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Patent 2792945 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2792945
(54) English Title: DISPOSITIF PERMETTANT D'EXTRAIRE DES CALES DE COURT-CIRCUITAGE LORS DE LA MISE EN CIRCUIT D'UNE CELLULE D'ELECTROLYSE POUR LA PRODUCTION D'ALUMINIUM
(54) French Title: DEVICE FOR REMOVING SHORT-CIRCUITING BLOCKS WHEN BRINGING ON-LINE AN ELECTROLYSIS CELL FOR THE PRODUCTIN OF ALUMINIUM
Status: Expired and beyond the Period of Reversal
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C25C 3/16 (2006.01)
  • C25C 7/00 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BRUN, FREDERIC (France)
  • DESPINASSE, SERGE (France)
(73) Owners :
  • RIO TINTO ALCAN INTERNATIONAL LIMITED
(71) Applicants :
  • RIO TINTO ALCAN INTERNATIONAL LIMITED (Canada)
(74) Agent: NORTON ROSE FULBRIGHT CANADA LLP/S.E.N.C.R.L., S.R.L.
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2013-12-03
(86) PCT Filing Date: 2011-06-23
(87) Open to Public Inspection: 2012-01-05
Examination requested: 2012-10-22
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2011/000357
(87) International Publication Number: WO 2012001242
(85) National Entry: 2012-10-22

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
10/02686 (France) 2010-06-28

Abstracts

English Abstract

Extractor device (30) intended to extract a short-circuiting block (20) that has been inserted between two conductors (24 and 25) to take an electrolysis cell (2) offline. The extractor device (30) comprises a gripper means (31) for gripping said block and at least one actuator (32) oriented vertically and comprising a body (320) and a piston with a piston rod (321), a) said body (or said rod) being secured to at least one horizontal bearing face (335) directed downwards and arranged in such a way that when said extractor device is positioned above said block in order to extract it, the upper horizontal face (240, 250) of each conductor (24, 25) lies in line with a horizontal bearing face (335), b) said rod (or said body) being connected to said block gripping means (31) in such a way that when said actuator (32) is actuated to make it extract said block, said actuator applies, to said conductors and to said block, opposing forces that have a tendency to part them.


French Abstract


Dispositif extracteur (30) destiné à extraire une cale (20) de
court-circuitage insérée entre deux conducteurs (24 et 25) pour la mise hors
circuit d'une
cellule (2) d'électrolyse. Le dispositif extracteur (30) comprend un moyen de
préhension
(31) de ladite cale et au moins un vérin (32) orienté verticalement et
comprenant un corps
(320) et un piston avec une tige (321) de piston, a) ledit corps (ou ladite
tige) étant
solidaire d'au moins une face d'appui horizontale (335) orientée

vers le bas et disposée de telle sorte que, lorsque ledit dispositif
extracteur est placé au dessus de ladite cale pour l'extraire, la face
horizontale supérieure (240, 250) de chaque conducteur (24, 25) se trouve au
droit d'une face d'appui horizontale (335), b) ladite
tige (ou ledit corps) étant reliée au dit moyen de préhension (31) de ladite
cale, de telle sorte que, lorsque ledit vérin (32) est
actionné pour effectuer l'extraction de ladite cale, ledit vérin exerce, sur
lesdits conducteurs et sur ladite cale, des efforts opposés
tendant à les écarter.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


- 11 -
REVENDICATIONS :
1. Dispositif extracteur (30) destiné à extraire une cale (20) de court-
circuitage, ladite
cale ayant été insérée entre deux conducteurs (24 et 25) pour la mise hors
circuit d'une
cellule (2) d'électrolyse, chaque conducteur (24, 25) présentant au moins une
face
horizontale supérieure (240, 250) et une face sensiblement verticale (241,
251), la face
sensiblement verticale d'un des deux conducteurs étant placée en vis-à-vis de
celle de l'autre,
les deux faces sensiblement verticales délimitant ainsi un entrefer destiné à
recevoir ladite
cale de court-circuitage, elle-même comprenant deux faces (204, 205)
sensiblement
parallèles, qui convergent sensiblement vers le bas lorsque ladite cale est
placée en vue
d'occuper ledit entrefer, ledit dispositif comprenant un moyen de préhension
(31) de ladite
cale et étant caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un vérin
(32) orienté
verticalement et comprenant un corps (320) et un piston auquel est associée
une tige (321)
de piston,
a) ledit corps, ou respectivement ladite tige, étant solidaire d'au moins
une face
d'appui horizontale (335) qui est orientée vers le bas et qui est disposée de
telle sorte que,
lorsque ledit dispositif extracteur est placé au-dessus de ladite cale pour
l'extraire, la face
horizontale supérieure (240, 250) de chaque conducteur (24, 25) se trouve au
droit de la face
d'appui horizontale (335), et
b) ladite tige,ou respectivement ledit corps, étant reliée au dit moyen de
préhension
(31) de ladite cale, de telle sorte que, lorsque ledit vérin (32) est actionné
pour effectuer
l'extraction de ladite cale, ledit vérin exerce, sur lesdits conducteurs et
sur ladite cale, des
efforts opposés tendant à les écarter.
2. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 1 caractérisé en ce
que ledit moyen
de préhension comprend une pièce d'accrochage (313) sur laquelle sont fixés
des moyens
d'accrochage coopérant avec des moyens d'accrochage ménagés dans la partie
haute de la
cale qui est prévue pour rester au-dessus de l'entrefer des conducteurs
lorsque la cale y est
insérée.
3. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en
ce que ledit
vérin (32) est un vérin hydraulique.
4. Dispositif extracteur (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, caractérisé
en ce qu'il comprend également un actionneur (50) destiné à relever, dès que
la cale n'est
plus retenue par les conducteurs, l'ensemble comprenant la cale (20), le moyen
de
préhension (31) de ladite cale et ledit ou lesdits vérins (32) de façon à ce
que ledit ensemble
sorte à l'extérieur dudit entrefer compris entre lesdits conducteurs.

