Brevet FR2830789A1 — publié le 20030418

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un élément de compression, en relation avec un élément compressible animé d'un mouvement oscillatoire, ainsi qu'un procédé mis en oeuvre à partir d'un tel dispositif. L'invention est particulièrement prévue dans des installations de compression pour la fabrication d'éléments moulés, et notamment d'électrodes pour l'industrie de l'aluminium. Cependant, elle peut être utilisée dans de nombreux types d'installation de compression. Dans les installations de compression, il est souvent avantageux d'animer l'élément compressible, ou éventuellement l'élément de compression, d'un mouvement oscillatoire. Ce mouvement appliqué à l'élément compressible permet d'améliorer son compactage ; en effet, dans le cas d'un élément compressible constitué d'une pâte, l'oscillation de cette dernière, permet lors de la compression, de supprimer les espaces libres et assure ainsi une meilleure compacité du produit obtenu en fin de compression. A cet effet, on connaît des installations de compression dans lesquelles l'élément compressible est placé au niveau d'une table vibrante. Cette table vibrante va animer l'élément compressible d'un mouvement oscillatoire dont les composantes sont essentiellement verticales. Dans ces installations, un dispositif fait descendre l'élément de compression de manière à compresser ledit élément compressible. Ce type d'installation présente différents inconvénients, et notamment chaque oscillation dudit élément compressible en direction de l'élément de compression engendre une remontée et des rebonds de ce dernier, ce qui nuit à l'opération de compression. A cet effet, les dispositifs connus peuvent être équipés de ressorts permettant de placer l'élément de compression en oscillation dans le sens vertical. Ce perfectionnement permet ainsi d'augmenter les contacts entre l'élément de compression et l'élément compressible. Toutefois, ce perfectionnement ne permet pas d'empêcher les rebonds dudit élément de compression par rapport audit élément compressible et nécessite l'application d'une force verticale dirigée vers le bas pour assurer un contact prolongé avec ledit élément compressible. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de commande d'un élément de compression, en relation avec un élément compressible animé d'un mouvement oscillatoire, qui pallie les inconvénients précités et permet de proposer un dispositif limitant ou supprimant fortement l'amplitude des rebonds de l'élément de compression sans recourir à l'emploi d'une force verticale générée par une source d'énergie extérieure. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de commande d'un élément de compression, en relation avec un élément compressible, animé d'un mouvement oscillatoire qui permet d'augmenter les temps de contact entre ledit élément de compression et ledit élément compressible. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé mis en oeuvre à partir du dispositif précité qui permet d'obtenir une diminution considérable de la durée de l'opération de compression. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Selon l'invention, le dispositif de commande d'un élément de compression, en relation avec un élément compressible animé d'un mouvement oscillatoire, autorisant un déplacement relatif de l'un par rapport à l'autre, notamment dans la direction dudit déplacement, comprend au moins un vérin, assujetti audit élément de compression, comportant au moins une chambre amont, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre : - un réservoir de fluide pour ledit au moins un vérin, - des moyens de communication autorisant une circulation du fluide entre la chambre amont et ledit réservoir de manière à permettre le cas échéant un rapprochement des éléments de compression et compressible et d'autre part à empêcher un mouvement d'écartement desdits éléments de compression et compressible. L'invention vise également un procédé mis en oeuvre à partir du dispositif de commande tel que précité, procédé dans lequel on réalise : - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide de la chambre amont vers le réservoir lors de l'étape de mise en contact desdits éléments de compression et compressible, - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir vers la chambre amont lors des déplacements dudit élément de compression dans la direction de l'élément compressible, - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir vers la chambre amont. Elle sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée des dessins en annexe qui en font partie intégrante