(19) |
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(11) |
EP 3 030 696 B1 |
(12) |
FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
(45) |
Mention de la délivrance du brevet: |
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29.04.2020 Bulletin 2020/18 |
(22) |
Date de dépôt: 30.07.2014 |
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(86) |
Numéro de dépôt: |
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PCT/CA2014/050720 |
(87) |
Numéro de publication internationale: |
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WO 2015/017922 (12.02.2015 Gazette 2015/06) |
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(54) |
DISPOSITIF D' ELECTROLYSE ET ENSEMBLE ANODIQUE DESTINES A LA PRODUCTION D'ALUMINIUM,
CELLULE D' ELECTROLYSE ET INSTALLATION COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF
ELEKTROLYTISCHE VORRICHTUNG UND ANODENANORDNUNG ZUR HERSTELLUNG VON ALUMINIUM, ELEKTROLYTISCHE
ZELLE UND MASCHINE MIT SOLCH EINER VORRICHTUNG
ELECTROLYTIC DEVICE AND ANODE ASSEMBLY INTENDED FOR THE PRODUCTION OF ALUMINIUM, ELECTROLYTIC
CELL AND APPARATUS COMPRISING SUCH A DEVICE
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(84) |
Etats contractants désignés: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
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Etats d'extension désignés: |
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BA |
(30) |
Priorité: |
09.08.2013 FR 1301910 27.01.2014 FR 1400175
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(43) |
Date de publication de la demande: |
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15.06.2016 Bulletin 2016/24 |
(73) |
Titulaire: Rio Tinto Alcan International Limited |
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Montréal, QC H3B 0E3 (CA) |
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(72) |
Inventeurs: |
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- ROCHET, Yves
73300 Saint Jean de Maurienne (FR)
- BRUN, Frédéric
73300 Saint Jean de Maurienne (FR)
- RENAUDIER, Steeve
73140 Saint Michel de Maurienne (FR)
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(74) |
Mandataire: Champain, Christophe |
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Cabinet Germain & Maureau
12, rue Boileau 69006 Lyon 69006 Lyon (FR) |
(56) |
Documents cités: :
EP-A1- 1 101 726 FR-A1- 2 694 945 US-A- 3 575 827 US-A- 3 634 224
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WO-A1-2012/021924 US-A- 3 434 955 US-A- 3 607 685 US-A- 5 378 338
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Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication
de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition
au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition
doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement
de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
Domaine de l'invention
[0001] L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée. L'invention
concerne plus particulièrement un dispositif d'électrolyse associé à une cuve d'électrolyse
utilisant au moins un ensemble anodique déplacé verticalement en cours d'électrolyse,
et alimenté électriquement par des conducteurs anodiques.
Etat de la technique
[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», chaque cuve comprenant un
caisson en acier comportant un revêtement intérieur généralement fabriqué à partir
de matériaux réfractaires et/ou isolants. Une cuve d'électrolyse comprend des ensembles
cathodiques situés au fond de la cuve, chaque ensemble cathodique comportant une cathode
en matériau carboné. Des anodes sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte.
Les anodes sont plus particulièrement de type anodes précuites avec des blocs anodiques
carbonés précuits, c'est-à-dire cuits avant introduction dans la cuve d'électrolyse.
Les blocs anodiques sont souvent suspendus à un support anodique pour former avec
lesdits blocs ce que l'on convient souvent d'appeler l'ensemble anodique. L'ensemble
anodique est généralement mobile par rapport au caisson et peut se déplacer verticalement
à l'aide de moyens de déplacement afin de compenser la consommation des blocs anodiques
en cours d'électrolyse et les variations du niveau d'aluminium s'accumulant sur la
cathode.
[0003] La cuve d'électrolyse peut généralement recevoir plusieurs ensembles anodiques répartis
le long d'une direction longitudinale de la cuve et de son caisson, le support anodique
desdits ensembles anodiques s'étendant le long d'une direction transversale de la
cuve et de son caisson. L'ensemble formé par une cuve d'électrolyse, ses anodes et
le bain d'électrolyte est souvent appelé une cellule d'électrolyse. Une installation
d'électrolyse peut comprendre une série de plusieurs cuves s'étendant le long de la
direction transversale de la cuve et de son caisson
[0004] Les ensembles anodiques et les ensembles cathodiques d'une cuve d'électrolyse sont
connectés électriquement par un réseau de conducteurs électriques. Des conducteurs
cathodiques sont connectés aux ensembles cathodiques pour collecter un courant d'électrolyse
à la cathode et pour le conduire jusqu'à des sorties cathodiques traversant le fond
ou les côtés du caisson. Les sorties cathodiques sont, quant à elles, connectées électriquement,
par l'intermédiaire de conducteurs d'acheminement, à des conducteurs anodiques alimentant
électriquement les ensembles anodiques de la cuve suivante. Ces conducteurs d'acheminement
s'étendent généralement selon une direction sensiblement horizontale. Les conducteurs
anodiques sont, quant à eux, connectés électriquement aux ensembles anodiques de la
cuve suivante. Le courant d'électrolyse est ainsi acheminé de la cathode d'une cuve
d'électrolyse jusqu'aux blocs anodiques de la cuve d'électrolyse suivante, par l'intermédiaire
de conducteurs cathodiques, de conducteurs d'acheminement, de conducteurs anodiques
et du support anodique des ensembles anodiques.
[0005] Les ensembles anodiques peuvent être déplacés verticalement à l'aide des moyens de
déplacement, afin de compenser la consommation des blocs anodiques. Les ensembles
anodiques peuvent également être déplacés verticalement lors des manoeuvres de changement
d'anode par d'autres moyens, tels que des outils de manutention. Lors de ces déplacements
verticaux des ensembles anodiques, les blocs anodiques sont déplacés à travers une
ouverture délimitée par le revêtement intérieur du caisson de la cuve d'électrolyse.
Les déplacements verticaux des ensembles anodiques pendant les manœuvres de changement
d'anode peuvent être limités par la présence d'équipements de la cellule d'électrolyse
agencés au-dessus de cette ouverture.
[0006] Par exemple, le brevet français publié sous le numéro
2 694 945 décrit une superstructure de cuve comportant une poutre rigide agencée au-dessus
de la cuve d'électrolyse et s'étendant selon la direction longitudinale du caisson
de ladite cuve, la poutre supportant un cadre anodique auquel sont connectées d'une
part des montées de courant et d'autre part des tiges d'anode. La poutre rigide de
la superstructure supporte également des mécanismes de montée-descente des anodes
permettant de déplacer verticalement le cadre anodique et les anodes fixées au dit
cadre anodique. Un tel agencement de la superstructure, du cadre anodique et des montées
de courants au-dessus de la cuve d'électrolyse a tendance à réduire l'espace disponible
au-dessus du caisson de ladite cuve, et à limiter le déplacement vertical des anodes
pendant les manoeuvres de changement d'anode.
[0007] Le brevet américain publié sous le numéro
3,575,827 décrit une cellule d'électrolyse avec un ensemble anodique comprenant une plaque
métallique surmontée par une passerelle solidaire de ladite plaque et un bloc anodique
suspendu à ladite plaque, ledit ensemble anodique étant ajusté en montée ou en descente
à l'aide de vérins fixés sur la face extérieure des parois d'un caisson de ladite
cellule sur lesquels l'ensemble anodique repose.
[0008] Dans la cellule d'électrolyse décrite dans le brevet américain cité ci-dessus, un
conducteur flexible est utilisé pour amener le courant d'électrolyse jusqu'à un conducteur
solidaire de l'ensemble anodique, ce dernier conducteur étant fixé sur le dessus de
la plaque métallique à laquelle est suspendu le bloc anodique. Il s'ensuit que, pendant
les manœuvres de changement d'anode, le démontage de l'ensemble anodique semble nécessiter
dans un premier temps de déconnecter le conducteur flexible de l'ensemble anodique,
et dans un deuxième temps de désolidariser l'ensemble anodique des vérins. De la même
façon, le montage de l'ensemble anodique semble se faire en deux étapes, en solidarisant
d'abord l'ensemble anodique aux vérins et en connectant ensuite le conducteur flexible
à l'ensemble anodique. En outre, pendant les manœuvres de changement d'anode, la déconnexion
du conducteur flexible peut laisser l'extrémité de ce conducteur dans le passage du
bloc anodique ou de l'ensemble anodique, ce qui peut entrainer des interactions mécaniques
avec ledit conducteur et conduire à son usure ou à son endommagement. De surcroît,
en l'absence d'ensemble anodique dans la cellule d'électrolyse, pendant les opérations
de maintenance, l'extrémité déconnectée du conducteur flexible risque d'entrer en
contact avec l'électrolyte à l'intérieur de la cuve d'électrolyse, ce qui pourrait
conduire à l'endommagement dudit conducteurs ou à d'autres problèmes liés au fonctionnement
de ladite cuve.
Description de l'invention
[0009] La présente invention a pour objet un dispositif d'électrolyse associé à une cuve
d'électrolyse visant à faciliter les manœuvres de changement d'anode et à favoriser
l'accessibilité des outils de manutention et d'intervention dans la cuve d'électrolyse.
L'invention vise également à permettre d'effectuer les manœuvres de changement d'anode
sans arrêter la production d'aluminium dans la cuve. L'invention vise également à
limiter l'usure et les dommages des conducteurs anodiques pendant les manœuvres de
changement d'anode.
[0010] L'invention concerne un dispositif d'électrolyse destiné à la production d'aluminium
comprenant un caisson comportant un revêtement intérieur délimitant une ouverture
au travers de laquelle est destiné à être déplacé au moins un bloc anodique, ledit
au moins un bloc anodique étant suspendu à un support anodique formant avec ledit
au moins un bloc anodique un ensemble anodique mobile par rapport au caisson, ledit
dispositif comprenant en outre des moyens de déplacement comportant au moins un récepteur
anodique destiné à coopérer avec ledit support anodique pour déplacer l'ensemble anodique
selon une direction sensiblement verticale, ledit support anodique étant destiné à
être connecté à des conducteurs anodiques pour amener un courant d'électrolyse jusqu'au
dit au moins un bloc anodique, ledit dispositif d'électrolyse étant caractérisé en
ce que ledit au moins un récepteur anodique est disposé en dehors d'un espace défini
par le dessus dudit au moins un bloc anodique pendant son déplacement à travers l'ouverture,
ledit au moins un récepteur anodique comportant une surface de contact étant apte
à coopérer avec une surface de contact anodique correspondante du support anodique
pour établir avec ledit support anodique, un contact électrique pour conduire le courant
d'électrolyse entre ledit au moins un récepteur anodique et l'ensemble anodique, et
un contact mécanique pour déplacer ledit ensemble anodique selon la direction sensiblement
verticale.
[0011] Selon l'invention, ledit au moins un récepteur anodique est disposé en dehors d'un
espace défini par le dessus du au moins un bloc anodique pendant son déplacement à
travers l'ouverture. En d'autres termes, ledit au moins un récepteur anodique n'est
pas disposé au droit du au moins un bloc anodique pendant son déplacement à travers
l'ouverture, ou encore ledit au moins un récepteur anodique est disposé en dehors
d'une projection verticale du chemin de translation du au moins un bloc anodique pendant
son déplacement à travers l'ouverture.