-12-
5. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 4, caractérisé en ce
que ledit
actionneur (50) est un vérin pneumatique (51).
6. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 4, caractérisé en ce
que ledit vérin
(32) et ledit actionneur (50) fonctionnent simultanément lors de l'extraction
de ladite cale (20).
7. Dispositif extracteur (30) selon l'une quelconque des revendications 5 à
6 caractérisé
en ce qu'il comprend également un bâti sur lequel est fixé ledit actionneur
(50), ledit bâti
comprenant des moyens d'accrochage, de façon à ce qu'il puisse être
manutentionné par un
moyen de transport et de levage.
8. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 7, caractérisé en ce
que ledit bâti est
muni de moyens de centrage qui permettent de guider ledit dispositif
extracteur au cours de
sa descente verticale vers une position prédéfinie par rapport auxdits
conducteurs, les faces
d'appui étant placées au droit des faces horizontales supérieures desdits
conducteurs.
9. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en
ce que ledit
bâti comprend également un carénage qui délimite l'espace dans lequel
l'ensemble
comprenant la cale (20) et le moyen de préhension de la cale (31) doit évoluer
après
l'extraction de ladite cale et qui assure une protection des opérateurs
agissant à proximité
dudit dispositif extracteur.
10. Dispositif extracteur (30) selon l'une quelconque des revendications 1
à 9,
comprenant une pièce creuse intermédiaire (33) munie d'une face d'appui
horizontale (335)
orientée vers le bas et dans lequel le corps (320) du vérin (32) est
solidaire, via ladite pièce
creuse intermédiaire (33), de ladite face d'appui horizontale (335), la face
horizontale
supérieure (240, 250) de chaque conducteur (24, 25) se trouvant au droit de
ladite face
d'appui horizontale (335) lorsque ledit dispositif est positionné pour
l'extraction de ladite cale.
11. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 10, dans lequel le
corps (320) du
vérin (32) possède une face horizontale inférieure (325) qui se trouve au
contact de la face
horizontale supérieure (331) de ladite pièce intermédiaire (33) lorsque le
dispositif extracteur
(30) est placé sur lesdits conducteurs en vue de l'extraction de ladite cale.
12. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel
la tige (321) du
vérin (32) est creuse, traversée de part en part par un alésage axial (3211)
au travers duquel
un axe (40) solidaire dudit moyen de préhension (31) de la cale (20) peut
coulisser.

-13-
13. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 12, dans lequel ledit
axe (40) solidaire
du moyen de préhension (31) est muni d'un épaulement (41) qui sert de butée au
mouvement
axial de la tige (321), de sorte que, lorsque ledit vérin (32) est actionné,
la tige (321) est
entraînée vers le haut, l'extrémité (3210) de la tige (321) arrive au contact
de l'épaulement
(41) de l'axe (40), de sorte que le vérin (32) exerce un effort vers le haut
sur ledit dispositif de
préhension (31).
14. Dispositif extracteur (30) selon la revendication 12 ou 13, lorsque
dépendante de la
revendication 4, dans lequel ledit moyen de préhension (31) de la cale (20)
est fixé à
l'extrémité inférieure de l'axe (40), qui est lui-même un prolongement de la
tige (52) de
l'actionneur (50).
15. Procédé d'extraction de cales de court-circuitage employé lors de
l'opération de mise
en circuit d'une cellule (2.n) d'électrolyse, consistant à enlever les cales
(20) de court-
circuitage qui ont été introduites entre deux conducteurs (24, 25) pour la
mise hors circuit de
ladite cellule d'électrolyse, le premier conducteur étant associé à l'ensemble
cathodique
(22.n) de ladite cellule (2.n) et le deuxième conducteur étant associé à
l'ensemble cathodique
(22.(n-1)) de la cellule amont adjacente, chaque conducteur (24, 25)
présentant au moins une
face horizontale supérieure (240, 250) et une face sensiblement verticale(241,
251), la face
sensiblement verticale d'un des deux conducteurs étant placée en vis-à-vis de
celle de l'autre,
les deux faces sensiblement verticales délimitant ainsi un entrefer destiné à
recevoir une cale
(20) de court-circuitage, elle-même comprenant deux faces (204, 205)
sensiblement
parallèles, qui convergent sensiblement vers le bas lorsque ladite cale est
placée en vue
d'occuper ledit entrefer, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on
utilise le dispositif
d'extraction (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


