CA2512745C - Machine de service de cellules d'electrolyse pour la production d'aluminium - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif (100) entre un module de transport (6) et des organes de manutention et d'intervention d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis dit "fixe" (101) muni d'un moyeu (102), un manchon (121) entourant le moyeu (102) et apte à tourner autour de celui-ci, un premier (110) et un deuxième (120) châssis dits "rotatifs" aptes à tourner autour du manchon (121), des contacts électriques glissants rotatifs (113, 114) entre les châssis et des systèmes d'entraînement (140, 141, 142, 150, 151, 152) pour provoquer la rotation des châssis les uns par rapport aux autres autour d'un axe commun (103). Le dispositif de liaison selon l'invention permet une rotation angulairement illimitée entre les trois châssis, tout en assurant une liaison électrique permanente entre ceux-ci.
Description
MACHINE DE SERVICE DE CELLULES D'ELECTROLYSE POUR LA
PRODUCTION D'ALUMINIUM
Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les machines de service sur pont roulant utilisées dans les usines de production d'aluminium.
Etat de la technique L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans des cuves, dites « cuves d'électrolyse », comprenant un caisson en acier, qui est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes en matériau carboné
sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. L'ensemble formé par une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule d'électrolyse.
Les usines contiennent un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments appelés halls ou salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison, de façon à optimiser (occupation au sol des usines. Les cellules sont généralement disposées de manière à former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement liées entre elles par des conducteurs d'extrémité. Le courant d'électrolyse passe ainsi en cascade d'une cellule à
la suivante.
En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide des cellules et les
PRODUCTION D'ALUMINIUM
Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les machines de service sur pont roulant utilisées dans les usines de production d'aluminium.
Etat de la technique L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans des cuves, dites « cuves d'électrolyse », comprenant un caisson en acier, qui est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes en matériau carboné
sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. L'ensemble formé par une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule d'électrolyse.
Les usines contiennent un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments appelés halls ou salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison, de façon à optimiser (occupation au sol des usines. Les cellules sont généralement disposées de manière à former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement liées entre elles par des conducteurs d'extrémité. Le courant d'électrolyse passe ainsi en cascade d'une cellule à
la suivante.
En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide des cellules et les
2 prélèvements ou ajouts d'électrolyte. Afin d'effectuer ces interventions, les usines les plus modernes sont équipées d'une ou plusieurs unités de service comprenant un pont mobile qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse, et le long de celles-ci, et un module de service comprenant un chariot et des organes de manutention et d'intervention (souvent appelés « outils »), tels que des pelles et des palans, et apte à être déplacé sur le pont mobile. Ces unités de service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E" ("PTA" ou "Pot Tending Assembly" ou "PTM" ou "Pot Tending Machine" en langue anglaise).
Les capacités de mouvement des unités de service connues sont toutefois limitées, notamment à cause des câbles d'alimentation électriques qui ne permettent que des mouvements linéaires ou rotatifs limités.
La demanderesse a donc recherché des unités de service qui permettent d'éviter ces inconvénients tout en restant fiables.
Description de (invention L'invention a pour objet un dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif entre un module de transport, typiquement un chariot, et des organes de manutention et d' intervention d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis dit "fixe" muni d'un moyeu ou arbre droit, un manchon entourant le moyeu et apte à tourner autour de celui-ci, un premier et un deuxième châssis dits "rotatifs" aptes à tourner autour du manchon, des contacts électriques glissants rotatifs entre les châssis et des systèmes d'entraînement pour provoquer la rotation des châssis les uns par rapport aux autres autour d'un axe commun.
Plus précisément, le dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif selon (invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un châssis dit "fixe" comprenant un moyeu ou arbre dit "central" définissant un axe de rotation,
Les capacités de mouvement des unités de service connues sont toutefois limitées, notamment à cause des câbles d'alimentation électriques qui ne permettent que des mouvements linéaires ou rotatifs limités.
La demanderesse a donc recherché des unités de service qui permettent d'éviter ces inconvénients tout en restant fiables.
Description de (invention L'invention a pour objet un dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif entre un module de transport, typiquement un chariot, et des organes de manutention et d' intervention d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis dit "fixe" muni d'un moyeu ou arbre droit, un manchon entourant le moyeu et apte à tourner autour de celui-ci, un premier et un deuxième châssis dits "rotatifs" aptes à tourner autour du manchon, des contacts électriques glissants rotatifs entre les châssis et des systèmes d'entraînement pour provoquer la rotation des châssis les uns par rapport aux autres autour d'un axe commun.
