Brevet FR2065513A1 — publié le 19710730

La présente invention a comme objet une machine brise-croûte et d'alimentation en alumine pour cuves d'électrolyse d'aluminium et, plus particulièrement, un grstème pour le raclage et l'étalage de" l'alumine, respectivement avant et après le piquage. 5 Le piquage de la croûte, qui recouvre l'electrolyte fondu Bans les cuves d'électrolyse ignée pour la production de l'aluminium, ne se fait plus depuis de nombreuses années à la main mais à l~:aide de machines brise-croûte pneumatiques, mobiles, manoeuvrées manuellement.Récemment, elles ont été équipées d'un système pour l'alimentation en alumine et constituent ainsi 10 des machines complètes pour le service des cuves, que l'on désignera ici par la suite sous le nom de "manipulateur" de cuves. On connaît déjà de nombreuses variantes de machines brise-croûte mobiles, actionnées mécaniquement. Elles sont^soit montées sur des chariots automoteurs^soit suspendues à des bâtis mobiles au-dessus des cuves (grue à 15 semi-portique, grue à portique, pont roulant). L'alumine (oxyde d'aluminium) habituellement déposée sur la croûte n'y est généralement pas répartie de façon homogène et, de ce fait, ne pénètre pas dans l'électrolyte, au moment ou la croûte est brisée par le "manipulateur'' de cuves, dans des conditions (quantités) optimales. Si la 20 quantité est trop grande, il y a engorgement de l'électrolyte-, si la quantité est trop faible, les rendements de courant tendent à baisser. L'alimentation en alumine se fait, dans le cas des machines brise-croûte connues, soit sans tenir compte de la teneur en alumine que l'on désire avoir dans l'électrolyte, soit après mesure préalable de la concentration de 25 l'alumine au moyen d'une électrode-pilote plongée dans l'électrolyte. Dans le premier cas, la teneur en alumine peut varier dans des limites tellement larges qu'il n'est guère possible de prétendre à des rendements de courant optimaux. Dans le deuxième cas, le procédé est plutôt compliqué. L'addition de quantités optimales d'alumine dans l'électrolyte fondu, au moyen des machines 30 brise-croûte ou "manipulateurs" connus, n'a été jusqu'à ce jour peu ou pas étudiée» L'objet de l'invention est un "'manipulateur" de euves équipé de deux racloirs pour alumine, l'un disposé devant le poinçoq—piqueur, l'autre derrière, vus dans la direction du mouvement de la machine,, La couche d'alumine est entas-35 sêe vers le bord de la cuve par l'un des racloirs avant le piqijage de la croûte et elle est de nouveau étalée par l'autre racloir sur le bain, après le piquage. On obtient ainsi une couche d'alumine beaucoup plus homogène et on augmente ainsi la rentabilité de l'exploitation. 70 38417 2 2065513 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 réprésente un "manipulateur" de cuves vu en élévation 5 et une section de la cuve d'électrolyse à servir ; - la figure 2, une pale du racloir d'alumine en perspective ; - la figure 3, le racloir en poation élevée de repos j - la figure 4, le même abaissé dans la couche d'alumine et après l'opération de raclage de l'alumine sur la surface de la croûte à piquer ; 10 - la figure 5, le même soulevé, à proximité du bord de la cuve ; ■- la figure 6, le même soulevé, à proximité des anodes,et - la figure 7, le même abaissé dans la couché d'alumine, prêt à racler celle-ci. Le "manipulateur" de cuves représenté à la figure 1 est monté sur une 15 grue à semi-portique 10 s'appuyant, d'une part, sur un rail surélevé 11, guidé et entraîné par deux chariots 12 de roulement et, d'autre part, sur un train de roulement 13, non moteur, monté sur pneus et reposant sur le sol de l'atelier 100. Les deux chariots 12 de roulement sont entraînés par le moteur 14 par l'intermédiaire de l'engrenage 15 et les roues portantes 16. 20 Les deux galets de guidage sont désignés par 17. Une cuve d'électrolyse ignée est représentée de façon schématique en section, sôus 18. Il n'est pas nécessaire de donner tous les détails d'une telle cuve, car ils sont bien connus par tous les hommes de l'art. Cette figure veut surtout illustrer la position de travail habituelle des machines 25 brise-croûte et des racloirs pour alumine» Les anodes précuites 19 sont fixées au moyen de la tige 20 et de l'agrafe de serrage 21, à la barre collectrice 22 La connexion cathodique est réalisée au moyen des barres cathodiques 23. Le passage du courant au travers de la couche d'électrolyte 24, dans lequel est dissoute l'alumine, décompose cette dernière et il se dépose sur le fond 30 de la cuve 26 de l'aluminium à l'état liquide 25. La croûte désignée par 27 est constituée par l'électrolyte aolidifé et par de l'alumine non dissoute ; la couverture d'alumine est désignée par 28. Le "manipulateur" de cuves, illustré dans l'exemple, est conçu pour le service de deux séries parallèles de cuves d'électrolyse. 35 Sur le portique 38 de la grue, sent monté un compresseur 39 avec moteur 40 et réservoir 41, qui fournit l'air comprimé nécessaire aux outils pneumatiques Sont également montés sur le portique, le silo d'alumine 42 avec trémie de remplissage 43 et filtre 44 pour l'air évacué. 