et parmi lesquels : - la figure 1 illustre, selon une vue schématique, un exemple de réalisation du dispositif de commande conforme à l'invention, - les figures 2 à 11 montrent l'exemple de réalisation de la figure 1 dans différentes configurations permettant l'obtention du produit à partir de l'élément compressible, - la figure 12 illustre, selon une vue schématique le détail noté 1 dans la figure 1 précédente, - la figure 13 illustre, selon une vue schématique, un second exemple de réalisation du dispositif de commande conforme à l'invention. La présente invention est relative à un dispositif de commande. Comme représenté dans les figures 1 à 11, ledit dispositif de commande 1 d'un élément de compression 2, en relation avec un élément compressible 3 animé d'un mouvement oscillatoire, autorisant un déplacement relatif de l'un par rapport à l'autre, notamment dans la direction du déplacement, comprend au moins un vérin 4, assujetti audit élément de compression 2, comportant au moins une chambre amont 5. Selon l'invention, ledit dispositif de commande 1 comprend en outre un réservoir de fluide 6 pour ledit au moins un vérin 4, et des moyens de communication 7. Lesdits moyens de communication 7 autorisent une circulation du fluide entre la chambre amont 5 et ledit réservoir 6 de manière à permettre le cas échéant un rapprochement des éléments de compression 2 et compressible 3 et d'autre part à empêcher un mouvement d'écartement desdits éléments de compression 2 et compressible 3. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 11, lesdits moyens de communication 7 comprennent un clapet de type anti-retour 8 permettant la circulation du fluide du réservoir 6 vers la chambre amont 5 et d'autre part une vanne 9, notamment associée à un conduit 10, permettant de contrôler la circulation du fluide par ledit conduit 10. En se reportant plus spécialement à la figure 12 représentant de manière agrandie le détail noté I dans la figure 1, on voit que ledit clapet de type anti-retour 8 est disposé, notamment au niveau d'une ouverture ménagée entre ladite chambre amont 5 et ledit réservoir 6. Ledit conduit 10 est lui apte à relier ladite chambre amont 5 et ledit réservoir 6. Selon l'invention, ladite vanne 9 permettant de contrôler la circulation du fluide par ledit conduit 10 est de préférence de type électromécanique et télécommandée de manière notamment à faciliter l'automatisation du procédé mis en oeuvre à partir du dispositif de commande 1. Selon l'invention, ledit vérin 4 comprend une tige 11 coulissant dans le corps du vérin 12, l'extrémité distale de ladite tige 11 étant assujettie audit élément de compression 2. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 12, ladite extrémité distale de la tige 11 est associée à un système amortisseur 13, ledit système amortisseur 13 étant lui-même assujetti audit élément de compression 2. Ledit système amortisseur 13 peut avantageusement être constitué d'un ressort de type pneumatique ou métallique. Bien entendu, selon d'autres variantes, ledit système amortisseur pourra être réalisé selon toute technique connue de l'homme de l'art. Cela étant, le dispositif de commande 1 réalisé dans les figures 1 à 12 est particulièrement adapté et prévu pour des installations de compression pour la fabrication d'éléments moulés et notamment d'électrodes pour l'industrie de l'aluminium. A cet effet, ledit élément de compression 2 est une forme pressante 14 et ledit élément compressible 3 est une pâte à mouler 15. Ladite pâte à mouler 15 est contenue dans un moule 16 disposé au niveau d'une table vibrante 17 équipée de balourds 18 permettant sa mise en oscillation. Selon le mode de réalisation avantageux décrit, ladite table vibrante 17 est reliée par l'intermédiaire d'éléments absorbants 19 soit au sol soit à une contre masse permettant d'amortir les vibrations de la table vibrante. Dans cette application, ledit dispositif de commande comprend également des moyens d'assujettissement, durant la phase de vibrations, entre le vérin 4 et la table vibrante 17. En particulier, dans le cas des figures 1 à 12, le corps 12 du vérin lié au couvercle 20 de moule, d'une part, et le moule 16 disposé au niveau de la table vibrante 17, d'une part, sont assujettis temporairement et volontairement. L'invention concerne également un procédé mis en oeuvre à partir du dispositif de commande tel que précité dans lequel on met en contact l'élément de compression et l'élément compressible et on les assujettit à une étape de vibration. Ledit procédé est notamment illustré dans les figures 1 à 11, dans lequel on réalise en outre : - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide de la chambre amont 5 vers le réservoir 6 lors de l'étape de mise en contact desdits éléments de compression 2 et compressible 3, - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir 6 vers la chambre amont 5 lors des déplacements dudit élément de compression 2 dans la direction de l'élément compressible 3, - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir 6 vers la chambre amont 5. Il est important de signaler à ce niveau que cette étape de transfert se produit avantageusement lors de la séparation desdits éléments de compression 2 et compressible 3. En se reportant aux figures 1 à 11, on peut voir les différentes étapes de fonctionnement du dispositif permettant l'obtention du produit. A la figure 1, on voit que le réservoir 6 est partiellement vide, et que la chambre 5 a un volume maximum puisque l'élément de compression 2 ne repose sur rien et provoque donc le coulissement de la tige 11 le long du corps 12 du vérin 4. A ce niveau, ladite vanne 9 est ouverte permettant la circulation du fluide de ladite chambre amont 5 vers ledit réservoir 6 et inversement. A l'aide d'un dispositif de levage non représenté dans les dessins annexés, on effectue la descente dudit dispositif de commande 1 et donc dudit couvercle de moule 20 assujetti audit dispositif 1. Il est intéressant de noter à ce niveau que la chambre aval du vérin, ne joue pas un rôle actif dans le déplacement de ladite tige 11. A la figure 2, on voit que l'élément de compression 2 constitué dans l'exemple par ladite forme pressante 14 se rapproche de l'élément compressible 3 représenté également dans l'exemple par ladite pâte 15. A la figure 3, on voit que ladite forme pressante 14 repose sur ladite pâte 15, ledit dispositif de commande 1 continuant à descendre, ladite tige 11 du vérin 4 coulisse vers le haut à l'intérieur du corps du vérin 12 et l'espace de ladite chambre amont 5 diminue, ce qui a pour effet de comprimer ledit fluide et de le transférer par l'intermédiaire de ladite vanne 9 ouverte au niveau du réservoir 6. A la figure 4, on voit que l'espace de ladite chambre amont 5 a fortement diminué, et qu'une partie du fluide a été transférée au niveau du réservoir 6, on peut également constater que ledit couvercle de moule 20 est pratiquement en contact avec le bord supérieur dudit moule 16. A la figure 5, le bord supérieur dudit moule 16 et ledit couvercle du moule 20 sont reliés solidairement au moyen d'un dispositif de verrouillage 21 constitué avantageusement dans l'exemple de réalisation par notamment deux verrous. Le dispositif de verrouillage 21 permet ainsi l'assujettissement par verrouillage du corps 12 du vérin 4 à la table vibrante 17 par l'intermédiaire dudit moule 16 et du couvercle 20. A ce niveau le dispositif de levage est à l'arrêt et on effectue la fermeture de ladite vanne 9 de manière à ce que le fluide ne puisse être transféré que du réservoir 6 vers ladite chambre 5 par l'intermédiaire dudit clapet 8 de type anti-retour. A la figure 6, les balourds 18 sont activés de manière à faire vibrer ladite table 17 et à animer ledit élément de compression 2 et ledit élément de compressible 3 d'un mouvement oscillatoire, notamment dans la direction du déplacement dudit dispositif de commande 1. A ce niveau, il faut distinguer le fonctionnement du dispositif selon qu'il s'agit d'un mouvement d'oscillation de l'élément compressible 3 dans la direction dudit élément de compression 2 ou dans la direction opposée audit élément de compression 2. En se reportant à la figure 7, nous est donné l'exemple d'un mouvement d'oscillation dans la direction opposée audit élément de compression 2. Dans ce cas, le moule 16 contenant ladite pâte 15 effectue un mouvement vers le bas. Ladite forme pressante 14 qui repose sur la pâte descend par gravité, ce qui provoque un déplacement de ladite tige 11 du vérin qui coulisse également vers le bas. Ce déplacement de la tige 11 a pour effet d'augmenter la taille de ladite chambre amont 5 et de diminuer la pression dans cette dernière. Compte tenu de la différence de pression existant alors entre le fluide dans ladite chambre amont 5 et dans ledit réservoir 6, une partie du fluide est transférée, sans aucune force complémentaire extérieure dudit réservoir 6 vers ladite chambre amont 5 par l'intermédiaire du clapet 8 de type anti-retour. Ce transfert à également lieu de manière identique lors du tassement de la pâte 15 et dans le cas d'éventuels rebonds provoquant le déplacement de la forme pressante 14 en direction de la pâte 15. A la figure 8, on peut voir un mouvement d'oscillation dans la