[0001] L'invention concerne les appareils de manutention utilisés dans les usines de production
d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne
plus particulièrement les dispositifs de manutention des connecteurs qui assurent
la fixation et le contact électrique des anodes sur le cadre anodique.
[0002] L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par
électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé bain
d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte
est contenu dans des cuves, dites « cuves d'électrolyse », comprenant un caisson en
acier, qui est revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et
un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes, typiquement en matériau
carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. L'ensemble formé
par une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé une cellule
d'électrolyse.
[0003] Les anodes sont munies d'une tige métallique destinée au raccordement électrique
et mécanique à un cadre métallique, appelé cadre anodique, qui est mobile par rapport
à un portique fixe disposé au-dessus de la cuve d'électrolyse. Les tiges d'anode sont
raccordées au cadre anodique en utilisant des connecteurs amovibles aptes à être déposés
sur des crochets d'appui disposés de part et d'autre des tiges d'anode et pouvant
être manoeuvrés pour plaquer les tiges d'anode contre le cadre anodique. Le brevet
français
FR 2 039 543 (correspondant au brevet américain
US 3 627 670) décrit de tels dispositifs, qui présentent une vis de serrage dont l'actionnement
permet de placer le connecteur dans une configuration serrée, où il plaque la tige
d'anode contre le cadre anodique en assurant ainsi le contact électrique, et dans
une configuration desserrée où il peut être enlevé de façon à permettre la déconnexion
de la tige d'anode.
[0004] En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules
d'électrolyse parmi lesquelles figure notamment le remplacement des anodes usées par
des anodes neuves. Pour effectuer ces interventions, les usines sont en général équipées
d'au moins une unité de levage et de manutention comportant un pont roulant, qui peut
être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse et le long de celles-ci, et un
chariot muni de plusieurs organes de manutention et d'intervention (souvent appelés
« outils »). Une telle unité de levage et de manutention peut être en particulier
équipée d'un organe pour la manutention des connecteurs, notamment leur mise en place,
leur enlèvement et leur transport, tels que le connecteur décrit dans le brevet français
FR 2 039 543.
[0005] Il peut arriver cependant que les connecteurs ne soient pas bien saisis par ces organes
de manutention, et ceci peut conduire à une chute accidentelle du connecteur, typiquement
durant son transport ou lors de sa mise en place sur les crochets d'appui. Dans son
brevet
US 7 344 625, la demanderesse a proposé un organe de manutention de connecteurs d'anode simple
et d'encombrement réduit. Cet organe de manutention est destiné à mettre en place,
enlever et transporter un connecteur d'anode muni de deux tourillons latéraux et d'une
vis de serrage, tel que celui divulgué par
US 7 344 625 et à nouveau illustré en figures 3A et 3B. Cet organe de manutention comporte un
organe de serrage qui coopère avec la vis de serrage de manière à modifier l'état
de serrage du connecteur et un système de blocage qui coopère avec le dit organe de
serrage de manière à maintenir le connecteur bloqué dans une position déterminée dans
l'organe de manutention, lorsque le connecteur est desserré à l'aide de l'organe de
serrage. Il comporte en outre deux membres mobiles présentant une position ouverte
et une position fermée, et susceptibles de servir de support au connecteur lorsqu'ils
sont en position fermée et que, par accident, le connecteur n'est pas ou n'est plus
retenu par le système de blocage.
[0006] Dans ce dispositif, les membres mobiles passent d'une position à l'autre sous l'effet
de cames qui coopèrent avec la surface supérieure des crochets d'appui lors du déplacement
vertical descendant de l'organe de manutention. En pratique, ces membres mobiles sont
soumis à des chocs fréquents et se tordent ou se plient facilement, de sorte qu'ils
se coincent ou se referment et que, leur extrémité ne passant plus en-dessous des
tourillons, ils finissent par ne plus pouvoir jouer le rôle de support de sécurité
au cas où le connecteur ne serait plus retenu par le système de blocage. Ceci impose
de nombreuses visites de maintenance de ce dispositif qui se soldent par des remplacements
fréquents des dits membres mobiles. Pour éviter ces inconvénients, la demanderesse
a décidé de développer un organe de manutention des connecteurs plus solide et plus
fiable.
[0007] L'invention a pour objet un organe de manutention destiné notamment à assurer de
manière fiable et pérenne le transport d'un connecteur d'anode de cellule d'électrolyse,
la mise en place et la fixation de celui-ci sur un cadre anodique pour assurer le
contact électrique entre la tige d'anode et le cadre anodique, ou encore son enlèvement,
l'organe de manutention étant agencé de telle sorte que le risque de chute accidentelle
dudit connecteur au cours de sa manipulation soit aussi faible que possible.
