Brevet FR2395334A1 — publié le 19790119

La présente invention concerne la fabrication d'électro- des au carbone à partir d'une matière pateuse qui est compactée par vibrations dans un moule de forme appropriée. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise une machine constituée par une table vibrante sur laquelle est fixé le moule, qui est ouvert à sa partie supérieure pour permettre son remplissage, et un plateau pesant formant couvercle qui est introduit par le haut dans le moule, après son remplissage, et appuie sur la charge de matière contenue dans ce dernier pendant le compactage; la table vibrante repose sur des ressorts et comporte deux arbres à balourd horizontaux, parallèles et tournant en sens inverse pour soumettre la table et le moule à un mouvement oscillatoire vertical. Dans les procédés connus, la vitesse de rotation des arbres à balourd et la durée du compactage sont prédéterminés par des essais et maintenus constants pour la fabrication d'une série d'électrodes. Or, on a constaté que la vitesse de rotation optimale, permettant d'obtenir la meilleure qualité d'électrode avec une durée de compactage minimale était fonction de la qualité de la patte et notamment de sa composition, sa granulométrie et sa température. Le but de la présente invention est d'augmenter la cadence de fabrication de ces machines on utilisant pour le compactage de chaque électrode la vitesse de rotation optimale et en arrêtant le compactage dès que l'électrode a la hauteur voulue. Conformément à l'invention, on choisit la vitesse de rotation des arbres à balourd de telle sorte que les rebonds du couvercle soient réguliers et que le rapport de leur fréquence à la fréquence fondamentale des vibrations du moule soit un nombre fractionnaire. Pour une vitesse de rotation des arbres à balourd comprise entre 1 100 et 1 300 t/min, la fréquence des rebonds du couvercle sera égale à la moitié de la fréquence fondamentale des vibrations du moule. Pour une vitesse de rotation des arbres à balourd comprise entre 1 200 et 1 500 t/min, la fréquence des rebonds du couvercle sera égale aux 2/3 de la fréquence fondamentale des vibrations du moule.A des vitesses supérieures à 1 500 t/min, vitesses quSl ntest pas habituel de dépasser pour ce genre de machine 9 correspondraient d'autres rapports de fréquences; ces vitesses pourraient éventuellement autre utilisées dans le cadre de l'invention0 Si on analyse le signal délivre, par un accéléromètre placé sur le couvercle, pendant la marche de la machine, on y relève une composante à la fréquence fondamentale des vibrations du moule et des harmoniques et sous-harmoniques, et on constate qu'en régime optimal la fréquence de l'un des sous-harmoniques est la même que celle des rebonds et son amplitude est sensiblement égale à celle de la composante fondamentale.C'est cette propriété que l'on utilise, conformément à l'invention, pour règler la vitesse de rotation des arbres à balourd. L'installation, objet de l'invention, est caractérisée en ce quelle comporte, outre la machine à vibrer, un régulateur de vitesse contrôlant la vitesse des arbres à balourd, un accéléromètre placé sur le couvercle du moule et mesurant ses accélérations verticales, un premier amplificateur sélectif qui amplifie la composante fondamentale, à la fréquence des vibrations du moule, du signal délivré par l'accéléromètre et fournit un signal fonction de l'amplitude de cette composante, un second amplificateur sélectif qui amplifie le sous-harmonique du signal de ltaccéléromètre dont la fréquence est égale à celle des rebonds, en régime optimal, et un comparateur d'amplitude des signaux délivrés par les deux amplificateurs qui commande la mise en mémoire de la valeur de la vitesse de rotation des arbres à balourd pour laquelle les amplitudes de ces signaux sont sensiblement égales, cette valeur étant utilisée comme consigne par le régulateur de vitesse. Pour le démarrage de la machine, la consigne du régulateur de vitesse est fixée manuellement à une valeur plafond et dès que le comparateur commande la mise en mémoire de la valeur de la vitesse correspondant au régime optimal, cette valeur est substituée à la valeur plafond comme consigne du régulateur. Pour le contr8le de hauteur de l'élestrode, la machine comporte un détecteur de proximité monté sur la paroi du moule et coopérant avec une palette de déclenchement solidaire du couvercle; ce détecteur commande l'arrêt du moteur dentratnement des arbres à balourd dès que la hauteur dtélectrode prédéterminée est obtenue. Par mesure de sécurité, une minuterie commande l'arrêt du moteur ou un dispositif d'alarme au cas où la hauteur voulue ne serait pas atteinte après un temps prédéterminé. L'ensemble des dispositifs conforme a l'invention permet de contrôler la hauteur de toutes les électrodes produites et de réduire les rebuts, d'améliorer la conduite de la machine en rendant le réglage de vitesse automatique, de faciliter la surveillance et d'accrottre la production puisque le réglage optimal de la vitesse des arbres à balourd assure le meilleur rendement. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui illustrent l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en élévation d'une machine à vibrer pour la mise en oeuvre de l'invention, certaines parties étant représentées en coupe, et La figure 2 est le schéma du dispositif de contrôle de la vitesse de rotation des arbres à balourd. La machine représentée sur la figure 1 est constituée par un moule à section rectangulaire 10 fixé rigidement sur une table vibrante 12 et ouvert à son extrémité supérieure. La table vibrante comporte deux arbres à balourd 14 et deux rangées de ressorts 16 supportent l'ensemble. Le couvercle du moule est constitué par un plateau pesant 18 fixé rigidement à une traverse 20 portant des tiges de guidage verticales 24 qui coopérent avec des douilles 26 portées par un cadre 28 solidaire du moule. Les arbres à balourd sont entratnés en sens inverse et à la m8me vitesse et leurs rotations sont synchronisés pour que les composantes horizontales des forces de vibration qu'ils engendrent soient égales et opposées. Lorsqu'ils tournent, les arbres à balourd soumettent l'ensemble vibrant constitué par la table 12, le moule 10 et sa charge à des vibrations verticales dont la fréquence fondamentale correspond à la vitesse de rotation des arbres. Le couvercle 18 qui est libre de se mouvoir verticalement rebondit sur la matière contenue dans le moule et descend progressivement au fur et à mesure que la matière se tasse. Quand le couvercle a atteint un niveau prédéterminé, correspondant à la hauteur désirée pour le produit moulé, un détecteur de proximité 30 monté sur la paroi du moule et, actionné par une palette de déclenchement 32 solidaire du couvercle, commande l'arrêt de la machine. Une minuterie, non représentée sur le dessin, commande un dispositif d'alarme si le détecteur 30 n'a pas fonctionné au bout d'un temps prédéterminé après la mise en marche de la machine. Un aceélérosètre 34 est fixé sur le couvercle 18. Le signal qui délivre, lorsque la machine fonctionne, est complexe et comporte une composante fondamentale dont la fréquence est égale à la fréquence des vibrations du moule et des harmoniques et sous-harmoniques de cette fréquence. Ce signal est appliqué à un calculateur de vitesse de régime optimal dont le schéma est représenté sur la figure 2 et qui comprend deux amplificateurs sélectifs 36 et 38, un comparateur d'amplitude 40, une dynamo tachymétrique 42 mesurant la vitesse de rotation des arbres à balourd et un registre mémoire 44. L'amplificateur 36 délivre un signal qui est fonction de l'amplitude de la composante fondamentale du signal de l'accéléromètre et l'amplificateur 38 un signal qui est fonction de l'amplitude d'un sous-harmonique du signal de l'accéléromètre. Dans la zone des vitesses de rotation des arbres à balourd comprise entre 1 100 et 1 300 t/mn., c'est le sous-harmonique 1/2 (fréquence moitié de la fréquence fondamentale) qui est amplifié par l'ampli- ficateur 38 et dans la zone des vitesses entre 1 200 et 1500 t/mn., c'est le sous-harmonique 2/3 (fréquence 2/3 de la fréquence fondamentale). Les signaux des amplificateurs 38 et 40 sont appliqués au comparateur d'amplitude 40. La machine comporte, en outre, un régulateur de vitesse 45 qui agit sur le moteur entratnant les arbres à balourd ou sur un dispositif d'accouplement placé entre le moteur et les arbres pour contrôler la vitesse de ces derniers. Ce régulateur peut utiliser les consignes fournies d'une part, par le registre mémoire 44 et d'autre part, par un dispositif a commande manuelle, tel qutun potentiomètre 46; un sélecteur 48 permet d'utiliser l'une ou l'autre de ces consignes. Le calculateur de vitesse optimale est complété par un filtre 50 et un convertisseur analogique digital 52 placés entre la dynamo tachymétrique et le registre mémoire 44, un convertisseur digital analogique 54 placé entre le registre mémoire et le sélecteur 48, un dispositif de visualisation de vitesse optimale 56 et un témoin lumineux de fonctionnement à la vitesse optimale 58. Avant la mise en marche de la machine, un dispositif de remise à zéro permet d'effacer la mémoire du registre 44 et de relier, au moyen du sélecteur 48, le régulateur de vitesse 45 au potentiomètre 46 qui fixe une vitesse de consigne plafond pour les arbres à balourd. A la mise en route, la vitesse de rotation des arbres à balourd augmente progressivement. Lorsque le comparateur 40 détecte l'égalité des amplitudes des signaux des amplificateurs 36 et 38 ce