Plus précisément, le dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif selon (invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un châssis dit "fixe" comprenant un moyeu ou arbre dit "central" définissant un axe de rotation,
3 - un manchon entourant ledit moyeu et apte à tourner autour de celui-ci et autour dudit axe de rotation, - un premier châssis dit "rotatif' tournant avec ledit manchon et apte à
tourner autour de Taxe de rotation, - un deuxième châssis dit "rotatif' apte à tourner autour dudit manchon et de l'axe de rotation, - une première pluralité de contacts électriques glissants rotatifs dont un membre, destiné aux raccordements à des conducteurs extérieurs, est fixé au châssis fixe et l'autre membre, destiné aux raccordements à des conducteurs du système susceptibles d'être entraînés en rotation, est fixé au manchon, - une deuxième pluralité de contacts électriques glissants rotatifs dont un membre est fixé au deuxième châssis rotatif et l'autre membre est fixé au manchon, chaque membre étant destiné aux raccordements à des conducteurs du système susceptibles d'être entraînés en rotation, - un premier système d'entraînement apte à provoquer la rotation du premier châssis rotatif autour dudit axe de rotation, - un deuxième système d'entraînement apte à provoquer la rotation du deuxième châssis rotatif autour dudit axe de rotation.
Ainsi, les deux châssis rotatifs et le manchon du dispositif de liaison de (invention sont destinés à tourner autour d'un axe de rotation commun, qui est typiquement vertical en utilisation, et indépendamment l'un de l'autre. La rotation des châssis et du manchon est alors dite "coaxiale". Le manchon est entraîné en rotation par le premier châssis rotatif, typiquement par (intermédiaire d'un moyen mécanique, tel qu'un doigt.
Le dispositif de liaison selon (invention permet une rotation angulairement illimitée entre les trois châssis, tout en assurant une liaison électrique permanente entre ceux-ci. L'indépendance de rotation des châssis augmente le confort et l'efficacité
de l'opérateur.
tourner autour de Taxe de rotation, - un deuxième châssis dit "rotatif' apte à tourner autour dudit manchon et de l'axe de rotation, - une première pluralité de contacts électriques glissants rotatifs dont un membre, destiné aux raccordements à des conducteurs extérieurs, est fixé au châssis fixe et l'autre membre, destiné aux raccordements à des conducteurs du système susceptibles d'être entraînés en rotation, est fixé au manchon, - une deuxième pluralité de contacts électriques glissants rotatifs dont un membre est fixé au deuxième châssis rotatif et l'autre membre est fixé au manchon, chaque membre étant destiné aux raccordements à des conducteurs du système susceptibles d'être entraînés en rotation, - un premier système d'entraînement apte à provoquer la rotation du premier châssis rotatif autour dudit axe de rotation, - un deuxième système d'entraînement apte à provoquer la rotation du deuxième châssis rotatif autour dudit axe de rotation.
Ainsi, les deux châssis rotatifs et le manchon du dispositif de liaison de (invention sont destinés à tourner autour d'un axe de rotation commun, qui est typiquement vertical en utilisation, et indépendamment l'un de l'autre. La rotation des châssis et du manchon est alors dite "coaxiale". Le manchon est entraîné en rotation par le premier châssis rotatif, typiquement par (intermédiaire d'un moyen mécanique, tel qu'un doigt.
Le dispositif de liaison selon (invention permet une rotation angulairement illimitée entre les trois châssis, tout en assurant une liaison électrique permanente entre ceux-ci. L'indépendance de rotation des châssis augmente le confort et l'efficacité
de l'opérateur.
4 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de celle-ci qui est exposé ci-dessous et qui est illustré
à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une salle d'électrolyse typique, vue en section, destinée à la production d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière schématique.
La figure 2 illustre, de manière schématique et en vue de côté, un module de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée selon l'invention.
La figure 3 illustre un dispositif de liaison selon (invention, vue en section.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1 ). Tel qu' illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse ( 1 ) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une "unité de service" ou "machine de service" (3). Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files (typiquement côte-à-côte ou téte-à-tête), chaque rangée ou file comportant typiquement plus d'une centaine de cellules. Lesdites cellules (2) comprennent une série d'anodes (21) munies d'une tige métallique (22) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (non illustré).
L'unité de service (3) sert à effectuer des opérations sur les cellules (2) telles que les changements d' anode ou le remplissage des trémies d' alimentation en bain broyé et en A1F3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à
manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes.
L'unité de service (3) comprend un pont mobile (4) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2), et le long de celles-ci, et un module de service (5) comprenant un chariot mobile (6) apte à être déplacé sur le pont mobile (4) et plusieurs organes de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11), tels que des outils (pelles, clés, piqueurs,...) et des cabines de commande.