[0008] Un premier objet de l'invention est un organe de manutention d'un connecteur pour
connecter une tige d'anode sur le cadre anodique d'une cellule de production d'aluminium
par électrolyse ignée, ledit connecteur étant muni de deux tourillons latéraux aptes
à coopérer avec des crochets d'appui solidaires dudit cadre anodique et placés de
part et d'autre de la tige d'anode, de manière à plaquer ladite tige d'anode contre
ledit cadre anodique, ledit organe de manutention comprenant au moins un organe de
guidage présentant une échancrure associée à chacun desdits tourillons et destinée
à recevoir ledit tourillon, ledit organe de manutention étant caractérisé en ce qu'il
comprend également :
- au moins un organe de préhension, ayant une position ouverte et une position fermée,
ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte que,
lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon peut
être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe de
préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement
limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact
avec ledit organe de préhension et une position dite "haute";
- un système d'actionnement associé audit organe de préhension, apte à déplacer celui-ci
entre lesdites positions ouverte et fermée,
- au moins un système de verrouillage présentant une position verrouillée et une position
déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est en position
verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position déverrouillée
lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
[0009] L'agencement de l'organe de préhension et du système de verrouillage est tel que:
- a) lorsque ledit organe de manutention est muni d'un connecteur et se déplace en vue
de le déposer sur les crochets d'appui du cadre anodique, le système de verrouillage
est en position verrouillée et bloque l'organe de préhension en position fermée, emprisonnant
les tourillons du connecteur. Par gravité, les tourillons sont en position basse,
en contact avec l'organe de préhension, lequel est avantageusement muni de concavités
aptes à former un siège sur lequel un tourillon peut reposer. Arrivé au-dessus des
crochets d'appui, l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons
reposent sur lesdits crochets d'appui. En poursuivant la descente de l'organe de préhension,
les tourillons perdent le contact avec ledit organe de préhension et se déplacent
dans l'échancrure jusqu'à ce qu'ils atteignent leur position haute où, par exemple
en entraînant une pièce mobile solidaire du système de verrouillage, ils font passer
ledit système de verrouillage de sa position verrouillée à sa position déverrouillée,
permettant ainsi audit organe de préhension de se déplacer vers sa position ouverte.
Une fois que le système d'actionnement a été mis en oeuvre pour placer l'organe de
préhension en position ouverte, l'organe de manutention, typiquement solidaire d'une
machine de service, est animé d'un mouvement vertical ascendant et libéré du connecteur
qu'il transportait.
- b) lorsque ledit organe de manutention est vide et est déplacé en vue de saisir un
connecteur reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique et de l'extraire de
cette position, l'organe de préhension est maintenu en position ouverte. Arrivé au-dessus
du connecteur, lequel repose sur les crochets d'appui, l'organe de manutention est
descendu jusqu'à ce que les tourillons soient introduits dans les dites échancrures
et atteignent leur position haute où, par exemple par entraînement d'une pièce mobile
solidaire dudit système de verrouillage, ils font passer ledit système de verrouillage
en position déverrouillée, permettant ainsi audit organe de préhension de se déplacer
de sa position ouverte vers sa position fermée pour emprisonner lesdits tourillons.
On remonte l'organe de manutention de sorte que les tourillons soient en position
basse, laquelle correspond au contact avec ledit organe de préhension. En poursuivant
le mouvement de montée, le connecteur est entraîné par l'organe de préhension, les
tourillons restant en contact avec l'organe de préhension, typiquement par gravité,
reposant sur des concavités dudit organe de préhension formant sièges auxdits tourillons.
[0010] Contrairement à l'organe de manutention décrit dans
US 7 344 625, le blocage du connecteur dans l'organe de manutention n'est pas tributaire du dispositif
de serrage-desserrage du connecteur, et peut donc être utilisé pour la manutention
de connecteurs de types différents, par exemple qui ne nécessitent pas l'actionnement
d'une vis de serrage. Cependant, le mode de réalisation préféré de l'invention, destiné
à la manipulation de connecteurs munis d'une vis de serrage, est muni également d'un
dispositif de serrage/desserrage de la vis de serrage du connecteur, ce dernier ne
devant pas être obligatoirement associé au système de blocage du connecteur.
[0011] Les membres mobiles de
US 7 344 625, qui servent de supports de sécurité aux tourillons, sont remplacés ici par un organe
de préhension destiné à servir de support "permanent" aux dits tourillons lorsque
ceux se trouvent en position basse dans les échancrures dudit organe de manutention.
L'organe de préhension est déplacé entre sa position ouverte et sa position fermée
par le biais d'un système d'actionnement autonome. De la sorte, le déplacement de
l'organe de préhension, qui n'est plus tributaire de l'effet de cames coopérant avec
la surface supérieure des crochets, peut être effectué quel que soit l'état, usé ou
déformé, du dit organe de préhension.
[0012] L'organe de préhension est d'autre part associé à un système de verrouillage qui
ne peut se déverrouiller - pour permettre à l'organe de manutention de passer de sa
position fermée à sa position ouverte - que si les tourillons du connecteur, introduits
dans les échancrures, se trouvent en position haute. Le système de verrouillage comprend
une pièce mobile susceptible de se déplacer entre deux positions: une position de
déverrouillage, où l'organe de préhension est libre de se déplacer et une position
de verrouillage, où elle empêche le déplacement de l'organe de préhension, en direction
de sa position ouverte s'il est en position fermée et en direction de sa position
fermée s'il est en position ouverte. Avantageusement, la position de verrouillage
est atteinte par ladite pièce mobile quand celle-ci entre en contact avec un tourillon
et est entraînée par ledit tourillon dans sa course vers sa position haute. Cette
pièce mobile peut se déplacer en pivotant autour d'un axe solidaire de l'organe de
manutention du connecteur ou en étant guidée en translation par une liaison type glissière.
