle est alors à son tour amené à
l'aplomb de ladite cuve par mise en mouvement du pont roulant (6) et dudit chariot, de telle sorte à
permettre l'introduction de la pelle au sein de celle-ci, afin de collecter les morceaux issus de la rupture de la croûte. Ces morceaux sont évacués dans une zone appropriée.
Enfin, le chariot de changement d'anodes (10) est à son tour amené à l'aplomb de la cuve, et notamment au lieu de changement des anodes, et un opérateur induit l'arra.chage des anodes considérées et leur évacuation, également au niveau d'une zone de stockage définie, et la mise en place des nouvelles anodes.
Il va être maintenant décrit plus en détail les modules porte-outils mis en ceuvre au sein de cette installation, et ce, en liaison avec les figures 3 à 10.
Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, chacun des modules porte-outil, et notamment les modules de changement d'anodes, comportent deux systèmes d'activation indépendants. Ils comportent tout d'abord un système de câbles (13), enroulés sur un ou deux tambours (14), ces derniers étant mus en rotation au moyen d'un moteur électrique (15), par l'intermédiaire d'un réducteur à roue (16) et vis sans fin (17), chaque roue (16) étant solidaire et coaxiale à l'un des tambours (14) et venant coopérer avec la vis (17) colinéaire avec l'arbre moteur du moteur (15). Ces tambours sont positionnés au niveau du châssis supérieur de chacun des modules.
Le ou les câbles (13) viennent s'enrouler sur deux poulies constitutives d'un mouflage (18) et remontent en direction d'un point fixe (19).
La charge, et notamment le porte-outil considéré, est fixée au niveau du mouflage par tout moyen approprié, lui-même étant solidarisé à un chariot (25), ainsi que décrit plus en détail ci-apràs.
Selon l'invention, le point fixe (19) est lui-même solidarisé à l'extrémité de la vis (20) d'un vérin mécanique (21), mu par un moteur électrique (22).
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Ainsi, ce double système de levage permet de mettre en o;uvre un levage classique assurant -la course de déplacement des anodes sur des distances relativement importantes à
une vitesse relativement élevée pour une charge réduite, et un levage âvec arrachage, susceptible de développer un effort important sur une course réduite avec une vitesse limitée.
Ce dispositif permet par sa capacité de traction, d'une part d'assurer le développement de l'effort nécessaire à l'arrachage de l'anode usée, destinée à être remplacée, mais par ailleurs, compte tenu de la faible vitesse correspondante, il permet de faciliter la mise en place de l'anode neuve au niveau de la cuve.
Les organes de la chaîne cinématique, et notamment les roues (16), les tambours (14) et les câbles (13), sont dimensionnés en fonction de l'effort intense exercé par ledit second organe, et auquel ils sont soumis, compte tenu de leur sollicitation pendant la phase d'arrachage.
Par ailleurs, le choix d'un réducteur à roue et à vis (16, 17) au niveau du moteur grande vitesse assurant la rotation des tambours (14), permet, èn utilisant le faible rendement indirect entre le réducteur et le tambour, de diminuer la taille des freins au niveau de l'arbre moteur dudit moteur (15), nécessaires lorsque l'on est en phase d'arrachage, et donc, de manière plus générale l'encombrement.
Avantageusement, on munit chacun des modules porte-outil de deux tambours (14) synchronisés par conception du réducteur, et recevant chacun deux câbles (13), de sorte que le nombre total de câbles est de quatre, ainsi que notamment représenté
sur les figures 9 et 10, par exemple. De la sorte, il est possible de diminuer la taille des poulies; des tambours ainsi que celle des réducteurs, et de manière plus générale, de diminuer l'encombrement du dispositif.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on associe les modules porte-outil de changement d'anodes par trois, ainsi que représentés sur les figures 7 et S. Cette configuration est destinée à permettre le changement simultané de trois anodes usées. Il est bien entendu, néanmoins, que chacun des modules est susceptible de fonctionner indépendamment l'un de l'autre, de sorte que, nonobstant la mise en ceuvre d'un système à trois modules, un voire deux d'entre eux seulement peuvent être activés pour le changement d'anodes.
L'écartement entre les trois modules porte-outil correspond à l'entraxe des anodes. Cet écartement est susceptible d'être différent selon l'installation concernée et est donc réglable. Il est déterminé par des biellettes, dont la longueur correspond audit entraxe.
Cette disposition permet l'adaptation du système à tout type d'installation.
