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MODULE DE SERVICE COMPACT ET SON UTILISATION DANS UNE USINE DE
PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR ÉLECTROLYSE
Domaine de l'invention
L'invention concerne la produCtion d'aluminium par électrolyse ignée selon le
procédé de
Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les modules de service
utilisés dans les
usines de production d'aluminium.
État de la technique =
L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée dans des
cellules
1() d'électrolyse suivant le procédé bien connu de Hall-Héroult. 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. 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.
Le fonctionnement d'une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur
les cellules
d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes
usées
par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide des cellules et les
prélèvements
ou ajouts d'électrolyte. Afin d'effectuer ces interventions, les usines les
plus modernes
sont équipées d'une ou plusieurs unités de service comprenant un pont mobile
qui peut
être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse, et le long des séries de
cellules, et une
ou plusieurs machines de service comprenant chacune un chariot et un module de
service muni d'organes de manutention et d'intervention (souvent appelés
outils ), tels
que des pelles et des palans, et apte à être déplacée sur le pont mobile. Ces
unités de
service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E"
("PTA" ou
"Pot Tending Assembly" ou "PTM" ou "Pot Tending Machine" en langue anglaise).
Afin d'optimiser l'espace dans les salles d'électrolyse et de réduire le coût
des
investissements, les cellules d'électrolyse sont disposées de manière aussi
rapprochée
que possible les unes des autres et à proximité de l'un des côtés latéraux des
salles
d'électrolyse et une allée de circulation aussi étroite que possible est
aménagée à
proximité de l'autre côté latéral des salles. Cette disposition impose que la
distance entre
les murs de la salle d'électrolyse et les limites de la zone de travail de
chacun des outils
des machines de service soit la plus réduite possible, notamment pour l'accès
aux cellules
d'électrolyse. Cette distance est appelée "approche des outils". La position
des cellules
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d'électrolyse. Cette distance est appelée "approche des outils". La position
des cellules dans
la salle d'électrolyse et la surface totale de la salle qui en résulte
dépendent sensiblement du
volume occupé par les machines de service et des possibilités d'approche et de
mouvement
de leurs outils. Or, les modules de service connus occupent un volume
important qui interdit
une approche réduite des côtés des salles d'électrolyse, notamment des côtés
latéraux, et
qui limite sensiblement leurs mouvements à proximité de ces côtés. Le volume
des modules
peut être réduit par un rapprochement des outils. Toutefois, cette solution
peut augmenter les
risques d'endommagement des outils lors des opérations d'entretien.
Le brevet européen EP 1 781 839 de la demanderesse propose un module de
service
comprenant un châssis apte à être fixé à un chariot et une tourelle montée sur
ledit châssis
de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical, ladite tourelle étant
équipée d'une
pluralité d'organes de manutention et d'intervention. Ce module de service
comprend un
ensemble d'outils montés sur des bras télescopiques, chaque bras télescopique
étant fixé à
la tourelle par un support articulé autorisant des mouvements pendulaires
dudit bras
télescopique par rapport à un point d'articulation déterminé Dans ce module de
service, les
bras télescopiques sont reliés entre eux par un dispositif de liaison
mécanique permettant de
maintenir, dans un domaine de tolérance déterminé, l'écart angulaire relatif
entre les
mouvements pendulaires desdits bras télescopiques. Un tel module de service
permet de
rapprocher les outils en limitant ainsi le volume, notamment la largeur, sous
le châssis dudit
module. Il permet également de conférer aux outils une indépendance de
mouvement limitée,
tout en évitant qu'ils s'entrechoquent et que les à-coups subis par l'un des
outils se
répercutent directement sur les autres outils.
Un problème technique du module de service de l'art antérieur est de minimiser
encore plus
le volume sous le châssis dudit module, notamment la hauteur sous le châssis
du module de
service, ainsi que le volume de l'espace couvert par l'ensemble du module de
service lors de
la rotation de sa partie rotative.
Description de l'invention
Un objet de l'invention concerne un module de service utilisable dans une
usine de
production d'aluminium par électrolyse ignée, ledit module comprenant un
châssis apte à être
fixé à un chariot et une partie rotative montée sur ledit châssis de manière à
pouvoir pivoter
autour d'un axe sensiblement vertical, ladite partie rotative étant équipée
d'au moins un outil
monté sur un bras télescopique de ladite partie rotative, ledit module de
service comprenant
en outre une première structure porteuse montée sur ledit châssis et destinée
à porter une
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trémie, ledit module de service étant caractérisé en ce que ladite première
structure porteuse
et ladite trémie sont comprises dans ladite partie rotative, ladite première
structure porteuse
étant conçue pour porter l'ensemble de ladite partie rotative et étant montée
sur ledit châssis
de manière à pivoter autour dudit axe sensiblement vertical, et en ce que
ladite partie rotative
comprend une seconde structure porteuse distincte de la première structure
porteuse et
disposée sous ladite première structure porteuse, un membre fixe dudit bras
télescopique
étant monté sur ladite seconde structure porteuse solidaire de ladite partie
rotative par
l'entremise de moyens d'accrochage autorisant des mouvements pendulaires dudit
bras
télescopique, lesdits moyens d'accrochage étant fixés à une partie
d'accrochage dudit
membre fixe disposée à distance des extrémités dudit membre fixe et en ce que
la seconde
structure porteuse est configurée pour reprendre la composante verticale des
efforts exercés
par ledit au moins un outil et le bras télescopiques sur lequel le dit au
moins un outil est
monté par l'intermédiaire des moyens d'accrochage.