[0013] Avantageusement, ledit système de verrouillage est associé à un actionneur qui, lorsque
ledit tourillon n'est pas en position haute, fait passer ladite pièce mobile de sa
position de déverrouillage à sa position de verrouillage. Ainsi, dès que le tourillon
n'est plus en position haute, le système de verrouillage est dans sa position verrouillée,
qui empêche l'ouverture ou la fermeture intempestive de l'organe de préhension. Ledit
actionneur est un moyen élastique, typiquement un ressort de compression, dont la
raideur est suffisamment faible pour que la partie mobile du système de verrouillage
puisse être entraînée par ledit tourillon dans son mouvement vers sa position haute.
[0014] En marche normale, la position haute des tourillons ne peut être atteinte que par
déplacement vers le bas de l'organe de manutention, le connecteur étant fixe, typiquement
reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique.
[0015] Avantageusement, le système d'actionnement de l'organe de préhension est un vérin,
typiquement pneumatique, comprenant une tige dont les deux extrémités de la course
correspondent respectivement à ladite position ouverte et à ladite position fermée.
Avantageusement, des capteurs de positionnement sont prévus pour repérer la position
de la pièce mobile du système de verrouillage, de façon à éviter la mise en oeuvre
du système d'actionnement lorsque le système de verrouillage est en position de verrouillage
(sécurité redondante).
[0016] Dans une modalité préférée de l'invention, l'organe de préhension comprend deux flasques,
chacune associée à un tourillon et animée par un même système d'actionnement. De même
le système de verrouillage comprend avantageusement deux dispositifs de verrouillage,
chacun associé à un tourillon.
[0017] Ledit organe de préhension est avantageusement un membre pivotant, de préférence
un ensemble de flasques pivotantes, dont le contour extérieur, dans un plan perpendiculaire
à l'axe de pivotement, présente un relief de type tenon ou de type mortaise, qui coopère
avec un relief du système de verrouillage, et une protubérance, qui forme obstacle
à l'entrée de l'échancrure, lorsque ledit organe de préhension est en position fermée,
et qui possède typiquement une concavité apte à former un siège sur lequel peut reposer
le tourillon. Les formes globales en C ou en L sont bien adaptées à ce membre pivotant
mais d'autres formes plus compactes, telles que celle présentée dans l'exemple 4,
peuvent également convenir.
[0018] La pièce mobile du système de verrouillage est avantageusement munie de deux parois
qui, lorsque ladite pièce mobile se trouve en position de verrouillage, forment butées
au déplacement dudit relief de l'organe de préhension: une paroi de butée à l'ouverture
qui s'oppose au déplacement dudit relief lorsque ledit organe de préhension doit passer
de sa position fermée vers sa position ouverte et une paroi de butée à la fermeture
qui s'oppose au déplacement dudit relief lorsque ledit organe de préhension doit passer
de sa position ouverte vers sa position fermée.
[0019] L'invention a également pour objet une unité de levage et de manutention comportant
au moins un organe de manutention de connecteurs selon l'invention.
[0020] L'invention a également pour objet l'utilisation de l'organe de manutention selon
l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
[0021] L'invention a également pour objet l'utilisation de l'unité de levage et de manutention
selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
[0022] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de modes de
réalisation préférés de celle-ci qui sont exposés ci-dessous et sont illustrés à l'aide
des figures annexées.
La figure 1 illustre une cellule d'électrolyse typique, vue en perspective, destinée
à la production d'aluminium.
La figure 2 illustre, vue en section transversale, une salle d'électrolyse typique
destinée à la production d'aluminium.
La figure 3A illustre, vus en perspective, un connecteur d'anode et des crochets d'appui
dudit connecteur (le cadre anodique auquel ils sont attachés n'est pas illustré).
La figure 3B illustre ce même connecteur mis en place sur les crochets d'appui pour
plaquer la tige d'anode (non illustrée) sur ledit cadre anodique.
Les figures 4a à 4d illustrent, en vues de côté, un premier organe de manutention
de connecteur selon l'invention, avec sa platine de fixation.
Les figures 5a à 5d illustrent, en vues de côté, un deuxième organe de manutention
de connecteur selon l'invention.
Les figures 6a à 6d illustrent, en vues de côté, un troisième organe de manutention
de connecteur selon l'invention.
Les figures 7a à 7d illustrent, en vues de côté, un quatrième organe de manutention
de connecteur selon l'invention.
[0023] Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une ou
plusieurs salles d'électrolyse (100) comportant un grand nombre de cellules d'électrolyse
(1) normalement disposées en rangées ou files (typiquement côte à côte ou tête à tête),
chaque rangée ou file comportant typiquement une ou plusieurs centaines de cellules.
Telle qu'illustré à la figure 1, une cellule d'électrolyse (1) comprend une cuve (2),
apte à contenir le métal liquide et le bain d'électrolyte, une superstructure (3)
et des anodes (8), typiquement des anodes précuites. La superstructure (3) comporte
un portique fixe (4) et un cadre anodique métallique mobile (5). Les anodes (8) sont
munies d'une tige métallique (9) destinée à la fixation et au raccordement électrique
des anodes (8) au cadre anodique (5). La superstructure (3) comporte également au
moins un vérin (non illustré) couplé au cadre anodique (5) par des bielles (6) et
des leviers (7). Le cadre anodique (5) peut être déplacé verticalement (vers le haut
ou vers le bas) sous l'action du ou des vérins.