Ainsi qu'on peut l'observer sur les figures 6 à 8, à chaque module porte-outil est associé
un mât de guidage vertical (23), solidarisé au niveau du châssis supérieur du module par l'intermédiaire d'un dispositif de pré-contrainte incorporant des rotules, susceptible ainsi d'autoriser un certain degré de liberté au niveau de la partie inférieure (24) du mât. Ce mât (23) est destiné à permettre le guidage, notamment d'un chariot (25) contenant le mouflage (18) et par extension de la zone de suspension de la charge, ce chariot (25) étant muni de galets (26) prenant appui de part et d'autre dudit mât (23). Ce mât est semi-rigide. Le seuil de réglage de la pré-contrainte est tel, qu'on s'affranchit notablement des risques de débattement angulaire dudit porte-outil, notamment en bout de course, en cas d'efforts limités, et en pariiculier ceux inhérents au champ magnétique intense qui règne dans l'installation, et auquel sont donc soumis les éléments métalliques constitutifs d'une grande partie des éléments entrant dans la constitution du module.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module comporte un système de mou de câble, permettant ainsi de limiter le débattement vertical de l'outil lorsqu'il vient à
entrer en interaction avec un obstacle, tel que par exemple lorsque la pelle vient à toucher le fond de la cuve. Dans ce dernier cas, on souhaite limiter au maximum un tel risque, compte tenu de la relative fragilité de la cuve. Par ailleurs, le mou de câble permet de maintenir parfaitement ordonnées les spires de câbles sur les tambours (14).
Ce mou de câble est plus particulièrement décrit en liaison avec les figures 9 et 10. Sa mise en ceuvre est obtenue en solidarisant de manière non fixe, le mouflage (18) au chariot (25) de déplacement du porte-outil sur le mât (23) au moyen d'un jeu de deux bielles (27, 28), susceptibles de se déplacer selon un parallélogramme déformable, et articulées respectivement sur le bâti (29) au niveau duquel est monté le mouflage, et sur ledit chariot (25), entre deux positions extrêmes, correspondant à la course de rattrapage de mou de câble représentée par la double flèche A sur la figure 9 Ainsi, la figure 9 représente le chariôt (25) en appui sur un objet ou un obstacle environnant, le bâti (29) n'étant plus en contact avec ledit chariot (25). Un capteur (non représenté), positionné entre le chariot (25) et le bâti (29) aura donné
l'ordre de l'arrêt du moteur de levage alors qu'il effectuait un mouvement de descente. La distance d'atrêt maximum du mouflage mobile est représentée par la double flèche A.
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La figure 10 représente le chariot (25) suspendu sans contact avec l'environnement, le bâti (29) qui porte les poulies du mouflage étant en contact avec le chariot (25).
Avantageusement, on peut mettre en place un ressort entre la face supérieure du bâti (29) et le chariot (25), aün de diminuer le poids apparent dudit chariot sur un objet environnant, permettant dans cette hypothèse, de préserver la cuve d'électrolyse et son environnement.
Le module porte-outil conforme à l'invention est dimensionné pour accepter des efforts à
la charge voisins de 10 tonnes pour des vitesses de l'ordre d'un millimètre par seconde.
En revanche, pour des vitesses de l'ordre de 15 mètres par minute et des courses plus importantes, l'effort au déplacement est de l'ordre de 2 tonnes.
La mise en ceuvre de tels modules, activés par voie électrique, s'avère tout à
fait adéquate pour les installations de production d'aluminium par électrolyse existantes, dans la mesure où, notamment, par la séparation physique des fonctions associées à des charges dïfférentes, elle permet de limiter les réactions des galets sur les chemins de roulement des bâtiments existants, et par conséquent, elle ne nécessite aucune extension du génie civil, tout en permettant d'augmenter de manière significative les conditions de sécurité.
Claims (8)
1. Module porte-outil destiné à être mis en oeuvre au sein d'une installation de levage, comprenant deux organes de levage motorisés de manière indépendante :
~ un premier organe, constitué d'un système de levage comprenant au moins un câble (13), un ou deux tambours (14) motorisés électriquement, un mouflage (18) au niveau duquel est fixé un porte-outil, ledit ou lesdits câbles (13) venant s'enrouler sur ledit tambour ou sur lesdits tambours (14) et étant renvoyés au niveau du mouflage (18), ledit premier organe de levage étant destiné à assurer le déplacement d'une charge au niveau du mouflage (18) à vitesse relativement importante et selon une course étendue ;
~ un second organe, dont l'un des éléments constitutifs est solidarisé à
l'extrémité du câble ou des câbles (13) dudit premier organe après renvoi au niveau du mouflage (18), et comprenant des moyens permettant d'assurer en coopération avec ledit mouflage le déplacement vertical à vitesse réduite et selon une course limitée d'une charge plus importante.