qui correspond à l'égalité des amplitudes de la composante fondamentale et du sous-harmonique sélectionné du signal de l'accéléromètre, il commande la mise en mémoire, dans le registre 44, de la valeur de la vitesse de rotation des arbres à balourd mesurée, à ce moment là, par la dynamo tachymétrique 42. Sinulta- nément, le sélecteur 48 commandé par le comparateur 40 substitue à la consigne de vitesse plafond fixée par le potentiomètre 86, la consigne de vitesse optimale en mémoire dans le registre 84 et le témoin 58 s'allume; la vitesse optimale est inscrite sur le dispositif de visualisation 56. Le régulateur de vitesse maintient ensuite la vitesse de rotation des arbres à balourd égale à la vitesse optimale mise en mémoire jusqutà la fin de Iropération qui est déclenchée par le détecteur 30. Des modifications peuvent être apportées aux moyens décrits à titre d'exemple, par l'emploi de moyens équivalents. Ainsi un capteur de pression acoustique placé à proximité de la machine peut remplacer l'accéléromètre fixé sur le couvercle, le dispositif d'analyse des signaux étant modifié en conséquence. I1 est bien entendu que ces modifications entrent dans le cadre de l'invention. L'invention est utilisable pour la fabrication d'électrodes au carbone, notamment pour la production d'aluminium par électrolyse. REVEDICATI0NS 1. Procédé de fabrication d'électrodes au carbone à partir d'une matière pâteuse qui est compactée par vibrations dans un moule solidaire d'une table vibrante et fermé par un couvercle qui est libre de se mouvoir verticalement par rapport au moule et rebondit sur la matière contenue dans le moule pendant le compactage, caractérisé en ce que les rebonds du couvercle s'effectuent régulièrement à une fréquence qui est une fraction de la fréquence fondamentale des vibrations du moule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fré quence des vibrations du moule est comprise entre 18 et 22 Hz et la fréquence des rebonds du couvercle est égale à la moitié de la fréquence des vibrations. 3o Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fré quence des vibrations du moule est comprise entre 20 et 25 Hz et la fréquence des rebonds du couvercle est égale aux 2/3 de la fréquence des vibrations. 4. Installation pour la fabrication d'électrodes au carbone à partir d'une matière péteuse comportant une table vibrante munie de deux arbres à balourd horizontaux, parallèles et tournant en sens inverse, un moule fixé sur la table et ouvert à sa partie supé rieure pour permettre son remplissage et un couvercle pesant placé sur la charge de matière contenue dans le moule, caractérisé en ce quelle comporte, en outre, un régulateur de vitesse contr8lant la vitesse des arbres à balourd, un accéléromètre placé sur le couvercle et mesurant ses accélérations verticales, un premier amplificateur sélectif qui amplifie la composante fondamentale, dont la fréquence est égale à la fréquence des vibrations du moule, du signal délivré par l'accéléromètre et fournit un signal fonction de l'amplitude de cette composante, un second amplificateur sélectif qui amplifie le sous-harmonique du signal de l'accéléromètre dont la fréquence est égale, en régime optimal, à celle des rebonds du couvercle et fournit un signal fonction de l'amplitude de cette composante, un comparateur d'amplitudes des signaux délivrés par les deux amplificateurs, un organe de mesure de la vitesse de rotation des arbres à balourd et un dispositif de mise en mémoire de la valeur de cette vitesse, le comparateur d'amplitude commandant ce dispositif pour enregistrer la valeur de la vitesse optimale pour laquelle les amplitudes des signaux délivrés par les deux amplificateurs sont égales et imposant cette vitesse optimale corme consigne au régulateur de vitesse. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce quelle comprend un sélecteur reliant le régulateur de vitesse soit à un dispositif à commande manuelle pour la fixation d'une consigne de vitesse plafond, soit à un dispositif de mise en mémoire et ce sélecteur est commandé par le comparateur d'ampli tude pour substituer à la consigne de vitesse plafond la consigne de vitesse optimale quand les amplitudes des signaux des deux amplificateurs sont égales. 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un détecteur de proximité monté sur la paroi du moule et coopérant avec une palette de déclenchement soli daire du couvercle pour commander l'arrAt des arbres à balourd dès que le couvercle a atteint un niveau prédéterminé corres pondant à la hauteur voulue du produit moulé. 7. Installation selon la revendication 4 dans laquelle l'accéléro- mètre fixé sur le couvercle est remplacé par un capteur déli vrant un signal analogue tel qu'un capteur de pression acoustique placé à proximité de la machine.