Brevet FR2226477A1 — publié le 19741115

L'invention concerne les dispositifs pour l'arrachage et la remise en place des goujons d'anode des électrolysours d'alumunium avec une amenée supérieure du courant. Ces dispositifs sont utilisés pour arracher les goujons d'anodes et pour la mise en place des goujons nettoyés dans l'anode de l'électro- lyseur. L'invention peut être utilisée pour les opérations avec des goujons anodiques possédant dans leur partie supérieure (sur la tete de la tige de goujon) deux méplats et deux encoches. Dans les électrolyseurs pour la production de l'aluminium, possédant une amenée supérieure de courant et une anode continue à auto-consommation, l'amenée du courant à l'anode par des barres d'amenée de courant à anode est réalisée par des tiges fixées aux goujons d'anode (des tiges d'acier à section ronde) plantés verticalement dans le corps de l'anode et transmettant au cadre anodique effort vertical dû au poids de l'anode.Les goujons anodiques sont plantés dans l'anode à des profondeurs différentes (niveaux), et à mesure de la consommation de l'anode et de sa descente, on doit extraire les goujons d'un niveau plus bas de l'anode et, après les avoir débarassés de la masse anodique agglomérée dessins, les installer dans l'anode à un niveau plus élevé (à une moindre profondeur). L'opérati9n qui consiste à arracher les goujons de l'anode et à les remettre dans l'anode est réalisée au moyen de divers dispositifs prévus à cette fin. On connait des dispositifs pour l'arrachage et la remise en place des goujons anodiques avec des pinces de fixation des tiges, qui sont bloquées soit à la main, soit automatiquement. Dans la pratique on utilise surtout des dispositifs avec des pinces automatiques (voir-le certificat d'auteur URSS NO 168456). Ces pinces sont prévues pour serrer les tiges de goujons anodiques possédant dans leur tête une goupille d'arrêt transversale à section ronde. te diamètre extérieur des pinces pour les tiges à goupille d'arrêt transversale, déterminé par la longueur de la goupille d'arret et conditionné par la solidité nécessaire de la pince, est égale à 215-230 mm. A l'heure actuelle, dans l'industrie de l'aluminium on utilise largement des électrolyseurs avec des goujons anodiques en acier, dotés de tiges en aluminium. Pour les goujons en acier avec des tiges de goujons en aluminium, le diamètre extérieur de la pince ne doit pas dépasser 185 mm, et c'est pourquoi, pour ces tiges de goujons, on ne peut pas utiliser les pinces automatiques mentionnées. Pour réduire le diamètre extérieur de la pince, sur les têtes des tiges (al.uminium) de goujons (acier) on prévoit à la place de ladite goupille d'arrtt deux méplats et deux encoches, ce qui nécessite l'utilisation de pinces à tiges d'une autre conception que ceux pour les tiges de goujons à goupille d'arrêt transversale0 Une telle pince pour les tiges de goujons avec deux encoches et deux méplats sur la tdte est décrite dans le brevet français NO 1324228. te dispositif arrache-goujons décrit dans ce brevet se compose d'un tube vertical au bout inférieur duquel est fixée une pince possédant des mâchoires qui glissent sur la surface intérieure conique d'une pièce de guidage et qui sont liées par des ciblera et par un ressort d'amortissement à l'armature d'un électro-aimant, qui permet de réaliser le rappel des mâchoires de pince ainsi que leur f.ization en position supérieure extrême Cependant, dans le dispositif arrache-goujons indiqué, l'électro-aimant se trouve à l'intérieur de la pince pouvant 8tre animée dtun mouvement rotatif et de va-et-vient vertical par rapport au pont de la machinez Cela nécessite une amenée de courant à l'électro-aimant compliquée, utilisant des contacts capteurs de courant spéciaux qui compliquent le dispositif ainsi que son entretien, et diminuent la fiabilité de fonctionnement de l'électro-aimant de fixation0 Un autre inconvénient de ce dispositif réside dans l'impossibilité de réaliser les mâchoires de pince en acier résistant à l'usure thermiquement traitée ce qui est dA au faible effort de traction de l'électro-aimant (à l'intérieur de la pince il est impossible d'installer, à eause de son faible encombrement un électro-aimant puissant), qui est transmis aux mâchoires de pince par l'intermédiaire de l'amortisseur à ressort et des câbles, ce faible effort étant insuffisant pour surmonter les forces magnétiques attirant les mâchoires contre la tige de goujon, dans le cas où les mâchoires sont réalisées en