[0012] L'invention permet ainsi de faciliter les manœuvres de changement d'anode, et de
favoriser l'accessibilité des outils de manutention et d'intervention dans la cuve
d'électrolyse. L'invention permet également de limiter l'usure et les dommages des
conducteurs anodiques pendant les manœuvres de changement d'anode. L'invention permet
en outre d'effectuer les manœuvres de changement d'anode sans arrêter la production
d'aluminium dans la cuve d'électrolyse.
[0013] De préférence, le dispositif d'électrolyse selon l'invention est destiné à recevoir
plusieurs ensembles anodiques répartis le long d'une direction longitudinale du caisson,
le support anodique desdits ensembles anodiques s'étendant le long d'une direction
transversale dudit caisson, ledit dispositif comportant en outre des moyens de compensation
coopérant avec les moyens de déplacement pour absorber la dilatation dudit support
anodique le long de la direction transversale et/ou de la direction longitudinale.
[0014] En effet, lors du montage de l'ensemble anodique dans le caisson, le support anodique
dudit ensemble monte en température, ce qui entraine une dilatation dudit support
qui est particulièrement importante dans la direction transversale. Cette dilatation
a pour effet de générer des contraintes mécaniques sur le récepteur anodique des moyens
de déplacement, ce qui peut conduire au blocage ou à l'endommagement de ces moyens
de déplacement. Ces contraintes mécaniques peuvent non seulement déformer le récepteur
mais aussi l'ensemble anodique et ainsi générer des défauts de planéïté et donc de
contact électrique. De façon générale, les moyens de compensation permettent de tolérer
tout défaut de planéité pour assurer un bon contact électrique en autorisant une certaine
plage de déformation, ce qui permet de libérer les contraintes mécaniques liées à
la dilatation thermique ou la torsion éventuelle du support anodique lors de sa manutention.
[0015] Par « moyens de compensation coopérant avec les moyens de déplacement » on entend
qu'il s'établit entre les moyens de compensation et les moyens de déplacement au moins
une coopération fonctionnelle, mais pas forcément une coopération physique, c'est-à-dire
que les moyens de compensation agissent directement ou indirectement sur les moyens
de déplacement. En d'autres termes, les moyens de compensation peuvent avoir des interactions
directement avec, ou être intégrés dans, les moyens de déplacement, notamment le récepteur
anodique desdits moyens de déplacement. Alternativement, les moyens de compensation
peuvent ne pas avoir d'interactions directement avec les moyens de déplacement, par
exemple en étant intégrés dans le support anodique de l'ensemble anodique.
[0016] De préférence, la surface de contact du au moins un récepteur anodique est agencée
au-dessus dudit au moins un récepteur anodique pour supporter l'ensemble anodique.
De cette façon, le contact électrique entre le récepteur anodique et le support anodique
s'en trouve amélioré.
[0017] De préférence, le au moins un récepteur anodique comporte une partie d'entraînement
guidée en translation selon la direction sensiblement verticale et une partie conductrice
de l'électricité. De cette façon, il est possible d'optimiser le récepteur anodique
en découplant la fonction de déplacement, et éventuellement de support, de la fonction
conduction de l'électricité, au moins sur une grande partie du récepteur anodique.
La partie d'entrainement peut être réalisée en acier. La partie d'entrainement coopère
avec des moyens moteurs et des moyens de guidage. La partie conductrice peut, quant
à elle, être réalisée en cuivre. Cette configuration permet notamment de limiter la
résistance électrique.
[0018] De préférence, la surface de contact du au moins un récepteur anodique est aménagée
sur la partie conductrice du dit récepteur anodique. Ainsi, le découplage entre la
fonction de déplacement et la fonction conduction de l'électricité est réalisé sur
une majeure partie du récepteur anodique, mais pas sur l'ensemble dudit récepteur
anodique. En effet, c'est seulement au niveau de la surface de contact du récepteur
anodique, que la partie conductrice permet à elle seule d'assurer la double fonction
de déplacement et de conduction de l'électricité.
[0019] Selon un mode de réalisation de la présente invention, la surface de contact est
sensiblement horizontale, les moyens de compensation comprenant ladite surface de
contact et la surface de contact anodique du support anodique coopérant avec ladite
surface de contact, la dilatation du support anodique le long de la direction transversale
étant absorbée par glissement de ladite surface de contact anodique sur ladite surface
de contact dans la direction transversale et/ou dans la direction longitudinale de
ladite surface du support.
[0020] Afin d'assurer un bon contact électrique entre le récepteur anodique et l'ensemble
anodique, la surface de contact du au moins un récepteur anodique et la surface de
contact anodique correspondante du support anodique ont généralement des formes complémentaires.
[0021] De préférence, la surface de contact du au moins un récepteur anodique et la surface
de contact anodique correspondante du support anodique sont planes et horizontales.
[0022] Alternativement, la surface de contact du au moins un récepteur anodique et la surface
de contact anodique correspondante du support anodique peuvent avoir des formes diverses,
notamment pour maximiser l'étendue de ces surfaces et favoriser ainsi la conductivité
électrique entre le récepteur anodique et le support anodique.
[0023] Selon un mode de réalisation, la surface de contact du au moins un récepteur anodique
peut comporter une goulotte ou rainure traversant l'ensemble de ladite surface de
contact et dont l'axe principal s'étend parallèlement à la direction transversale
du caisson. Ce mode de réalisation permet de favoriser le glissement de la surface
de contact anodique du support anodique sur la surface de contact correspondante du
récepteur anodique dans la direction transversale du caisson. Dans ce cas, la surface
de contact anodique correspondante présente une partie saillante oblongue destinée
à coopérer avec la goulotte. De préférence, la goulotte et la partie saillante oblongue
correspondante présentent un profil transversal ayant la forme d'un arc de cercle,
par exemple un demi-cercle.
[0024] Dans le cas préférentiel d'un support anodique comportant au moins deux surfaces
de contact anodiques destinées à être supportées sur deux surfaces correspondantes
de récepteurs anodiques disposés sur chaque bord longitudinal du caisson, les directions
principales de la goulotte et de la partie saillante oblongue correspondante peuvent
être orientées selon la direction transversale de caisson pour les surfaces de contact
sur un bord longitudinal du caisson et orientées selon la direction longitudinale
pour les surfaces sur l'autre bord longitudinal du caisson.
[0025] De préférence, les moyens de compensation comprennent une graisse conductrice de
l'électricité et le glissement de la surface de contact anodique du support anodique
sur la surface de contact est facilité par l'utilisation de cette graisse conductrice
de l'électricité appliquée sur l'une desdites surfaces.
[0026] Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les moyens de compensation
sont agencés dans ledit au moins un récepteur anodique. Le support anodique peut alors
être avantageusement fixé sur le récepteur anodique de sorte que la surface de contact
anodique du support anodique soit en compression contre la surface de contact du récepteur
anodique, sans risquer une détérioration des moyens de déplacement.
[0027] De préférence, les moyens de compensation sont agencés entre une partie supérieure
du au moins un récepteur anodique portant la surface de contact et la partie d'entrainement.
[0028] Selon une variante, les moyens de compensation comprennent au moins un élément de
liaison entre la partie supérieure et la partie d'entrainement permettant d'absorber
la dilatation dudit support anodique le long de la direction transversale ou de la
direction longitudinale, tel qu'un élément de liaison de type bielle.
[0029] De préférence, les moyens de déplacement sont équipés d'au moins deux récepteurs
anodiques par ensemble anodique, disposés de part et d'autre du caisson par rapport
à la direction transversale, un premier élément de liaison de l'un des récepteurs
anodiques permettant d'absorber toute dilatation dudit support anodique le long de
la direction transversale, et un second élément de liaison de l'autre récepteur anodique
permettant d'absorber toute dilatation dudit support anodique le long de la direction
longitudinale.
[0030] Selon une autre variante, les moyens de compensation comprennent au moins un élément
de liaison entre la partie supérieure et la partie d'entrainement permettant d'absorber
la dilatation dudit support anodique le long de la direction transversale et de la
direction longitudinale, tel qu'un élément de liaison de type rotule.
[0031] Selon un mode de réalisation de la présente invention, la partie d'entrainement du
récepteur anodique comprend un mat de levage entrainé en translation et une semelle
connectée au dit mat de levage par l'intermédiaire de l'élément de liaison, la partie
conductrice comportant au moins un conducteur latéral et une plaque conductrice disposée
sur ladite semelle connectée électriquement au dit conducteur latéral.
[0032] Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, la partie d'entrainement
comporte un cerclage entourant la partie conductrice de l'électricité avec un jeu
suffisant pour permettre à ladite partie conductrice de se déformer à l'intérieur
dudit cerclage et d'absorber ainsi la dilatation du support anodique le long de la
direction transversale et/ou de la direction longitudinale.
[0033] De préférence, les moyens de déplacement sont équipés d'au moins deux récepteurs
anodiques par ensemble anodique, lesdits récepteurs anodiques étant respectivement
agencés le long de chaque paroi longitudinale du caisson, à l'extérieur dudit caisson.
[0034] De préférence, les au moins deux récepteurs anodiques par ensemble anodique sont
associés à des moyens de motorisations séparés.
[0035] De préférence, le dispositif d'électrolyse comprend des moyens de guidage agencés
le long des parois longitudinales du caisson, à l'extérieur dudit caisson, lesdits
moyens de guidage étant aménagés dans une structure soudée formant ledit caisson.
[0036] De préférence, l'ouverture délimitée par le revêtement intérieur du caisson et l'ensemble
anodique est recouverte par une couverture amovible.
[0037] Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de compensation
sont agencés dans le support anodique.
[0038] L'invention concerne également un ensemble anodique destiné à être installé dans
un dispositif d'électrolyse pour la production d'aluminium, ledit ensemble anodique
comprenant un support anodique et au moins un bloc anodique suspendu au dit support
anodique, ledit support anodique étant destiné à être connecté à des conducteurs anodiques
pour amener un courant d'électrolyse jusqu'au dit au moins un bloc anodique, ledit
au moins un bloc anodique étant destiné à être déplacé selon une direction sensiblement
verticale au travers d'une ouverture délimitée par un caisson et son revêtement intérieur
dudit dispositif d'électrolyse à l'aide d'au moins un récepteur anodique de moyens
de déplacement dudit dispositif d'électrolyse étant apte à coopérer avec ledit support
anodique, ledit ensemble anodique étant caractérisé en ce que le support anodique
comporte au moins une surface de contact anodique étant apte à coopérer avec une surface
de contact correspondante dudit au moins un récepteur anodique pour établir avec ledit
au moins un récepteur anodique, un contact électrique pour conduire le courant d'électrolyse
entre ledit au moins un récepteur anodique et l'ensemble anodique, et un contact mécanique
pour déplacer ledit ensemble anodique selon la direction sensiblement verticale, la
au moins une surface de contact anodique du support anodique étant disposée en dehors
d'un espace défini par le dessus dudit au moins un bloc anodique.
[0039] Selon l'invention, la au moins une surface de contact anodique du support anodique
est disposée en dehors d'un espace défini par le dessus dudit au moins un bloc anodique.
En d'autres termes, la au moins une surface de contact anodique n'est pas disposée
au droit du au moins un bloc anodique.
