Brevet FR2494308A1 — publié le 19820521

PROCEDE ET DISPOSITIF DE NETTOYAGE D'OUVERTURES PRATIQUEES DANS DES PIECES EN GRAPHITE La présente-invention est relative à un procédé et à un dispositif de nettoyage d'ouvertures pratiquées dans des pièces en graphite dont la surface présente, après la cuisson, des dépôts adhérents ou non de coke résultant du milieu dans lequel elles ont été chauffées. L'homme de l'art sait, que certaines pièces en graphite sont obtenues par pressage d'un mélange de matériaux carbonés, calibrés et de liants, puis agglomération par chauffage au sein d'un lit de coke. A la sortie du four de cuisson, ces pièces présentent à leur surface des dépôts de coke adhérents ou non qui peuvent nuire à leur qualité. Il en est ainsi, par exemple, des anodes précuites utilisées dans les cellules d'électrolyse, dont la face supérieure est munie d'ouvertures cylindriques cannelées dans lesquelles seront scellées les pattes des tiges d'amenée de courant. Pour réaliser ce scellement, il faut assurer un positionnement correct et un bon accrochage entre patte et anode ; il est alors indispensable que ces ouvertures présentent une surface, débarrassée de tout dépôt, et pour cela il faut procéder à leur nettoyage. Jusqu'à présent, ce nettoyage effectué manuellement, pièce par pièce, était obtenu par soufflage d'air à l'intérieur des ouvertures pour éliminer les dépôts peu ou non adhérents et ce, au moyen de soufflettes peu ou pas adaptées qui consomment des quantités importantes d'air, tandis que, pour les dépôts adhérents, on procédait à un grattage au moyen d'outils plus ou moins appropriés, ce qui n'était pas sans répercussions sur la productivité. De plus, le soufflage conduisait à une pollution de l'air environnant par des poussières carbonées préjudiciable autant à la santé et à l'hygiène de l'ouvrier chargé de ce nettoyage qu'à celles de ses collègues travaillant dans le voisinage. C'est pourquoi, la demanderesse, consciente des difficultés que presentait ce problème de nettoyage, a cherché et mis au point un procédé et un dispositif dans lequel - la quantité d'air mise en oeuvre est relativement faible - l'intervention manuelle est réduite au minimum par un traitement automatique et en continu des pièces - le nettoyage s'effectue simultanément pour les dépôts adhérents ou non sans intervention d'outils, - la pollution atmosphérique est ramenée à un niveau répondant aux normes actuelles. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on aspire en permanence l'atmosphère plus ou moins poussiéreuse qui a été créée dans les ouvertures à nettoyer à la fois par un courant d'air de trajectoire hélicoidale induit à partir de l'air ambiant par l'aspiration elle-même et/ou par un courant d'air intermittent insufflé dans les ouvertures suivant une trajectoire rectiligne, le débit d'aspiration étant tel que la pression statique au niveau des ouvertures soit à tout moment au plus égal à la pression atmosphérique. Ainsi, le procédé selon l'invention consiste dans ses moyens en une aspiration permanente à la fois d'un courant d'air induit par l'aspiration elleméme à partir d'une entrée d'air ambiant et d'un courant d'air insufflé à partir d'une source sous pression. Cette aspiration permanente est conçue de manière à permettre un débit de gaz chargés ou non en poussières tel que la pression statique au niveau des ouvertures à nettoyer soit au plus égal à la pression atmosphérique. Dans ces conditions, on évite toute expansion de matériaux carbonés dans le milieu environnant. Cette aspiration peut être réalisée par tout moyen susceptible d'être introduit dans l'ouverture et capable d'aspirer au moins le débit d'air instantané provenant de l'insufflation. Généralement, on utilise un ventilateur à débit constant muni en amont d'un filtre destiné à retenir les poussières entraînées et d'une tuyauterie d'aspiration de section convenable. En ce qui concerne le courant d'air induit, on a prévu au niveau de l'ouverture à nettoyer de le prélever dans le milieu ambiant par l'intermédiaire d'une prise en relation avec un circuit en spirale de manière à imprimer à ce courant une trajectoire hélicoidale. Ceci a pour effet de provoquer dans l'ouverture une mise en suspension des matériaux carbonés non adhérents et de ceux qui ont été décollés par le courant d'air insufflé. En ce qui concerne ce dernier, sa trajectoire est rectiligne et peut être paral lèle ou oblique