direction dudit élément de compression 2, dans ce cas, ladite pâte 15 effectue une pression au niveau de ladite forme pressante 14, pression qui est communiquée au niveau de ladite tige 11. Toutefois, le fluide contenu au niveau de ladite chambre amont 5 ne peut être transféré au niveau du réservoir 6 puisque ladite vanne 9 est fermée et que le clapet anti-retour empêche le transfert du fluide vers le réservoir 6. De ce fait, la tige 11 peut difficilement coulisser vers le haut, en effet, un coulissement vers le haut de cette tige 11 engendre une augmentation de pression du fluide dans ladite chambre 5 qui a pour effet d'effectuer une pression sur la tige vers le bas. Ainsi, on peut constater que les mouvements d'oscillation dudit élément compressible 3 en direction dudit élément de compression 2 n'engendrent pas de rebond au niveau de ces derniers éléments ou pour le moins ceux-ci sont très atténués. Le mouvement d'oscillation dudit élément compressible 3 continue et ledit élément de compression continue à descendre au fur et à mesure de la compression dudit élément compressible et également en fonction de l'oscillation dudit élément compressible 3. Ainsi, l'espace de ladite chambre amont 5 est de plus en plus important et le fluide est transféré du réservoir 6 vers la dite chambre 5. Le dispositif 1 permet donc le rapprochement des éléments de compression 2 et compressible 3 et empêche un écartement entre ces deux éléments, dès l'instant où ladite vanne 9 est fermée puisque dans ce cas le mouvement de la tige du vérin ne peut se faire que vers le bas. A la figure 9, on voit que ledit réservoir 6 est pratiquement vide et que l'on a obtenu le produit moulé. A ce niveau, on déverrouille lesdits moyens de verrouillage 21, ce qui a pour effet de libérer ledit couvercle 20 dudit bord supérieur du moule 16. A la figure 10, on voit que le dispositif de levage lève ledit dispositif de commande, ce qui a pour effet de provoquer le coulissement de ladite tige 11 qui, lorsqu'elle a coulissé entièrement dans le corps 12 dudit vérin, soulève ledit élément de compression 2 qui ne repose alors plus sur le produit réalisé. Le coulissement de ladite tige 11 dans le corps 12 dudit vérin a pour effet de transférer une partie du fluide du réservoir 6 vers ladite chambre amont 5. A la figure 11, on voit que le dispositif de levage a placé ledit dispositif de commande 1 dans une position similaire à celle représentée dans la figure 1 correspondant à la première étape. Afin de pouvoir effectuer un nouveau cycle, on commande l'ouverture de ladite vanne 9, de manière à remplir une nouvelle fois ledit réservoir 6 lorsque ledit élément de compression 2 reposera sur ledit élément compressible 3. En se reportant cette fois à la figure 13, on voit illustré un second mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention présentant un réservoir de fluide (6') disposé à l'écart de l'ensemble élément de compression 2 et élément compressible 3. Ledit réservoir 6'est relié aux moyens de communication 7 par l'intermédiaire d'un conduit 23. Lesdits moyens de communication 7 sont constitués d'une vanne 9'et d'un clapet anti-retour 8'placés en parallèle entre ledit conduit 23 et un conduit 24 relié à la chambre amont 5 du vérin. En outre, le dispositif illustré à la figure 3 comprend des moyens d'actionnement 25 du dispositif de levage. Ces moyens d'actionnement 25 sont constitués dans l'exemple de la figure 13 d'une pompe 26 reliée audit réservoir 6'd'une part, et d'autre part au dispositif de levage par l'intermédiaire de vannes 27 et 28. Il est à noter que le dispositif illustré à la figure 13 présente un agencement avantageux, notamment pour la mise en oeuvre du procédé précité, cela étant le fonctionnement du dispositif est identique à celui des figures 1 à12 décris précédemment. Ainsi, de manière identique à la vanne 9 et au clapet anti-retour 8, ladite vanne 9'et ledit clapet anti-retour 8'relient la chambre amont 5 et le réservoir 6', ledit clapet 8'permettant la circulation du fluide du réservoir 6'vers ladite chambre 5 et ladite vanne 9'permettant de contrôler la circulation du fluide. Il est important de signaler à ce niveau que la succession des étapes peut être modifiée, avec en premier lieu une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir 6'vers la chambre amont 5, suivie d'une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir 6' vers la chambre amont 5 lors des déplacements dudit élément de compression 2 dans la direction de l'élément compressible 3 et d'une étape de transfert d'au moins une partie du fluide de la chambre amont 5 vers le réservoir 6'. En