Le pont mobile (4) repose et circule sur des chemins de roulement (30, 30') disposés
à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une salle d'électrolyse typique, vue en section, destinée à la production d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière schématique.
La figure 2 illustre, de manière schématique et en vue de côté, un module de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée selon l'invention.
La figure 3 illustre un dispositif de liaison selon (invention, vue en section.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1 ). Tel qu' illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse ( 1 ) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une "unité de service" ou "machine de service" (3). Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files (typiquement côte-à-côte ou téte-à-tête), chaque rangée ou file comportant typiquement plus d'une centaine de cellules. Lesdites cellules (2) comprennent une série d'anodes (21) munies d'une tige métallique (22) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (non illustré).
L'unité de service (3) sert à effectuer des opérations sur les cellules (2) telles que les changements d' anode ou le remplissage des trémies d' alimentation en bain broyé et en A1F3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à
manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes.
L'unité de service (3) comprend un pont mobile (4) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2), et le long de celles-ci, et un module de service (5) comprenant un chariot mobile (6) apte à être déplacé sur le pont mobile (4) et plusieurs organes de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11), tels que des outils (pelles, clés, piqueurs,...) et des cabines de commande.
Le pont mobile (4) repose et circule sur des chemins de roulement (30, 30') disposés
5 parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal du hall (et de la file de cellules). Le pont mobile (4) peut ainsi étre déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).
Selon l'invention, le dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif (100) entre un module de transport, typiquement un chariot, (6) et des organes de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, est caractérisé en ce qu'il comprend - un châssis dit "fixe" (101) destiné à être fixé audit module de transport
Selon l'invention, le dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif (100) entre un module de transport, typiquement un chariot, (6) et des organes de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, est caractérisé en ce qu'il comprend - un châssis dit "fixe" (101) destiné à être fixé audit module de transport
(6) et comprenant un moyeu (102) définissant un axe de rotation (103), lequel axe est typiquement perpendiculaire au plan principal dudit châssis fixe;
- un manchon ( 121 ) entourant ledit moyeu ( 102) et apte à tourner autour dudit moyeu (102) et autour dudit axe de rotation (103), - un premier châssis dit "rotatif' (110) apte à tourner autour dudit axe de rotation (103) et à entraîner ledit manchon (121) en rotation, et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 );
- un deuxième châssis dit "rotatif' (120) apte à tourner autour dudit manchon (121) et dudit axe de rotation (103), et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 );
- une première pluralité de contacts électriques glissants rotatifs (113) comportant chacun au moins un premier membre (1131) fixé au châssis fixe (101) et raccordé à
au moins un conducteur extérieur (117), et au moins un deuxième membre (1132) fixé au manchon ( 121 ) et raccordé à au moins un conducteur de distribution ( 118, 1181, 1182);
- une deuxième pluralité de contacts électriques glissants rotatifs (114) comportant chacun au moins un premier membre (1141) fixé au deuxième châssis rotatif (120) et raccordé à au moins un conducteur de distribution (119), et au moins un deuxième membre (1142) fixé au manchon (121) et raccordé à au moins un conducteur de distribution (1181, 1182);
- un premier système d'entrainement (140, 141, 142) apte à provoquer la rotation du premier châssis rotatif (110) autour dudit axe (103);
- un deuxième système d'entraînement (150, 151, 152) apte à provoquer la rotation du deuxième châssis rotatif (120) autour dudit axe (103).
Le moyeu (102) est bloqué en rotation par rapport au châssis fixe (101). En utilisation, le châssis fixe (101) est typiquement~au-dessus des châssis rotatifs (110, 120). L'axe de rotation (103) est normalement sensiblement vertical.
Le premier châssis rotatif ( 110) tourne avec le manchon ( 121 ) et (entraîne en rotation typiquement par un moyen mécanique (123) tel qu'un doigt.
Lesdites pluralités de contacts électriques glissants rotatifs (113, 114) comprennent typiquement des bagues ou des pistes fixées au manchon (121) et des balais ou des frotteurs fixés aux châssis (101, 120). Le nombre de contacts électriques glissants rotatifs est typiquement de quelques dizaines à plusieurs dizaines. Ils permettent notamment de transférer des signaux de contrôle et de la puissance électrique.
Lesdites pluralités de contacts électriques (113, 114) sont avantageusement protégées par un caisson (115, 116). Les châssis (101, 110, 120) comprennent typiquement des ouvertures pour faire passer lesdits conducteurs extérieurs et de distribution.
Les conducteurs extérieurs (117) sont normalement fixes par rapport au châssis fixe.