70 38417 3 2065513 Dans l'exécution selon l'exemple, une conduite d'alumine 54 est disposée de part etVd'autre .du poinçon-piqueur 75, va dans le sens du mouvement de la machine ; grâce à cet arrangement, on peut alimenter en alumine l'électrolyte, quel que soit le sens du mouvement de la machine. 5 La commande de la marche automatique du "manipulateur" de cuves, de même que le remplissage du silo d'alumine, l'alimentation en alumine de la cuve et les commandes des systèmes mécaniques de service sont assurés par de l'appareillage électronique conventionnel. Il faut éviter que, localement, trop d'alumine puisse pénétrer dans 10 l'électrolyte 24 au moment du piquage de la croûte 27 et trouble ainsi la bonne marche de la cuve. A cette fin, la couche dfalumine est balayée devant le poinçon 75 (par rapport à la direction du mouvement de la machine) et entassée contre le bord de la cuve, puis étalée à nouveau derrière le poinçon 75, sur la croûte 27, vers les anodes. Ces opérations se font, conformément à 15 l'invention, à l'aide d'unjystème de deux racloirs 113 pour alumine (disposés sur chacun des côtés du poinçon 75), représenté à la figure 1 et dont l'action est illustrée en détail par les figures 3 à 7. Chacun des racMrs 113 pour alumine est composé d'une pale 114 (figure 2) qui, dans l'exemple présenté, est montée de façon à pouvoir pivoter autour 20 d'un axe de rotation 115, lui-même articulé à l'extrémité libre du bras 116 du racloir, et maintenue en sa position normale de travail au moyen des ressorts de rappel 117. Lorsque des résistances se manifestent au cours du raclage ou de l'étalage de la couverture d'alumine, la pale du racloir s'incline d'un mouvement élastique vers l'anode ou vers le bord de la cuve. Les goupilles 118 25 (figure 2) empêchent un glissement de l'axe 115. Le bras 116 du racloir est placé en position de repos ou de travail par le vérin.pneumatique 119, avec piston 120 et tige de piston 121, avec l'intermédiaire du joint articulé 122, La position de repos est représentée à la figure 3. Le mouvement de translation est transmis au bras du racloir 116 par le 30 vérin pneumatique de déplacement 123, avec piston 124 et tige de piston 125. L'ensemble décrit est fixé au balancier 126 et peut pivoter autour de l'axe 127. Le soulèvement du racloir hors de la couche d'alumine et son abaissement dans la même se font par un mouvement de rotation du balancier 126. Ce mouvement, est commandé par le vérin oscillant 128, avec piston 129 et tige de piston 130. 35 La figure 4 montre le racloir pour alumine après l'opération de raclage de la couche d'alumine. La pale se trouve en position 131 de la trajectoire de travail 132, marquée en pointillé. 70 38417 4 2065513 La figure 5 montre la position de la paie 114 du racloir, après son soulèvement hors de la couche d'alumine. La pale a passé de la position 131, à proximité du bord de la cuve, à la position 133 de la trajectoire de travail 132. Ce mouvement est dû au vérin oscillant 128. 5 La figure 6 montre la paie du racloir après son déplacement de la position 133 à la position 134 sur la trajectoire 132, par-dessus la couche d'alumine jusqu'à proximité de l'anode. Ce mouvement horizontal est dû au vérin 123 de translation. La figure 7 montre la pale 114 du racloir plongée dans la couche 10 d'alumine, à proximité des anodes. Le mouvement correspond au passage de la position 134 à la position 135 de la trajectoire de travail 132. Le mouvement vertical de la pale 114 est dû au vérin oscillant 128. Le mouvement de la pale 114 de la position 135 à la position 131 a comme conséquence un raclage de la couche d'alumine et son entassement vers le bord de la cuve. 15 L'alumine fraîchement distribuée sur la cuve est relativement froide. Par l'action du racloir, elle est mélangée avec celle qui a déjà séjourne sur la croûte et qui est chaude, cela améliore la conduite des cuves. Lors du service des t&tes de cuve, les racloirs pour alumine sont maintenus en position de repos. 20 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 70 38417 5 2065513 REVENDICATIONS 1. Manipulateur de cuves mobile destiné au piquage des croûtes des cuves d'électrolyse ignée pour aluminium, équipé d'une machine brise-croûte 5 et d?un système d'alimentation de la cuve en alumine, caractérisé en ce que, à l'avant et à l'arrière du poinçon-piqueur, en considérant la direction de marche du manipulateur, est disposé un racloir pour alumine, célui placé à l'avant du poinçon étant actionné de façon à racler l'alumine vers le bord de la cuve et l'autre, placé à l'arrière du poinçon, étant actionné 10 de façon à étaler l'alumine en direction de l'anode. 2. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pale du racloir est fixée de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe de rotation, lui-même articulé à l'extrémité libre du bras du racloir et en ce que ladite pale est maintenue en sa position de travail normale par des ressorts de 15 rappel.