résumé, ledit procédé est un procédé dans lequel on effectue : - la commande de déplacement dudit élément de compression 2 vers ledit élément compressible 3, avantageusement jusqu'au contact, - la fermeture de ladite vanne 9, - la mise en oscillation dudit élément compressible 3 et/ou élément de compression 2, - l'ouverture de ladite vanne 9, - la commande de déplacement dudit élément de compression 2 vers sa position initiale. L'invention concerne en outre le produit obtenu à partir du dispositif de commande 1 tel que précité. Ledit produit constituant notamment une électrode et plus particulièrement une anode en carbone, mais peut être également tout autre produit moulé obtenu à partir du dispositif tel que précité. Naturellement, d'autres modes de réalisation, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention défini par les revendications ci-après, ainsi par exemple ledit dispositif de commande 1 comprend dans une variante plusieurs vérins dont chaque chambre amont est reliée audit réservoir (6 ; 6') par lesdits moyens de communication (7). REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (1) d'un élément de compression (2), en relation avec un élément compressible (3) animé d'un mouvement oscillatoire, autorisant un déplacement relatif de l'un par rapport à l'autre, notamment dans la direction dudit déplacement, comprenant au moins un vérin (4), assujetti audit élément de compression (2), comportant au moins une chambre amont (5), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend : - un réservoir (6 ; 6') de fluide pour ledit au moins un vérin (4), - des moyens de communication (7) autorisant une circulation du fluide entre la chambre amont et ledit réservoir (6 ; 6') de manière à permettre le cas échéant un rapprochement des éléments de compression et compressible (3), et d'autre part à empêcher un mouvement d'écartement desdits éléments de compression (2) et compressible (3). 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de communication (7) comprennent un clapet (8) de type anti-retour, disposé entre la chambre amont (5) et le réservoir (6 ; 6'), permettant la circulation du fluide du réservoir (6 ; 6') vers la chambre amont (5) et d'autre part une vanne (9), apte à relier la chambre amont (5) et le réservoir (6 ; 6'), permettant de contrôler ladite circulation du fluide. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, dans lequel ladite vanne (9) est télécommandée. 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant plusieurs vérins dont chaque chambre amont est reliée audit réservoir (6 ; 6') par lesdits moyens de communication (7). 5. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un vérin (4) comporte en outre une tige (11) dont l'extrémité distale est associée à un système amortisseur (13). 6. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit élément de compression (2) est une forme pressante (14) et ledit élément compressible (3) est une pâte à mouler (15), contenue dans un moule (16) disposé au niveau d'une table vibrante (17). 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, comprenant des moyens d'assujettissement du vérin (4) et de la table vibrante (17). 8. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel ladite table vibrante (17) est reliée au sol par l'intermédiaire d'éléments absorbants (19) permettant d'amortir les vibrations de ladite table vibrante (17). 9. Procédé mis en oeuvre à partir du dispositif de commande, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 précédentes, dans lequel on réalise : - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide de la chambre amont (5) vers ledit réservoir (6 ; 6'), lors de l'étape de mise en contact desdits éléments de compression (2) et compressible (3), - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir (6 ; 6') vers ladite chambre amont (5), lors des déplacements dudit élément de compression (2) dans la direction de l'élément compressible (3), - une étape de transfert d'au moins une partie du fluide du réservoir (6 ; 6') vers ladite chambre amont (5). 10. Procédé mis en oeuvre à partir du dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 précédentes, dans lequel on effectue : - la commande de déplacement dudit élément de compression (2) vers ledit élément compressible (3), - la fermeture de ladite vanne (9), - la mise en oscillation dudit élément compressible (3) et/ou élément de compression (2), - l'ouverture de ladite vanne (9), - la commande de déplacement dudit élément de compression (2) vers sa position initiale. 11. Produit obtenu à partir du dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.