Les conducteurs de distribution (118, 1181, 1182, 119) sont des conducteurs électriques du dispositif de liaison qui sont susceptibles d'étre entraînés par la rotation des châssis rotatifs (110, 120). Les conducteurs de distribution comprennent une première série de conducteurs (118, 1181, 1182) qui sont normalement fixes par rapport au manchon (121) et au premier châssis rotatif (110), et une deuxième série de conducteurs (119) qui sont normalement fixes par rapport au deuxième châssis rotatif (120).
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de liaison (100) comprend en outre
- un manchon ( 121 ) entourant ledit moyeu ( 102) et apte à tourner autour dudit moyeu (102) et autour dudit axe de rotation (103), - un premier châssis dit "rotatif' (110) apte à tourner autour dudit axe de rotation (103) et à entraîner ledit manchon (121) en rotation, et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 );
- un deuxième châssis dit "rotatif' (120) apte à tourner autour dudit manchon (121) et dudit axe de rotation (103), et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 );
- une première pluralité de contacts électriques glissants rotatifs (113) comportant chacun au moins un premier membre (1131) fixé au châssis fixe (101) et raccordé à
au moins un conducteur extérieur (117), et au moins un deuxième membre (1132) fixé au manchon ( 121 ) et raccordé à au moins un conducteur de distribution ( 118, 1181, 1182);
- une deuxième pluralité de contacts électriques glissants rotatifs (114) comportant chacun au moins un premier membre (1141) fixé au deuxième châssis rotatif (120) et raccordé à au moins un conducteur de distribution (119), et au moins un deuxième membre (1142) fixé au manchon (121) et raccordé à au moins un conducteur de distribution (1181, 1182);
- un premier système d'entrainement (140, 141, 142) apte à provoquer la rotation du premier châssis rotatif (110) autour dudit axe (103);
- un deuxième système d'entraînement (150, 151, 152) apte à provoquer la rotation du deuxième châssis rotatif (120) autour dudit axe (103).
Le moyeu (102) est bloqué en rotation par rapport au châssis fixe (101). En utilisation, le châssis fixe (101) est typiquement~au-dessus des châssis rotatifs (110, 120). L'axe de rotation (103) est normalement sensiblement vertical.
Le premier châssis rotatif ( 110) tourne avec le manchon ( 121 ) et (entraîne en rotation typiquement par un moyen mécanique (123) tel qu'un doigt.
Lesdites pluralités de contacts électriques glissants rotatifs (113, 114) comprennent typiquement des bagues ou des pistes fixées au manchon (121) et des balais ou des frotteurs fixés aux châssis (101, 120). Le nombre de contacts électriques glissants rotatifs est typiquement de quelques dizaines à plusieurs dizaines. Ils permettent notamment de transférer des signaux de contrôle et de la puissance électrique.
Lesdites pluralités de contacts électriques (113, 114) sont avantageusement protégées par un caisson (115, 116). Les châssis (101, 110, 120) comprennent typiquement des ouvertures pour faire passer lesdits conducteurs extérieurs et de distribution.
Les conducteurs extérieurs (117) sont normalement fixes par rapport au châssis fixe.
Les conducteurs de distribution (118, 1181, 1182, 119) sont des conducteurs électriques du dispositif de liaison qui sont susceptibles d'étre entraînés par la rotation des châssis rotatifs (110, 120). Les conducteurs de distribution comprennent une première série de conducteurs (118, 1181, 1182) qui sont normalement fixes par rapport au manchon (121) et au premier châssis rotatif (110), et une deuxième série de conducteurs (119) qui sont normalement fixes par rapport au deuxième châssis rotatif (120).
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de liaison (100) comprend en outre
7 - un premier palier annulaire (111) entre le châssis fixe (101) et le premier châssis rotatif (110) apte à permettre la rotation éntre ces deux châssis autour de Taxe de rotation ( 103 );
- un deuxième palier annulaire (112) entre le premier châssis rotatif (110) et le deuxième châssis rotatif (120) apte à permettre la rotation entre ces deux châssis autour de Taxe de rotation (103).
Les paliers annulaires (111, 112) sont typiquement des paliers à roulement, tels que des couronnes à rouleaux.
Le dispositif de liaison (100) selon (invention comprend avantageusement un ou des moyens d'assemblage pour maintenir lesdits châssis (101, 110, 120) dans une position axiale déterminée. Ces moyens d'assemblages peuvent être en tout ou partie intégrés aux paliers annulaires (111, 112).
Les systèmes d'entraînement (140, 141, 142, 150, 151, 152) comprennent typiquement un moteur ( 140, 150), un pignon ( 141, 151 ) et une couronne dentée (142) au une roue dentée (152). Le moteur (140, 150) et la couronne (142, 152) peuvent être fixés respectivement au châssis fixe (101) et à l'un des châssis rotatifs (110, 120), ou inversement. Le moteur (140, 150) peut être fixé au châssis rotatif ou fixe par un moyen mécanique tel qu'un bras (153).