Le plus souvent, le module de service est monté sur le chariot d'une machine
de service, ledit
chariot étant, quant à lui, monté sur le pont mobile d'une unité de service
qui peut être
translaté au-dessus des cellules d'électrolyse. Ainsi, la partie rotative du
module de service
est généralement disposée ou suspendue sous le chariot, c'est-à-dire encore
sous le châssis
dudit module de service. Plus précisément, cette partie rotative est
généralement montée
rotative sur le châssis de manière à pouvoir pivoter, le plus souvent sur elle-
même, autour
d'un axe sensiblement verticale. Dans ce qui suit, cette partie rotative peut
être
indifféremment appelée tourelle.
La première structure porteuse étant conçue pour porter l'ensemble de ladite
partie rotative et
étant montée sur ledit châssis de manière à pivoter autour dudit axe
sensiblement vertical,
cette première structure porteuse constitue donc généralement la partie
supérieure de ladite
partie rotative.
La partie rotative est généralement équipée d'un ensemble déterminé d'outils,
chaque outil
dudit ensemble étant monté sur un bras télescopique fixé à la seconde
structure porteuse.
Les bras télescopiques sur lesquels sont montés les outils, la seconde
structure porteuse,
ainsi que les moyens d'accrochage disposés entre la seconde structure porteuse
et les bras
télescopiques sont donc tous compris dans la partie rotative. Cet ensemble
déterminé d'outils
peut comprendre typiquement au moins un outil choisi parmi une pelle à
croûtes, une pince
de manutention des anodes et un piqueur.
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Selon un aspect de l'invention, la trémie est comprise dans la partie rotative
ou tourelle. La
partie rotative comprend donc, non seulement les outils et les bras
télescopiques sur lesquels
ils sont montés, mais également la trémie. Cette trémie, qui permet
d'alimenter la cellule
d'électrolyse en produits pulvérulents, présente généralement un volume
important, par
comparaison avec les outils et les bras télescopiques sur lesquels ils sont
montés. Le fait
d'inclure cette trémie dans la partie rotative permet de minimiser le volume
sous le châssis
dudit module, ou plus précisément le volume de l'espace couvert par l'ensemble
du module
de service lors de la rotation de sa partie rotative, et notamment
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l'étendue radiale par rapport à l'axe sensiblement vertical autour duquel
ladite partie
rotative est montée pivotante.
Dans ce qui suit, le volume de l'espace couvert par l'ensemble du module de
service lors
de la rotation de sa partie rotative, et notamment lors d'une rotation
complète ou de 3600
de ladite partie rotative, pourra être qualifié d'encombrement spatial. Ainsi,
et en d'autres
termes, le fait d'inclure la trémie dans la partie rotative permet d'optimiser
l'encombrement
spatial, sous le châssis, du module de service, et notamment l'encombrement
radial par
rapport à l'axe sensiblement vertical autour duquel ladite partie rotative est
montée
pivotante. En effet, dans le cas contraire où la trémie est fixe par rapport
aux outils, ces
.. derniers et leurs bras télescopiques respectifs devraient être agencés de
sorte que leur
rotation ne soit pas entravée par ladite trémie, c'est-à-dire encore que les
outils et leurs
bras télescopiques respectifs devraient être agencés dans un espace ayant une
symétrie
de révolution par rapport à l'axe de rotation de la partie rotative qui en
dehors de celui
occupé par la trémie. Ce choix d'inclure la trémie dans la partie rotative
permet ainsi
d'agencer cette trémie, les outils et les bras télescopiques sur lesquels ils
sont montés
dans un espace qui est globalement plus réduit, du fait que l'ensemble de ces
objets
tournent, en même temps, autour d'un même axe de rotation.
Selon un autre aspect de l'invention, les membres fixes des bras télescopiques
sur
lesquels sont montés les outils sont fixés à la seconde structure porteuse,
cette dernière
.. étant solidaire de la partie rotative du module de service. Par membre fixe
d'un bras
télescopique, on entend généralement le fût dans lequel coulisse un membre
mobile
portant l'outil, ledit membre fixe étant en l'occurrence fixé à la seconde
structure porteuse.
