EP2097560A2 - Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium - Google Patents

Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium

Info

Publication number
EP2097560A2
EP2097560A2 EP05805577A EP05805577A EP2097560A2 EP 2097560 A2 EP2097560 A2 EP 2097560A2 EP 05805577 A EP05805577 A EP 05805577A EP 05805577 A EP05805577 A EP 05805577A EP 2097560 A2 EP2097560 A2 EP 2097560A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chisel
rod
actuator
contact
conductive material
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Withdrawn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
EP05805577A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien COUVREUR
Jérôme BOS
Silvino Caetano
Christian Dreyer
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.)
Rio Tinto France SAS
Original Assignee
Aluminium Pechiney SA
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 Aluminium Pechiney SA filed Critical Aluminium Pechiney SA
Publication of EP2097560A2 publication Critical patent/EP2097560A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling the stroke of a pointerolle of a point feed system of an electrolysis cell intended for the production of aluminum.
  • the devices used usually allow the alumina and / or electrolyte to be fed to one or more feed points per cell: these products are introduced into the electrolyte bath through a hole made by a driller who goes down periodically and breaks the crust or keeps the hole open.
  • the breaker's stroke is normally of fixed length and determined by the mechanical system which ensures its vertical movement.
  • Such a device has disadvantages. Indeed, depending on the hardness of the crust and the level of the free surface of the electrolyte, it may happen that the stroke of the breaker is insufficient to break the crust and allow the introduction of alumina.
  • the active end of the piercer also called chisel
  • the chisel carries with it part of the solidified bath in the form of a deposit which becomes more important with each descent of the piercer. Prolonged contact between the chisel and the electrolyte degrades the chisel because of the high temperature and the chemically aggressive nature of the bath.
  • the chisel being guided by a sheath, solidified bath deposition on the chisel can, despite the presence of a scraper, form a bead that can prevent the chisel to go back completely into the sheath. This can result in a blockage of the chisel in the device, leading to a plugging of the alumina feed hole and / or electrolyte.
  • This phenomenon of clogging and blocking can also cause breakage and / or wear of the chisel, mechanical shocks due to the rise in tension of the cylinder controlling the movement of the drill, as well as damage to the material, serving as electrical insulation, as a result of thermal shocks and lateral forces that occur when the solidified bath meets the scraper.
  • the device can not work anymore.
  • the control of the penetration of the chisel in the electrolyte is also made difficult because of the variation of electrolyte level, resulting in particular from the operations performed on the tank and variations in distance between the electrolyte. anodes and metal, caused in particular by regulating the resistance of the electrolysis cell.
  • Supply means for supplying alumina to an electrolytic cell producing aluminum have been described in the documents FR 2 483 965, FR 2 614 320, US Pat. No. 4,563,255 and WO 0106039.
  • the documents FR 2 483 965 and WO 0106039 each describe a device for establishing an electrical contact to raise the chisel when it comes into contact with the electrolyte. However, these documents do not indicate ways to establish such contact.
  • the present invention aims to remedy these problems by proposing a device for controlling the movement of the choke of the particularly rigorous pointer to accurately detect the moment of contact between the chisel with the bath, and this through the establishment of a very reliable electrical contact between the electric circuit and the chisel.
  • the object of the present invention is a device for controlling the stroke of a chisel of a feed system of an electrolysis cell intended for the purpose of.
  • said cell comprising an electrolysis bath covered with a crust
  • the chisel being carried by a rod fixed to the rod of an actuator ensuring the vertical movement of the chisel between a high position in which it is at above the crust and a low position intended to perforate the crust and to come into contact with the bath
  • the device comprising means for detecting the crust and electrical contact between the chisel and the bath, these means comprising an electrical circuit capable of making an electrical measurement between the chisel and a point of the cell taken as electrical reference, and to act immediately on the actuator to cause a vertical movement of the pointing upwards, when a predetermined value of an electrical measurement is reached, characterized in that said electrical circuit is connected to the chisel, to the chisel pin or to the actuator rod by connecting means adapted to create a point contact in at least one point between the circuit and the chisel, the chisel pin or the actuator rod, these connecting means being subjected to elastic means pushing them respectively in
  • the device according to the invention makes it possible to carry out an electrical measurement, such as a measurement of voltage or a measurement of current between the chisel, the stem of the chisel or the rod of the actuator and the bath in a particularly reliable way and precise. It is possible to make electrical contact with only one of these parts while enjoying a sufficient measurement quality.
  • the electrical contact is preferably established on the chisel or on the chisel pin, as these parts are firmly connected to one another with a great electrical continuity.
  • the connecting means are in the form of a piece of conductive material whose section decreases in the direction of contact with the stem of the chisel, said part being subjected to the action of said elastic means.
  • the piece of conductive material has a spherical bearing head, such as a ball or a spherical end ball.
  • the connecting means are in the form of a cylinder axis forming an angle (preferably a right angle) with the axis of the chisel, the rod thereof or the rod of the actuator.
  • the connecting means are in the form of a generally diabolo-shaped piece having an element delimited by two convergent convex surfaces able to bear in two points on the chisel, the stem of that or the actuator rod.