Selon une autre variante passible de (invention, les systèmes d'entraînement (140, 141, 142, 150, 151, 152) peuvent comprendre un ou des galets d'entraînement par adhérence et au moins une piste.
Le dispositif de liaison (100) comprend avantageusement des paliers annulaires complémentaires (160, 161, 162, 163, 164) entre le manchon (121) et le châssis fixe (101), éventuellement par (intermédiaire du moyeu (102) - tel qu'illustré à la figure 3 - et/ou des paliers annulaires complémentaires (170, 171) entre le manchon (121) et le deuxième châssis rotatif (120). Ces paliers complémentaires permettent d'éviter les déplacements latëraux des éléments rotatifs (110, 120, 121).
Selon une variante avantageuse de (invention, le dispositif de liaison comporte également des moyens de liaison pneumatique et/ou hydraulique rotatifs (130, 131, 132, 133) entre le châssis fixe (101) et au moins un des châssis rotatifs (110, 120), et de préférence les deux, et donc pour au moins une des tourelles. Ces moyens de liaison permettent notamment une alimentation en air comprimé des organes de manutention et d'intervention. Ces moyens comportent avantageusement une cavité
axiale (130) dans (arbre de central (102), des joints tournants étanches (131, 132) et des canalisations complémentaires (133, 134).
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention illustré à la figure 3, le premier châssis rotatif (110) se situe entre le châssis fixe (101) et le deuxième châssis rotatif (120). Dans ce mode de réalisation de (invention, le système d'entraînement du deuxième châssis rotatif (120) comporte de préférence une roue dentée (152) fixée au moyeu (102) et un moteur (150) fixé au deuxième châssis rotatif (120) et muni d'un pignon ( 151 ).
L'invention a également pour objet un module de service (5) destiné à étre utilisé
dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée et comprenant un chariot (6) et des organes de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11), caractérisé en ce qu'il comprend en outre:
- un dispositif de liaison (100) selon l'invention, relié au dit chariot (6) par ledit châssis fixe (101);
- une première tourelle (110') formée par ledit premier châssis rotatif (110) ou reliée au dit premier châssis rotatif (110) et comportant au moins un premier organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 );
- une deuxième tourelle (120') formée par ledit deuxième châssis rotatif (120) ou reliée au dit deuxième châssis rotatif (120) et comportant au moins un deuxième organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 ).
Par exemple, la première tourelle (110') comprend typiquement une cabine de commande (11) et une trémie (10) contenant le produit de couverture des anodes. La _ 9 deuxième tourelle (120') comprend typiquement les différents outils de service des cellules d'électrolyse, tels qu'un dispositif de piquage (8) destiné à casser la croûte d'alumine et de cryolithe qui se forme autour et entre les anodes, une pelle (7) destinée à (enlèvement des éléments solides contenus dans une cellule d'électrolyse au moment d'un changement d'anode et un système de manutention des anodes (9) destiné à (extraction des anodes usées et à la mise en place des anodes neuves.
Le dispositif de liaison (100) est alors typiquement placé de manière à ce que les châssis rotatifs (110, 120) se situent en dessous du châssis fixe (101) lorsque le chariot (6) est en position d'utilisation sur le pont roulant (4).
Le module de service selon (invention permet à (opérateur d'avoir une grande visibilité sur la cellule d'électrolyse et sur les outils ou organes de manutention et d'intervention lors de ses interventions. Il permet également de simplifier la tâche de (opérateur, en lui évitant notamment des rotations angulaires importantes par rapport à son point initial. Il permet en outre d'utiliser un même module dans des salles d'électrolyse distinctes dans lesquelles les cellules d'électrolyse ne sont pas orientées de la même manière.
L'invention a également pour objet une unité de service (3) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont roulant (4) et au moins un module de service (5) selon l'invention.
L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un module de service (5) ou d'une unité de service (3) selon (invention pour les interventions sur des cellules d'électrolyse (2) destinées à la production d'aluminium par électrolyse ignée.
