Brevet FR2590911A1 — publié le 19870605

Dans les usines productrices d'aluminium le processus électrolytique d'élaboration du métal provoque une usure continue de l'élément anodique. Cet élément anodique est enlevé des cuves d'électrolyse lorsque son usure est maximum et envoyé dans un atelier qui assure sa rénovation. Pour cela, la tige de connexion, qui est conservée, est séparée de la partie restante de l'anode en carbone et une nouvelle anode y est fixée. La fabrication des anodes est assurée près des halles d'électrolyse, et des stockages sont prévus de façon à assurer l'alimentation régulière des cuves qui doivent fonctionner en continu. Les anodes sont constituées d'une pate à base de brai et de coke de pétrole. Elles sont moulées par vibration à partir de pate chaude et, après refroidissement, elles sont envoyées en cuisson dans des fours à chambres o la conductibilité thermique entre les parois du four et les anodes est assurée par du coke métallurgique en grains. Après la cuisson, lorsque les anodes sont défournées, des grains de coke restent collés sur les faces de l'anode et dans les trous placés sur le dessus de l'anode et servant à la fixation des tiges de connexion. Il est donc nécessaire de soumettre les anodes à un ensemble d'opérations de nettoyage. Les solutions connues pour nettoyer les anodes consistent à gratter leurs faces au moyen d'une machine spécialement conçue et à expulser les grains de coke se trouvant dans les trous au moyen d'un canon à air. Mais cette dernière opération ne permet pas de détacher les grains collés par le brai liquide, pendant la cuisson, sur la paroi des trous et plus particulièrement dans les rainures hélicoidales qui y sont prévues pour augmenter la surface de liaison entre la tige et l'anode et accroitre la résistance mécanique entre ces deux éléments. Il est donc nécessaire de terminer manuellement l'opération de nettoyage des trous au moyen d'outils plus ou moins adaptés ce qui entraine une diminution de la productivité et une augmentation de la pollution. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif assurant un nettoyage complet par grattage de la paroi des trous y compris de l'intérieur des rainures. Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une tête de travail formée d'un premier élément constitué par au moins une lame fixée à l'extrémité d'un arbre monté rotatif sur un support mobile permettant d'introduire la lame dans un trou d'une anode, ladite lame étant conçue pour gratter la paroi périphérique du trou lorsqu'elle est introduite dans celui-ci, et Dour gratter le fond du trou lorsqu'elle l'atteint, d'un second élément monté rotatif sur ledit arbre et portant des outils dont la forme -t la disposition correspondent à ia section et à la S disposition des rainures du trou de façon qu'ils pénètrent dans ces rainures lorsque ce second élément est introduit dans le trou, avec le premier élément, et se déplacent le long des rainures en grattant les parois latérales et le fond de ces dernières lorsque ce second élément est poussé jusqu'au fond du trou par le premier élément, et d'un accouplement entre les premier et second éléments conçu pour assurer l'entrainement en rotation du second élément à partir du premier élément lorsque le couple résistant auquel est soumis ce second élément est inférieur à une valeur prédéterminée et pour permettre une rotation relative desdits éléments lorsque ce couple résistant est supérieur à ladite valeur prédéterminée. Ce second élément sera avantageusement constitué par une cloche dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre du trou et dont le bord est situé légèrement audessus de l'extrémité de la lame destinée a gratter la paroi du trou et lesdits outils seront fixés sur sa surface extérieure, près de son bord. Suivant un mode de réalisation particulier, ledit ied 4aoddns 4Ipnne exxl JaTred un jvd IleAes 4 ap a; gZ el 4ueJod qTwP1xa.! ap sid la atn4oJ e jaTied un Aed TTe^Aej ap aja el 4ue4jod allra r aisoddo Twqjqxa uos ap seid p4ioddns sa ajqJe,.l &aeje d uoi4esilegi aun 4ueAins -aqJeq j, ap xnesJaAsueJ4 s4uawaDeDdgp sap luesxJolne sanbl$selt suaÀow ep aJTexpiwJaul jec oz 4ioddns uos mns;uow eAas aJqje,l noAl at suep IteAeJ; ap a4U el ap uox;npoJ4u', Aa4TjT3e2 Jnod -saJnuieJ saT suep snua;uon suieJE sal JaJidse Jnod snoQ4 ap aeadad aiae Tssne eJinod