  • the connecting means are in the form of a metal part, such as steel or copper, or a non-conductive metal part, such as silicon carbide. The electrical contact thus made is particularly reliable.
  • a material such as steel is particularly resistant to high temperatures and the corrosive atmosphere prevailing above the electrolyte bath.
  • the hardness of the conductive material part has a Brinell hardness of between 285 and 370, measured with a tungsten carbide ball under a weight of 3000 kg, corresponding to a Rockwell hardness of 30 to 40 HRC.
  • the elastic means are in the form of a helical spring.
  • this spring has a pressure less than or equal to 50 N. The contact between the electric circuit and the chisel pin is thus particularly reliable while avoiding wear of the chisel pin.
  • the piece of conductive material and the coil spring are mounted inside a bushing made of conductive material, the piece of conductive material protruding from one end of the sleeve and the end of the sleeve opposite the ball being equipped with a contact.
  • the sleeve is screwed into a threaded hole formed in the wall of a sheath surrounding the rod.
  • This arrangement assures easy assembly, easy replacement in case of wear or damage, and an adjustment of the pressure exerted by the piece of conductive material on the chisel, the chisel pin or the shank of the chuck. actuator, depending on the importance of screwing the socket into the threaded hole of the sheath.
  • This arrangement allows the equipment of existing stitching devices, with minor adjustments.
  • the piece Conductive material is thus held firmly in safe and definite contact with the chisel, the chisel pin or the actuator rod.
  • the device according to the invention comprises two pieces of conductive material arranged facing each other, bearing against the chisel, the rod thereof or the actuator rod, on either side of that -this.
  • the reliability of the electrical contact is optimal.
  • the opposing pressures of the two sockets cancel out and prevent the deflection of the rod.
  • the point of the cell taken as a reference is located on the cathode.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an electrolysis cell for producing aluminum by the Hall-Héroult process
  • FIG. 2 is a sectional view of the stitching device equipped with an embodiment of the device according to the invention, in which the chisel is in the low position,
  • FIG. 3 is a partial sectional view of the stitching device equipped with an embodiment of the device according to the invention, in which the chisel is in the up position;
  • FIG. 4 is a sectional view on an enlarged scale; , the socket of. device according to a preferred embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows an electrolysis cell 1 intended for the production of aluminum by the Hall-Héroult method.
  • This cell 1 comprises a cathode 2 formed of several cathode blocks, a melt of molten aluminum 3, a bath of molten electrolyte 4 above which is a crust 5 formed of solid electrolyte and alumina, anodes 6 plunging into the electrolyte, a positive bar 7 which distributes the electric current to the anodes, cathode bars 8, sealed in the cathode blocks 2 and which allow the output of the electric current of the cathode 2, at least one negative bar which collects the current of the cathode bars 8 and a superstructure 10 on which is typically fixed the control device according to the invention, shown schematically in this figure, next to a feed system 12 of alumina and / or electrolyte .
  • the installation comprises a chisel 13 carried by a rod 14.
  • the chisel 13 can be fixed to the rod 14, for example by screwing, or form a single piece with the rod 14.
  • This chisel 13 is vertically movable between a high position (see Figure 3) in which it is above the crust 5 and a low position in which it has perforated the crust and comes into contact with the electrolysis bath 4, as shown in this figure.
  • the upward or downward vertical movement of the chisel 13 is controlled by an actuator, here constituted by a double-acting jack 15 provided with a piston 16 whose rod 17 is connected to the rod 14 of the chisel 13 by means of a connecting member 18.
  • the rod 14 is mounted inside a sheath 30, within which is mounted a guide sleeve 11. Outside the sheath 30 is disposed a tube 34, with the interposition of elements 35 forming electrical insulators. At the end of the sheath 30 is mounted a scraper element 36.
  • the control device comprises means for detecting the electrical contact between the chisel 13 and the electrolysis bath 4 in the form of an electrical circuit 19 able to measure the voltage between the chisel 13 and a point 20 of the cell taken as the reference potential, this point 20 being located on the cathode 2 in this figure.
  • This electrical circuit 19 typically comprises a resistor 21, a voltmeter 22 and connecting conductors 9, 9 '.
  • the measuring circuit 19 is connected to the rod of the jack 17, to the rod 14 carrying the chisel or to the chisel 13 by connecting means 23 able to create a reliable and point-to-point contact 24 between the circuit 19 and said stems or chisel.
  • FIG. 2 illustrates a preferred embodiment in which said bridge contact is located on the rod 14 carrying the chisel. -. . .
  • the connecting means 23 may be in the form of a metal part, typically made of steel, the section of which decreases towards the contact 24 with the rod 14 of the chisel 13, in particular in the form of a ball as shown in this figure, and are subjected to elastic means 25, shown in the form of a helical spring in this figure, pushing them towards the rod 14 of the chisel 13.
  • the ball 23 and the spring 25 can be mounted inside a bushing 26 made of conductive material, such as steel or copper, the end opposite the ball being
  • the sleeve 26 has an external thread 29 and is thus screwed into a threaded hole formed in the wall of the sheath 30 surrounding the rod 14. The sleeve is thus fixed firmly opposite the rod 14 and the contact 24 established between the ball 23 and the rod 14 is particularly safe and constant.