Liste des repéres numériques 1 Salle d'électrolyse 2 Cellule d'électrolyse 3 Unité de service 4 Pont roulant Module de service 6 Chariot 7 Pelle 5 8 Dispositif de piquage 9 Systme de manutention des anodes 10 Trmie 11 Cabine de commande 21 Anode 10 22 Tige d'anode 30, 30' Chemins de roulement du pont mobile 100 Dispositif de liaison mcanique et lectrique 101 Chssis fixe 102 Moyeu 103 Axe de rotation du moyeu 110 Premier chssis rotatif 110' Premire tourelle 111 Premier palier annulaire 112 Deuxime palier annulaire 113 Premire pluralit de contacts lectriques glissants rotatifs 114 Deuxime pluralit de contacts lectriques glissants rotatifs 1131, 1141 Premiers membres, dits "extrieurs", de chaque contact lectrique 1132, 1142 Deuximes membres, dits "intrieurs", de chaque contact lectrique 115, 116 Caissons de protection 117 Conducteurs lectriques extrieurs 118, 1181, Conducteurs de distribution 119 Conducteurs de distribution 120 Deuxime chssis rotatif 120' Deuxime tourelle 121 Manchon 122 Corps du joint tournant 123 Moyen d'entranement en rotation 130 Cavit axiale du moyeu 131, 132 Joints tournants tanches 133, 134 Canalisations 140, 150 ~ Moteur d'entranement 141, 151 Pignon 142 Couronne dente 152 Roue dente 153 Bras 160,..., 164 Paliers annulaires complmentaires 170, 171 Paliers annulaires complmentaires
- un deuxième palier annulaire (112) entre le premier châssis rotatif (110) et le deuxième châssis rotatif (120) apte à permettre la rotation entre ces deux châssis autour de Taxe de rotation (103).
Les paliers annulaires (111, 112) sont typiquement des paliers à roulement, tels que des couronnes à rouleaux.
Le dispositif de liaison (100) selon (invention comprend avantageusement un ou des moyens d'assemblage pour maintenir lesdits châssis (101, 110, 120) dans une position axiale déterminée. Ces moyens d'assemblages peuvent être en tout ou partie intégrés aux paliers annulaires (111, 112).
Les systèmes d'entraînement (140, 141, 142, 150, 151, 152) comprennent typiquement un moteur ( 140, 150), un pignon ( 141, 151 ) et une couronne dentée (142) au une roue dentée (152). Le moteur (140, 150) et la couronne (142, 152) peuvent être fixés respectivement au châssis fixe (101) et à l'un des châssis rotatifs (110, 120), ou inversement. Le moteur (140, 150) peut être fixé au châssis rotatif ou fixe par un moyen mécanique tel qu'un bras (153).
Selon une autre variante passible de (invention, les systèmes d'entraînement (140, 141, 142, 150, 151, 152) peuvent comprendre un ou des galets d'entraînement par adhérence et au moins une piste.
Le dispositif de liaison (100) comprend avantageusement des paliers annulaires complémentaires (160, 161, 162, 163, 164) entre le manchon (121) et le châssis fixe (101), éventuellement par (intermédiaire du moyeu (102) - tel qu'illustré à la figure 3 - et/ou des paliers annulaires complémentaires (170, 171) entre le manchon (121) et le deuxième châssis rotatif (120). Ces paliers complémentaires permettent d'éviter les déplacements latëraux des éléments rotatifs (110, 120, 121).
Selon une variante avantageuse de (invention, le dispositif de liaison comporte également des moyens de liaison pneumatique et/ou hydraulique rotatifs (130, 131, 132, 133) entre le châssis fixe (101) et au moins un des châssis rotatifs (110, 120), et de préférence les deux, et donc pour au moins une des tourelles. Ces moyens de liaison permettent notamment une alimentation en air comprimé des organes de manutention et d'intervention. Ces moyens comportent avantageusement une cavité
axiale (130) dans (arbre de central (102), des joints tournants étanches (131, 132) et des canalisations complémentaires (133, 134).
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention illustré à la figure 3, le premier châssis rotatif (110) se situe entre le châssis fixe (101) et le deuxième châssis rotatif (120). Dans ce mode de réalisation de (invention, le système d'entraînement du deuxième châssis rotatif (120) comporte de préférence une roue dentée (152) fixée au moyeu (102) et un moteur (150) fixé au deuxième châssis rotatif (120) et muni d'un pignon ( 151 ).
L'invention a également pour objet un module de service (5) destiné à étre utilisé
dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée et comprenant un chariot (6) et des organes de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11), caractérisé en ce qu'il comprend en outre:
- un dispositif de liaison (100) selon l'invention, relié au dit chariot (6) par ledit châssis fixe (101);
- une première tourelle (110') formée par ledit premier châssis rotatif (110) ou reliée au dit premier châssis rotatif (110) et comportant au moins un premier organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 );
- une deuxième tourelle (120') formée par ledit deuxième châssis rotatif (120) ou reliée au dit deuxième châssis rotatif (120) et comportant au moins un deuxième organe de manutention et d'intervention (7, 8, 9, 10, 11 ).