CA 02792945 2012-10-22
20.12/01J1/42 - 1 - El.. lir KLUII/UUUJJ /
DISPOSITIF PERMETTANT D'EXTRAIRE DES CALES DE COURT-CIRCUITAGE
LORS DE LA MISE EN CIRCUIT D'UNE CELLULE D'ELECTROLYSE POUR LA
PRODUCTION D'ALUMINIUM
L'invention relève du domaine de la production d'aluminium par électrolyse
ignée selon le
procédé de Hall-Héroult. Elle concerne les dispositifs de connexion électrique
des cellules
d'électrolyse pour la production d'aluminium par électrolyse ignée. Elle
concerne plus
particulièrement un équipement, qui est employé lors de l'opération de
redémarrage d'une
cellule mise temporairement hors service, opération appelée également mise
en
circuit ), et qui permet d'enlever des cales de court-circuitage placées
entre l'ensemble
cathodique de ladite cellule et l'ensemble cathodique de la cellule amont
adjacente. Un tel
équipement sera appelé par la suite "dispositif d'extraction de cale" ou
encore
"extracteur".
1;
L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée, selon le
procédé bien
connu de Hall-Héroult, dans des cellules d'électrolyse. Les usines contiennent
un grand
nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments
appelés halls ou
salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à l'aide de
conducteurs de
liaison, de façon à optimiser l'occupation au sol des usines. Chaque cellule
d'électrolyse
comporte une cuve munie d'un ensemble cathodique et d'un système anodique. La
cuve
comporte un caisson en acier, des éléments de revêtement en matériaux
réfractaires et
un ensemble cathodique situé au fond de la cuve, formé par la juxtaposition de
blocs
carbonés dans lesquels sont scellées des barres métalliques dont les
extrémités sortent
2i du caisson. Chaque cuve comporte également un système anodique formé par
au moins
une poutre rigide, qui supporte une ou plusieurs barres horizontales
conductrices,
appelées "cadre anodique", sur lesquelles sont assujetties les tiges de
suspension
d'anodes en matériau carboné qui sont partiellement immergées dans le bain
d'électrolyte.
Les cellules sont généralement disposées de manière à former deux ou plusieurs
files
parallèles qui sont électriquement liées entre elles par des conducteurs
d'extrémité.
Conventionnellement, le courant électrique passe de la cathode d'une cellule
amont vers
l'anode d'une cellule en aval. Le circuit de connexion entre deux cellules
successives
g; comprend un circuit de transport du courant d'électrolyse, constitué par
des collecteurs
cathodiques reliés d'une part aux sorties cathodiques d'une cellule de rang
donné (n) et,
d'autre part, à des "montées anodiques", elles-mêmes reliées à la poutre
rigide et aux
cadres anodiques de la cellule avale adjacente, de rang (n+1).

CA 02792945 2012-10-22
WO 2012/001242 - 2 - PCT/FR2011/000357
De temps en temps, une ou plusieurs cellules d'une série doivent être mises à
l'arrêt. On
effectue cet arrêt en connectant le collecteur cathodique d'une cellule donnée
au
conducteur de liaison qui relie les sorties cathodiques de la cellule amont
adjacente aux
"montées anodiques" qui alimentent le cadre anodique de ladite cellule. La
connexion se
fait par l'intermédiaire d'une pluralité de cales conductrices, typiquement en
aluminium,
telles que celles évoquées dans le brevet FR 2 583 069 (voir figure 8, élément
référencé
12): dans une telle configuration, le collecteur cathodique de la cellule et
le conducteur de
liaison entre la cathode de la cellule amont et l'anode de ladite cellule se
présentent
/0 localement sous la forme de deux conducteurs à section sensiblement
rectangulaire, qui
ont chacun au moins une face supérieure horizontale et une face sensiblement
verticale,
la face sensiblement verticale d'un conducteur étant placée en vis-à-vis de
celle de l'autre,
les deux faces sensiblement verticales délimitant ainsi un entrefer destiné à
recevoir une
cale de court-circuitage, elle-même comprenant deux faces sensiblement
parallèles, qui
1s convergent faiblement vers le bas lorsque la cale est placée en vue
d'occuper ledit
entrefer.
En vue de l'arrêt de la cellule, les cales doivent être insérées entre les
conducteurs de
façon à offrir une surface de contact offrant une résistance électrique aussi
faible que
20 possible. Dans la pratique, pour assurer un bon contact électrique, ces
cales sont
introduites dans l'entrefer compris entre les conducteurs, alors qu'eux-mêmes
sont
retenus par des tirants boulonnés.
Pour la mise en circuit de la cellule, lesdites cales doivent être retirées,
de façon à isoler
25 l'un de l'autre lesdits conducteurs, le courant provenant de la cellule
amont passant à
nouveau à travers les montées anodiques pour alimenter le cadre anodique de la
cellule
avale adjacente. Pour enlever les cales sans avoir à fournir des efforts trop
importants, il
est en général nécessaire de déboulonner au moins partiellement lesdits
tirants. Les cales
sont ensuite tirées vers le haut de façon à ce qu'elles sortent de l'entrefer
ménagé entre
30 les conducteurs.
La mise en place et l'enlèvement de ces cales ont nécessité jusqu'à présent
des
interventions humaines délicates, impliquant soit l'arrêt de la série pendant
le temps
nécessaire pour l'intervention, ce qui dégrade le rendement de la série, soit,
de
préférence, une intervention de durée très limitée. En effet, si le retrait
s'effectue sans que
la série soit arrêtée, l'enlèvement de l'ensemble des cales ne pouvant pas se
faire
instantanément, l'intensité du courant qui passe dans les cales restées en
place
augmente progressivement, ce qui échauffe celles-ci de façon notable, de sorte
que les