[0024] Les tiges d'anode (9) sont fixées au cadre anodique (5) par des connecteurs tels
que celui illustré en figure 3A. Ce connecteur (200) comporte deux leviers (201,202)
aptes à s'articuler autour d'un axe commun (213), des moyens de serrage (205, 206,
210, 211) pour articuler lesdits leviers (201, 202) et deux tourillons latéraux (212,
212') disposés de chaque côté du connecteur. Les tourillons latéraux (212, 212') forment
généralement l'axe commun (213) et sont typiquement constitués par les extrémités
d'une tige qui traverse le connecteur de part en part. Lesdits tourillons (212, 212')
sont destinés à reposer dans le creux (11, 11') des crochets (10, 10') fixés au cadre
anodique (5) et situés de part et d'autre de chaque tige d'anode (9).
[0025] Un connecteur (200) possède au moins un premier état, appelé état serré, et un deuxième
état, appelé état desserré. Lorsqu'un connecteur (200) est installé dans des crochets
de fixation (10,10'), tel qu'illustré à la figure 3B, l'état de serrage permet soit
de fixer la tige d'anode (9) sur le cadre anodique (5), soit de libérer la tige d'anode
(9): dans l'état serré, le connecteur (200) applique une pression contre la tige d'anode
(9) et la plaque sur le cadre anodique (5); dans l'état desserré, le connecteur (200)
n'applique plus de pression contre la tige d'anode (9), de sorte que le connecteur
et l'anode peuvent être retirés.
[0026] Un connecteur (200) peut passer entre les deux états de serrage par actionnement
des moyens de serrage (205, 206, 210, 211). Ces moyens comprennent typiquement une
vis (210) apte à coopérer avec un organe extérieur de serrage, généralement fixé à
un organe de manutention (300). La vis de serrage (210) est typiquement munie d'une
tête (211) apte à s'insérer dans l'organe de serrage, lequel est actionné pour le
serrage ou le desserrage du connecteur (200). Les moyens de serrage comportent également
des écrous (205, 206) fixés aux leviers (201, 202) du connecteur, de préférence de
façon mobile, et aptes à coopérer avec la vis (210) de manière à permettre l'articulation
des leviers (201 ,202) et le serrage/desserrage du connecteur (200). Les leviers (201,
202) d'un connecteur (200) comprennent généralement des traverses (203, 204) destinées
notamment à communiquer, directement ou indirectement, la pression de serrage du connecteur
contre les tiges d'anode.
[0027] Telles qu'illustrées à la figure 2, les salles d'électrolyse (100) comportent en
général au moins une unité de levage et de manutention, appelée "machine de service"
(20), et désignée par la suite sous le sigle « MSE ». Ladite unité (20) comprend typiquement
un pont roulant (21) apte à être déplacé le long des cellules d'électrolyse sur des
chemins de roulement (23, 23'), un chariot (22) apte à se déplacer sur le pont roulant
(21), et des organes de manutention et d'intervention (30), souvent appelés « outils
», tel qu'un organe de manutention (300) des connecteurs d'anode (200). L'organe de
manutention (300) comprend typiquement une platine (301) fixée à l'extrémité d'un
bras vertical (24) mobile, par exemple le dernier segment d'un bras télescopique,
lui-même solidaire d'une tourelle porte-outil pivotant autour d'un axe vertical solidaire
du chariot (22).
[0028] Les exemples 1 à 4 illustrent quatre modes de réalisation de l'organe de manutention
de connecteurs selon l'invention, qui diffèrent essentiellement par la forme donnée
à l'organe de préhension et par le système de verrouillage.
EXEMPLE 1 (Figures 4a à 4d)
[0029] Le premier exemple est un organe de manutention de connecteur (300) qui est monté
sur l'extrémité d'un bras télescopique par l'intermédiaire d'une platine (301) de
fixation. Ledit organe de manutention comprend un organe de guidage (30) qui présente
une échancrure (40) associée à chacun desdits tourillons et dans laquelle ledit tourillon
est destiné à se déplacer.
[0030] L'organe de manutention comprend également un organe de préhension (31), qui présente
une position ouverte et une position fermée. L'organe de guidage (30) et l'organe
de préhension (30) coopèrent de telle sorte que:
➢ lorsque l'organe de préhension (31) est en position ouverte, chaque tourillon peut
être inséré dans l'échancrure (40) ou en être extrait,
➢ lorsque l'organe de préhension (31) est en position fermée, chaque tourillon ne
peut effectuer qu'un déplacement limité dans ladite échancrure, entre une position
dite "basse" correspondant au contact avec ledit organe de préhension et une position
dite "haute".
[0031] Un vérin pneumatique joue le rôle du système d'actionnement (311) associé audit organe
de préhension, apte à déplacer celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée.