aqtotl el ap ToJed e] -noa; np puoe np aqio.dde awel el anbs.ol -uawwe;ou g suteai sap uoxe;Adsel 4ue4TlTDee saJna2ueq4 sap nu saJnaa^no sap o-Jed es suep jaJodwob e.Jnod aw8e el lue4iod ajqJe,l ap!awq.xa,. -uoTejTdse,p 4T45sodsxp un g iTîaA la saxtwU;pxa xnap sas e la^no 'xna.J aq.Je un;uesyt;an ua;uawanbl4ewnaud sin:e^A;uawasnabe;ueAe 01 uoDas noA4 aT suep lueAnoJI as anoD ap suteJA sai -aputwia4pAd JnaleA a4Tpel apexa quaweTj puonas al Jns 4ue5Jaxas 4ue4sisgJ aTdnoz al anbsiol saJn4uap sap x;elai 4uawasstfb un 4uasTJo;ne; a aJ;ne,! Jns aunl sae.n;uap xnap sal;uawalew.ou;uanbxldde s;jossai sap g a 'xa-TnTan Jns;uawaTeutpn4TBuo! Jaoeldep as ATOAnod V uo5ee ap aJqJe; xpal JAns 4aAeln anbsTp un Jns aexi; lsa a.J4ne!l;a aqa.o3 azipel ans apxtj qse aunl 4uop axDs ap s;uap V sain4uap xnap ap ew.o4 4sa 4uawaldnoDe LLi606SZ l'intermédiaire de blocs de caoutchouc du type silent- bloc. L'arbre sera entrainé en rotation par tout moyen approprié. On pourra, par exemple utiliser un groupe motoréducteur "flottant'" monté sur l'arbre et lié au support par des moyens de reprise du couple. Le dispositif de l'invention peut comporter une ou plusieurs têtes de travail supportées soit par un portique ou une potence surplombant le transporteur amenant les anodes au poste de nettoyage, si celles-ci se présentent avec les trous sur le dessus, soit par un bâti disposé latéralement au transporteur, si les anodes se présentent avec les trous sur le c8té. Chaque tête sera portée par un support individuel qui luimême sera monté sur le portique ou le bâti de façon à pouvoir être déplacé verticalement ou horizontalement respectivement, par un moyen approprié. Les supports pourront, par exemple, être montés sur des rails ou des glissières verticaux ou horizontaux. Pour déplacer les têtes de travail, il sera avantageux d'utiliser des vérins pneumatiques qui permettent d'adapter automatiquement la vitesse de pénétration des têtes dans les trous à la résistance rencontrée par ces têtes. Le fonctionnement du dispositif de l'invention peut être entièrement automatisé. Dans ce cas, avec un -6- dispositif comportant autant de têtes de travail que de trous dans une anode, celle-ci sera amenée par le transporteur et arrêtée dans une position telle que les axes des trous soient alignés avec les axes des têtes. Cette opération sera réalisée au moyen de guides longitudinaux assurant le positionnement latéral de l'anode et d'interrupteurs de fin de course ou de détecteurs de proximité assurant son positionnement longitudinal. Les têtes de travail seront ensuite descendues dans les trous et lorsqu'elles en atteindront le fond, des interrupteurs de fin de course commanderont leur relevage. D'autres interrupteurs de fin de course commanderont alors la mise en route du transporteur qui transportera l'anode nettoyée au poste de travail suivant et amènera une autre anode au poste de nettoyage. Des moyens de réglage seront prévus pour adapter l'écartement des têtes de travail à l'écartement des trous pour différents types d'anodes. D'autres caractéristiques de l'invention seront mises en évidence par la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels: La figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de nettoyage des trous d'anodes réalisé conformément à l'invention, certaines parties étant -7représentées en coupe; La figure 2 est une vue à plus grande échelles partiellement en coupe et partiellemTent en é1évation, de la tête de travail du dispositif de la figure 1; et La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2. Le dispositif représenté sur la figure 1 est destiné au nettoyage des trous 10 d'une anode 12 comportant deux rangées longitudinales de trous, par exemple 6 trous, formés sur la face supérieure de l'anode et comprend autant de têtes de travail 14 que de trous. Pour la clarté du dessin, une seule tète de travail a été représentée. Chaque tête de travail est formée de deux éléments : un premier élément constitué par deux lames 16 fixées à l'extrémité inférieure d'un arbre vertical creux 18, et un second élément constitué par une cloche 20 montée rotative sur l'arbre 18, par]'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 22 et portant sur sa périphérie, à son extrémité inférieure, une série d'outils de forme 24. - Les lames 16 comportent à leur extrémité une arête de coupe 