CA 02792945 2012-10-22
WO 2012/001242 - 3 - PCT/FR2011/000357
dernières cales enlevées peuvent atteindre des températures élevées. Une
température
élevée des cales peut avoir des conséquences néfastes, comme nécessiter un
effort
d'extraction plus élevé en raison de leur dilatation, ou encore entraîner une
dégradation
importante des surfaces de contact. L'intervention doit donc être aussi courte
que
; possible pour limiter l'échauffement des dernières cales enlevées.
De plus, les contraintes de sécurité imposent que les opérateurs restent au
niveau du sol,
en particulier quand ils interviennent sur lesdites cales. Autour des cellules
d'électrolyse
actuelles, on aménage des passages destinés à faciliter diverses interventions
sur la
cellule. Ces passages sont approximativement au même niveau que la surface du
bain.
Pour des raisons impératives de sécurité, les collecteurs cathodiques et les
conducteurs
de liaison sont situés en-dessous de ces passages. Les conducteurs et les
entrefers
destinés à recevoir les cales sont donc disposés en-dessous de ces passages
mais ils
doivent être accessibles à partir de ces passages, lors des opérations
nécessaires à
pi l'arrêt momentané de la cellule ou à sa mise en circuit.
Pour gagner du temps au cours de ces opérations, on a cherché à enlever les
cales à
l'aide d'un palan placé sur un pont roulant circulant dans le hall
d'électrolyse, au-dessus
des cellules. Pour ce faire, on a utilisé des cales de court-circuitage munies
de tourillons
et le palan était muni d'une élingue en U destinée à être accrochée aux
tourillons de la
cale. Le palan permettait de développer des efforts importants, typiquement,
de l'ordre de
10 tonnes, mais ceux-ci restaient insuffisants si les tirants n'étaient pas,
au moins
partiellement, préalablement déboulonnés. Ceci entraînait une perte de temps
importante
car le déboulonnage des tirants ne pouvait se faire que du niveau du sol, avec
un outil à
long manche dont les possibilités de rotation étaient faibles. De plus,
lorsque, malgré
l'effort transmis, la cale adhérait toujours aux conducteurs, le palan
finissait par soulever,
entraîner et endommager les conducteurs. Enfin, une telle pratique soulevait
des
problèmes importants de sécurité, car les cales, qui ont une certaine masse,
typiquement
quelques dizaines de kilogrammes, étaient expulsées en suivant une trajectoire
plus ou
;0 moins contrôlée, orientée vers le haut et susceptible de passer à
proximité des
opérateurs.
La demanderesse a mis au point un procédé d'extraction des cales qui ne
présente pas
les inconvénients cités plus haut, dans lequel on utilise un extracteur qui
agit sur les cales
;; sans qu'il y ait besoin de déboulonner les tirants, qui exerce un effort
important lors de
l'extraction des cales sans que cela entraîne le moindre risque de
détérioration desdits
conducteurs et enfin qui permet de maîtriser la trajectoire d'éjection
desdites cales.

CA 02792945 2013-03-13
- 4 -
Un premier objet selon l'invention est un dispositif extracteur destiné à
extraire une cale de
court-circuitage, ladite cale ayant été insérée entre deux conducteurs pour la
mise hors circuit
d'une cellule d'électrolyse, chaque conducteur présentant au moins une face
horizontale
supérieure et une face sensiblement verticale, la face sensiblement verticale
d'un des deux
conducteurs étant placée en vis-à-vis de celle de l'autre, les deux faces
sensiblement
verticales délimitant ainsi un entrefer destiné à recevoir ladite cale de
court-circuitage, elle-
même comprenant deux faces sensiblement parallèles, qui convergent
sensiblement vers le
bas lorsque ladite cale est placée en vue d'occuper ledit entrefer, ledit
dispositif comprenant
un moyen de préhension de ladite cale et étant caractérisé en ce qu'il
comprend également
io au moins un vérin orienté verticalement comprenant un corps et un piston
auquel est
associée une tige de piston,
a) ledit corps ou respectivement ladite tige étant solidaire d'au moins une
face d'appui
horizontale qui est orientée vers le bas et qui est disposée de telle sorte
que, lorsque ledit
dispositif extracteur est placé au-dessus de ladite cale pour l'extraire, la
face horizontale
1r supérieure de chaque conducteur se trouve au droit de ladite face
d'appui horizontale,
b) ladite tige ou respectivement ledit corps étant reliée au dit moyen de
préhension de ladite
cale, de telle sorte que, lorsque ledit vérin est actionné pour effectuer
l'extraction de la cale,
ledit vérin exerce, sur lesdits conducteurs et sur ladite cale, des efforts
opposés tendant à les
écarter.
20 En utilisant le dispositif d'extraction de cale selon l'invention, on
peut réaliser la mise en circuit
d'une cellule d'électrolyse en isolant l'un de l'autre, sans les détériorer,
les conducteurs
associés aux éléments cathodiques de deux cellules adjacentes: l'effort
compensant la force
qui tend à séparer la cale du conducteur est la résultante d'efforts qui
s'exercent directement
sur la face horizontale supérieure de chacun des conducteurs, ce qui permet
d'éviter le
25- soulèvement des conducteurs et leur endommagement, au cas où l'effort
d'extraction serait
insuffisant pour détacher la cale des conducteurs. Ce dispositif, susceptible
de fournir des
efforts supérieurs à ceux de l'art antérieur tout en n'endommageant pas les
conducteurs, est
d'autant plus approprié que la cale est fortement maintenue entre deux
conducteurs retenus
par des tirants.
w Comme indiqué précédemment, les deux conducteurs en vis-à-vis sont:
- un premier conducteur, qui est un conducteur de liaison entre la sortie
cathodique de la
cellule directement en amont et la montée anodique qui alimente le cadre
anodique de ladite
cellule,
- un deuxième conducteur, qui est un élément de collecteur cathodique de
ladite cellule.
er Le dispositif extracteur selon l'invention comprend au moins un vérin
que l'on place de