par rapport aux cannelures de manière à en épouser le tracé, et à permettre un décollement des matériaux carbonés sur l'ensemble de la surface de l'ouverture. Cette insufflation se fait par intermittence et, de préférence, elle se produit pendant des intervalles de temps relativement courts, séparés par des intervalles de repos plus longs. La pression de l'air insufflé est suffisante pour provoquer un effet de choc et faciliter le décollement des matériaux carbonés. Cette insufflation peut être obtenue au moyen de tout orifice convenablement orienté et en relation avec une source d'air sous pression suffisante. Du fait de son intermittence, l'air insufflé agit sur le débit d'air induit. En effet, si l'on veut maintenir une légère dépression dans l'ouverture à nettoyer, il faut que le débit d'air aspiré soit voisin de la somme des débits d'air insufflé et d'air induit. Ainsi, pendant les périodes de non insufflation, le débit d'air induit est maximum et il devient minimum ou pratiquement nul au moment des insufflations. En conséquence, le procédé selon l'invention combine l'action de deux courants d'air dont l'un, le courant insufflé provoque le décollement des matériaux carbonés adhérents, et l'autre le courant d'air induit met en suspension les dépôts non adhérents et les dépôts décollés, cette suspension étant finalement éliminée de ltouverture sous l'effet de la dépression causée par l'aspiration. L'invention concerne également un dispositif permettant d'appliquer le procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte une tuyauterie d'aspiration d'air autour de laquelle est disposée, de façon concentrique, une enveloppe destinée à insuffler l'air suivant une trajectoire rectiligne, l'ensem- ble étant mobile le long de son axe longitudinal par rapport à une volute, de même axe que ledit ensemble, et qui entoure ce dernier à sa partie intérieure ; cette volute étant équipée à son orifice extérieur d'un volet mobile et ayant son orifice placé en regard et à l'écart de l'enveloppe précitée. Ainsi, le dispositif selon l'invention comporte une tuyauterie cylindrique d'aspiration d'air. Cette tuyauterie a une forme convenable pour que sa partie inférieure puisse pénétrer à l'intérieur de l'ouverture à nettoyer et sa par tie supérieure est en relation avec un système d'aspiration de gaz tel qu'un ventilateur qui permet d'entraîner dans un flux ascendant les dépôts qui se trouvaient dans l'ouverture. Ces dépôts sont retenus sur un filtre placé en amont du ventilateur de façon à éviter toute pollution de l'air environnant. Autour de cette tuyauterie est disposée, de façon concentrique, une enveloppe destinée à l'insufflation. Cette enveloppe ne recouvre la tuyauterie que sur une portion de sa longueur. A la partie supérieure de cette portion, l'enve- loppe est raccordée à la tuyauterie de manière étanche. A la partie inférieure, l'enveloppe s'arrête dans le plan de l'extrémité de la tuyauterie ou, de préférence, légèrement en retrait. En cet endroit, enveloppe et tuyauterie sont raccordées l'une à l'autre de façon à présenter sur toute la périphérie des orifices étroits et orientés par lesquels s'échappent, suivant des directions voulues, les différents jets constituant le courant d'air rectiligne. Cet air est introduit dans l'enveloppe par l'intermédiaire de vannes pneumatiques pilotées dont la durée d'ouverture est commandée par une minuterie ; ces vannes sont en relation avec une source d'air comprimé par l'intermédiaire d'un réservoir tampon. A la partie basse de l'ensemble enveloppe-tuyauterie et à l'extérieur, se trouve une volute de même axe que ledit ensemble. Cette volute est équipée à son extrémité extérieure d'un volet mobile qui s'ouvre ou se ferme en fonction de la dépression qui règne à l'intérieur de l'ouverture à nettoyer et laisse pénétrer, par son extrémité intérieure placée en regard et à l'écart de lten- veloppe, une quantité d'air induit plus ou moins grande. L'ensemble est mobile le long de son axe longitudinal par rapport à la volute de sorte que, lorsque la volute repose sur la surface de la pièce, l'ensemble puisse pénétrer à l'intérieur de l'ouverture à nettoyer. De plus, le dispositif ainsi constitué est rendu mobile par rapport:aux pièces à nettoyer de façon à pouvoir libérer la pièce dès qu'elle est nettoyée et admettre une nouvelle pièce sous le dispositif. Les mouvements de l'ensemble enveloppe-tuyauterie par rapport