[0040] Comme cela est décrit ci-dessus de manière plus complète, une telle configuration
permet notamment de recevoir les ensembles anodiques sur des récepteurs anodiques
du dispositif d'électrolyse qui sont agencés en dehors du chemin de translation verticale
des blocs anodiques.
[0041] De préférence, le support anodique de l'ensemble anodique s'étend le long d'une direction
principale correspondant à une direction transversale du caisson lorsque l'ensemble
anodique est reçu dans le dispositif d'électrolyse, et ledit support anodique comporte
des moyens de compensation pour absorber la dilatation dudit support anodique le long
de ladite direction principale et/ou d'une direction secondaire dudit support anodique
correspondant à une direction longitudinale dudit caisson lorsque l'ensemble anodique
est installé dans ledit dispositif d'électrolyse.
[0042] De façon générale, les moyens de compensation permettent de corriger tout défaut
de planéité pour assurer un bon contact électrique et pour palier la dilatation thermique
ou la torsion éventuelle du support anodique.
[0043] De préférence, le support anodique comporte une armature, supportant le au moins
un bloc anodique, et une partie conductrice de l'électricité, la au moins une surface
de contact anodique dudit support anodique étant aménagée dans ladite partie conductrice.
[0044] Selon un mode de réalisation, les moyens de compensation du support anodique comprennent
au moins un élément de liaison, tel qu'un élément de liaison de type bielle ou un
élément de liaison de type coulissant, disposé entre la au moins une surface de contact
anodique et une partie principale de l'armature, pour absorber toute dilatation dudit
support anodique le long de la direction principale ou de la direction secondaire.
[0045] De préférence, le support anodique comporte deux surfaces de contact anodique disposées
de chaque côté dudit support anodique par rapport à la direction principale, un premier
élément de liaison disposé entre l'une des surfaces de contact anodique et la partie
principale de l'armature permettant d'absorber toute dilatation dudit support anodique
le long de la direction principale et un second élément de liaison disposé entre l'autre
surface de contact anodique et la partie principale de l'armature permettant d'absorber
toute dilatation dudit support anodique le long de la direction secondaire.
[0046] De préférence, au moins un élément de liaison permet d'absorber la dilatation du
support anodique le long de la direction principale et de la direction secondaire,
tel qu'un élément de liaison de type rotule.
[0047] L'invention concerne également une cellule d'électrolyse, ladite cellule étant caractérisée
en ce qu'elle comprend un dispositif d'électrolyse tel que décrit ci-dessus, ladite
cellule d'électrolyse comprenant, en outre, une cuve d'électrolyse formée par le caisson
et le revêtement intérieur dudit dispositif d'électrolyse, un bain d'électrolyte contenu
dans ladite cuve et au moins un ensemble anodique comportant au moins un bloc anodique
immergé partiellement dans ledit bain d'électrolyte.
[0048] 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, de manière non limitative,
et qui sont illustrés à l'aide des figures annexées.
La figure 1 représente en coupe, deux cellules d'électrolyse voisines selon l'invention,
selon une section transversale A-A de la figure 2 décrite ci-après.
La figure 2 représente en coupe, l'une des cellules d'électrolyse de la figure 1,
selon une section longitudinale B-B.
La figure 3 représente une vue de côté de la même cellule d'électrolyse de la figure
1, le long d'un plan défini par une section longitudinale C-C.
La figure 4 représente en coupe, deux cellules d'électrolyse voisines selon un autre
mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 représente en coupe, pour l'une des cellules d'électrolyse de la figure
4, un récepteur anodique des moyens de déplacement comportant un élément de liaison
de type bielle et un vérin coopérant avec ledit récepteur anodique.
La figure 6 représente en coupe, le récepteur anodique de la figure 5, selon une section
longitudinale D-D.
La figure 7 représente en coupe, pour l'une des cellules d'électrolyse de la figure
4, un récepteur anodique des moyens de déplacement comportant un élément de liaison
de type rotule et un vérin coopérant avec ledit récepteur anodique.
La figure 8 représente en coupe, le récepteur anodique de la figure 7, selon une section
longitudinale E-E.
La figure 9 représente en coupe, deux cellules d'électrolyse voisines selon encore
un autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 10 représente en coupe, un récepteur anodique des moyens de déplacement
de l'ensemble anodique de l'une des cellules d'électrolyse de la figure 9 et un vérin
coopérant avec ledit récepteur anodique.
La figure 11 représente en coupe, le récepteur anodique de la figure 10, selon une
section longitudinale F-F.
La figure 12 représente en coupe, le récepteur anodique de la figure 10, selon une
section longitudinale G-G.
La figure 13 représente en coupe, un ensemble anodique selon un mode de réalisation.
La figure 14 représente en coupe, le support anodique de la figure 13, selon une section
longitudinale I-I.
La figure 15 représente en coupe, une partie du support anodique et des moyens de
compensation de la figure 13, selon une section longitudinale K-K.
La figure 16 représente en coupe, un ensemble anodique selon un autre mode de réalisation.
La figure 17 représente en coupe, le support anodique de la figure 16, selon une section
longitudinale L-L.
La figure 18 représente en coupe, une partie du support anodique et des moyens de
compensation de la figure 16, selon une section longitudinale N-N.
[0049] La figure 1 montre deux cuves d'électrolyse 1 voisines destinées à la production
d'aluminium par électrolyse, chacune desdites cuves étant associée à un dispositif
d'électrolyse 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention.
[0050] La description ci-dessous est réalisée par rapport à un référentiel cartésien, représenté
sur la figure 1, qui est lié à chaque cuve d'électrolyse 1, l'axe X étant orienté
dans une direction transversale des cuves d'électrolyse, l'axe Y étant orienté dans
une direction longitudinale des cuves d'électrolyse, et l'axe Z étant orienté dans
une direction verticale des cuves d'électrolyse. Les orientations, directions, plans
et déplacements longitudinaux, transversaux, verticaux sont ainsi définis par rapport
à ce référentiel.
[0051] En référence à la figure 1 et au repère cartésien représenté sur cette même figure,
la cuve d'électrolyse 1 est agencée perpendiculairement par rapport à la longueur
d'une file de cuves d'électrolyse à laquelle elle appartient. Ainsi, elle s'étend
en longueur selon la direction longitudinale Y, tandis que la file de cuves d'électrolyse
s'étend en longueur selon la direction transversale X.
[0052] Chacune des cuves d'électrolyse 1 comprend un caisson 3, qui peut être métallique,
par exemple en acier, et un revêtement intérieur 5, typiquement en matériaux réfractaires.
Le caisson 3 est généralement équipé de berceaux de renforts.
[0053] Chacune des cuves d'électrolyse 1 comprend au moins un ensemble cathodique disposé
au fond du caisson 3, chaque ensemble cathodique comprenant au moins une cathode 7,
pouvant être formée de plusieurs blocs cathodiques en matériau carboné, ainsi que
des conducteurs cathodiques 9 destinés à collecter le courant d'électrolyse pour le
conduire vers des sorties cathodiques 11 traversant le caisson 3.
[0054] Chacune des cuves d'électrolyse 1 comprend également des ensembles anodiques 12 comportant
un support anodique 13 et au moins un bloc anodique 15 ou anode supporté par le support
anodique 13. Le support anodique 13 comprend une barre de support 17 qui peut s'étendre
de façon sensiblement horizontale entre deux bords longitudinaux opposés de la cuve
d'électrolyse et des rondins 19. Le bloc anodique 15 est accroché au support anodique
13 au moyen des rondins 19 scellés à l'aide de fonte dans des trous prévus à cet effet
dans le bloc anodique 15. Le bloc anodique 15 peut être en matériau carboné. Le bloc
anodique 15 est souvent de type précuit. En fonctionnement, le bloc anodique 15 est
plongé dans un bain électrolytique 21 contenu dans chaque cuve d'électrolyse 1 pour
y être consommé. Les ensembles anodiques 12 sont destinés à être enlevés et remplacés
périodiquement lorsque les blocs anodiques 15 sont en grande partie consommés. Du
fait de la consommation des blocs anodiques 15, chacune des cuves d'électrolyse 1
comprend des moyens de déplacement 23 pour translater verticalement vers le bas les
ensembles anodiques 12. De cette façon, les blocs anodiques 15 sont descendus, au
fur et à mesure de leur consommation, au travers d'une ouverture 16 délimitée par
le caisson 3 et son revêtement intérieur 5.
[0055] Les moyens de déplacement 23 comportent, pour chaque cuve d'électrolyse 1, au moins
deux récepteurs anodiques 25 destinés à coopérer avec le support anodique 13, 17 pour
entrainer l'ensemble anodique 12. Les récepteurs anodiques 25 peuvent être actionnés
par des vérins 39. Plus précisément, chaque récepteur anodique 25 comporte une surface
de contact 27 coopérant avec une surface de contact anodique 29 du support anodique
13, 17 pour établir avec ledit support anodique un contact mécanique permettant d'entrainer
verticalement l'ensemble anodique 12. En l'occurrence, la surface de contact 27 des
récepteurs anodiques 25 est agencée au-dessus desdits récepteurs anodiques, de sorte
que l'ensemble anodique est supporté sur ces récepteurs anodiques. Par conséquent,
il n'est pas nécessaire d'avoir des moyens de fixation pour fixer le support anodique
13, 17 sur les récepteurs anodiques 25. Comme cela est expliqué dans ce qui suit,
l'absence de moyens de fixation permet de compenser les dilations transversales ou
longitudinales du support anodique 13, 17.
[0056] D'un point de vue électrique, les ensembles anodiques et les ensembles cathodiques
de chaque cuve d'électrolyse sont alimentés électriquement par un réseau de conducteurs
électriques. Les sorties cathodiques 11 des cuves d'électrolyse 1 sont reliées à des
conducteurs d'acheminement 31 pour conduire le courant d'électrolyse collecté par
les conducteurs cathodiques 9 jusqu'à des conducteurs anodiques alimentant électriquement
les blocs anodiques 15 de la cuve d'électrolyse suivante. Ces conducteurs d'acheminement
31 s'étendent généralement selon une direction sensiblement horizontale. Les conducteurs
anodiques sont, quant à eux, connectés électriquement entre les conducteurs d'acheminements
31 et les ensembles anodiques 12. Les conducteurs anodiques sont destinés à conduire
le courant d'électrolyse vers les ensembles anodiques 12 et comportent des conducteurs
électriques flexibles 33 pour s'adapter, par leur flexibilité, au déplacement en translation
verticale des ensembles anodiques 12 et permettre ainsi de maintenir la connexion
électrique pendant le déplacement des ensembles anodiques 12. Les conducteurs électriques
flexibles 33 peuvent être formés par une superposition de feuilles souples électriquement
conductrices. Les conducteurs cathodiques 9, les sorties cathodiques 11 et les conducteurs
d'acheminement 31 peuvent être formés par des barres métalliques, par exemple en aluminium,
en cuivre ou en acier.
[0057] Selon un aspect de l'invention, la surface de contact 27 de chaque récepteur anodique
25 permet d'établir avec le support anodique 13, 17, non seulement d'un contact mécanique
pour déplacer verticalement l'ensemble anodique 12, mais également un contact électrique
pour conduire le courant d'électrolyse entre chaque récepteur anodique et ledit support
anodique.