CA 02792945 2012-10-22
WO 2012/001242 - 5 - PC1/1112011/000357
telle sorte qu'il puisse, lorsqu'il est actionné, exercer des efforts opposés
sur la cale et sur
au moins un conducteur. Chacune des deux parties du vérin, qui sont mobiles
l'une par
rapport à l'autre (corps et tige), peut être associée soit à la cale, soit aux
conducteurs. La
première partie du vérin (le corps ou la tige) est solidaire d'au moins une
face d'appui
horizontale destinée à arriver au droit de la face horizontale supérieure d'un
conducteur.
La deuxième partie du vérin (la tige ou le corps) est reliée au moyen de
préhension de la
cale, au moins temporairement, lorsque le vérin est actionné pour effectuer
l'extraction de
la cale. En d'autres termes, cette deuxième partie du vérin peut être mobile
par rapport
audit moyen de préhension dans certaines phases d'utilisation du dispositif
extracteur
I 0 mais il est nécessaire qu'elle arrive au contact de ce moyen de
préhension et l'entraîne
dans son mouvement, lorsque le vérin est actionné en vue d'exercer les efforts
d'écartement.
Le moyen de préhension de la cale comprend avantageusement une pièce
d'accrochage
H sur laquelle sont fixés des moyens d'accrochage coopérant avec des moyens
d'accrochage complémentaires ménagés sur la cale, de préférence sur la partie
haute de
la cale qui est prévue pour rester au-dessus de l'entrefer des conducteurs
lorsque la cale
y est insérée et qui est donc plus facilement accessible. Par exemple, on
aménage dans
la partie haute de la cale au moins un alésage sensiblement horizontal destiné
à être
20 traversé par un axe de verrouillage solidaire de la pièce d'accrochage.
Le ou les axes de
verrouillage sont actionnés par un ou plusieurs actionneurs auxiliaires, qui
sont eux-
mêmes fixés sur ladite pièce d'accrochage et qui imposent aux dits axes un
mouvement
tel qu'ils peuvent s'emboîter dans lesdits alésages en vue de la préhension de
la cale.
25 Dans la pratique, les conducteurs sont placés en vis-à-vis de sorte que
la cale est placée
verticalement et l'extracteur peut ainsi être mis en place au niveau de la
cale à extraire à
l'aide d'un dispositif de transport et de levage, de type pont
roulant/chariot/palan. Mais
l'invention conserve tout son intérêt si le couple des directions horizontale
et verticale
évoquées est remplacé par tout couple de directions perpendiculaires, chaque
cale
y) devant présenter une face supérieure perpendiculaire à la direction de
l'entrefer qui les
sépare, le dispositif de manutention destiné à placer ledit dispositif au
droit des cales
étant bien sûr adapté à un tel référentiel.
Le dispositif extracteur selon l'invention comprend au moins un vérin ayant
les
;i caractéristiques précisées ci-dessus. Ce vérin peut être un vérin
électrique, typiquement
alimenté par un circuit possédant un variateur, mais, de préférence, il s'agit
d'un vérin
hydraulique, car, à encombrement identique, ce dernier est apte à exercer un
effort plus
important. Avantageusement, le ou les vérins hydrauliques sont alimentés par
une même