26 oui vient gratter la surface périphérique 2S du trou lorsque la tête de travail y est introduite, i' arbre 1A étant en rotation: elles comportent également une arête de coupe inférieure 30 qui vient gratter le fond 32 du trou. Le nombre et la disposition des outils 24 sur la cloche 20 correspondent à ceux des rainures hélicoîdales 34 formées sur la surface périphérique du trou, et leur section correspond sensiblement à celle des rainures, de sorte que lorsque la tête de travail descend dans le trou, les outils 24 sont déplacés dans les rainures en grattant le fond et les bords de ces dernières. Le diamètre extérieur de la cloche 20 est légèrement inférieur au diamètre du trou et un jeu faible mais suffisant pour permettre la rotation relative des premier et second éléments est ménagé entre les lames et le bord inférieur de la cloche. Un disque 36 disposé au-dessus de la cloche 20 est claveté sur l'arbre 18 de façon à pouvoir coulisser longitudinalement sur ce dernier. Les faces en regard de la cloche 20 et du disque 36 portent des dentures coopérantes, à dents de scie, 37, 37', qui sont appliquées l'une sur l'autre par des ressorts 38 comprimés entre le disque 36 et une coiffe 40 solidaire de l'arbre 18. L'accouplement ainsi réalisé autorise la cloche 20 à tourner à une vitesse inférieure à celle de l'arbre 18, lorsque le couple résistant s'exerçant sur elle excède une valeur prédéterminée. Les dents de scie 37 et 37' glissent alors les unes sur les autres ce qui 259091 1 -9- provoque alternativement, un déplacement vers le haut. puis une chute brusque du disque 36 qui soumet la cloche à une série de coups verticaux. L'extrémité supérieure de l'arbre 18 est reliée par un tuyau souple 42 à l'aspiration d'un ventilateur les grains se trouvant dans le trou sont ainsi aspirés par le ventilateur à travers l'arbre creux, lorsque la tête de travail est descendue dans le trou. Pour faciliter l'évacuation des grains. notamment lorsque la tête de travail approche du fond du trou, des trous ou des échancrures peuvent être prévues à l'extrémité inférieure de l'arbre creux. Des orifices peuvent aussi être percés dans la paroi de la cloche 20, près des outils 24 pour faciliter l'évacuation des grains hors des rainures 34. L'arbre 18 est supporté près de son extrémité supérieure par un palier sphérique 48 solidaire d'un chassis 50 et près de son extrémité inférieure par un palier 52 fixé par l'intermédiaire de blocs de caoutchouc du type silent-blocs 53 sur une couronne solidaire dudit chassis. Grâce à ce montage, l'arbre 18 peut s'écarter de sa position verticale, en pivotant autour du centre du palier 48, et la tête de travail peut être introduite dans le trou même si leurs axes ne sont pas exactement alignés. - 10 - L'arbre 18 est entrainé en rotation par un groupe moto-réducteur 54 monté sur 1 'arbre. Le châssis 50 est guidé par des manchons à billes 59 ou d'autres moyens classiques, le long d'une colonne verticale portée par une poutre 58 fixée par son extrémité supérieure à la traverse d'un portique 60 chevauchant le transporteur 62 portant 1 'anode 12. Les déplacements verticaux de l'unité qui vient d'être décrite sont commandés par un vérin pneumatique 64 accroché à la traverse du portique ou à la poutre 58. Comme on l'a expliqué plus haut, il y a autant d'unités que de trous dans une anode, chacune d'elle étant déplaçable sur une colonne verticale, de telle sorte que les écartements des têtes de travail correspondent aux écartements des trous de 1 'anode; ces unités sont déplaçables verticalement par des vérins tels que le vérin 64. Le fonctionnement du dispositif décrit est entièrement automatique. L'anode 12 est amenée sous les têtes de travail par le transporteur 62. Elle est positionnée transversalement par des guides latéraux réglables et longitudinalement par des interrupteurs de fin de course ou des détecteurs de proximité qui arrêtent le transporteur lorsque les axes des trous sont alignés avec les axes des têtes de travail. Ces interrupteurs ou détecteurs commandent aussi, - 11 - éventuellement avec des temnorisations, les vérins 64. les moteurs 54 et le ventilateur d'aspiration auquel sont raccordés-les tuyaux 42. Les vérins 64 font descendre les têtes de travail qui sont entrainées en rotation par les moteurs 54. Initialement, la cloche 20 de chaque tête tourne