[0058] Pour ce faire, chaque récepteur anodique 25 comporte une partie d'entrainement 35
qui est guidée en translation verticale et une partie conductrice de l'électricité.
La partie d'entrainement 35, qui est souvent en acier, est entrainée par les vérins
39 et guidée en translation verticale par des moyens de guidage 51 qui peuvent être
formés contre le caisson et par la partie supérieure du caisson et, le cas échéant,
par une partie d'une superstructure de la cuve. La partie conductrice peut, quant
à elle, être formée par des conducteurs électriques rigides, non déformables, par
exemple, formés par une barre métallique, notamment en acier, en cuivre, en aluminium
ou en composite acier/cuivre. La partie conductrice fait partie des conducteurs anodiques
décrits ci-dessus, et permet ainsi de conduire le courant d'électrolyse vers un ensemble
anodique 12. Plus précisément, la partie conductrice est connectée électriquement
entre, d'un côté, les conducteurs électriques flexibles 33, et de l'autre côté, la
surface de contact anodique 29 du support anodique 13, 17. Sur la figure 1, seulement
l'extrémité supérieure de la partie conductrice 37 a été représentée, c'est-à-dire
la partie du récepteur anodique 25 portant la surface de contact 27. Le transport
du courant d'électrolyse dans le support anodique 13, 17, entre la surface de contact
anodique 29 dudit support et les blocs anodiques 15, se fait à l'aide de conducteurs
électriques 40, représentés en noir, intégrés dans ledit support anodique. Le transport
du courant d'électrolyse dans le support anodique 13, 17 se fait également à l'aide
des rondins 19. Les surfaces de contact 27 des récepteurs anodiques 25 étant agencées
de façon à supporter l'ensemble anodique 12, le poids de cet ensemble anodique permet
ainsi de renforcer le contact électrique entre le récepteur anodique et le support
anodique. Il s'ensuit que la conduction du courant d'électrolyse est améliorée.
[0059] Selon un autre aspect de l'invention, les récepteurs anodiques 25 des moyens de déplacement
23 sont disposés en dehors d'un espace défini par le dessus des blocs anodiques 15
pendant leur déplacement à travers l'ouverture 16. En effet, lors des déplacements
verticaux de l'ensemble anodique 12, que ce soit par l'intermédiaire des moyens de
déplacement 23 afin de compenser la consommation des bloc anodiques 15, ou que ce
soit à l'aide d'outils de manutention dans les opérations de changement d'anode, les
récepteurs anodiques 25 ne se trouvent pas sur le chemin de translation vertical des
blocs anodiques 15. De la même façon, les conducteurs anodiques sont également disposés
en dehors de l'espace défini par le dessus des blocs anodiques 15 pendant leur déplacement
à travers l'ouverture 16. En effet, l'extrémité des conducteurs anodiques, qui sont
en contact avec le support anodique 13, 17, est comprise dans la partie conductrice
37 des récepteurs anodiques 25, cette dernière étant elle-même en dehors de l'espace
défini par le dessus des blocs anodiques 15. Il s'ensuit que les manœuvres de changement
d'anode s'en trouvent facilitées. Cette configuration permet également de ne pas entraver
l'accessibilité des outils d'intervention dans la cuve d'électrolyse. A l'exception
d'une couverture amovible décrite ci-après, aucun équipement n'est disposé au-dessus
de l'ouverture 16 qui pourrait entraver l'accessibilité dans chaque cuve d'électrolyse
1.
[0060] Selon un autre aspect préférentiel de l'invention, des moyens de compensation coopérant,
au moins fonctionnellement, avec les moyens de déplacement sont souvent nécessaires
pour absorber la dilatation du support anodique 13, 17.
[0061] Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, la surface de contact 27 du
récepteur anodique 25 est plane et horizontale, ce qui permet d'absorber toute dilatation
du support anodique 13, 17 par glissement de la surface de contact anodique 29 de
ce support anodique sur ladite surface de contact du récepteur anodique. Il s'ensuit
que, dans ce mode de réalisation, les moyens de compensation sont essentiellement
formés par la surface de contact 27 du récepteur anodique 25 et la surface de contact
anodique 29 du support anodique 13, 17. Ce glissement de la surface de contact anodique
29 du support anodique 13, 17 sur la surface de contact 27 peut être facilité par
l'utilisation d'une graisse conductrice de l'électricité appliquée sur l'une desdites
surfaces.
[0062] Chacune des cuves d'électrolyse 1 comprend une enceinte de confinement 41 destinée
au confinement des gaz générés au cours de la réaction d'électrolyse. Cette enceinte
de confinement délimite un volume fermé au-dessus de l'ouverture 16 au travers de
laquelle l'ensemble anodique 12 est déplacé verticalement. On notera que les ensembles
anodiques 12 sont intégralement contenus dans l'enceinte de confinement 41. Cette
enceinte de confinement est formée, au moins en partie, par le caisson 3 et par une
couverture amovible 43. L'enceinte de confinement 41 peut comporter une superstructure
recevant la couverture amovible 43 et disposée au-dessus du caisson 3. Dans le mode
de réalisation représenté, la couverture amovible 43 repose sur une partie fixe 45
d'une superstructure ou d'un prolongement du caisson 3. La couverture amovible 43
permet d'extraire et d'introduire des ensembles anodiques 12, par le dessus, dans
chaque cuve d'électrolyse 1, à l'aide d'outils de manutention. Elle permet également
de faciliter toute intervention dans la cuve d'électrolyse 1.
[0063] Les récepteurs anodiques 25 des moyens de déplacement 23 sont en partie dans l'enceinte
de confinement 41. Une partie supérieure des récepteurs anodiques 25 portant la surface
de contact 27 est disposée à l'intérieur de l'enceinte de confinement 41. Une partie
inférieure de ces mêmes récepteurs anodiques 25, fixée à chaque vérin 39 et connectée
électriquement aux conducteurs flexibles 33, est disposée à l'extérieur de l'enceinte
de confinement 41. Les conducteurs électriques flexibles 33 et les vérins 39 sont
agencés à l'extérieur de l'enceinte de confinement 41. La partie supérieure des récepteurs
anodiques 25 portant les surfaces de contact 27 s'étend à l'intérieur de l'enceinte
de confinement 41, de sorte que la connexion électrique avec le support anodique 13,
17 est réalisée à l'intérieur de l'enceinte de confinement 41. Ainsi, l'ensemble anodique
12 est exempt de toute interaction avec le caisson 3, la couverture amovible 43, et
le cas échéant la superstructure qui forment l'enceinte de confinement 41. De cette
façon, l'enceinte de confinement 41 ne risque pas d'être affectée, soit par le remplacement
de l'ensemble anodique, soit par le déplacement de l'ensemble anodique vers le bas
au fur et à mesure de la consommation des blocs anodiques 15.
[0064] Des joints d'étanchéité dynamiques sont disposés autour des récepteurs anodiques
25 au niveau de la traversée de l'enceinte de confinement 41 par le récepteur anodique
afin d'empêcher que les gaz générés au cours de la réaction d'électrolyse sortent
de l'enceinte de confinement 41. Pour améliorer l'étanchéité de l'enceinte de confinement
41, plus particulièrement au niveau de la jonction entre la couverture amovible 43
et la partie fixe 45, il peut être prévu que chaque cuve d'électrolyse 1 comprenne
des joints d'étanchéité 47 intercalés entre la couverture amovible 43 et la partie
fixe 45 sur laquelle ladite couverture amovible 43 repose.
[0065] Les figures 2 et 3 permettent de voir que la couverture amovible 43 peut comprendre
une pluralité de capots 53 adjacents sensiblement longitudinaux et parallèles entre
eux, s'étendant selon une direction X sensiblement transversale, entre deux bords
longitudinaux opposés de chaque cuve d'électrolyse 1. Dans le mode de réalisation
représenté sur les figures 4, 5, 6, 7 et 8, les moyens de compensation sont agencés
dans les récepteurs anodiques 125, 126 des moyens de déplacement 123 associés à chaque
cuve d'électrolyse 101, c'est à dire plus précisément entre la partie supérieure des
récepteurs anodiques 125, 126 portant les surfaces de contact 127, 128 et la partie
d'entrainement 135, 136 de ces mêmes récepteurs anodiques guidée en translation verticale.
Les moyens de compensation comprennent des éléments de liaison 161 agencés dans les
récepteurs anodiques 125 disposés à gauche de chaque cuve d'électrolyse et des éléments
de liaison 171 d'un autre type agencés dans les récepteurs anodiques 126 disposés
à droite de chaque cuve d'électrolyse 101. Les éléments de liaison 161 sont de type
bielle, alors que les éléments de liaison 171 sont de type rotule. Les éléments de
liaison 161, 171 des moyens de compensation sont agencés entre la partie supérieure
et la partie d'entrainement 135, 136 des récepteurs anodiques 125, 126.
[0066] Contrairement au mode de réalisation représenté à la figure 1, le support anodique
13, 17 des ensembles anodiques 12 représentés sur la figure 4 est fixé sur les récepteurs
anodiques 125, 126 à l'aide de moyens de fixation comprenant deux filetages complémentaires
dont la coopération permet la fixation du support anodique 13, 17 par simple vissage
à l'aide des vis 181. Les moyens de fixation pourraient comprendre tout type de connecteur,
par exemple à vis, réalisant un placage et une compression du support anodique 13,
17 contre les récepteurs anodiques 125, 126.
[0067] En référence aux figures 5 et 6, représentant de manière plus détaillée les récepteurs
anodiques 125 disposés à gauche de chaque cuve d'électrolyse 101, la partie d'entrainement
135 comprend un mat de levage 163 entrainé en translation verticale par le vérin 39.
La partie d'entrainement comprend également une semelle 165 en acier connectée au
mat de levage 163 par l'intermédiaire de l'élément de liaison 161 de type bielle.
La partie conductrice 137 comporte, quant à elle, deux conducteurs latéraux 167 rigides
qui sont connectés dans leur partie inférieure aux conducteurs flexibles 33 représentés
sur la figure 4. La partie conductrice 137 comporte, en outre, une semelle conductrice
169 en cuivre disposée sur la semelle 165 et connectée électriquement aux deux conducteurs
latéraux 167. Les conducteurs latéraux 167 sont fixés mécaniquement à la semelle 165
en acier et soudés à la semelle conductrice 169.
[0068] En référence aux figures 7 et 8, représentant de manière plus détaillée les récepteurs
anodiques 126 disposés à droite de chaque cuve d'électrolyse 101, la configuration
des récepteurs anodiques 126 est similaire aux récepteurs anodiques 125, sauf que
l'élément de liaison 171 est de type rotule. La partie d'entrainement 136 comprend
un mat de levage 173 entrainé en translation verticale par le vérin 39. La partie
d'entrainement comprend également une semelle 175 en acier connectée au mat de levage
173 par l'intermédiaire de l'élément de liaison 171 de type rotule. La partie conductrice
138 comporte, quant à elle, deux conducteurs latéraux 177 rigides qui sont connectés
dans leur partie inférieure aux conducteurs flexibles 33 représentés sur la figure
4. La partie conductrice 138 comporte, en outre, une plaque conductrice 179 en cuivre
qui est disposée sur la semelle 175 et qui est connectée électriquement aux deux conducteurs
latéraux 177. Les conducteurs latéraux 177 sont fixés mécaniquement à la semelle 175
en acier et soudés à la semelle conductrice 179.