CA 02792945 2012-10-22
WU ll111/1.1U124l - 5 - 2-1, II Jr 1%.40111l111UJJ
I
centrale hydraulique, qui est de préférence montée sur ledit dispositif
extracteur ou sur le
dispositif de manutention dudit dispositif extracteur.
Dans un mode préféré de l'invention, ledit dispositif extracteur comprend
également un
actionneur destiné à relever l'ensemble comprenant la cale, le moyen de
préhension de la
cale et le ou les vérins, dès que la cale a été extraite, c'est-à-dire dès
qu'elle n'est plus
retenue par les conducteurs. Cet actionneur joue le rôle d'éjecteur :
l'ensemble
comprenant la cale et le moyen de préhension de la cale doit être évacué de
telle sorte
que la cale puisse sortir complètement de l'entrefer compris entre les
conducteurs en vis-
m à-vis aussi vite que possible, à une vitesse significativement supérieure
à celle de la tige
d'un vérin hydraulique. On recherche en effet une vitesse d'éjection de
l'ensemble
comprenant la cale et le moyen de préhension aussi élevée que possible car
cela permet
de limiter le risque d'apparition d'arc électrique au cours de la remontée de
la cale.
Avantageusement, ledit actionneur, appelé également éjecteur, est un vérin
pneumatique.
Avantageusement, le moyen de préhension de la cale est solidaire de la tige
(ou du
corps) dudit éjecteur et la course de la tige dudit éjecteur est suffisamment
longue pour
permettre à ladite cale de sortir complètement de l'entrefer des conducteurs.
Dans un mode de réalisation préféré, le ou les vérins et l'éjecteur
fonctionnent
simultanément. Il n'y a alors pas besoin de synchroniser les actions du ou des
vérins et
de l'éjecteur : l'effort d'extraction exercé sur la cale, fourni par le ou les
vérins, étant
substantiellement plus élevé que l'effort fourni par l'éjecteur, n'est
appliqué que jusqu'au
moment où la cale se détache des conducteurs, moment à partir duquel seul
l'effort de
soulèvement de l'éjecteur agit.
Avantageusement, ledit dispositif extracteur comprend un bâti sur lequel est
fixé ledit
éjecteur. Ledit bâti comprend des moyens d'accrochage, de façon à ce qu'il
puisse être
manutentionné par un moyen de transport et de levage. Typiquement, le moyen
utilisé
10 pour le transport et le levage dudit dispositif extracteur est une
association pont
roulant/chariot/palan. Pour effectuer une extraction de cale, on place, à
l'aide dudit moyen
de transport et de levage, le dispositif au droit des conducteurs et on le
pose, de telle
sorte qu'au moins une face d'appui horizontale repose sur une face horizontale
supérieure d'un conducteur. Au cours de l'extraction, le dispositif extracteur
peut être
e; maintenu ou non par le moyen de transport et de levage.
Avantageusement, ledit bâti est muni de moyens de centrage qui permettent de
guider
ledit dispositif extracteur au cours de sa descente verticale vers une
position prédéfinie

CA 02792945 2013-03-13
- 7 -
par rapport auxdits conducteurs, les faces d'appui étant placées au droit des
faces
horizontales supérieures desdits conducteurs.
Avantageusement, ledit bâti comprend également un carénage qui délimite
l'espace dans
lequel l'ensemble comprenant la cale et le moyen de préhension de la cale doit
évoluer après
5- l'extraction de ladite cale et qui assure une protection des opérateurs
agissant à proximité de
l'extracteur vis-à-vis des pièces mobiles extraites.
Un autre objet selon l'invention est un procédé d'extraction de cales de court-
circuitage
employé lors de l'opération de mise en circuit d'une cellule d'électrolyse,
consistant à enlever
les cales de court-circuitage qui ont été introduites entre deux conducteurs
pour la mise hors
ro circuit de ladite cellule d'électrolyse, le premier conducteur étant
associé à l'ensemble
cathodique de ladite cellule et le deuxième conducteur étant associé à
l'ensemble cathodique
de la cellule amont adjacente, chaque conducteur présentant au moins une face
horizontale
supérieure et une face sensiblement verticale, la face sensiblement verticale
d'un des deux
conducteurs étant placée en vis-à-vis de celle de l'autre, les deux faces
sensiblement
verticales délimitant ainsi un entrefer destiné à recevoir ladite cale de
court-circuitage, elle-
même comprenant deux faces sensiblement parallèles, qui convergent
sensiblement vers le
bas lorsque ladite cale est placée en vue d'occuper ledit entrefer, ledit
procédé étant
caractérisé en ce que l'on utilise le dispositif selon l'invention pour
extraire ladite cale.
Avantageusement, l'intervention devant être la plus rapide possible pour
limiter
20 réchauffement des dernières cales enlevées, on utilise plusieurs
dispositifs selon l'invention
pour extraire simultanément tout ou partie des cales qui ont été mises en
place pour la mise
hors circuit d'une cellule d'électrolyse.
La figure 1 illustre schématiquement une machine de service dans une salle
d'électrolyse
typique destinée à la production d'aluminium, vue en section.
2.i La figure 2 illustre schématiquement la disposition des conducteurs de
liaison entre deux
cellules voisines.
Les figures 3a et 3b illustrent schématiquement un mode de réalisation
particulier du dispositif
d'extraction de cales selon l'invention. La figure 3a représente ledit
dispositif extracteur
lorsqu'il est mis en place sur les conducteurs, au niveau de la cale devant
être extraite. La
io figure 3b représente ledit dispositif extracteur lorsque la cale a été
extraite et qu'il se trouve
toujours en place, en appui sur les conducteurs, au niveau de la cale qui
vient d'être extraite.