  • Figure 3 is shown a portion of a device according to the invention wherein the chisel 13 is in the up position, the lower position being shown in phantom.
  • a second sleeve 31 also comprising a ball and a helical spring is screwed into the sheath 30 surrounding the rod 14 of the chisel 13, facing the first bushing 26.
  • the counter-pressures of the bushing 26 and the bushing 31 cancel each other out and prevent the deflection of the stem 14.
  • the chisel 13 descends, from its upper position, to the crust 5 and the electrolysis bath 4, under the action of the cylinder 15. During this descent, the ball is in reliable contact with the movable rod 14 of the chisel 13 through elastic means 23 which push it towards the rod 14. The voltmeter does not detect at that time significant voltage, the circuit 19 is not closed.
  • the voltmeter 22 detects the crossing of a voltage threshold due to the point contact 24 between the measuring circuit 19 and the rod 14 by means of of the ball 23.
  • the device according to the invention thus makes it possible to avoid the repeated deposits of solidified bath on the chisel and the clogging and blocking phenomena which result from it, and provides a certain advantage over the control devices of the prior art.
  • the invention is not limited to the sole embodiment of this control device described above by way of example, it encompasses all variants.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Dispositif pour l'équipement d'une cellule (1) comprenant un bain (4) d'électrolyse recouvert d'une croûte (5), avec une pointerolle (13) déplaçable verticalement entre une position haute dans laquelle elle est au-dessus de la croûte (5) et une position basse destinée à perforer la croûte (5) et à venir en contact avec le bain (4), le dispositif (11) comportant des moyens de détection du contact électrique entre la pointerolle (13) et le bain (4), ces moyens comprenant un circuit électrique (19) apte à effectuer une mesure électrique entre la pointerolle (13) et un point (20) de la cellule pris comme référence électrique, et à agir immédiatement sur l'actionneur pour provoquer un déplacement vertical de la pointerolle vers le haut, lorsqu'une valeur prédéterminée d'une mesure électrique est atteinte. Le circuit électrique (19) est relié à la pointerolle (13), à la tige (14) de la pointerolle (13) ou à la tige (17) de l'actionneur par des moyens de liaison aptes à créer un contact (24) ponctuel en au moins un point entre le circuit (19) et la pointerolle (13), la tige (14) de la pointerolle (13) ou la tige de l'actionneur, ces moyens de liaison (23) étant soumis à des moyens élastiques (25) les poussant en direction de la pointerolle (13), de sa tige (14) ou de la tige (17) de l'actionneur.

Description

Dispositif de contrôle de la course d'une pointerolle d'un système d'alimentation d'une cellule d'électrolyse de production d'aluminium
La présente invention concerne un dispositif de contrôle de la course d'une pointerolle d'un système d'alimentation ponctuelle d'une cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium.
Les appareils utilisés habituellement permettent l'amenée de l'alumine et/ou d'électrolyte à un ou plusieurs points d'alimentation par cellule : ces produits sont introduits dans le bain d'électrolyte par un trou réalisé par un piqueur qui descend périodiquement et brise la croûte ou maintient le trou ouvert.
La course du piqueur est normalement de longueur fixe et déterminée par le système mécanique qui assure son mouvement vertical.
Un tel dispositif présente des inconvénients. En effet, selon la dureté de la croûte et le niveau de la surface libre de Pélectrolyte, il peut arriver que la course du piqueur soit insuffisante pour briser la croûte et permettre l'introduction de l'alumine.
Au contraire, si cette course est trop importante, il peut arriver que l'extrémité active du piqueur, encore appelée pointerolle, reste trop longtemps dans le bain d'électrolyte. Il a également été constaté que la pointerolle pouvait pénétrer profondément dans l'électrolyte. Dans un tel cas, la pointerolle emporte avec elle une partie du bain solidifie sous la forme d'un dépôt qui devient plus important à chaque descente du piqueur. Un contact prolongé entre la pointerolle et l'électrolyte dégrade la pointerolle en raison de la haute température et du caractère chimiquement agressif du bain.
En outre, la pointerolle étant guidée par une gaine, le dépôt de bain solidifié sur la pointerolle peut, malgré la présence d'un râcleur, former un bourrelet pouvant empêcher la pointerolle de remonter complètement dans la gaine. Il peut en résulter un blocage de la pointerolle dans le dispositif, conduisant à une obturation du trou d'alimentation en alumine et/ou en électrolyte.
Ce phénomène de colmatage et de blocage peut également provoquer la casse et/ou l'usure de la pointerolle, des chocs mécaniques du fait de la montée en tension du vérin commandant le mouvement du piqueur, ainsi que des dégradations du matériau, servant d'isolant électrique, par suite de chocs thermiques et des efforts latéraux qui se produisent lorsque le bain solidifié rencontre le râcleur. Le dispositif ne peut alors plus fonctionner.
Le contrôle de la pénétration de la pointerolle dans l'électrolyte est également rendu difficile du fait de la variation de niveau d'électrolyte, résultant notamment des opérations effectuées sur la cuve et des variations de distance entre les anodes et le métal, causées en particulier par la régulation de la résistance de la cuve d'électrolyse.