à la volute et du dispositif lui-même, peuvent être réalisés au moyen de vérins. Le passage d'une pièce à une autre peut s'obtenir au moyen d'un train de rouleaux dont le fonctionnement est commandé par le cycle de nettoyage et des contacteurs de positionnement. En outre, pour assurer une mise en place correcte des pièces par rapport au dispositif de nettoyage dans le sens perpendiculaire au déplacement des pièces, le portique, auquel est suspendu le dispositif, est équipé de palpeurs latéraux qui commandent le déplacement de ce dernier. En fonction des pièces et du nombre d'ouvertures à nettoyer, un même portique peut être équipé de plusieurs dispositifs de nettoyage qui fonctionnent simul tanément ou alternativement suivant le temps et la quantité d'air disponible. En fonctionnement, les séquences opératoires sont les suivantes : le dispositif étant relevé, l'extrémité inférieure de la tuyauterie et la face inférieure de la volute étant dans un même plan, le train de rouleaux se met en mouvement de façon à amener une pièce sous le portique ; un contacteur de positionnement est excité et provoque le débrayage des rouleaux supportant la pièce dès que le plan vertical, perpendiculaire à la direction du déplacement passant par les ouvertures, coincidè avec le plan des axes des dispositifs placés suivant la même direction. Puis, les palpeurs latéraux viennent s'appliquer sur les faces latérales parallèles à la direction du déplacement des pièces et commandent le mouvement du portique de façon que les axes des dispositifs coincident avec les axes des ouvertures. A ce moment, le ventilateur d'aspiration est en service et les dispositifs descendent jusqu'à ce que la face inférieure de la volute entre en contact avec la face supérieure de la pièce à nettoyer. Puis, l'ensemble tuyauterieenveloppe descend à l'intérieur de l'ouverture, tandis que l'insufflation d'air par intermittence entre en jeu. Lorsque la tuyauterie arrive à quelques millimètres du fond de l'ouverture le dispositif entier remonte, l'ensemble tuyauterie-enveloppe reprenant simultanément et progressivement sa position initiale par rapport à la volute. Cette remontée provoque l'écartement des palpeurs latéraux, les dispositifs reprennent leur position haute, le contacteur de positionnement n'est plus excité et les rouleaux sont remis en marche de sorte que la pièce se trouve ainsi écartée du poste de nettoyage tandis qu'une nouvelle pièce vient se positionner.Ceci correspond à une marche simultanée de plusieurs dispositifs à la fois. Mais il est possible dans le cas par exemple où les disponibilités en air comprimé sont limitées de mettre en service les différents dispositifs de manière successive. La présente demande sera mieux comprise à l'aide des dessins qui l'accompagnent et qui montrent à la figure 1 une vue et une coupe latérale ainsi qu'une coupe transversale au niveau de la volute, de deux dispositifs, selon l'invention, montés sur un même portique, à la figure 2, un schéma des différentes phases de nettoyage. La figure 1 représente, en haut à droite, une vue latérale d'un premier dispositif et, à gauche, une coupe d'un deuxième dispositif, ces deux appareils étant montés sur un même portique (1). Sur la coupe, on peut voir la tuyauterie d'aspiration (2) au moyen de laquelle l'air chargé des matériaux carbonés est extrait de l'ouverture (3) de la pièce (4) suivant la flèche (5) et envoyé suivant la flèche (6) vers le filtre et le ventilateur non représentés. Cette tuyauterie est entourée par l'enveloppe (7) au moyen de laquelle on insuffle l'air dans l'ouverture à nettoyer suivant une trajectoire rectiligne. A l'extrémité supérieure de cette enveloppe est fixé un piquage (8) relié à une source d'air comprimé par l'intermédiaire d'une vanne pneumatique pilotée et d'un réservoir tampon non représentés. L'air sort de cette enveloppe suivant les flèches (9) par des canaux (10). A la partie inférieure de l'ensemble tuyauterie-enveloppe, se trouve placée la volute (11) équipée d'un volet mobile (12) par lequel pénètre l'air induit. Le portique (1) est mobile par rapport à la pièce (4) et l'ensemble tuyauterie (2)-enveloppe (7) maintenu par le support (13), peut, sous l'action du vérin (14) se déplacer par rapport à la volute (11) fixée sur la traverse (15) en coulissant par l'intermédiaire des manchons (16) et (17). Les montants du portique (1) sont équipés de ressorts (18) de rappel à la