acier de construction magnétique. tes mâchoires de pince du dispositif selon le brevet indiqué sont réalisées en acier amagnétique, possédant des qualités mécaniques basses, ce qui entraîne leur usure rapide et le démontage fréquent de la pince pour le remplacement des mâchoires usées. Encore un autre inconvénient du dispositif d'accrochage est la réalisation d'une suspension souple des mâchoires de pince, avec des câbles, ce qui peut entraîner le serrage défectueux de la tige par les mâchoires, du fait qu'elle peuvent s'écarter dans n'importe quel sens et se déplacer dans le sens vertical à cause du frottement de la tête de tige de goujon se déplaçant à l'intérieur de la pince, c'est-à-dire l'endommagement des mâchoires et la chute de la tige anodique s'échappant de la pince. Le but de la présente-invention- est d'élimine les inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, l'invention vise un dispositif pour l'arrachage et la remise en place des goujons d'anode des électrolyseurs d'aluminium, dans lequel la suspension des pattes de pince et la disposition du fixateur de leur position haute assureraient un accrochage fiable de la tige de goujon, une simplification de l'amenée de courant au fixateur électromagnétique, une augmentation de la durée de service du dispositif et une simplification de son entretien. Ce problème est résolu par la mise au point d'un dispositif pour l'arrachage et la remise en place des goujons d'anode des électrolyseurs d'aluminium, avec une amenée supérieure du courant, comportant une traverse avec une barre creuse transmettant le mouvement de translation axial et de rotation aux goujons d'anode, montée sur le chariot d'un pont roulant avec une barre, qui porte une pince constituée par une douille dans laquelle sont montées des pattes de pince, fixées sur une suspension se déplaçant dans la douille et reliée à un fixateur de la position haute des pattes de pince, ledit dispositif étant caractérisé, selon l'invention, en ce que la suspension est constituée par une barre métallique et possède des éléments de limitation du déplacement radial des pattes de pince reliées entre elles par des ressorts, ledit fixateur étant monté sur la traverse et possédant une tige le reliant à la suspension et passant par une ouverture centrale ménagée dans ladite barre arrache-goujons. Un tel dispositif, comportant une suspension rigide reliant les pattes de pince à un fixateur disposé sur la traverse, assure une prise sûre de la tête de tige de goujon dans les pinces, du fait de la limitation des déplacements éventuels des pattes de pince et de la fixation de celles-ci dans une position assignée par rapport à l'axe de la pince. Le fait que le fixateur soit monté sur une traverse qui ne tourne pas simplifie l'amenée du courant à l'électro-aimant, car dans ce cas il n'est pas nécessaire de recourir à des contacts capteurs de courant spéciaux. Le fixateur de la position supérieure des pattes à électroaimant disposé sur la traverse permet d'utiliser des pattes de pince en acier magnétique résistant ayant subi un traitement thermique, ce qui prolonge sensiblement la durée de service des pattes de pince et simplifie l'entretien du dispositif. Il est avantageux d'utiliser, en tant que fixateur de la position supérieure des pattes, un fixateur électromagnétique et de relier l'armature de l'électro-aimant à une butée à l'aide de tirants sur lesquels sont enfilés des ressorts préalablement comprimés, et de doter le fixateur de ressorts de rappel de la butée en position initiale. Ceci permet de prévenir la mise hors de service de l'électro-aimant en cas d'enclenchement intempestif et assure la fixation des pattes de pince en position supérieure seulement au moment opportun, lors du desserrage de la pince de tige. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1, le dispositif selon l'invention, vu de côté; - la figure 2, la pince du dispositif selon l'invention, vu en coupe suivant son axe longitudinal; - la figure 3, une vue en coupe suivant III-III de la figure 2; - la figure 4, le fixateur électromagnétique de la position supérieure des pattes de pince(vue en coupe suivant son axe longitudinal, avec arrachements). Le dispositif pour l'arrachage des goujons d'anode des électrolyseurs d'aluminium comporte une pince 1 reliée à l'aide d'un ensemble d'isolement électrique 2 à une barre arrachegoujons creuse 3 possédant une section transversale carrée et passant par une ouverture carrée ménagée dans le réducteur 4 