Des moyens d'alimentation permettant de fournir de l'alumine à une cellule électrolytique produisant de raluminium, en particulier selon le procédé HaIl- Hérault, ont été décrits dans les documents FR 2 483 965, FR 2 614 320, US 4 563 255 et WO 0106039.
Les documents FR 2 483 965 et WO 0106039 décrivent chacun un dispositif permettant d'établir un contact électrique pour faire remonter la pointerolle, lorsque celle-ci arrive en contact avec l'électrolyte. Cependant, ces documents n'indiquent pas de moyens pour établir un tel contact.
Le document US 4 563 255 décrit un dispositif de même type que les précédents, visant plus spécialement la structure du circuit électrique de détection du contact de la pointerolle avec l'électrolyte, mais n'indique pas de moyens précis d'établissement du contact sur la pointerolle, puisque ce contact est simplement schématisé au niveau du vérin d'actionnement de la pointerolle.
Il a été proposé dans le document FR 2 614 320 de détecter le contact entre la pointerolle et le bain d'électrolyte au moyen d'un circuit électrique reliant la tige de la pointerolle au substrat cathodique. Toutefois, dans ce document, le circuit électrique est relié à la tige de la pointerolle au moyen d'un contact électrique frottant pouvant subir des- fluctuations : un tel contact glissant ne permet pas d'assurer avec fiabilité la fermeture du contact électrique sur la tige de la pointerolle. En conséquence, le contact de la pointerolle avec le bain d'électrolyte n'est pas détecté de façon certaine et à temps, et la pointerolle peut demeurer plongée dans le bain d'électrolyte plus longtemps que nécessaire, provoquant le phénomène de colmatage évoqué plus haut. La présente invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un dispositif de contrôle du mouvement de la course de la pointerolle particulièrement rigoureux permettant de détecter précisément le moment de contact entre la pointerolle avec le bain, et ce grâce à l'établissement d'un contact électrique très fiable entre le circuit électrique et la pointerolle. L'objet de la présente invention est un dispositif de contrôle de la course d'une pointerolle d'un système d'alimentation d'une cellule d'électrolyse destinée à la. production d'aluminium, ladite cellule comprenant un bain d'électrolyse recouvert d'une croûte, la pointerolle étant portée par une tige fixée à la tige d'un actionneur assurant le déplacement vertical de la pointerolle entre une position haute dans laquelle elle est au-dessus de la croûte et une position basse destinée à perforer la croûte et à venir en contact avec le bain, le dispositif comportant des moyens de détection du contact électrique entre la pointerolle et le bain, ces moyens comprenant un circuit électrique apte à effectuer une mesure électrique entre la pointerolle et un point de la cellule pris comme référence électrique, et à agir immédiatement sur l'actionneur pour provoquer un déplacement vertical de la pointerolle vers le haut, lorsqu'une valeur prédéterminée d'une mesure électrique est atteinte, caractérisé en ce que ledit circuit électrique est relié à la pointerolle, à la tige de la pointerolle ou à la tige de l'actionneur par des moyens de liaison aptes à créer un contact ponctuel en au moins un point entre le circuit et la pointerolle, la tige de la pointerolle ou la tige de l'actionneur, ces moyens de liaison étant soumis à des moyens élastiques les poussant respectivement en direction de la pointerolle, de la tige de la pointerolle ou de la tige de l'actionneur.
Le dispositif selon l'invention permet d'effectuer une mesure électrique, telle qu'une mesure de tension ou une mesure de courant entre la pointerolle, la tige de la pointerolle ou la tige de l'actionneur et le bain de manière particulièrement fiable et précise. Il est possible d'établir le contact électrique avec seulement l'une de ces pièces tout en bénéficiant d'une qualité de mesure suffisante. Le contact électrique est établi de préférence sur la pointerolle ou sur la tige de la pointerolle, car ces pièces sont assemblées fermement l'une à l'autre avec une grande continuité électrique. Ainsi, le contact établi entre le circuit électrique et l'une des pièces précitées étant particulièrement ponctuel et fiable, du fait de la contrainte exercée par les moyens élastiques, il est possible d'agir immédiatement sur l'actionneur commandant la course, de la pointerolle pour faire remonter cette dernière en position haute et éviter qu'elle ne reste trop longtemps plongée dans le bain d'électrolyte. Cela permet d'éviter que des dépôts de bain solidifié ne s'amassent sur cette pointerolle et ne provoquent les phénomènes de colmatage et de blocage mentionnés plus haut. La montée en tension mécanique de l'actionneur et les chocs mécaniques en résultant sont donc également évités. Enfin, les risques de casse et d'usure de la pointerolle sont considérablement diminués, de même que les efforts d'origine thermiques et les dégradations des matériaux périphériques, tels que les matériaux isolants, pouvant en résulter.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, les moyens de liaison sont sous la forme d'une pièce en matériau conducteur dont la section diminue en direction du contact avec la tige de la pointerolle, ladite pièce étant soumise à l'action desdits moyens élastiques.
Ainsi, du fait de la forme particulière de la pièce en matériau conducteur, le contact entre le circuit électrique et la pointerolle, la tige de la pointerolle, ou la tige de l'actionneur est particulièrement ponctuel. Suivant une forme d'exécution, la pièce en matériau conducteur possède une tête d'appui sphérique, telle qu'une bille ou une ogive à extrémité sphérique.