[0032] Un loquet (320) pivotant, en forme de L, est la pièce mobile du système de verrouillage
(32). Il présente une position verrouillée et une position déverrouillée, apte à bloquer
l'organe de préhension (31) lorsqu'il est en position verrouillée. L'axe de pivotement
(322) dudit loquet se trouve sensiblement au croisement des deux branches du L, la
première branche (321) du L, sensiblement horizontale, étant destinée à entrer en
contact avec ledit tourillon lorsque celui-ci se déplace de sa position basse vers
sa position haute et à être entraînée par ledit tourillon, faisant pivoter le loquet
vers sa position de déverrouillage. La deuxième branche (325) du L, sensiblement verticale,
est munie d'une aspérité qui coopère, lorsque ledit loquet est en position verrouillée,
avec une partie en relief (313) de l'organe de préhension (31) de telle sorte qu'elle
s'oppose à tout mouvement dudit organe de préhension, quelle que soit sa position
d'origine, ouverte ou fermée: sa paroi inférieure (324) forme butée à la fermeture,
sa paroi supérieure (323) forme butée à l'ouverture.
[0033] Lorsque l'organe de manutention (300) est muni d'un connecteur et se déplace en vue
de le déposer sur les crochets d'appui du cadre anodique, le loquet (320) est en position
verrouillée et bloque l'organe de préhension (31) en position fermée, emprisonnant
les tourillons du connecteur. Par gravité, les tourillons sont en position basse,
en contact avec l'organe de préhension (Fig. 4d). Arrivé au-dessus des crochets d'appui,
l'organe de manutention est descendu jusqu'à ce que les tourillons reposent sur lesdits
crochets d'appui. En poursuivant la descente de l'organe de préhension, les tourillons
se déplacent et atteignent leur position haute où, entrant en contact avec la partie
horizontale du loquet, ils font pivoter ledit loquet en le faisant passer de sa position
de verrouillage à sa position de déverrouillage (Fig. 4c), permettant ainsi à l'organe
de préhension de se déplacer vers sa position ouverte (Fig. 4b) et à l'organe de manutention
de se libérer du connecteur qu'il transportait (Fig. 4a).
[0034] Lorsque l'organe de manutention (300) est vide et est déplacé en vue de saisir un
connecteur reposant sur les crochets d'appui du cadre anodique et de l'extraire de
cette position, l'organe de préhension est maintenu en position ouverte. Arrivé au-dessus
du connecteur (Fig. 4a), lequel repose sur les crochets d'appui, l'organe de manutention
est descendu jusqu'à ce que les tourillons soient introduits dans les dites échancrures
et atteignent leur position haute (Fig. 4b) où, entrant en contact avec la partie
horizontale du loquet, ils font pivoter ledit loquet en le faisant passer de sa position
verrouillée à sa position déverrouillée, permettant ainsi à l'organe de préhension
de se déplacer de sa position ouverte vers sa position fermée pour emprisonner lesdits
tourillons (Fig. 4c). L'organe de manutention est ensuite remonté de sorte que les
tourillons arrivent en position basse, laquelle correspond au contact avec l'organe
de préhension. En poursuivant le mouvement de montée, le connecteur est entraîné par
l'organe de préhension, les tourillons reposant sur ledit organe de préhension (Fig.
4d).
[0035] Un actionneur (34) fait passer le système de verrouillage (32) de sa position déverrouillée
à sa position verrouillée lorsque le tourillon n'est pas en position haute. Ledit
actionneur est un ressort (340), reliant un point fixe de l'organe de manutention
à un point de la branche sensiblement verticale du L. La raideur du ressort est suffisamment
faible pour que le loquet puisse pivoter lorsque le tourillon arrive au contact de
la partie sensiblement horizontale.
[0036] L'organe de préhension (31) comprend deux flasques pivotantes, chacune associée à
un tourillon et animée par un vérin pour passer de la position ouverte vers la position
fermée et vice-versa. Lesdites flasques pivotent autour d'un axe (302). Elles ont
un contour en forme de C, avec un relief (313) de type tenon qui coopère avec la paroi
supérieure (323) et la paroi inférieure (324) du loquet (320) et avec une protubérance
(314) qui forme obstacle à l'entrée de l'échancrure, lorsque ledit organe de préhension
est en position fermée. La protubérance (314) possède une concavité (312) apte à former
un siège sur lequel peut reposer le tourillon.
EXEMPLE 2 (Figures 5a à 5d)
[0037] Le deuxième exemple diffère du premier exemple essentiellement par le loquet (320').
Ce dernier est également un loquet pivotant en forme de L, avec une branche sensiblement
verticale très courte, reliée à un ressort de compression (340') et une branche sensiblement
horizontale munie d'une encoche présentant une paroi (323') de butée à l'ouverture
et munie, en son extrémité , d'une paroi (324') de butée à la fermeture.
[0038] Le doigt (313') de la flasque (310') du système de préhension (31) coopère avec ladite
paroi de butée à l'ouverture pour maintenir le système de verrouillage (31) en position
verrouillée, ladite flasque étant bloquée en position fermée. Le doigt (313') coopère
avec ladite paroi de butée à la fermeture (324') pour maintenir le système de verrouillage
(31) en position de verrouillage, la flasque (310') du système de préhension (31)
étant bloquée en position ouverte.