monté sur la cage 5 du chariot de levage (non représenté sur les dessins)d'un pont roulant. La barre arrache-goujons 3 est suspendue à l'aide d'un palier de butée 6 (figure 4) à une traverse 7 reliée par l'intermédiaire de poulies 8 (figure 1) et d'un câble à un mécanisme de levage monté sur le chariot de levage du pont roulant (non représenté sur les dessins) et servant à abaisser ou relever la barre 3 avec la pince 1. La barre 3 est mise en rotation par le réducteur 4. Pour limiter l'angle de rotation de la barre sont prévues des butées 9 et des interrupteurs de fin de course 10. Sur la traverse 7 est monté un fixateur il à électro-aimant prévu la séparation automatique de la pince 1 d'avec le goujon d'anode 12. La pince 1 comprend une pièce de base 13 (figure 2), une douille 14 avec une ouverture d'entrée inférieure pour récevoir la tete du goujon d'anode 12, une suspension (barre métallique) 15 avec un doigt d'arrêt 16, des pattes de pince 17 montées sur la suspension 15 à l'aide d'articulations 18 et de ressorts 19 (figure 3). La suspension 15 est dotée de limiteurs (dans le cas considéré, de saillies) qui empêchent le rapprochement des pattes 17 l'une de l'autre sous l'action des ressorts 19, qui déplacent ces dernières dans le sens radial. ta pièce de base 13 est tendue solidaire de la douille 14 par l'intermédiaire d'un accouplement à cannelures et d'un écrou 20 (figure 2). La suspension 15 est serrée en- position inférieure extrême par un ressort 21. A la suspension 15 est liée une tige 22 passant par une ouverture aménagée dans la barre 3 et reliée au fixateur à électro-aimant 11 de la position supérieure des pattes 17. La pièce de base 13 sert à transmettre, par l'intermédiaire de la douille 14, uncoue de rotation au goujon d'anode 12. tes pattes de pince 17 sont prévues pour transmettre un effort axial au goujon d'anode 12 et à retenir le goujon arraché de l'anode dans la pince 1. Pour limiter le mouvement vertical des pattes de pince 17 par rapport à la suspension 15 on a ménagé sur lesdites pattes des bossages qui embrassent des bossages prévues sur les faces latérales de la suspension 15. Le fixateur à électro-aimant 1 1 comporte un électro-aimant 23 (figure 4) à l'armature duquel est reliée une butée 24 à l'aide d'une plaque 25, de deux tirants 26 et de deux paires de ressorts 27 (préalablement comprimés) et 28 prévus pourile rappel en position initiale de la butée 24. La butée 24 se déplace avec l'armature de l'électro-aimant 23 dans le sens horizontal et peut passer sous le colet d'une douille 29 fixée sur la partie supérieure de la tige 22. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. La pince montée sur la barre arr & he-goujons 3 est alignée par déplacement du chariot du pont roulant avec la barre 3, sur l'axe du goujon et est descendue à fond sur la tête du goujon. Lorsque les méplats du goujon coïncident avec l'ouverture d'entrée de la douille 14, ce qui est signalé par une faible descente de la barre 7 avec la pince 1 (selon la grandeur du mou des cables raccordant la traverse au chariot), il se produit une descente ultérieure de la barre 3, et la pince s'engage sur la tête de goujon 12 jusqu'à refus. Lorsque la douille 14 s'emmanche sur la tête du goujon 12, les pattes de pince 17 sont écartées par la tête du goujon et entrent dans les gorges de celle-ci sous l'action des ressorts 19. Lors de la levée de la barre 3, les pattes de pince 17 et la suspension 15 descendent par rapport à la douille 14 et bloquent le goujon 12 dans la pince 1. Alors, la butée 24 et l'armature de l'électro-aimant 23 se trouvent en position initiale et n'empêchent pas le déplacement vertical de la tige 22, ainsi que de la suspension 15 et des pattes de pince 17 reliées à elle. Ainsi, lors de la rotation et de la levée de la barre 3, le goujon est soumis à un couple de rotation et à un effort axial.Les interrupteurs de fin de course 10 et les butées 9 montées sur le réducteur 4 limitent l'angle de rotation de la barre 3, car le goujon en acier et aliminium est conçu de façon à ne permettre la rotation du goujon dans l'anode de l'électrolysecr que d'un angle dtermine. Après l'extraction du goujon de l'anode ou d'un panier porte-goujons, son transport et son installation dans le panier porte-goujons (ou dans l'anode), pour dégager le goujon de la pince 1 on abaisse le goujon jusqu a appui. Alors la barre 3 et la pince 1 continuent le descendre, tandis que la suspension 15 et les pattes de pince 17 qui se trouvent à