Par exemple, la première tourelle (110') comprend typiquement une cabine de commande (11) et une trémie (10) contenant le produit de couverture des anodes. La _ 9 deuxième tourelle (120') comprend typiquement les différents outils de service des cellules d'électrolyse, tels qu'un dispositif de piquage (8) destiné à casser la croûte d'alumine et de cryolithe qui se forme autour et entre les anodes, une pelle (7) destinée à (enlèvement des éléments solides contenus dans une cellule d'électrolyse au moment d'un changement d'anode et un système de manutention des anodes (9) destiné à (extraction des anodes usées et à la mise en place des anodes neuves.
Le dispositif de liaison (100) est alors typiquement placé de manière à ce que les châssis rotatifs (110, 120) se situent en dessous du châssis fixe (101) lorsque le chariot (6) est en position d'utilisation sur le pont roulant (4).
Le module de service selon (invention permet à (opérateur d'avoir une grande visibilité sur la cellule d'électrolyse et sur les outils ou organes de manutention et d'intervention lors de ses interventions. Il permet également de simplifier la tâche de (opérateur, en lui évitant notamment des rotations angulaires importantes par rapport à son point initial. Il permet en outre d'utiliser un même module dans des salles d'électrolyse distinctes dans lesquelles les cellules d'électrolyse ne sont pas orientées de la même manière.
L'invention a également pour objet une unité de service (3) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont roulant (4) et au moins un module de service (5) selon l'invention.
L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un module de service (5) ou d'une unité de service (3) selon (invention pour les interventions sur des cellules d'électrolyse (2) destinées à la production d'aluminium par électrolyse ignée.
Liste des repéres numériques 1 Salle d'électrolyse 2 Cellule d'électrolyse 3 Unité de service 4 Pont roulant Module de service 6 Chariot 7 Pelle 5 8 Dispositif de piquage 9 Systme de manutention des anodes 10 Trmie 11 Cabine de commande 21 Anode 10 22 Tige d'anode 30, 30' Chemins de roulement du pont mobile 100 Dispositif de liaison mcanique et lectrique 101 Chssis fixe 102 Moyeu 103 Axe de rotation du moyeu 110 Premier chssis rotatif 110' Premire tourelle 111 Premier palier annulaire 112 Deuxime palier annulaire 113 Premire pluralit de contacts lectriques glissants rotatifs 114 Deuxime pluralit de contacts lectriques glissants rotatifs 1131, 1141 Premiers membres, dits "extrieurs", de chaque contact lectrique 1132, 1142 Deuximes membres, dits "intrieurs", de chaque contact lectrique 115, 116 Caissons de protection 117 Conducteurs lectriques extrieurs 118, 1181, Conducteurs de distribution 119 Conducteurs de distribution 120 Deuxime chssis rotatif 120' Deuxime tourelle 121 Manchon 122 Corps du joint tournant 123 Moyen d'entranement en rotation 130 Cavit axiale du moyeu 131, 132 Joints tournants tanches 133, 134 Canalisations 140, 150 ~ Moteur d'entranement 141, 151 Pignon 142 Couronne dente 152 Roue dente 153 Bras 160,..., 164 Paliers annulaires complmentaires 170, 171 Paliers annulaires complmentaires
Claims (15)
1. Dispositif de liaison mécanique et électrique rotatif entre un module de transport et des organes de manutention et d'intervention d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un châssis dit fixe destiné à être fixé audit module de transport et comprenant un moyeu définissant un axe de rotation ;
- un manchon entourant ledit moyeu et apte à tourner autour dudit moyeu et autour dudit axe de rotation ;
- un premier châssis dit rotatif apte à tourner autour dudit axe de rotation et à
entraîner ledit manchon en rotation, et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention ;
- un deuxième châssis dit rotatif apte à tourner autour dudit manchon et dudit axe de rotation, et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention ;
- une première pluralité de contacts électriques glissants rotatifs comportant chacun au moins un premier membre fixé au châssis fixe et raccordé à au moins un conducteur extérieur, et au moins un deuxième membre fixé au manchon et raccordé à au moins un conducteur de distribution ;
- une deuxième pluralité de contacts électriques glissants rotatifs comportant chacun au moins un premier membre fixé au deuxième châssis rotatif et raccordé à au moins un conducteur de distribution, et au moins un deuxième membre fixé au manchon et raccordé à au moins un conducteur de distribution ;
- un premier système d'entraînement apte à provoquer la rotation du premier châssis rotatif autour dudit axe ;
- un deuxième système d'entraînement apte à provoquer la rotation du deuxième châssis rotatif autour dudit axe.