Suivant une autre forme d'exécution, les moyens de liaison sont sous la forme d'un cylindre d'axe formant un angle (de préférence un angle droit) avec l'axe de la pointerolle, de la tige de celle-ci ou de la tige de l'actionneur.
Suivant encore une autre forme d'exécution, les moyens de liaison sont sous la forme d'une pièce en forme générale de diabolo comportant un évidemment délimité par deux surfaces convexes convergentes aptes à prendre appui en deux points sur la pointerolle, la tige de celle-ci ou la tige de l'actionneur. Avantageusement, les moyens de liaison sont sous la forme d'une pièce métallique, telle qu'en acier ou en cuivre, ou d'une pièce non métallique conductrice, telle que du carbure de silicium. Le contact électrique ainsi réalisé est particulièrement fiable. Par ailleurs, un matériau comme l'acier est particulièrement résistant aux hautes températures et à l'atmosphère corrosive régnant au dessus du bain d'électrolyte. De préférence, la dureté de la pièce en matériau conducteur possède une dureté Brinell comprise entre 285 et 370, mesurée avec une bille de carbure de tungstène sous un poids de 3 000 kg, correspondant à une dureté Rockwell de 30 à 40 HRC. Une telle dureté permet d'éviter l'endommagement de la tige de la pointerolle tout en assurant un contact électrique efficace. Avantageusement, les moyens élastiques- sont sous la forme d'un ressort hélicoïdal. De préférence, ce ressort présente une pression inférieure ou égale à 50 N. Le contact entre le circuit électrique et la tige de la pointerolle est ainsi particulièrement fiable tout en évitant l'usure de la tige de la pointerolle.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, la pièce en matériau conducteur et le ressort hélicoïdal sont montés à l'intérieur d'une douille réalisée en matériau conducteur, la pièce en matériau conducteur dépassant d'une extrémité de la douille et l'extrémité de la douille opposée à la bille étant équipée d'une prise de contact.
De préférence encore, la douille est vissée dans un trou taraudé ménagé dans la paroi d'une gaine entourant la tige. Cet agencement assure un montage facile, un remplacement aisé en cas d'usure ou d'endommagement, ainsi qu'un réglage de la pression exercée par la pièce en matériau conducteur sur la pointerolle, la tige de la pointerolle ou la tige de l'actionneur, en fonction de l'importance du vissage de la douille dans le trou taraudé de la gaine. Cet agencement permet l'équipement de dispositifs de piquage existants, moyennant des aménagements mineurs. La pièce en matériau conducteur est ainsi maintenue fermement en contact sûr et certain avec la pointerolle, la tige de la pointerolle ou la tige de l'actionneur.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend deux pièces en matériau conducteur disposées en vis-à-vis, prenant appui contre la pointerolle, la tige de celle-ci ou la tige de l'actionneur, de part et d'autre de celle-ci. Dans ce cas, la fiabilité du contact électrique est optimale. Par ailleurs, les pressions antagonistes des deux douilles s'annulent et empêchent la déviation de la tige.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, le point de la cellule pris comme référence est situé sur la cathode. L'invention sera mieux comprise de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'une cellule d'électrolyse destinée à produire de l'aluminium par le procédé Hall-Héroult,
- la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de piquage équipé d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la pointerolle est en position basse,
- la figure 3 est une vue en coupe partielle du dispositif de piquage équipé d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la pointerolle est en position haute, - la figure 4 est une vue en coupe, à échelle agrandie, de la douille du. dispositif selon un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention.
Sur la figure 1 est représentée une cellule 1 d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par le procédé de Hall-Héroult. Cette cellule 1 comprend une cathode 2 formée de plusieurs blocs cathodiques, un bain d'aluminium fondu 3, un bain d'électrolyte fondu 4 au-dessus duquel se trouve une croûte 5 formée d'électrolyte solide et d'alumine, des anodes 6 plongeant dans l'électrolyte, une barre positive 7 qui répartit le courant électrique aux anodes, des barres cathodiques 8, scellées dans les blocs cathodiques 2 et qui permettent la sortie du courant électrique de la cathode 2, au moins une barre négative qui collecte le courant des barres cathodiques 8 et une super- structure 10 sur laquelle est typiquement fixé le dispositif de contrôle selon l'invention, représenté de façon schématique sur cette figure, à côté d'un système d'alimentation 12 en alumine et/ou en électrolyte.
Comme il ressort de la figure 2, l'installation comprend une pointerolle 13 portée par une tige 14. La pointerolle 13 peut être fixée à la tige 14, par exemple par vissage, ou former une seule pièce avec la tige 14. Cette pointerolle 13 est mobile verticalement entre une position haute (cf. figure 3) dans laquelle elle est au-dessus de la croûte 5 et une position basse dans laquelle elle a perforé la croûte et vient en contact avec le bain 4 d'électrolyse, comme montré sur cette figure. Le mouvement vertical, ascendant ou descendant, de la pointerolle 13 est commandé par un actionneur, constitué ici par un vérin 15 à double effet muni d'un piston 16 dont la tige 17 est reliée à la tige 14 de la pointerolle 13 au moyen d'un organe de liaison 18.