a la même vitesse que l arbre 18. Dès que les outils 24 entrent en contact avec le bord du trou, la cloche 20 est freinée. Si les outils 24 se trouvent alors en face de l'ouverture des rainures S4 ils s'engagent dans celle-ci et la cloche 20 s'arrête de tourner; cela est rendu possible par l'accouplement 37- 37'. Si ce n'est pas le cas, la cloche continue a tourner jusqu'à ce que cette condition soit réalisée. La tête de travail peut alors pénétrer dans le trou. Pendant leur descente les lames 16 grattent la surface périphérique 28 des trous 10 et les outils 24 grattent les bords et le fond des rainures 34. La rotation relative des dentures 37 et 37' engendre des chocs qui facilitent la descente des outils 24 dans les rainures 34. Lorsque les têtes de travail arrivent en fin de course. les lames 16,grattent le fond des trous. Des interrupteurs de fin de course commandent. au bout d'un temps prédéterminé, le relevage des têtes de travail. Lorsque celles-ci sont entièrement dégagées des trous, d'autres interrupteurs de fin de course commandent -aue^Ains et v snoJ ap aJTed aunp Jasseo Jnod aqbueJ aun suep sno-3- sep;uawa;Je3a. i ç aIleb SZ aJue4sTp aun,p jaJueAe;uesieJ. et ua eapoue, 1 ap snoJ4 9 sal ja!o.;au. Jinod suo!z4_eJido sawUw sal so. 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Dispositif de nettoyage des trous rainurés d'une anode en carbone caractérisé en ce qu'il comprend une tête de travail (14) formée d'un premier élément constitué par une lame (16) fixée à l'extrémité d'un arbre rotatif (18) et destinée a gratter la surface périphérique et le fond du trou (10), d'un second élément (20) monté rotatif sur l'arbre (18) et portant une série d'outils (24) destinés à gratter les parois des rainures (34) du trou et d'un accouplement (37, 37') entre les premier et second éléments conçu pour assurer l'entraînement en rotation du second élément à partir du premier élément tant que le couple résistant exercé sur le second élément est inférieur à une valeur prédéterminée et pour permettre une rotation relative desdits éléments lorsque le couple résistant devient supérieur à cette valeur, et en ce qu'il comporte en outre des moyens (54} pour entraîner ledit arbre (18) en rotation et des moyens (64) pour déplacer la tête de travail (14) parallèlement à l'axe du trou (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit accouplement est constitué par deux dentures à dents de scie (37, 37') dont l'une est fixée 2 590911 - 15 - sur le second élément (20) et l'autre sur une pièce (36" clavetee sur ledit arbre (18) de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement sur celui-ci et comporte des ressorts (38) agissant sur ladite aipce (38) dans une direction parallèle à l'axe de l'arbre (18) pour appliquer les dentures l'une sur l'autre. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit arbre (18) est creux et ouvert à ses deux extrémités, et son extrémité opposée à l'extrémité uortant la lame (16) est reliée à un dispositif d'aspiration. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité de l'arbre (18) portant la lame i'aspiration des grains contenus dans le trou (10}. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4. caractérisé en ce que ledit second élément (20} est constitué par une cloche entourant l'extrémité de l'arbre portant la lame (16)! en ce que lesdits outils (24) sont fixés sur la surface externe dE la cloche, près de son bord, et en ce que des orifices sont perces dans la paroi de la cloche au voisinage desdits outils. - 16 - 6. Dispositif selon l une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit arbre (18) est supporté par des moyens élastiques (53) autorisant des déplacements transversaux de la tête de travail (14). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit arbre (18) est supporté, près de l'extrémité portant la lame (16), par un palier (52) fixé sur un châssis (50) par l'intermédiaire de moyens élastiques (53) et, prés de son autre extrémité, par un palier sphérique fixé sur ledit chassis. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs têtes de travail (14) et chaque tête de travail est montée sur un chAssis (50) déplaçable dans une direction parallèle à l'axe du trou (10), les déplacements desdits châssis étant commandés individuellement par des moteurs tels que des vérins pneumatiques (64).