EXEMPLE 3 (Figures 6a à 6d)
[0039] Le troisième exemple diffère du premier exemple également par le loquet (320"). Ce
dernier n'est pas pivotant: il se déplace verticalement, guidé par une liaison glissière
(322"). Son extrémité haute est reliée à un ressort de compression (340") qui tend
à le pousser vers une position basse, dans laquelle la paroi de butée à l'ouverture
(323") et la paroi de butée à la fermeture (324") jouent avec le doigt (313") de la
flasque (310") des rôles similaires à ceux décrits dans l'exemple précédent.
EXEMPLE 4 (Figures 7a à 7d)
[0040] Le quatrième exemple diffère des exemples précédent par la forme, plus compacte,
des flasques (310"') du système de préhension (31). Le loquet (320"') est pivotant.
Un ressort de compression (340"') tend à le pousser vers une position basse, dans
laquelle la paroi de butée à l'ouverture (323"') et la paroi de butée à la fermeture
(324"') jouent avec le doigt (313"') de la flasque (310"') des rôles similaires à
ceux décrits dans les exemples 2 et 3 précédents.
[0041] Dans cet exemple, les déplacements des flasques (310"') du système de préhension
(31) sont moins amples, le siège (312"') offert aux tourillons est moins étendu mais
la protubérance associée (314"') permet de piéger lesdits tourillons dans l'échancrure.
1. Organe de manutention (300) d'un connecteur (200) d'anode pour connecter une tige
d'anode sur le cadre anodique (5) d'une cellule (1) de production d'aluminium par
électrolyse ignée, ledit connecteur étant muni de deux tourillons (212, 212') latéraux
aptes à coopérer avec des crochets d'appui (10, 10') solidaires dudit cadre anodique
et placés de part et d'autre de la tige d'anode (9), de manière à plaquer ladite tige
d'anode contre ledit cadre anodique, ledit organe de manutention comprenant au moins
un organe de guidage (30) présentant une échancrure (40) associée à chacun desdits
tourillons et destinée à recevoir ledit tourillon, ledit organe de manutention étant
caractérisé en ce qu'il comprend également :
- au moins un organe de préhension (31), ayant une position ouverte et une position
fermée, ledit organe de guidage et ledit organe de préhension coopérant de telle sorte
que, lorsque ledit organe de préhension est en position ouverte, chaque tourillon
peut être inséré dans ladite échancrure ou en être extrait, et lorsque ledit organe
de préhension est en position fermée, chaque tourillon ne peut effectuer qu'un déplacement
limité dans ladite échancrure, entre une position dite "basse" correspondant au contact
avec ledit organe de préhension et une position dite "haute";
- un système d'actionnement (311) associé audit organe de préhension, apte à déplacer
celui-ci entre lesdites positions ouverte et fermée,
- au moins un système de verrouillage (32) présentant une position verrouillée et
une position déverrouillée, apte à bloquer ledit organe de préhension lorsqu'il est
en position verrouillée, et apte à passer de la position verrouillée à la position
déverrouillée lorsque lesdits tourillons sont en position haute.
2. Organe de manutention (300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de verrouillage comprend une pièce mobile (320, 320', 320", 320"')
susceptible de se déplacer entre deux positions: une position de déverrouillage, où
ledit organe de préhension est libre de se déplacer et une position de verrouillage,
où ladite pièce mobile empêche le déplacement dudit organe de préhension, ladite position
de verrouillage étant atteinte par ladite pièce mobile quand celle-ci entre en contact
avec un tourillon (212) et est entraînée par ledit tourillon dans sa course vers sa
position haute.
3. Organe de manutention (300) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend également un actionneur (34) qui, lorsque ledit tourillon n'est pas en
position haute, fait passer ledit système de verrouillage de sa position déverrouillée
à sa position verrouillée.
4. Organe de manutention (300) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit actionneur est un moyen élastique, typiquement un ressort de compression (340,
340', 340", 340"'), dont la raideur est suffisamment faible pour que la partie mobile
du dit système de verrouillage puisse être entraînée par ledit tourillon dans son
mouvement vers sa position haute
5. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit organe de préhension (31) comprend deux flasques (310, 310', 310", 310"'),
chacune associée à un tourillon.
6. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs de verrouillage, chacun associé à un tourillon.
7. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans
lequel ledit organe de préhension (31) présente, perpendiculairement à l'axe de pivotement,
un contour comprenant un relief (313, 313', 313", 313"') qui coopère avec ledit système
de verrouillage et une protubérance (314, 314"') qui forme obstacle à l'entrée de
l'échancrure (40), lorsque ledit organe de préhension est en position fermée.
8. Organe de manutention (300) selon la revendication 7, dans lequel ladite protubérance
possède une concavité (312) apte à former un siège sur lequel peut reposer le tourillon
(212).
9. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans
lequel ledit système d'actionnement (311) est un vérin, typiquement pneumatique, comprenant
une tige dont les deux extrémités de la course correspondent respectivement à ladite
position ouverte et à ladite position fermée.
10. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans
lequel ladite pièce mobile (320, 320', 320", 320"') du système de verrouillage (32)
est munie d'une paroi (323, 323', 323", 323"') qui, lorsque ladite pièce mobile se
trouve en position de verrouillage, s'oppose au déplacement dudit relief (313, 313',
313", 313"') de l'organe de préhension (31) qui permet de passer de la position fermée
vers la position ouverte.
11. Organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans
lequel ladite pièce mobile (320, 320', 320", 320"') du système de verrouillage (32)
est munie d'une paroi (324, 324', 324", 324"') qui, lorsque ladite pièce mobile se
trouve en position de verrouillage, s'oppose au déplacement dudit relief (313, 313',
313", 313"') de l'organe de préhension (31) qui permet de passer de la position ouverte
vers la position fermée.
12. Unité de levage et de manutention (20) comprenant au moins un organe de manutention
de connecteurs (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
13. Utilisation d'un organe de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications
1 à 11 dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
14. Utilisation d'une unité de levage et de manutention selon la revendication 12 dans
une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
1. Handhabungselement (300) eines Anodenverbinders (200) zum Verbinden einer Anodenstange
auf dem Anodenrahmen (5) einer Zelle (1) zur Aluminiumherstellung mittels Schmelzelektrolyse,
wobei der Verbinder mit zwei seitlichen Lagerzapfen (212, 212') versehen ist, die
fähig sind, mit Stützhaken (10, 10') zu kooperieren, die mit dem Anodenrahmen fest
verbunden und auf beiden Seiten der Anodenstange (9) angeordnet sind, um die Anodenstange
gegen den Anodenrahmen zu drücken, wobei das Handhabungselement zumindest ein Führungselement
(30) umfasst, das eine Aussparung (40) aufweist, die mit jedem der Lagerzapfen verbunden
ist und dafür ausgelegt ist, den Lagerzapfen aufzunehmen, wobei das Handhabungselement
dadurch gekennzeichnet ist, dass es auch Folgendes umfasst:
- zumindest ein Greifelement (31), das eine offene Position und eine geschlossene
Position aufweist, wobei das Führungselement und das Greifelement so kooperieren,
dass, wenn sich das Greifelement in der offenen Position befindet, jeder Lagerzapfen
in die Aussparung eingebracht oder aus ihr entfernt werden kann und, wenn sich das
Greifelement in der geschlossenen Position befindet, jeder Lagerzapfen nur eine begrenzte
Bewegung in der Aussparung ausführen kann, zwischen einer der Berührung mit dem Greifelement
entsprechenden sogenannten "tiefen" Position und einer sogenannten "hohen" Position;
- ein Betätigungssystem (311), das mit dem Greifelement verbunden ist und fähig ist,
dieses zwischen der offenen und geschlossenen Position zu bewegen,
- zumindest ein Verriegelungssystem (32), das eine verriegelte und eine entriegelte
Position aufweist und fähig ist, das Greifelement zu blockieren, wenn es sich in der
verriegelten Position befindet, und fähig ist, von der verriegelten Position in die
entriegelte Position überzugehen, wenn sich die Lagerzapfen in der hohen Position
befinden.
2. Handhabungselement (300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungssystem ein bewegliches Teil (320, 320', 320", 320'") umfasst, das
in der Lage ist, sich zwischen zwei Positionen zu bewegen: einer Entriegelungsposition,
in der das Greifelement frei ist, sich zu bewegen, und einer Verriegelungsposition,
in der das bewegliche Teil die Bewegung des Greifelements verhindert, wobei die Verriegelungsposition
von dem beweglichen Teil erreicht ist, wenn dieses mit einem Lagerzapfen (212) in
Berührung kommt und von dem Lagerzapfen auf seinem Weg in die hohe Position mitgenommen
wird.
3. Handhabungselement (300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es auch einen Aktuator (34) umfasst, der, wenn sich der Lagerzapfen nicht in der
hohen Position befindet, das Verriegelungssystem von der entriegelten Position in
die verriegelte Position übergehen lässt.
4. Handhabungselement (300) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator ein elastisches Mittel ist, typischerweise eine Kompressionsfeder (340,
340', 340", 340'"), deren Steifigkeit schwach genug ist, dass der bewegliche Teil
des Verriegelungssystems von dem Lagerzapfen in seiner Bewegung in die hohe Position
mitgenommen werden kann.
5. Handhabungselement (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifelement (31) zwei Flansche (310, 310', 310", 310'") umfasst, von denen jeder
mit einem Lagerzapfen verbunden ist.
6. Handhabungselement (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Verriegelungsvorrichtungen umfasst, von denen jede mit einem Lagerzapfen
verbunden ist.
7. Handhabungselement (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Greifelement
(31) senkrecht zur Schwenkachse einen Umriss aufweist, der eine Erhebung (313, 313',
313", 313'"), die mit dem Verriegelungssystem kooperiert, und einen Höcker (314, 314'")
umfasst, der ein Hindernis am Eingang der Aussparung (40) darstellt, wenn sich das
Greifelement in der geschlossenen Position befindet.
8. Handhabungselement (300) nach Anspruch 7, wobei der Höcker eine Vertiefung (312) aufweist,
die fähig ist, einen Sitz auszubilden, auf dem der Lagerzapfen (212) aufliegen kann.
9. Handhabungselement (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Betätigungssystem
(311) ein Zylinder, typischerweise ein Pneumatikzylinder, ist, der eine Stange umfasst,
deren beide Enden des Hubs der offenen Position bzw. der geschlossenen Position entsprechen.