~ un premier organe, constitué d'un système de levage comprenant au moins un câble (13), un ou deux tambours (14) motorisés électriquement, un mouflage (18) au niveau duquel est fixé un porte-outil, ledit ou lesdits câbles (13) venant s'enrouler sur ledit tambour ou sur lesdits tambours (14) et étant renvoyés au niveau du mouflage (18), ledit premier organe de levage étant destiné à assurer le déplacement d'une charge au niveau du mouflage (18) à vitesse relativement importante et selon une course étendue ;
~ un second organe, dont l'un des éléments constitutifs est solidarisé à
l'extrémité du câble ou des câbles (13) dudit premier organe après renvoi au niveau du mouflage (18), et comprenant des moyens permettant d'assurer en coopération avec ledit mouflage le déplacement vertical à vitesse réduite et selon une course limitée d'une charge plus importante.
2. Module porte-outil selon la revendication 1, destiné à réaliser l'arrachage d'anodes usées au sein d'une installation de production d'aluminium par électrolyse et le transfert desdites anodes et des anodes neuves venant en remplacement de ces dernières, caractérisé en ce que:
~ le premier organe est destiné à assurer le déplacement d'une anode à vitesse relativement importante et selon une course étendue ;
~ le second organe est destiné à assurer l'arrachage de ladite anode selon une vitesse réduite et pour une course limitée.
~ le premier organe est destiné à assurer le déplacement d'une anode à vitesse relativement importante et selon une course étendue ;
~ le second organe est destiné à assurer l'arrachage de ladite anode selon une vitesse réduite et pour une course limitée.
3. Module porte-outil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit second organe est constitué d'un vérin mécanique ou électro-mécanique (20, 21), à
l'extrémité duquel sont fixés le ou les câbles (13) dudit premier organe, et destiné à
exercer l'effort intense ou d'arrachage.
l'extrémité duquel sont fixés le ou les câbles (13) dudit premier organe, et destiné à
exercer l'effort intense ou d'arrachage.
4. Module porte-outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est muni d'un mou de câble, destiné à limiter la charge appliquée par l'outil, dont est muni ledit module, sur un obstacle.
5. Module porte-outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mou de câble est destiné à limiter la charge appliquée par l'outil au fond d'une cuve à
électrolyse.
Demande divisionnaire
électrolyse.
Demande divisionnaire
6. Module porte-outil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un mât (23) de guidage vertical semi-rigide, solidarisé à un châssis dudit module, et le long duquel est susceptible de coulisser un chariot (25) au niveau duquel est solidarisé le porte-outil proprement dit.
7. Module porte-outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mât de guidage (23) est solidarisé au niveau du châssis du module par l'intermédiaire d'un dispositif de pré-contrainte, destiné à autoriser un certain degré de liberté au niveau de la partie inférieure (24) du mât.
8. Module porte-outil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la motorisation des tambours (14) est assurée par au moins un moteur électrique (15), couplé aux tambours (14) par le biais d'un réducteur à roue (16) et à vis (17), chaque roue (16) étant solidaire et coaxiale à l'un des tambours (14) et venant coopérer avec la vis (17) colinéaire avec l'arbre moteur du moteur (15).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA2596054A CA2596054C (fr) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Module porte outil(s) pour l'extraction et le transfert des anodes au sein d'une usine de fabrication d'aluminium et installation mettant en oeuvre un tel module |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA2596054A CA2596054C (fr) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Module porte outil(s) pour l'extraction et le transfert des anodes au sein d'une usine de fabrication d'aluminium et installation mettant en oeuvre un tel module |
| CA002262063A CA2262063C (fr) | 1999-02-12 | 1999-02-16 | Module porte-outil(s) pour l'extraction et le transfert des anodes au sein d'une usine de fabrication d'aluminium, et installation mettant en oeuvre un tel module |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002262063A Division CA2262063C (fr) | 1999-02-12 | 1999-02-16 | Module porte-outil(s) pour l'extraction et le transfert des anodes au sein d'une usine de fabrication d'aluminium, et installation mettant en oeuvre un tel module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2596054A1 CA2596054A1 (fr) | 2000-08-16 |
| CA2596054C true CA2596054C (fr) | 2010-06-15 |
Family
ID=38719449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2596054A Expired - Lifetime CA2596054C (fr) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Module porte outil(s) pour l'extraction et le transfert des anodes au sein d'une usine de fabrication d'aluminium et installation mettant en oeuvre un tel module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2596054C (fr) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| FR3016895B1 (fr) * | 2014-01-27 | 2017-09-08 | Rio Tinto Alcan Int Ltd | Dispositif de levage d'ensembles anodiques d'une cuve d'electrolyse. |
| CN111485254A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-04 | 贵阳铝镁设计研究院有限公司 | 一种铝电解多功能机组智能扭拔装置及方法 |
-
1999
- 1999-02-16 CA CA2596054A patent/CA2596054C/fr not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2596054A1 (fr) | 2000-08-16 |
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