[0069] Les éléments de liaison de type bielle 161 et de type rotule 171 permettent ainsi
d'absorber toute dilatation des supports anodiques 13, 17. L'élément de liaison 161
de type bielle est monté avec ses axes de rotation orientés selon la direction longitudinale
Y, ce qui permet d'absorber toute dilatation du support anodique 13, 17 le long de
la direction transversale. Si les axes de rotation de l'élément de liaison de type
bielle avaient été orientés selon la direction transversale X, la compensation serait
appliquée pour absorber toute dilatation du support anodique le long de la direction
longitudinale. L'élément de liaison 171 de type rotule permet, quant à lui, d'absorber
toute dilatation du support anodique 13, 17 le long de la direction transversale et
de la direction longitudinale.
[0070] Selon un mode de réalisation non représenté, les moyens de déplacement sont équipés
d'au moins deux récepteurs anodiques par ensemble anodique, disposés de part et d'autre
du caisson par rapport à la direction transversale, -un premier élément de liaison
de type bielle étant monté sur l'un des récepteurs anodiques de façon à absorber toute
dilatation dudit support anodique le long de la direction transversale, et un second
élément de liaison de type bielle étant monté sur l'autre récepteur anodique de façon
à absorber toute dilatation dudit support anodique le long de la direction longitudinale.
[0071] Pour chaque ensemble anodique, il est également possible d'envisager d'avoir au moins
un élément de liaison agencé sur au moins un récepteur anodique disposé sur un seul
côté du caisson de la cuve d'électrolyse.
[0072] Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 9, 10, 11 et 12, les moyens
de compensation sont, comme dans le mode de réalisation de la figure 4, agencés dans
les récepteurs anodiques des moyens de déplacement associés à chaque cuve d'électrolyse
201.
[0073] Contrairement au mode de réalisation représenté à la figure 1, le support anodique
13, 17 des ensembles anodiques 12 représentés sur la figure 9 est fixé sur les récepteurs
anodiques 225 à l'aide de moyens de fixation comprenant deux filetages complémentaires
dont la coopération permet la fixation du support anodique 13, 17 par simple vissage
à l'aide des vis 281.
[0074] En référence aux figures 10, 11 et 12, représentant de manière plus détaillée les
récepteurs anodiques 225, la partie d'entrainement 235 du récepteur anodique 225 comporte
un cerclage 283 ou carter entourant la partie conductrice de ce même récepteur anodique.
Le cerclage 283 est en acier rigide et constitue l'essentiel de la partie d'entrainement
235 du récepteur anodique 225. Le cerclage est entrainé en translation verticale par
l'intermédiaire du vérin 39. Comme cela est visible sur les figures 11 et 12, un jeu
est laissé entre la partie conductrice 237 et le cerclage 283, afin que ladite partie
conductrice puisse bouger pour reprendre la dilatation thermique ou tout autre défaut
de planéité du support anodique 13, 17. Un pivot glissant 285 est agencé dans la partie
inférieure du récepteur anodique 225 pour soutenir la partie conductrice 237. Le pivot
glissant 285 pourrait également être disposé perpendiculairement par rapport à celui
présenté sur les figures 10 et 11, par exemple sur le récepteur anodique 225 supportant
le même ensemble anodique et disposé de l'autre côté du caisson.
[0075] Les moyens de compensation peuvent également être agencés dans le support anodique
de l'ensemble anodique. Des ensembles anodiques 301, 401 intégrant de tels supports
anodiques ont été représentés, à titre d'exemple, sur les figures 13 à 18.
[0076] En référence aux figures 13 et 16, le support anodique 303, 403 des ensembles anodiques
301, 401 s'étend le long d'une direction principale correspondant à la direction transversale
X lorsque l'ensemble anodique est installé dans le dispositif d'électrolyse. Un repère
cartésien a été représenté sur les figures 13 et 16, à titre indicatif, pour montrer
le positionnement de ces ensembles anodiques par rapport aux cuves d'électrolyse.
La dilatation des supports anodiques 303, 403 se fait essentiellement le long de la
direction principale. La dilatation se fait, dans une moindre mesure, le long d'une
direction secondaire des supports anodiques. 303, 403 correspondant à la direction
longitudinale Y lorsque l'ensemble anodique est installé dans le dispositif d'électrolyse.
[0077] Les supports anodiques 303, 403 des ensembles anodiques 301, 401 comportent des armatures
305, 405 supportant plusieurs blocs anodiques 307, 407 par l'intermédiaires de rondins
309, 409. Les supports anodiques 303, 403 comportent également une partie conductrice
311, 411 formée par des conducteurs électriques flexibles. Chacun des supports anodiques
303, 403 comporte deux surfaces de contact anodique ayant la forme de semelles 313,
413 destinées à coopérer avec des surfaces de contact correspondantes des récepteurs
anodiques pour établir un contact électrique et un contact mécanique. Les surfaces
de contact anodique 313, 413 sont disposées en dehors d'un espace défini par le dessus
des blocs anodiques 307, 407, ce qui permet de supporter ces ensembles anodiques sur
des récepteurs anodiques d'un dispositif d'électrolyse qui sont agencés en dehors
du chemin de translation verticale des blocs anodiques. Les surfaces de contact anodique
313, 413 sont aménagées dans les parties conductrices 311, 411 et sont essentiellement
constituées par des semelles en cuivre desdites parties conductrices. Ainsi, le contact
électrique entre les récepteurs anodiques et les supports anodiques s'en trouve amélioré.
[0078] Comme cela est visible sur les figures 14 et 17, les armatures 305, 405 comportent
des poutres dont le profil présente une forme et un dimensionnement permettant de
réduire la flexion desdites poutres sous le poids des blocs anodiques. Les parties
conductrices 311, 411 peuvent être formées par des plaques ou des lamelles en cuivre
qui ne sont pas liées mécaniquement de façon continue avec les armatures 305, 405
du support anodique. Comme visible sur les figures 13 et 16, les parties conductrices
311, 411 sont plus particulièrement liées aux armatures 305, 405 uniquement au niveau
des surfaces de contact anodique 313, 413 et des rondins 309, 409. Les parties conductrices
311, 411 peuvent se déformer légèrement sur les sections non liées aux armatures 305,
405 de sorte à absorber toute dilatation thermique du support anodique 303, 403.
[0079] En référence aux figures 13, 14 et 15, les moyens de compensation du support anodique
301 comprennent un élément de liaison de type bielle 321 disposé entre la surface
de contact anodique 313 à droite de l'ensemble anodique 301 et une partie principale
de l'armature 305. Les moyens de compensation du support anodique 303 comprennent
un un autre élément de liaison de type rotule 322 disposé entre la surface de contact
anodique 313 à gauche de l'ensemble anodique et une partie principale de l'armature
305. Plus précisément, les éléments de liaison 321, 322 sont disposés entre la poutre
de l'armature 305 et des semelles en acier 325 supportant les semelles en cuivre formant
les surfaces de contact anodique 313.
[0080] L'élément de liaison 321 de type bielle est monté avec ses axes de rotation orientés
selon la direction secondaire Y, ce qui permet d'absorber toute dilatation du support
anodique 303 le long de la direction principale X. L'élément de liaison de type bielle
peut être appelé une bielle de rattrapage de la dilatation thermique longitudinale
de la poutre constituant le support anodique. Si les axes de rotation de l'élément
de liaison de type bielle avaient été orientés selon la direction principale X, la
compensation serait appliquée pour absorber toute dilatation du support anodique le
long de la direction secondaire Y. L'élément de liaison 322 de type rotule permet,
quant à lui, d'absorber toute dilatation du support anodique le long de la direction
transversale et de la direction longitudinale. L'élément de liaison de type rotule
peut être appelé une rotule de rattrapage des défauts de torsion de la poutre constituant
le support anodique.
[0081] En référence aux figures 16, 17 et 18, les moyens de compensation du support anodique
301 comprennent deux éléments de liaison de type coulissant 421 ou de type glissière,
chacun desdits éléments de liaison étant disposé entre l'une ou l'autre des surfaces
de contact anodique 413 de l'ensemble anodique et une partie principale de l'armature
405. Plus précisément, les éléments de liaison 421 sont disposés entre la poutre de
l'armature 405 et des semelles en acier 425 supportant les semelles en cuivre formant
les surfaces de contact anodique 413. Les éléments de liaison 421 de type coulissant
sont formés d'un côté par la poutre de l'armature 405 dont le profil forme une glissière,
et de l'autre côté par des coulisseaux montés coullissants dans la glissière, chacun
desdits coulisseaux portant la semelle en cuivre de chaque surface de contact anodique
413. L'élément de liaison 421 permet ainsi d'absorber toute dilatation du support
anodique 403 le long de la direction principale X. Par ailleurs les éléments de liaison
de type coulissant 421 peuvent en outre permettre une légère rotation ou pivot des
semelles 425 autour d'un axe parallèle à la direction principale X, de part la forme
sensiblement cylindrique des coulisseaux. L'élément de liaison 421 permet ainsi d'absorber
toute dilatation du support anodique 403 le long de la direction secondaire Y.
[0082] Selon un mode de réalisation non représenté, les moyens de compensation de l'ensemble
anodique pourraient comporter un seul élément de liaison d'un côté ou de l'autre du
support anodique. Les moyens de liaison pourraient également comporter un élément
de liaison de type rotule ou pivot sur l'un des côtés du support anodique et un élément
de liaison de type coulissant sur l'autre côté dudit support anodique.
[0083] Un avantage de la présente invention est de faciliter l'accès des outils de manutention
et d'intervention dans le caisson, notamment pour les manoeuvres de changement d'anode,
en proposant une configuration dans laquelle l'espace au-dessus de l'ouverture délimitée
par le revêtement intérieur du caisson est dégagée.
[0084] Un autre avantage de la présente invention est de faciliter le montage et le démontage
de l'ensemble anodique.
[0085] Encore un autre avantage de la présente invention est de limiter les interactions
mécaniques avec les conducteurs anodiques pendant les opérations de changement d'anode,
ce qui permet de réduire leur usure et d'éviter leur endommagement.
[0086] Encore un avantage de la présente invention est de permettre d'effectuer les manoeuvres
de changement d'anode sans arrêter la production d'aluminium dans la cuve.
[0087] Un avantage d'un mode préféré de la présente invention est de permettre d'absorber
toute dilatation du support anodique, notamment lors des opérations de changement
d'anode, et ceci sans affecter le fonctionnement des moyens de déplacement de l'ensemble
anodique.