10. Handhabungselement (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das bewegliche Teil
(320, 320', 320", 320'") des Verriegelungssystems (32) mit einer Wand (323, 323',
323", 323'") versehen ist, die, wenn sich das bewegliche Teil in der Verriegelungsposition
befindet, der Bewegung der Erhebung (313, 313', 313", 313'") des Greifelements (31)
entgegenwirkt, das einen Übergang von der geschlossenen Position in die offene Position
erlaubt.
11. Handhabungselement (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das bewegliche Teil
(320, 320', 320", 320'") des Verriegelungssystems (32) mit einer Wand (324, 324',
324", 324'") versehen ist, die, wenn sich das bewegliche Teil in der Verriegelungsposition
befindet, der Bewegung der Erhebung (313, 313', 313", 313"`) des Greifelements (31)
entgegenwirkt, das einen Übergang von der offenen Position in die geschlossene Position
erlaubt.
12. Hub- und Handhabungseinheit (20), umfassend zumindest ein Handhabungselement von Verbindern
(200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verwendung eines Handhabungselements (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer
Fabrik zur Aluminiumherstellung durch Schmelzelektrolyse.
14. Verwendung einer Hub- und Handhabungseinheit nach Anspruch 12 in einer Fabrik zur
Aluminiumherstellung durch Schmelzelektrolyse.
1. A handling device (300) of an anode connector (200) designed to connect an anode stem
onto the anode frame (5) of an igneous electrolysis cell (1) intended for aluminium
production, said connector being equipped with two side trunnions (212, 212') able
to cooperate with support hooks (10, 10') interdependent with said anode frame and
placed on either side of the anode stem (9), so as to pin said anode stem against
said anode frame, said handling device comprising at least a guiding member (30) having
a notch (40) associated with each of said trunnions and designed to receive said trunnion,
said handling device being
characterized in that it also includes:
- at least a gripping member (31), having an open position and a closed position,
said guiding member and said gripping member cooperating in such a manner that, when
said gripping member is in open position, each trunnion can be inserted into or extracted
from said notch, and when said gripping member is in closed position, each trunnion
can only move a limited distance in said notch, between a so-called "low" position,
corresponding to the contact with said gripping member and a "high" position;
- an actuating system (311) associated with said gripping member, able to move it
between said open and closed positions,
- at least a locking system (32) having a locked position and an unlocked position,
that is able to block said gripping member when in locked position, and able to move
from the locked position to the unlocked position when said trunnions are in high
position.
2. A handling device (300) according to claim 1, characterized in that said locking system includes a moving part (320, 320', 320", 320"') designed to move
between two positions: an unlocked position, where said gripping member is free to
move and a locked position, where said moving part prevents said gripping member from
moving, said locked position being reached by said moving part when it is in contact
with a trunnion (212) and is driven by said trunnion in its travel towards its high
position.
3. A handling device (300) according to claim 1 or 2, characterized in that it also includes an actuator (34) which, when said trunnion is not in high position,
moves said locking system from its unlocked position to its locked position.
4. A handling device (300) according to claim 3, characterized in that said actuator is an elastic means, typically a compression spring (340, 340', 340",
340"'), the stiffness of which is sufficiently weak so that the mobile part of said
locking system can be driven by said trunnion in its movement toward its high position.
5. A handling device (300) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said gripping member (31) includes two flanges (310, 310', 310", 310"'), each associated
with a trunnion.
6. A handling device (300) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it includes two locking devices, each associated with a trunnion.
7. A handling device (300) according to any one of claims 1 to 6, in which said gripping
member (31) has, perpendicularly to the pivoting axis, a contour comprising a relief
(313, 313', 313", 313'") that cooperates with said locking system and a protuberance
(314, 314"') that forms an obstacle at the entrance of the notch (40), when said gripping
member is in closed position.
8. A handling device (300) according to claim 7, in which said protuberance has a concavity
(312) able to form a seat on which the trunnion (212) can rest.
9. A handling device (300) according to any one of claims 1 to 8, in which said actuating
system (311) is a cylinder, typically pneumatic, comprising a rod whose two ends of
travel correspond to said open position and said closed position, respectively.
10. A handling device (300) according to any one of claims 7 to 9, in which said moving
part (320, 320', 320", 320"') of the locking system (32) is equipped with a wall (323,
323', 323", 323"') which, when said moving part is located in locked position, prevents
the movement of said relief (313, 313', 313", 313'") of the gripping member (31) which
enables movement from the closed position to the open position.
11. A handling device (300) according to any one of claims 7 to 10, in which said moving
part (320, 320', 320", 320"') of the locking system (32) is equipped with a wall (324,
324', 324", 324"') which, when said moving part is located in locked position, prevents
the movement of said relief (313, 313', 313", 313'") of the gripping member (31) which
enables movement from the open position to the closed position.
12. A lifting and handling unit (20) comprising at least a connector handling member (200)
according to any one of claims 1 to 11.
13. Use of a handling device (300) according to any one of claims 1 to 11 in an aluminium
production plant by igneous electrolysis.
14. Use of a lifting and handling unit according to claim 12 in an aluminium production
plant by igneous electrolysis.