- un châssis dit fixe destiné à être fixé audit module de transport et comprenant un moyeu définissant un axe de rotation ;
- un manchon entourant ledit moyeu et apte à tourner autour dudit moyeu et autour dudit axe de rotation ;
- un premier châssis dit rotatif apte à tourner autour dudit axe de rotation et à
entraîner ledit manchon en rotation, et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention ;
- un deuxième châssis dit rotatif apte à tourner autour dudit manchon et dudit axe de rotation, et destiné à porter au moins un organe de manutention et d'intervention ;
- une première pluralité de contacts électriques glissants rotatifs comportant chacun au moins un premier membre fixé au châssis fixe et raccordé à au moins un conducteur extérieur, et au moins un deuxième membre fixé au manchon et raccordé à au moins un conducteur de distribution ;
- une deuxième pluralité de contacts électriques glissants rotatifs comportant chacun au moins un premier membre fixé au deuxième châssis rotatif et raccordé à au moins un conducteur de distribution, et au moins un deuxième membre fixé au manchon et raccordé à au moins un conducteur de distribution ;
- un premier système d'entraînement apte à provoquer la rotation du premier châssis rotatif autour dudit axe ;
- un deuxième système d'entraînement apte à provoquer la rotation du deuxième châssis rotatif autour dudit axe.
2. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- un premier palier annulaire entre le châssis fixe et le premier châssis rotatif apte à
permettre la rotation entre ces deux châssis autour de l'axe de rotation ;
- un deuxième palier annulaire entre le premier châssis rotatif et le deuxième châssis rotatif apte à permettre la rotation entre ces deux châssis autour de l'axe de rotation.
- un premier palier annulaire entre le châssis fixe et le premier châssis rotatif apte à
permettre la rotation entre ces deux châssis autour de l'axe de rotation ;
- un deuxième palier annulaire entre le premier châssis rotatif et le deuxième châssis rotatif apte à permettre la rotation entre ces deux châssis autour de l'axe de rotation.
3. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les systèmes d'entraînement comprennent un moteur, un pignon et une couronne dentée ou une roue dentée.
4. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les systèmes d'entraînement comprennent un ou des galets d'entraînement par adhérence et au moins une piste.
5. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des paliers annulaires complémentaires entre le manchon et le châssis fixe, et/ou des paliers annulaires complémentaires entre le manchon et le deuxième châssis rotatif.
6. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens de liaison pneumatique et/ou hydraulique rotatifs entre le châssis fixe et au moins un des châssis rotatifs.
7. Dispositif de liaison selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de liaison pneumatique rotatifs comportent une cavité axiale dans l'arbre de central, des joints tournants étanches et des canalisations complémentaires.
8. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier châssis rotatif se situe entre le châssis fixe et le deuxième châssis rotatif.
9. Dispositif de liaison selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système d'entraînement du deuxième châssis rotatif comporte une roue dentée fixée au moyeu et un moteur fixé au deuxième châssis rotatif et muni d'un pignon.
10. Module de service destiné à être utilisé dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée et comprenant un chariot et des organes de manutention et d'intervention, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- un dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, relié au dit chariot par ledit châssis fixe ;
- une première tourelle formée par ledit premier châssis rotatif ou reliée au dit premier châssis rotatif et comportant au moins un premier organe de manutention et d'intervention ;
- une deuxième tourelle formée par ledit deuxième châssis rotatif ou reliée au dit deuxième châssis rotatif et comportant au moins un deuxième organe de manutention et d'intervention.
- un dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, relié au dit chariot par ledit châssis fixe ;
- une première tourelle formée par ledit premier châssis rotatif ou reliée au dit premier châssis rotatif et comportant au moins un premier organe de manutention et d'intervention ;
- une deuxième tourelle formée par ledit deuxième châssis rotatif ou reliée au dit deuxième châssis rotatif et comportant au moins un deuxième organe de manutention et d'intervention.
11. Module de service selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de liaison est placé de manière à ce que les châssis rotatifs se situent en dessous du châssis fixe lorsque le chariot est en position d'utilisation sur un pont roulant.
12. Unité de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont roulant et au moins un module de service selon la revendication 10.
13. Utilisation d'un module de service selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11 pour les interventions sur des cellules d'électrolyse destinées à la production d'aluminium par électrolyse ignée.
14. Utilisation d'une unité de service selon la revendication 12 pour les interventions sur des cellules d'électrolyse destinées à la production d'aluminium par électrolyse ignée.
15. Unité de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant ledit pont roulant et au moins un module de service selon la revendication 11.
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| EP03356013A EP1443128B1 (fr) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Machine de service de cellules d'électrolyse pour la production d'aluminium |
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