1. Dispositif d'électrolyse destiné à la production d'aluminium comprenant un caisson
(3) comportant un revêtement intérieur (5) délimitant une ouverture (16) au travers
de laquelle est destiné à être déplacé au moins un bloc anodique (15), ledit au moins
un bloc anodique étant suspendu à un support anodique (13, 17) formant avec ledit
au moins un bloc anodique un ensemble anodique (12) mobile par rapport au caisson,
ledit dispositif comprenant en outre des moyens de déplacement (23) comportant au
moins un récepteur anodique (25; 125, 126; 225) destiné à coopérer avec ledit support
anodique pour déplacer l'ensemble anodique (12) selon une direction sensiblement verticale
(Z), ledit support anodique (13, 17) étant destiné à être connecté à des conducteurs
anodiques pour amener un courant d'électrolyse jusqu'au dit au moins un bloc anodique
(15),
caractérisé en ce que ledit au moins un récepteur anodique (25 ; 125, 126 ; 225) est disposé en dehors
d'un espace défini par le dessus dudit au moins un bloc anodique (15) pendant son
déplacement à travers l'ouverture (16), ledit au moins un récepteur anodique (25 ;
125, 126 ; 225) comportant une surface de contact (27 ; 127, 128) étant apte à coopérer
avec une surface de contact anodique (29) correspondante du support anodique (13,
17) pour établir avec ledit support anodique, un contact électrique pour conduire
le courant d'électrolyse entre ledit au moins un récepteur anodique (25 ; 125, 126
; 225) et . l'ensemble anodique (12), et un contact mécanique pour déplacer ledit
ensemble anodique (12) selon la direction sensiblement verticale.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est destiné à recevoir plusieurs ensembles anodiques (12) répartis le long d'une
direction longitudinale (Y) du caisson (3), le support anodique (13, 17) desdits ensembles
anodiques (12) s'étendant le long d'une direction transversale (X) dudit caisson,
ledit dispositif comportant en outre des moyens de compensation (27, 29 ; 161, 171)
coopérant avec les moyens de déplacement (23) pour absorber la dilatation dudit support
anodique (13, 17) le long de la direction transversale (X) et/ou de la direction longitudinale
(Y).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de contact (27 ; 127, 128) du au moins un récepteur anodique (25 ; 125,
126 ; 225) est agencée au-dessus dudit au moins un récepteur anodique pour supporter
l'ensemble anodique (12).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le au moins un récepteur anodique (25 ; 125, 126 ; 225) comporte une partie d'entrainement
(35 ; 135, 136 ; 235) guidée en translation selon la direction sensiblement verticale
(Z) et une partie conductrice de l'électricité (37 ; 137, 138 ; 237).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface de contact (27 ; 127, 128) du au moins un récepteur anodique (25 ; 125,
126 ; 225) est aménagée sur la partie conductrice dudit au moins un récepteur anodique
(37 ; 137, 138 ; 237).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface de contact (27) est sensiblement horizontale, les moyens de compensation
comprenant ladite surface de contact (27) et la surface de contact anodique (29) du
support anodique (13, 17) coopérant avec ladite surface de contact (27), la dilatation
du support anodique (13, 17) le long de la direction transversale (X) étant absorbée
par glissement de ladite surface de contact anodique (29) sur ladite surface de contact
(27) dans la direction transversale (X) et/ou dans la direction longitudinale (Y)
de ladite surface du support.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de compensation comprennent une graisse conductrice de l'électricité et
en ce que le glissement de la surface de contact anodique du support anodique (13, 17) sur
la surface de contact (27) est facilité par l'utilisation de cette graisse conductrice
de l'électricité appliquée sur l'une desdites surfaces.
8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de compensation (161, 171) sont agencés dans le au moins un récepteur
anodique (125, 126 ; 225).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de compensation (161, 171) sont agencés entre une partie supérieure du
au moins un récepteur anodique (125, 126 ; 225) portant la surface de contact (127,
128) et la partie d'entrainement (135, 136).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de compensation comprennent au moins un élément de liaison (161) entre
la partie supérieure et la partie d'entrainement (135, 136) permettant d'absorber
la dilatation dudit support anodique (13, 17) le long de la direction transversale
(X) ou de la direction longitudinale (Y), tel qu'un élément de liaison de type bielle.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (23) sont équipés d'au moins deux récepteurs anodiques
(125, 126) par ensemble anodique (12), disposés de part et d'autre du caisson (3)
par rapport à la direction transversale (X), un premier élément de liaison (161) de
l'un des récepteurs anodiques (125) permettant d'absorber toute dilatation dudit support
anodique (13, 17) le long de la direction transversale (X), et un second élément de
liaison (171) de l'autre récepteur anodique (126) permettant d'absorber toute dilatation
dudit support anodique (13, 17) le long de la direction longitudinale (Y).
12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de compensation comprennent au moins un élément de liaison (171) entre
la partie supérieure et la partie d'entrainement (135, 136) permettant d'absorber
la dilatation dudit support anodique (13, 17) le long de la direction transversale
(X) et de la direction longitudinale (Y), tel qu'un élément de liaison de type rotule.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la partie d'entrainement (135, 136) du au moins un récepteur anodique (125, 126)
comprend un mat de levage (163, 173) entrainé en translation et une semelle (165,
175) connectée au dit mat de levage (163, 173) par l'intermédiaire de l'élément de
liaison (161, 171), la partie conductrice (137, 138) comportant au moins un conducteur
latéral (167, 177) et une plaque conductrice (169, 179) disposée sur ladite semelle
(165, 175) connectée électriquement au dit au moins un conducteur latéral (167,177).
14. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie d'entrainement (235) comporte un cerclage (283) entourant la partie conductrice
(237) de l'électricité avec un jeu suffisant pour permettre à ladite partie conductrice
(237) de se déformer à l'intérieur dudit cerclage (283) et d'absorber ainsi la dilatation
du support anodique (13, 17) le long de la direction transversale (X) et/ou de la
direction longitudinale.(Y).
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (23) sont équipés d'au moins deux récepteurs anodiques
(25 ; 125, 126; 225) par ensemble anodique (12), lesdits récepteurs anodiques étant
respectivement agencés le long de chaque paroi longitudinale du caisson (3), à l'extérieur
dudit caisson (3).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les au moins deux récepteurs anodiques-(25 ; 125, 126 ; 225) par ensemble anodique
(12) sont associés à des moyens de motorisations (39) séparés.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage agencés le long des parois longitudinales du caisson
(3), à l'extérieur dudit caisson (3), lesdits moyens de guidage étant aménagés dans
une structure soudée formant ledit caisson (3).
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisé en ce que l'ouverture (16) délimitée par le revêtement intérieur (5) du caisson (3) et l'ensemble
anodique (12) est recouvert par une couverture amovible (43).
19. Ensemble anodique (12 ; 301 ; 401) destiné à être installé dans un dispositif d'électrolyse
pour la production d'aluminium, ledit ensemble anodique comprenant un support anodique
(13, 17 ; 303 ; 403) et au moins un bloc anodique (15 ; 307 ; 407) suspendu au dit
support anodique, ledit support anodique étant destiné à être connecté à des conducteurs
anodiques pour amener un courant d'électrolyse jusqu'au dit au moins un bloc anodique
(15 ; 307 ; 407), ledit au moins un bloc anodique étant destiné à être déplacé selon
une direction sensiblement verticale (Z) au travers d'une ouverture (16) délimitée
par un caisson (3) et son revêtement intérieur (5) dudit dispositif d'électrolyse
à l'aide d'au moins un récepteur anodique (25 ; 125, 126 ; 225) de moyens de déplacement
(23) dudit dispositif d'électrolyse étant apte à coopérer avec ledit support anodique,
caractérisé en ce que le support anodique (13, 17 ; 303 ; 403) comporte au moins une surface de contact
anodique (29 ; 313 ; 413) étant apte à coopérer avec une surface de contact correspondante
(27 ; 127, 128) dudit au moins un récepteur anodique (25 ; 125, 126 ; 225) pour établir
avec ledit au moins un récepteur anodique, un contact électrique pour conduire le
courant d'électrolyse entre ledit au moins un récepteur anodique (25 ; 125, 126 ;
225) et l'ensemble anodique (12 ; 301 ; 401), et un contact mécanique pour déplacer
ledit ensemble anodique (12; 301 ; 401) selon la direction sensiblement verticale,
la au moins une surface de contact anodique (29 ; 313 ; 413) du support anodique (13,
17 ; 303 ; 403) étant disposée en dehors d'un espace défini par le dessus dudit au
moins un bloc anodique (15 ; 307 ; 407).
20. Ensemble anodique selon la revendication 19, caractérisé en ce que le support anodique (303 ; 403) de l'ensemble anodique (301 ; 401) s'étend le long
d'une direction principale correspondant à une direction transversale (X) du caisson
(3) lorsque l'ensemble anodique est reçu dans le dispositif d'électrolyse, et en ce que ledit support anodique (303 ; 403) comporte des moyens de compensation pour absorber
la dilatation dudit support anodique (303 ; 403) le long de ladite direction principale
et/ou d'une direction secondaire dudit support anodique (303 ; 403) correspondant
à une direction longitudinale (Y) dudit caisson lorsque l'ensemble anodique est installé
dans ledit dispositif d'électrolyse.
21. Ensemble anodique selon la revendication 20, caractérisé en ce que le support anodique (303 ; 403) comporte une armature (305 ; 405), supportant le
au moins un bloc anodique (307 ; 407), et une partie conductrice (311 ; 411) de l'électricité,
la au moins une surface de contact anodique (313 ; 413) dudit support anodique étant
aménagée dans ladite partie conductrice (311 ; 411).
22. Ensemble anodique selon la revendication 21, caractérisé en ce que les moyens de compensation du support anodique comprennent au moins un élément de
liaison, tel qu'un élément de liaison de type bielle (321) ou un élément de liaison
de type coulissant (421), disposé entre la au moins une surface de contact anodique
(313 ; 413) et une partie principale de l'armature, pour absorber toute dilatation
dudit support anodique (301 ; 401) le long de la direction principale ou de la direction
secondaire.
23. Ensemble anodique selon la revendication 22, caractérisé en ce que le support anodique (303) comporte deux surfaces de contact anodique (313) disposées
de chaque côté dudit support anodique par rapport à la direction principale, un premier
élément de liaison (321) disposé entre l'une des surfaces de contact anodique et la
partie principale de l'armature (305) permettant d'absorber toute dilatation dudit
support anodique le long de la direction principale et un second élément de liaison
(322) disposé entre l'autre surface de contact anodique et la partie principale de
l'armature (305) permettant d'absorber toute dilatation dudit support anodique le
long de la direction secondaire.
24. Ensemble anodique selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce qu'au moins un élément de liaison (322) permet d'absorber la dilatation du support anodique
(303) le long de la direction principale (X) et de la direction secondaire (Y), tel
qu'un élément de liaison de type rotule.
25. Cellule d'électrolyse caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications
1 à 18, ladite cellule d'électrolyse comprenant, en outre, une cuve d'électrolyse
(1 ; 101 ; 201) formée au moins en partie par le caisson (3) et le revêtement intérieur
(5) dudit dispositif d'électrolyse, et au moins un ensemble anodique (12) comportant
au moins un bloc anodique (15) destiné à être immergé partiellement dans un bain d'électrolyte
(21) contenu dans ladite cuve.
26. Installation d'électrolyse destinée à la production d'aluminium comprenant une pluralité
de dispositifs d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.