position de repos de l'ensemble tuyauterie-enveloppe. La figure 1 représente, en bas, une coupe transversale du dispositif au niveau de la volute (11). On y voit également les palpeurs latéraux (19) qui permettent de mettre en place le portique (1) par rapport à la pièce (4). La figure 2 schématise les différentes phases du nettoyage. En A, le dispositif vient d'être centré par rapport aux ouvertures à nettoyer sous l'action des contacteurs de positionnement et des palpeurs latéraux. On y voit notamment la pièce (4) , les ouvertures à nettoyer (3), le portique (1) mobile muni des ressorts (18), sur lequel sont fixées les volutes (11) équipées des volets (12). Les extrémités inférieures des tuyauteries et les faces inférieures des volutes sont dans un même plan situé à une certaine distance de la face supérieure de de la pièce. En B, le portique (1) s'est déplacé vers le bas, de façon à amener la face inférieure des volutes en contact avec la face supérieure de la pièce. En C, sous l'action du vérin (14) les ensembles tuyauteries-enveloppe se sont déplacés vers le bas pour pénétrer dans les ouvertures à nettoyer. La présente invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple suivant Des anodes précuites de dimensions 1400 x 1000 cm présentant à leur face supérieure 6 ouvertures de diamètre 15 cm de profondeur 9 cm, munies intérieurement de cannelures ont été nettoyées à l'aide d'une machine dont le portique était équipé de 3 appareils de nettoyage identiques comprenant chacun deux dispositifs indépendants. Chaque dispositif était composé d'une tuyauterie d'aspiration de diamètre 8 cm entouré d'une enveloppe de diamètre 11 cm équipé de 12 trous d'insufflation d'air dont l'axe était-incliné de 20 degrés par rapport à la verticale. Une volute de rayon variant de 10 à 25 cm, de hauteur 15 cm ayant un volet mobile de section 200 cm2 admettait l'air au niveau de l'ouverture à nettoyer. Le débit d'aspiration d'air chargé de matériaux carbonés était de 1150 Nm3/h. La pression d'air insufflé par la tuyauterie était de 6 bars et un débit de 360 Nm3/h était admis par l'intermédiaire d'un réservoir tampon de 40 litres, pendant 0,1 à 0,5 seconde, chaque admission étant séparée par une période de repos de 2 secondes, ce qui correspond à un débit moyen de 15 Nm3/h. Le temps pour amener chaque appareil au contact avec la pièce était de 4 secondes ; le temps de descente de l'ensemble tuyauterie-enveloppe à l'intérieur de l'ouverture était de 8 secondes ; le temps de remontée à la position de repos, 8 secondes, de sorte qu'il était possible de nettoyer 80 anodes par heure. Cependant, ces durées peuvent être raccourcies et la capacité de traitement passe alors de 120 anodes par heure sans aucune modification du dispositif. La présente invention trouve son application dans le nettoyage des ouvertures pratiquées dans les pièces en graphite et pour lesquelles on veut un état de surface exempt de tout dépôt étranger adhérent ou non. C'est le cas, en particulier, des anodes utilisées dans les cellules d'électrolyse et dont les ouver tures destinées à recevoir le scellement qui maintiendra en place les tiges d'amenée de courant, doivent être d'une propreté suffisante pour permettre un positionnement correct et un bon accrochage de l'ensemble. REVENDICATIONS 1 / Procédé de nettoyage d'ouvertures pratiquées dans des pièces en graphite caractérisé en ce que l'on aspire en permanence l'atmosphère plus ou moins poussiéreuse qui a été créée dans lesdites ouvertures à la fois par un courant d'air de trajectoire hélicoidale induit à partir de l'air ambiant par l'aspi ration elle-même et/ou par un courant d'air intermittent insufflé dans les ouvertures suivant une trajectoire rectiligne, le débit d'aspiration étant tel que la pression au niveau des ouvertures soit à tout moment au plus égale à la pression atmsophérique. 2 / Dispositif d'application du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une tuyauterie d'aspiration d'air autour de laquelle est disposée de façon concentrique une enveloppe destinée à insuffler l'air suivant une trajectoire rectiligne, l'ensemble étant mobile le long de son axe longitudinal par rapport à une volute, de même axe que ledit ensemble, et qui entoure ce dernier à sa partie inférieure ; cette volute étant équipée à son orifice extérieur d'un volet mobile et ayant son orifice intérieur placé en regard et à l'écart de l'enveloppe précitée.