La tige 14 est montée à l'intérieur d'une gaine 30, à l'intérieur de laquelle est monté un manchon de guidage 11. A l'extérieur de la gaine 30 est disposé un tube 34, avec interposition d'éléments 35 formant isolants électriques. A l'extrémité de la gaine 30 est monté un élément râcleur 36. Le dispositif de contrôle comporte des moyens de détection du contact électrique entre la pointerolle 13 et le bain 4 d'électrolyse sous la forme d'un circuit électrique 19 apte à mesurer la tension électrique entre la pointerolle 13 et un point 20 de la cellule pris comme potentiel de référence, ce point 20 étant situé sur la cathode 2 sur cette figure. Ce circuit électrique 19 comporte typiquement une résistance 21, un voltmètre 22 et des conducteurs de raccordement 9, 9'.
Selon l'invention, le circuit de mesure 19 est relié à la tige du vérin 17, à la tige 14 portant la pointerolle ou à la pointerolle 13 par des moyens 23 de liaison aptes à créer un contact 24 fiable et ponctuel entre le circuit 19 et lesdites tiges ou pointerolle. La figure 2 illustre un mode de réalisation préférentiel dans lequel ledit contact pontuel se, situe sur la tige 14 portant la pointerolle. - . . .
Comme il apparaît plus clairement sur la figure 4, les moyens de liaison 23 peuvent être sous la forme d'une pièce métallique, typiquement en acier, dont la section diminue en direction du contact 24 avec la tige 14 de la pointerolle 13, en particulier sous la forme d'une bille comme représenté sur cette figure, et sont soumis à des moyens élastiques 25, représentés sous la forme d'un ressort hélicoïdal sur cette figure, les poussant en direction de la tige 14 de la pointerolle 13.
Comme représenté sur la figure 4, la bille 23 et le ressort 25 peuvent être montés à l'intérieur d'une douille 26 réalisée en matériau conducteur, tel que de l'acier ou du cuivre, dont l'extrémité opposée à la bille est équipée d'une prise de contact 27. La douille 26 présente un filetage externe 29 et est ainsi vissée dans un trou taraudé ménagé dans la paroi de la gaine 30 entourant la tige 14. La douille est ainsi fixée fermement en regard de la tige 14 et le contact 24 établi entre la bille 23 et la tige 14 est particulièrement sûr et constant.
Sur la figure 3 est représentée une partie d'un dispositif selon l'invention dans lequel la pointerolle 13 est en position haute, la position basse étant représentée en traits mixtes. Sur cette figure, une deuxième douille 31 comprenant également une bille et un ressort hélicoïdal est vissée dans la gaine 30 entourant la tige 14 de la pointerolle 13, en regard de la première douille 26. Ainsi, les pressions antagonistes de la douille 26 et de la douille 31 s'annulent et empêchent la déviation de la tige 14.
Ainsi, en fonctionnement, la pointerolle 13 descend, à partir de sa position haute, vers la croûte 5 et le bain 4 d'électrolyse, sous l'action du vérin 15. Lors de cette descente, la bille est en contact fiable avec la tige 14 mobile de la pointerolle 13 grâce aux moyens élastiques 23 qui la poussent vers la tige 14. Le voltmètre ne détecte pas à ce moment-là de tension significative, le circuit 19 n'étant pas fermé. Lorsque la pointerolle 13 a perforé la croûte 5 et vient au contact du bain 4 d'électrolyse, le voltmètre 22 détecte le franchissement d'un seuil de tension du fait du contact 24 ponctuel entre le circuit de mesure 19 et la tige 14 au moyen de la bille 23. Il est alors possible d'agir immédiatement, par un dispositif de commande 32 et à travers une ligne 33, sur le mécanisme d'actionnement, généralement pneumatique, du vérin 15 afin de faire remonter la pointerolle 13. Ainsi, la pointerolle ne reste qu'un temps extrêmement limité au contact, ou en plongée, dans le bain 4 d'électrolyse.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'éviter les dépôts répétés de bain solidifié sur la pointerolle et les phénomènes de colmatage et de blocage qui en résultent, et apporte un avantage certain par rapport aux dispositifs de contrôle de l'art antérieur. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de contrôle décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes.
C'est ainsi notamment qu'il serait possible de détecter le contact de la pointerolle avec le bain à l'aide d'une autre mesure électrique, tel qu'une mesure de courant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle de la course d'une pointerolle (13) d'un système d'alimentation (12) d'une cellule (1) d'électrolyse destinée à la production d'aluminium, ladite cellule (1) comprenant un bain (4) d'électrolyse recouvert d'une croûte (5), la pointerolle (13) étant portée par une tige (14) fixée à la tige d'un actionneur (15) assurant le déplacement vertical de la pointerolle entre une position haute dans laquelle elle est au-dessus de la croûte (5) et une position basse destinée à perforer la croûte (5) et à venir en contact avec le bain (4), le dispositif (11) comportant des moyens de détection du contact électrique entre la pointerolle (13) et le bain (4), ces moyens comprenant un circuit électrique (19) apte à effectuer une mesure électrique entre la pointerolle (13) et un point (20) de la cellule pris comme référence électrique, et à agir immédiatement sur l'actionneur pour provoquer un déplacement vertical de la pointerolle vers le haut, lorsqu'une valeur prédéterminée d'une mesure électrique est atteinte, caractérisé en ce que ledit circuit électrique (19) est relié à la pointerolle (13), à la tige (14) de la pointerolle (13) ou à la tige de l'actionneur par des moyens de liaison aptes à créer un contact (24) ponctuel en au moins un point entre le circuit (19) et la pointerolle (13), la tige (14) de la pointerolle (13) ou la tige (17) de l'actionneur, ces moyens de- liaison (23) étant soumis à des moyens élastiques (25) les poussant respectivement en direction de la pointerolle, de la tige (14) de la pointerolle (13) ou de la tige (17) de l'actionneur.