l'intérieur de- la pince 1 et la tige 22 sont relevés par rapport à la pièce de base 12 à une hauteur égale à la valeur de la course axiale. Pour séparer la pince 1 de la tête du goujon, on enclenche l'électro-aimant 23; alors la butée 24 fixée sur l'armature de l'électro-aimant 23 passe sous le collet de la douille 29 se trouvant sur la tige 22. Lors de la montée de la pince, la butée 24 retient la tige 22 et la suspension 15 avec les pattes de pince 17 en position supérieure extrême, ce qui permet aux pattes de pince 17 de s'écarter en libérant la tête du goujon 12. Après le débranchement de l'électro-aimant 23, la butée 24 et l'armature ne peuvent pas, sous l'action des ressorts 27 et 28, sortir de dessous le collet de la douille 29, sur lequel agit le ressort 21. Lors de la descente consécutive de la pince 1 sur la tête du goujon jusqu a refus, le collet de la douille 29 se relève un peu ét libère la butée 24 qui, sous l'action des ressorts 27 et 28, revient en position initiale avec l'armature de l'électro-aimant 23. La pince 1 serre le goujon 12. Lors du transport du goujon et en cas d'appui accidentel de celui-ci, le goujon ne peut pas se détacher de la pince 1, car la butée 24, qui se trouve en position initiale avec l'armature de l'électro-aimant, ne peut fixer la position de la tige 22 avec la suspension 15 et les pattes de pince 17. En cas de pression accidentelle sur le bouton d'enclenchement de l'électroaimant 23 lorsque le goujon est suspendu à la pince, la butée 24 vient s'appuyer contre le collet de la douille 29. Pour qu'à ce moment l'enroulement de l'électro-aimant 27 ne soit pas grillé et pour que l'armature de l'électro-aimant soit complètement attirée par la bobine, la plaque;25 se déplace sur les tirants 26 immobiles, en parcourant une distance égale à la course de l'armature, et comprime les ressorts de sécurité 27. L'introduction dans la pince de la pièce intermédiaire (la suspension) qui est liée par articulation aux pattes de pince, retenues par des ressorts, et possédant des bossages embrassant les faces latérales de la suspension, permet d'assurer le fonctionnement fiable du dispositif arrache-goujons. La conception et la disposition du fixateur électromagnétique permettent de simplifier l'amenée du courant à l'él'èctro-aimant, que l'on peut réaliser dans ce cas à l'aide d'un câble souple, et d'augmenter la durée de service des pattes de pince, car elles peuvent être exécutées en acier magnétique solide traité thermiquement. D'autre part, la construction du dispositif arrache-goujons avec une suspension métallique rigide et une disposition plus convenable du fixateur électromagnétique permet d'engager jusqu'à refus la pince sur la tête du goujon, ce qui permet d'accroître le rendement du dispositif arrache-goujons et assure la pénétration correcte des bossages des pattes de pince dans les gorges de la tête de goujon. tes particularités indiquées du dispositif proposé améliorent la fiabilité et l'efficacité de fonctionnement du dispositif arrachegoujons en comparaison avec les dispositifs connus. te dispositif a étépssayé avec succès à l'usine. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A g I O N S REVENDICAIONS 1. Dispositif pour arracher et remettre en place les goujons d'anode des électrolyseurs d'aluminium pourvus d'une amenée de courant supérieure, du type comportant une traverse montée sur le chariot de levage d'un pont roulant et munie d'une barre arrache-goujons creuse exécutant un mouvement de translation et de rotation et portant une pince constituée par une douille à l'intérieur de laquelle sont placées des pattes de préhension fixées à une suspension se déplaçant à l'intérieur de ladite douille et reliée à un fixateur maintenant les pattes de préhension en position supérieure, caractérisé en ce que la suspension 15 se présente sous forme d'une tige métallique et possède des éléments de limitation du mouvement radial des pattes de préhension 17, qui sont reliées entre elles par des ressorts, et en ce que le fixateur 11 est monté sur la traverse 7 et est relié à la suspension 15 par une tige 22 passant par l'ouverture centrale de la barre arrache-goujons 3. 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fixateur 11 comporte un électro-aimant 27 dont l'armature reliée à une butée 24 à l'aide de tirants 26 sur lesquels sont enfilés des ressorts 28 préalablement comprimés, et'en ce que ledit fixateur possède des ressorts 28 pour le rappel de la butée 24 en position initiale.