CA 02792945 2012-10-22
WO 2012/001242 - 8 - PC 1/1 IC2(111/UUU.1
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une
ou
plusieurs salles d'électrolyse. La salle d'électrolyse (1) illustrée sur la
figure 1 comporte
des cellules d'électrolyse (2) et une machine de service (5). Les cellules
d'électrolyse (2)
, sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file
comportant
typiquement plus d'une centaine de cellules. Les cellules (2) sont disposées
de manière à
dégager une allée de circulation le long de la salle d'électrolyse (1). Les
cellules (2)
comprennent une série d'anodes (3) munies d'une tige métallique (4) destinée à
la fixation
et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (27).
Chaque
cellule (2) comporte une cellule munie d'un ensemble cathodique (22) et d'un
système
anodique (26). La cellule comporte un caisson en acier, des éléments de
revêtement en
matériaux réfractaires. L'ensemble cathodique (22), situé au fond de la
cellule, est formé
par la juxtaposition de blocs carbonés dans lesquels sont scellées des barres
métalliques
dont les extrémités (21) sortent du caisson et sont reliées entre elles par un
collecteur
H cathodique (23). Le circuit de connexion entre deux cellules successives
(2.(n-1) et 2.n)
comprend un circuit de transport du courant d'électrolyse où le collecteur
cathodique
(23.(n-1)) est relié d'une part aux sorties cathodiques (21.(n-1)) d'une
cellule de rang
donné (2.(n-1)) et, d'autre part, à des montées anodiques (28.n), elles-mêmes
reliées aux
cadres anodiques (27.n) de la cellule avale adjacente (2.n).
De temps en temps, une ou plusieurs cellules d'une série doivent être mises à
l'arrêt. On
effectue cet arrêt en connectant le collecteur cathodique (23.n) d'une cellule
donnée (2.n)
au conducteur de liaison qui relie le collecteur cathodique (23(n-1)) de la
cellule amont
adjacente (2.(n-1)) aux montées anodiques (28.n) qui alimentent le cadre
anodique de
ladite cellule. La connexion se fait par l'intermédiaire d'une pluralité de
cales conductrices
(20), typiquement en aluminium, insérées à force à différents endroits où les
deux
conducteurs présentent deux faces sensiblement verticales en vis-à-vis. Pour
la mise en
circuit de la cellule, il faut enlever l'ensemble des cales en un temps aussi
bref que
possible. Le dispositif selon l'invention permet d'enlever les cales une à
une. Il peut être
déplacé rapidement au droit de chaque cale et il peut exercer un effort
d'extraction
important permettant de détacher chaque cale des conducteurs.
EXEMPLE DE REALISATION (FIGURES 3e et 3b)
Le dispositif extracteur (30) illustré en figure 3 a) et b) est destiné à
extraire une cale de
court-circuitage (20), qui a été insérée entre deux conducteurs (24 et 25)
pour la mise
hors circuit d'une cellule d'électrolyse. Le premier conducteur (24) est un
conducteur de
liaison entre la sortie cathodique (23.(n-1)) de la cellule directement en
amont et la
montée anodique (28.n) qui alimente le cadre anodique (27) de ladite cellule
aval (2.n). Le

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WO 2012/001242 - 9 - PCT/FR2011/000357
deuxième conducteur (25) est une portion du collecteur cathodique (23.n) de
ladite cellule
aval (2.n). Chaque conducteur (24, 25) présente au moins une face horizontale
supérieure (240, 250) et une face sensiblement verticale (241, 251). Les faces
sensiblement verticales (241, 251) sont placées en vis-à-vis l'une de l'autre,
délimitant
, ainsi un entrefer destiné à recevoir ladite cale de court-circuitage,
elle-même comprenant
deux faces sensiblement parallèles (204, 205), qui convergent faiblement vers
le bas.
Le dispositif extracteur (30) comprend un moyen de préhension (31) de ladite
cale et un
vérin (32) orienté verticalement comprenant un corps (320) et une tige (321).
Le corps
lo (320) est solidaire, via une pièce creuse intermédiaire (33), d'une face
d'appui horizontale
(335) qui est orientée vers le bas et qui est disposée de telle sorte que,
lorsque ledit
dispositif extracteur est placé au dessus de ladite cale pour l'extraire, la
face horizontale
supérieure (240, 250) de chaque conducteur (24, 25) se trouve au droit de la
face d'appui
horizontale (335). La tige (321) est reliée au moyen de préhension (31) de la
cale (20), de
15 telle sorte que, lorsque le vérin (32) est actionné pour effectuer
l'extraction de la cale, ledit
vérin exerce, sur les conducteurs (24, 25) et sur la cale (20), des efforts
opposés tendant
à les écarter. Le vérin (32) est un vérin hydraulique double effet, alimenté
par une centrale
hydraulique via un circuit agencé de telle sorte que l'extraction s'effectue
lorsque la
chambre côté piston (322) est alimentée.
Dans ce mode de réalisation, le corps (320) du vérin (32) possède une face
horizontale
inférieure (325) qui se trouve au contact de la face horizontale supérieure
(331) de la
pièce intermédiaire (33) lorsque le dispositif extracteur est placé sur les
conducteurs en
vue de l'extraction d'une cale. Lors de la mise en action du vérin (32), un
effort vertical
est exercé sur la face horizontale supérieure (331) de la pièce intermédiaire
(33) et est
transmis aux conducteurs par le biais de la face horizontale inférieure, qui
joue le rôle de
face d'appui horizontale (335), elle même placée au contact des faces
horizontales
supérieures (240, 250) des conducteurs (24, 25).
go La tige (321) est creuse, traversée de part en part par un alésage axial
(3211) au travers
duquel un axe (40) solidaire du moyen de préhension (31) de la cale peut
coulisser. Ledit
axe (40) solidaire du moyen de préhension est muni d'un épaulement (41) qui
sert de
butée au mouvement axial de la tige (321) : lorsque le vérin est actionné,
l'huile sous
pression remplit la chambre côté piston (322), ce qui entraîne la tige (321)
vers le haut.
3e L'extrémité (3210) de la tige (321) arrive au contact de l'épaulement
(41) de l'axe (40), de
sorte que le vérin (32) agit sur l'axe et exerce un effort vers le haut sur
ledit dispositif de
préhension (31).