2. Dispositif (11) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (23) sont sous la forme d'une pièce en matériau conducteur dont la section diminue en direction du contact avec la tige (14) de la pointerolle (13), ladite pièce étant soumise à l'action desdits moyens élastiques (25).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce en matériau conducteur possède une tête d'appui sphérique, telle qu'une bille (23) ou une ogive à extrémité sphérique.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison sont sous la forme d'un cylindre d'axe formant un angle avec l'axe de la pointerolle, de la tige de celle-ci ou de la tige de l'actionneur.
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison sont sous la forme d'une pièce en forme générale de diabolo comportant un évidemment délimité par deux surfaces convexes convergentes aptes à prendre appui en deux points sur la pointerolle, la tige de celle-ci ou la tige de l'actionneur.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison (23) sont sous la forme d'une pièce métallique, telle qu'en acier ou en cuivre, ou d'une pièce non métallique conductrice, telle que du carbure de silicium.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens élastiques (25) sont sous la forme d'un ressort hélicoïdal.
8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la pièce en matériau conducteur et les moyens élastiques sont montés à l'intérieur d'une douille (26) réalisée en matériau conducteur, la pièce en matériau conducteur dépassant d'une extrémité de la douille et l'extrémité de la douille opposée à celle contenant la pièce en matériau conducteur étant équipée d'une prise de contact (27).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la douille (26) présente un filetage externe (29).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la douille (26) est vissée dans un trou taraudé ménagé dans la paroi d'une gaine (30) entourant la tige (14).
11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ressort présente une force inférieure ou égale à 50 N.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que la dureté de la pièce en matériau conducteur possède une dureté Brinell comprise entre 285 et 370.-
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces (23) en matériau conducteur disposées en vis-à-vis, prenant appui contre la pointerolle, la tige (14) de celle-ci ou la tige de l'actionneur, de part et d'autre de celle-ci.
EP05805577A 2005-04-19 2005-09-09 Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium Withdrawn EP2097560A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0503877A FR2884524B1 (fr) 2005-04-19 2005-04-19 Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium
PCT/FR2005/002244 WO2006111622A2 (fr) 2005-04-19 2005-09-09 Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2097560A2 true EP2097560A2 (fr) 2009-09-09

Family

ID=34981571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05805577A Withdrawn EP2097560A2 (fr) 2005-04-19 2005-09-09 Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium

Country Status (14)

Country Link
US (1) US7429314B2 (fr)
EP (1) EP2097560A2 (fr)
CN (1) CN101198725B (fr)
AR (1) AR055911A1 (fr)
AU (1) AU2005330635B2 (fr)
BR (1) BRPI0520068A2 (fr)
CA (1) CA2604971C (fr)
EG (1) EG24773A (fr)
FR (1) FR2884524B1 (fr)
NO (1) NO20075819L (fr)
NZ (1) NZ562768A (fr)
RU (1) RU2378418C2 (fr)
WO (1) WO2006111622A2 (fr)
ZA (1) ZA200709034B (fr)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2872176B1 (fr) * 2004-06-25 2006-07-28 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Racleur d'un organe de percage d'une croute de bain d'une cellule d'electrolyse destinee a la production d'aluminium
DE102009052286A1 (de) 2009-11-21 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Krustenbrechvorrichtung
US8932515B2 (en) * 2011-06-13 2015-01-13 La-Z-Boy Incorporated Crust breaker aluminum bath detection system
US8910562B2 (en) 2011-06-13 2014-12-16 Mac Valves, Inc. Pneumatic system for controlling aluminum bath crust breaker
US8906291B2 (en) 2011-06-13 2014-12-09 Mac Valves, Inc. Piston rod and cylinder seal device for aluminum bath crust breaker
US8753564B2 (en) 2011-06-13 2014-06-17 Mac Valves, Inc. Piston rod and cylinder seal device for aluminum bath crust breaker
SE538706C2 (en) * 2012-12-13 2016-10-25 Parker Hannifin Mfg Sweden Ab Piston-cylinder device and method for detecting axial position
CN103046079B (zh) * 2012-12-27 2015-11-18 东北大学 一种用于铝电解槽的打壳控制方法及装置
CN107400902B (zh) * 2016-05-18 2021-02-19 王晓宇 铝电解槽上部结构在线顶升加高方法
FR3077018B1 (fr) * 2018-01-24 2020-01-24 Rio Tinto Alcan International Limited Dispositif de percage comprenant un fourreau tubulaire fixe a un verin
CN109161933A (zh) * 2018-11-06 2019-01-08 云南云铝涌鑫铝业有限公司 一种用于铝电解槽打壳气缸的智能巡槽控制方法
CN111534836A (zh) * 2020-05-22 2020-08-14 国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司 一种铝电解槽机械式打壳自动清理装置
CN112710264B (zh) * 2020-12-14 2023-01-31 平高集团有限公司 一种断路器超行程测量装置及断路器超行程测量系统
CN119121330B (zh) * 2024-09-20 2025-08-19 北京华索科技股份有限公司 铝电解槽氧化铝连续下料智能打壳装置及控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2483965A1 (fr) * 1980-06-06 1981-12-11 Aluminium Grece Procede et appareillage de controle de l'alimentation en alumine d'une cellule pour la production d'aluminium par electrolyse
US4700612A (en) * 1983-05-03 1987-10-20 Swiss Aluminium Ltd. Electropneumatic drive system for crust breaking devices and process for operating the same
FR2614320B1 (fr) * 1987-04-21 1989-06-30 Pechiney Aluminium Procede et dispositif de controle des additions d'electrolyse solide dans les cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium.