1. Elektrolysevorrichtung, die zur Herstellung von Aluminium bestimmt ist, umfassend
einen Kasten (3), der eine innere Beschichtung (5) beinhaltet, eine Öffnung (16) begrenzend,
durch die hindurch mindestens ein Anodenblock (15) bestimmt ist, verschoben zu werden,
wobei der mindestens eine Anodenblock an einer Anodenhalterung (13, 17) aufgehängt
ist, die mit dem mindestens einen Anodenblock eine in Bezug auf den Kasten bewegliche
Anodenbaugruppe (12) bildet, wobei die Vorrichtung weiter Verschiebemittel (23) umfasst,
die mindestens einen Anodenempfänger (25; 125, 126; 225) beinhaltet, der dazu bestimmt
ist, mit der Anodenhalterung zusammenzuwirken, um die Anodenbaugruppe (12) in einer
im Wesentlichen vertikalen Richtung (Z) zu verschieben, wobei die Anodenhalterung
(13, 17) dazu bestimmt ist, mit Anodenleitern verbunden zu werden, um einen Elektrolysestrom
an den mindestens einen Anodenblock (15) heranzuführen,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Anodenempfänger (25; 125, 126; 225) während seiner Verschiebung
durch die Öffnung (16) hindurch außerhalb eines Raumes disponiert ist, der durch die
Oberseite des mindestens einen Anodenblocks (15) definiert ist, wobei der mindestens
eine Anodenempfänger (25; 125, 126; 225) eine Kontaktoberfläche (27; 127, 128) beinhaltet,
die imstande ist, mit einer entsprechenden Anodenkontaktoberfläche (29) der Anodenhalterung
(13, 17) zusammenzuwirken, um mit der Anodenhalterung einen elektrischen Kontakt aufzubauen,
um den Elektrolysestrom zwischen dem mindestens einen Anodenempfänger (25; 125, 126;
225) und der Anodenbaugruppe (12) zu leiten, und einen mechanischen Kontakt, um die
Anodenbaugruppe (12) in der im Wesentlichen vertikalen Richtung zu verschieben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu bestimmt ist, mehrere Anodenbaugruppen (12) zu empfangen, die entlang einer
Längsrichtung (Y) des Kastens (3) verteilt sind, wobei sich die Anodenhalterung (13,
17) der Anodenbaugruppen (12) entlang einer Querrichtung (X) des Kastens erstreckt,
wobei die Vorrichtung weiter Kompensationsmittel (27, 29; 161, 171) beinhaltet, die
mit den Verschiebemitteln (23) zusammenwirken, um die Ausdehnung der Anodenhalterung
(13, 17) entlang der Querrichtung (X) und/oder der Längsrichtung (Y) zu absorbieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche (27; 127, 128) des mindestens einen Anodenempfängers (25; 125,
126; 225) oberhalb des mindestens einen Anodenempfängers angeordnet ist, um die Anodenbaugruppe
(12) zu halten.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Anodenempfänger (25; 125, 126; 225) ein Antriebsteil (35; 135,
136; 235), das in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung (Z) translationsgeführt
ist, und ein Elektrizitätsleitungsteil (37; 137, 138; 237) beinhaltet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche (27; 127, 128) des mindestens einen Anodenempfängers (25; 125,
126; 225) auf dem Leitungsteil des mindestens einen Anodenempfängers (37; 137, 138;
237) eingerichtet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche (27) im Wesentlichen horizontal ist, die Kompensationsmittel
die Kontaktoberfläche (27) und die Anodenkontaktoberfläche (29) der Anodenhalterung
(13, 17), die mit der Kontaktoberfläche (27) zusammenwirkt, beinhaltet, die Ausdehnung
der Anodenhalterung (13, 17) entlang der Querrichtung (X) durch Gleiten der Anodenkontaktoberfläche
(29) auf der Kontaktoberfläche (27) in der Querrichtung (X) und/oder in der Längsrichtung
(Y) der Oberfläche der Halterung absorbiert wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel ein Elektrizitätsleitungsfett umfassen, und dadurch, dass
das Gleiten der Anodenkontaktoberfläche der Anodenhalterung (13, 17) auf der Kontaktoberfläche
(27) durch die Verwendung dieses Elektrizitätsleitungsfetts, das auf eine der Oberflächen
aufgetragen wird, erleichtert wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel (161, 171) in dem mindestens einen Anodenempfänger (125,
126; 225) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel (161, 171) zwischen einem oberen Teil des mindestens einen
Anodenempfängers (125, 126; 225), der die Kontaktoberfläche (127, 128) trägt, und
dem Antriebsteil (135, 136) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel mindestens ein Anschlusselement (161) zwischen dem oberen
Teil und dem Antriebsteil (135, 136) umfassen, das es ermöglicht, die Ausdehnung der
Anodenhalterung (13, 17) entlang der Querrichtung (X) oder der Längsrichtung (Y),
wie ein Anschlusselement in der Art einer Triebstange, zu absorbieren.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebemittel (23) mit mindestens zwei Anodenempfängern (125, 126) je Anodenbaugruppe
(12) ausgerüstet sind, die beiderseits des Kastens (3) in Bezug auf die Querrichtung
(X) disponiert sind, wobei ein erstes Anschlusselement (161) des einen der Anodenempfänger
(125) es ermöglicht, die gesamte Ausdehnung der Anodenhalterung (13, 17) entlang der
Querrichtung (X) zu absorbieren, und ein zweites Anschlusselement (171) des anderen
Anodenempfängers (126) es ermöglicht, die gesamte Ausdehnung der Anodenhalterung (13,
17) entlang der Längsrichtung (Y) zu absorbieren.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel mindestens ein Anschlusselement (171) zwischen dem oberen
Teil und dem Antriebsteil (135, 136) umfassen, das es ermöglicht, die Ausdehnung der
Anodenhalterung (13, 17) entlang der Querrichtung (X) und der Längsrichtung (Y), wie
ein Anschlusselement der Art Kugelgelenk, zu absorbieren.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (135, 136) des mindestens einen Anodenempfängers (125, 126) einen
Hubmasten (163, 173) umfasst, der in Translation angetrieben wird, und eine Sohle
(165, 175), die durch das Anschlusselement (161, 171) mit dem Hubmasten (163, 173)
verbunden ist, wobei das Leitungsteil (137, 138) mindestens einen seitlichen Leiter
(167, 177) und eine Leitungsplatte (169, 179) beinhaltet, die auf der Sohle (165,
175) disponiert ist, die elektrisch mit dem mindestens einen seitlichen Leiter (167,
177) verbunden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (235) eine Umreifung (283) beinhaltet, die das Elektrizitätsleitungsteil
(237) mit einem Spiel umgibt, das ausreicht, um es dem Leitungsteil (237) zu ermöglichen,
sich im Inneren der Umreifung (283) zu verformen, und so die Ausdehnung der Anodenhalterung
(13, 17) entlang der Querrichtung (X) und/oder der Längsrichtung (Y) zu absorbieren.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungsmittel (23) mit mindestens zwei Anodenempfängern (25; 125, 126;
225) je Anodenbaugruppe (12) ausgerüstet sind, wobei die Anodenempfänger jeweils entlang
jeder Längswand des Kastens (3), außerhalb des Kastens (3) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Anodenempfänger (25; 125, 126; 225) je Anodenbaugruppe (12) getrennten
Motorisierungsmitteln (39) zugeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie Führungsmittel umfasst, die entlang der Längswände des Kastens (3), außerhalb
des Kastens (3) angeordnet sind, wobei die Führungsmittel in einer verschweißten Struktur,
die den Kasten (3) bildet, eingerichtet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die innere Beschichtung (5) begrenzte Öffnung (16) des Kastens (3) und
die Anodenbaugruppe (12) durch eine abnehmbare Abdeckung (43) abgedeckt sind.
19. Anodenbaugruppe (12; 301; 401), die dazu bestimmt ist, in einer Elektrolysevorrichtung
zur Herstellung von Aluminium installiert zu werden, wobei die Anodenbaugruppe eine
Anodenhalterung (13, 17; 303; 403) und mindestens einen Anodenblock (15; 307; 407)
umfasst, der an der Anodenhalterung aufgehängt ist, wobei die Anodenhalterung dazu
bestimmt ist, mit Anodenleitern verbunden zu werden, um einen Elektrolysestrom an
den mindestens einen Anodenblock (15; 307; 407) heranzuführen, wobei der mindestens
eine Anodenblock dazu bestimmt ist, in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung (Z)
durch eine Öffnung (16) hindurch, die durch einen Kasten (3) und dessen innere Beschichtung
(5) begrenzt ist, aus der Elektrolysevorrichtung, mithilfe mindestens eines Anodenempfängers
(25; 125, 126; 225) von Verschiebungsmitteln (23) der Elektrolysevorrichtung verschoben
zu werden, der imstande ist, mit der Anodenhalterung zusammenzuwirken,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenhalterung (13, 17; 303; 403) mindestens eine Anodenkontaktoberfläche (29;
313; 413) beinhaltet, die imstande ist, mit einer entsprechenden Kontaktoberfläche
(27; 127, 128) des mindestens einen Anodenempfängers (25; 125, 126; 225) zusammenzuwirken,
um mit dem mindestens einen Anodenempfänger einen elektrischen Kontakt aufzubauen,
um den Elektrolysestrom zwischen dem mindestens einen Anodenempfänger (25; 125, 126;
225) und der Anodenbaugruppe (12; 301; 401) zu leiten, und einen mechanischen Kontakt,
um die Anodenbaugruppe (12; 301; 401) in der im Wesentlichen vertikalen Richtung zu
verschieben, wobei die mindestens eine Anodenkontaktoberfläche (29; 313; 413) der
Anodenhalterung (13, 17; 303; 403) außerhalb eines Raumes disponiert ist, der durch
die Oberseite des mindestens einen Anodenblocks (15; 307; 407) definiert ist.
20. Anodenbaugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anodenhalterung (303; 403) der Anodenbaugruppe (301; 401) entlang einer
Hauptrichtung erstreckt, die einer Querrichtung (X) des Kastens (3) entspricht, wenn
die Anodenbaugruppe in der Elektrolysevorrichtung aufgenommen ist, und dadurch, dass
die Anodenhalterung (303; 403) Kompensationsmittel beinhaltet, um die Ausdehnung der
Anodenhalterung (303; 403) entlang der Hauptrichtung und/oder einer Sekundärrichtung
der Anodenhalterung (303; 403) entsprechend einer Längsrichtung (Y) des Kastens (3)
zu absorbieren, wenn die Anodenbaugruppe in der Elektrolysevorrichtung installiert
ist.
21. Anodenbaugruppe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenhalterung (303; 403) eine Armatur (305; 405) beinhaltet, die den mindestens
einen Anodenblock (307; 407) hält, und einen Elektrizitätsleitungsteil (311; 411),
wobei die mindestens eine Anodenkontaktoberfläche (313; 413) der Anodenhalterung in
dem Leitungsteil (311; 411) eingerichtet ist.
22. Anodenbaugruppe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel der Anodenhalterung mindestens ein Anschlusselement, wie
ein Anschlusselement in der Art einer Triebstange (321) oder ein Anschlusselement
der gleitenden Art (421) umfassen, das zwischen der mindestens einen Anodenkontaktoberfläche
(313; 413) und einem Hauptteil der Armatur disponiert ist, um die gesamte Ausdehnung
der Anodenhalterung (301 ; 401) entlang der Hauptrichtung oder der Sekundärrichtung
zu absorbieren.