CA 02792945 2012-10-22
W02012/001242 - 10 - itr Ithl3 I
Pour faciliter son extraction, la cale (20) et ledit dispositif extracteur
(30) sont munis de
moyens de préhension coopérant entre eux. Le dispositif extracteur (30)
comprend,
comme moyen de préhension de la cale, une pièce d'accrochage (313) ayant une
forme
générale de U renversé, les deux branches du U, munies d'alésages, étant, en
vue de
l'extraction de la cale, placées de part et d'autre de l'extrémité supérieure
de la cale, et
deux tourillons (311, 312) disposés de telle sorte qu'ils sont placés, alignés
horizontalement, de part et d'autre de la cale (20). La cale (20) présente,
dans sa partie
haute prévue pour rester au-dessus de l'entrefer des conducteurs, un alésage
horizontal
(201) traversant toute l'épaisseur de la cale. Chaque tourillon (311, 312)
peut être
IO actionné par un vérin (315, 316) qui permet, au moyen d'un embiellage
adapté,
d'introduire ledit tourillon à l'intérieur de l'alésage (201) de la cale et de
l'alésage de la
branche de la pièce d'accrochage associée audit tourillon, en vue de la
préhension de la
cale. La pièce d'accrochage (313) est fixée à l'extrémité basse de l'axe
vertical (40).
/5 La pièce intermédiaire (33) joue également le rôle d'un carénage qui
assure une
protection des opérateurs agissant à proximité du dispositif extracteur vis-à-
vis des pièces
mobiles extraites.
Le dispositif extracteur (30) comprend également un actionneur (50) destiné à
relever
20 l'ensemble comprenant la cale, le moyen de préhension de la cale et le
ou les vérins, dès
que la cale a été extraite, c'est-à-dire dès qu'elle n'est plus retenue par
les conducteurs.
Cet actionneur est un vérin pneumatique (51). Le moyen de préhension (31) de
la cale est
fixé à l'extrémité inférieure de l'axe (40), qui est lui-même un prolongement
de la tige (52)
de l'actionneur (50). Lors de l'extraction, le vérin (32) et l'actionneur (50)
fonctionnent
2i simultanément: l'effort d'extraction exercé sur la cale, fourni par le
vérin (32),
substantiellement plus élevé que l'effort fourni par l'actionneur (50), n'est
appliqué que
jusqu'au moment où la cale se détache des conducteurs, moment à partir duquel
seul
l'effort de soulèvement de l'actionneur (50) agit.
,0 Le dispositif extracteur (30) comprend également un bâti (60) sur lequel
est fixé ledit
actionneur (50). Ce bâti est schématisé ici, formant bloc avec la pièce
intermédiaire (33)
qui en constitue la partie basse. Ledit bâti comprend des moyens d'accrochage
(non
illustrés), de façon à ce qu'il puisse être manutentionné par un moyen de
transport et de
levage.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
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Inactive: Final fee received 2013-09-11
Pre-grant 2013-09-11
Notice of Allowance is Issued 2013-04-15
Letter Sent 2013-04-15
Notice of Allowance is Issued 2013-04-15
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Amendment Received - Voluntary Amendment 2013-03-13
Letter Sent 2012-12-20
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Inactive: Single transfer 2012-11-28
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Letter sent 2012-11-05
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Inactive: IPC assigned 2012-11-02
Inactive: IPC assigned 2012-11-02
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Inactive: First IPC assigned 2012-11-02
Letter Sent 2012-11-02
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Advanced Examination 2012-10-22
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Final fee - standard 2013-09-11
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MF (patent, 4th anniv.) - standard 2015-06-23 2015-06-22
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Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Representative drawing 2013-11-06 1 10
Cover Page 2013-11-06 2 55
Representative drawing 2012-10-22 1 12
Cover Page 2012-11-09 2 50
Abstract 2012-10-22 2 99
Claims 2012-10-22 3 145
Description 2012-10-22 10 573
Drawings 2012-10-22 2 39
Description 2013-03-13 10 572
Claims 2013-03-13 3 144
Drawings 2013-03-13 2 41
Acknowledgement of Request for Examination 2012-11-02 1 175
Notice of National Entry 2012-11-02 1 202
Courtesy - Certificate of registration (related document(s)) 2012-12-20 1 126
Reminder of maintenance fee due 2013-02-26 1 112
Commissioner's Notice - Application Found Allowable 2013-04-15 1 164
Maintenance Fee Notice 2017-08-04 1 182
Maintenance Fee Notice 2017-08-04 1 181
PCT 2012-10-22 2 64
Correspondence 2013-09-11 2 79