US5899753A (en) * 1997-04-03 1999-05-04 Raytheon Company Spring-loaded ball contact connector
US6436270B1 (en) * 1999-07-19 2002-08-20 Ab Rexroth Mecman Method and device for controlling the movement of a feeding and breaking chisel in an aluminum production cell
RU2175028C1 (ru) * 2000-09-15 2001-10-20 Закрытое акционерное общество "ТоксСофт" Пробойник для систем автоматизированного питания алюминиевых электролизеров
US7018096B2 (en) * 2003-04-25 2006-03-28 Universal Leaf Tobacco Company, Inc. Packed product temperature measuring device
DE202004008474U1 (de) * 2004-05-27 2004-07-29 Festo Ag & Co. Krustenbrecherzylinder

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006111622A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2378418C2 (ru) 2010-01-10
NZ562768A (en) 2009-11-27
AU2005330635B2 (en) 2010-11-25
CN101198725B (zh) 2014-04-02
FR2884524A1 (fr) 2006-10-20
US7429314B2 (en) 2008-09-30
FR2884524B1 (fr) 2007-06-15
AU2005330635A1 (en) 2006-10-26
CA2604971C (fr) 2014-08-12
ZA200709034B (en) 2009-03-25
CA2604971A1 (fr) 2006-10-26
US20060231385A1 (en) 2006-10-19
NO20075819L (no) 2007-11-13
BRPI0520068A2 (pt) 2009-04-14
WO2006111622A2 (fr) 2006-10-26
AR055911A1 (es) 2007-09-12
EG24773A (en) 2010-08-17
WO2006111622A3 (fr) 2007-08-02
CN101198725A (zh) 2008-06-11
RU2007142375A (ru) 2009-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2604971C (fr) Dispositif de controle de la course d'une pointerolle d'un systeme d'alimentation d'une cellule d'electrolyse de production d'aluminium
CA2767588C (fr) Dispositif de commande d'un verin pneumatique
EP3315247B1 (fr) Buse pour le coupage laser avec un element mobile interne et un manchon a faible permittivite relative ; procede de coupage par faisceau laser d'une piece metallique utilisant une telle buse
EP0716165B1 (fr) Procédé et dispositif de mesure de la température et du niveau du bain d'électrolyse fondu dans les cuves de production d'aluminium
EP1876265B1 (fr) Connecteur pour le raccordement mécanique et électrique d'une anode au cadre anodique d'une cellule de production d'aluminium et dispositif de préhension et de serrage/desserrage d'un tel connecteur
JP2011022165A (ja) 溶融金属温度の測定方法
FR2868435A1 (fr) Element cathodique pour l'equipement d'une cellule d'electrolyse destinee a la production d'aluminium
EP1678350B1 (fr) Procede et systeme de controle des ajouts de matieres pulverulentes dans le bain d une cellule d electrolyse destinee a la production d aluminium
EP1439016A1 (fr) Tube de coulée, dispositif de clamage d'un tube de coulée et installation de coulée
FR2483965A1 (fr) Procede et appareillage de controle de l'alimentation en alumine d'une cellule pour la production d'aluminium par electrolyse
EP2841626A1 (fr) Connecteur de prechauffage
EP1685330B1 (fr) Systeme de liaison de deux arbres en translation
EP3580373B1 (fr) Dispositif d'alimentation en alumine d'une cuve d'electrolyse
EP2585624A1 (fr) Dispositif permettant d'extraire des cales de court-circuitage lors de la mise en circuit d'une cellule d'electrolyse pour la production d'aluminium
CA3088895A1 (fr) Dispositif de percage comprenant un fourreau tubulaire fixe a un verin
EP1077588B1 (fr) Dispositif de montage d'électrode composite à auto-cuisson pour four électrique à arc
EP0862972A1 (fr) Outil à main de traçage et pointage
CA2142421A1 (fr) Reservoir de metal liquide pour une installation de coulee continue de fils metalliques tres minces

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20071108

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20110706

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150401