23. Anodenbaugruppe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenhalterung (303) zwei Anodenkontaktoberflächen (313) beinhaltet, die auf
jeder Seite der Anodenhalterung in Bezug auf die Hauptrichtung disponiert sind, wobei
ein erstes Anschlusselement (321), das zwischen einer der Anodenkontaktoberflächen
und dem Hauptteil der Armatur (305) disponiert ist, es ermöglicht, die gesamte Ausdehnung
der Anodenhalterung entlang der Hauptrichtung zu absorbieren, und ein zweites Anschlusselement
(322), das zwischen der anderen Anodenkontaktoberfläche und dem Hauptteil der Armatur
(305) disponiert ist, es ermöglicht, die gesamte Ausdehnung der Anodenhalterung entlang
der Sekundärrichtung zu absorbieren.
24. Anodenbaugruppe nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlusselement (322) es ermöglicht, die Ausdehnung der Anodenhalterung
(303) entlang der Hauptrichtung (X) und der Sekundärrichtung (Y), wie ein Anschlusselement
in der Art eines Kugelgelenks, zu absorbieren.
25. Elektrolysezelle, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Elektrolysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 umfasst, wobei
die Elektrolysezelle weiter eine Elektrolysewanne (1; 101; 201) umfasst, die mindestens
teilweise durch den Kasten (3) und die innere Beschichtung (5) der Elektrolysevorrichtung
gebildet wird, und mindestens eine Anodenbaugruppe (12), die mindestens einen Anodenblock
(15) beinhaltet, der dazu bestimmt ist, teilweise in ein Elektrolytbad (21) eingetaucht
zu werden, das in der Wanne enthalten ist.
26. Elektrolysemaschine, die zur Herstellung von Aluminium bestimmt ist, eine Vielzahl
von Elektrolysevorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 18 umfassend.
1. An electrolytic device intended for the production of aluminum comprising a casing
(3) including an internal liner (5) delimiting an opening (16) through which at least
one anode block (15) is intended to be displaced, said at least one anode block being
suspended from an anode support (13, 17) forming, with said at least one anode block,
an anode assembly (12) movable relative to the casing, said device further comprising
displacement means (23) including at least one anode receiver (25; 125, 126; 225)
intended to cooperate with said anode support to displace the anode assembly (12)
in a substantially vertical direction (Z), said anode support (13, 17) being intended
to be connected to anode leads for supplying an electrolysis current to said at least
one anode block (15),
characterized in that said at least one anode receiver (25; 125, 126; 225) is disposed outside a space
defined by the top of said at least one anode block (15) during its displacement through
the opening (16), said at least one anode receiver (25; 125, 126; 225) including a
contact surface (27; 127, 128) being adapted to cooperate with a corresponding anode
contact surface (29) of the anode support (13, 17) to establish with said anode support,
an electrical contact for conducting the electrolysis current between said at least
one anode receiver (25; 125, 126; 225) and the anode assembly (12), and a mechanical
contact for displacing said anode assembly (12) in the substantially vertical direction.
2. The device according to claim 1, characterized in that it is intended to receive several anode assemblies (12) distributed along a longitudinal
direction (Y) of the casing (3), the anode support (13, 17) of said anode assemblies
(12) extending along a transverse direction (X) of said casing, said device further
including compensation means (27, 29; 161, 171) cooperating with the displacement
means (23) to absorb the expansion of said anode support (13, 17) along the transverse
direction (X) and/or the longitudinal direction (Y).
3. The device according to claim 2, characterized in that the contact surface (27; 127, 128) of the at least one anode receiver (25; 125, 126;
225) is arranged on top of said at least one anode receiver to support the anode assembly
(12).
4. The device according to any of claims 2 and 3, characterized in that the at least one anode receiver (25; 125, 126; 225) includes a drive portion (35;
135, 136; 235) guided in translation in the substantially vertical direction (Z) and
an electrically conductive portion (37; 137, 138; 237).
5. The device according to claim 4, characterized in that the contact surface (27; 127, 128) of the at least one anode receiver (25; 125, 126;
225) is arranged on the conductive portion of said at least one anode receiver (37;
137, 138; 237).
6. The device according to claim 5, characterized in that the contact surface (27) is substantially horizontal, the compensation means comprising
said contact surface (27) and the anode contact surface (29) of the anode support
(13, 17) cooperating with said contact surface (27), the expansion of the anode support
(13, 17) along the transverse direction (X) being absorbed by sliding of said anode
contact surface (29) on said contact surface (27) in the transverse direction (X)
and/or in the longitudinal direction (Y) of said surface of the support.
7. The device according to claim 6, characterized in that the compensation means comprise an electrically conductive grease and in that the sliding of the anode contact surface of the anode support (13, 17) on the contact
surface (27) is facilitated by the use of this electrically conductive grease applied
on one of said surfaces.
8. The device according to claim 5, characterized in that the compensation means (161, 171) are arranged in the at least one anode receiver
(125, 126; 225).
9. The device according to claim 8, characterized in that the compensation means (161, 171) are arranged between an upper portion of the at
least one anode receiver (125, 126; 225) carrying the contact surface (127, 128) and
the drive portion (135, 136).
10. The device according to claim 9, characterized in that the compensation means comprise at least one connecting element (161) between the
upper portion and the drive portion (135, 136) allowing absorbing the expansion of
said anode support (13, 17) along the transverse direction (X) or the longitudinal
direction (Y), such as a link rod type connecting element.
11. The device according to claim 10, characterized in that the displacement means (23) are equipped with at least two anode receivers (125,
126) per anode assembly (12), disposed on either side of the casing (3) relative to
the transverse direction (X), a first connecting element (161) of one of the anode
receivers (125) allowing absorbing any expansion of said anode support (13, 17) along
the transverse direction (X), and a second connecting element (171) of the other anode
receiver (126) allowing absorbing any expansion of said anode support (13, 17) along
the longitudinal direction (Y).
12. The device according to claim 9, characterized in that the compensation means comprise at least one connecting element (171) between the
upper portion and the drive portion (135, 136) allowing absorbing the expansion of
said anode support (13, 17) along the transverse direction (X) and the longitudinal
direction (Y), such as a ball joint type connecting element.
13. The device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the drive portion (135, 136) of the at least one anode receiver (125, 126) comprises
a lifting mast (163, 173) driven in translation and a base plate (165, 175) connected
to said lifting mast (163, 173) via the connecting element (161, 171), the conductive
portion (137, 138) including at least one lateral conductor (167, 177) and a conductive
plate (169, 179) disposed on said base plate (165, 175) which is electrically connected
to said at least one lateral conductor (167, 177).
14. The device according to claim 8, characterized in that the drive portion (235) includes a hoop (283) surrounding the electrically conductive
portion (237) with a sufficient clearance to allow said conductive portion (237) to
be deformed inside said hoop (283) and thus absorb the expansion of the anode support
(13, 17) along the transverse direction (X) and/or the longitudinal direction (Y).
15. The device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the displacement means (23) are equipped with at least two anode receivers (25; 125,
126; 225) per anode assembly (12), said anode receivers being respectively arranged
along each longitudinal wall of the casing (3), outside said casing (3).
16. The device according to claim 15, characterized in that the at least two anode receivers (25; 125, 126; 225) per anode assembly (12) are
associated to separate motorization means (39).
17. The device according to any one of claims 15 or 16, characterized in that it comprises guide means arranged along the longitudinal walls of the casing (3),
outside said casing (3), said guide means being arranged in a welded structure forming
said casing (3).
18. The device according to any one of claims 2 to 17, characterized in that the opening (16) delimited by the internal liner (5) of the casing (3) and the anode
assembly (12) is covered by a removable cover (43).
19. An anode assembly (12; 301; 401) intended to be installed in an electrolytic device
for the production of aluminum, said anode assembly comprising an anode support (13,
17; 303; 403) and at least one anode block (15; 307; 407) suspended from said anode
support, said anode support being intended to be connected to anode leads for supplying
an electrolysis current to said at least one anode block (15; 307; 407), said at least
one anode block being intended to be displaced in a substantially vertical direction
(Z) through an opening (16) delimited by a casing (3) and its internal liner (5) of
said electrolytic device using at least one anode receiver (25; 125, 126; 225) of
means (23) for displacing said electrolytic device being adapted to cooperate with
said anode support,
characterized in that the anode support (13, 17; 303; 403) includes at least one anode contact surface
(29; 313; 413) being adapted to cooperate with a corresponding contact surface (27;
127, 128) of said at least one anode receiver (25; 125, 126; 225) for establishing,
with said at least one anode receiver, an electrical contact for conducting the electrolysis
current between said at least one anode receiver (25; 125, 126; 225) and the anode
assembly (12; 301; 401), and a mechanical contact for displacing said anode assembly
(12; 301; 401) in the substantially vertical direction, the at least one anode contact
surface (29; 313; 413) of the anode support (13, 17; 303; 403) being disposed outside
a space defined by the top of said at least one anode block (15; 307; 407).
20. The anode assembly according to claim 19, characterized in that the anode support (303; 403) of the anode assembly (301; 401) extends along a main
direction corresponding to a transverse direction (X) of the casing (3) when the anode
assembly is received in the electrolytic device, and in that said anode support (303; 403) includes compensation means for absorbing the expansion
of said anode support (303; 403) along said main direction and/or a secondary direction
of said anode support (303; 403) corresponding to a longitudinal direction (Y) of
said casing when the anode assembly is installed in said electrolytic device.
21. The anode assembly according to claim 20, characterized in that the anode support (303; 403) includes a frame (305; 405), supporting the at least
one anode block (307; 407), and an electrically conductive portion (311; 411), the
at least one anode contact surface (313; 413) of said anode support being arranged
in said conductive portion (311; 411).
22. The anode assembly according to claim 21, characterized in that the means for compensating the anode support comprise at least one connecting element,
such as a link rod type connecting element (321) or a sliding type connecting element
(421), disposed between the at least one anode contact surface (313; 413) and a main
portion of the frame, to absorb any expansion of said anode support (301; 401) along
the main direction or the secondary direction.
23. The anode assembly according to claim 22, characterized in that the anode support (303) includes two anode contact surfaces (313) disposed on each
side of said anode support relative to the main direction, a first connecting element
(321) disposed between one of the anode contact surfaces and the main portion of the
frame (305) allowing absorbing any expansion of said anode support along the main
direction and a second connecting element (322) disposed between the other anode contact
surface and the main portion of the frame (305) allowing absorbing any expansion of
said anode support along the secondary direction.
24. The anode assembly according to any of claims 22 or 23, characterized in that at least one connecting element (322) allows absorbing the expansion of the anode
support (303) along the main direction (X) and the secondary direction (Y), such as
a ball joint type connecting element.
25. An electrolytic cell characterized in that it comprises an electrolytic device according to any one of claims 1 to 18, said
electrolytic cell further comprising an electrolytic tank (1; 101; 201) formed at
least partially by the casing (3) and the internal liner (5) of said electrolytic
device, and at least one anode assembly (12) including at least one anode block (15)
intended to be partially immersed in a electrolyte bath (21) contained in said tank.
26. An electrolysis plant intended for the production of aluminum comprising a plurality
of electrolytic devices according to any one of claims 1 to 18.
RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION
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