Cette seconde structure porteuse, qui est distincte de la première structure
porteuse
montée sur le châssis, est donc disposée sous ledit châssis et plus
précisément sous
.. ladite première structure porteuse. Cette seconde structure porteuse est
généralement
disposée sous la trémie. La seconde structure porteuse peut être
avantageusement
constituée par une passerelle disposée sous la trémie. Dans ce qui suit, la
seconde
structure porteuse peut être qualifiée de passerelle, voire de passerelle sous
trémie. Cette
passerelle peut porter d'autres organes que les outils, tels que, par exemple,
une centrale
hydraulique et des armoires électriques. Cette configuration dans laquelle les
outils sont
montés sur la passerelle permet aux opérateurs de maintenance d'avoir accès
aux outils
et à divers organes du module de service.
Par ailleurs, les outils étant montés sur la seconde structure porteuse, les
efforts exercés
par lesdits outils sont donc transférés sur ladite seconde structure porteuse
plutôt que sur
la première structure porteuse portant l'ensemble de la partie rotative.
L'utilisation de la
seconde structure porteuse ou passerelle sous trémie pour fixer les outils
permet ainsi de
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ne plus utiliser la première structure porteuse portant l'ensemble de la
partie rotative ou
tourelle pour reprendre les efforts principaux exercés par lesdits outils.
Cette configuration
permet notamment d'alléger globalement la masse de la première structure
porteuse
portant l'ensemble de la tourelle. Cette configuration permet également de
simplifier la
5 construction de première structure porteuse portant l'ensemble de la
tourelle.
Selon encore un autre aspect de l'invention, les moyens d'accrochage
autorisent des
mouvements pendulaires des bras télescopiques sur lesquels sont montés les
outils. Cet
autre aspect de l'invention permet non seulement de conférer aux bras
télescopiques une
indépendance de mouvement par rapport au mouvement de la partie rotative, mais
également d'éviter que les à-coups subis par un outil se répercutent
directement sur
l'ensemble de la partie rotative, et notamment sur les autres outils portés
par cette partie
rotative.
Selon encore un autre aspect de l'invention, les moyens d'accrochage sont
fixés à une
partie d'accrochage dudit membre fixe disposée à distance des extrémités dudit
membre
fixe. En d'autres termes, le membre fixe du bras télescopique n'est pas
accroché à la
seconde structure par l'une de ses extrémités. Cet aspect de l'invention
permet
d'améliorer la précision dans le positionnement de l'outil. Cet aspect de
l'invention permet
également d'élever l'extrémité supérieure du membre fixe à une élévation
proche de celle
du châssis. L'encombrement sous le châssis s'en trouve ainsi réduit sans
nécessité de
diminuer la longueur du membre fixe.
Les différents aspects de l'invention présentés ci-dessus concourent donc à
minimiser,
encore plus significativement, l'encombrement sous le châssis du module de
service.
Selon un mode préférentiel de l'invention, le membre fixe du bras télescopique
est relié à
la première structure porteuse par un dispositif de liaison mécanique
permettant de limiter
l'amplitude des mouvements pendulaires dudit bras télescopique. De cette
façon, le
domaine de tolérance de l'amplitude des mouvements pendulaires du ou des bras
télescopique(s) est encore mieux maîtrisé. En effet, ce domaine de tolérance
est défini
par rapport à la partie rotative, et plus particulièrement par rapport à la
première structure
porteuse de ladite partie rotative. Contrairement au module décrit dans le
brevet européen
EP 1 781 839, le domaine de tolérance de l'amplitude des mouvements
pendulaires du
bras télescopique d'un outil n'est pas défini par rapport à d'autres outils de
ladite partie
rotative. Ainsi, le domaine de tolérance de l'amplitude des mouvements
pendulaires d'un
bras télescopique est défini de manière plus déterministe que dans l'art
antérieur du fait
qu'il ne dépend plus des mouvements pendulaires des autres outils.
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Grâce à cette configuration du module de service, la composante axiale ou
verticale des
efforts exercés par un outil et le bras télescopique sur lequel il est monté
est reprise par la
seconde structure porteuse ou passerelle sous châssis, par l'intermédiaire des
moyens
d'accrochage. Les composantes radiales ou horizontales de ces efforts sont,
quant à
elles, en partie reprises par la première structure porteuse portant
l'ensemble de la partie
rotative ou tourelle sous châssis, par l'intermédiaire du dispositif de
liaison mécanique.
Selon un mode préférentiel de l'invention, la partie d'accrochage du membre
fixe du bras
télescopique est à une distance D d'une extrémité supérieure dudit membre fixe
supérieure à un dixième de la longueur L dudit membre fixe. De préférence, la
distance D
entre la partie d'accrochage et l'extrémité supérieure du membre fixe est
comprise entre
un quart de la longueur L dudit membre fixe et deux tiers de cette même
longueur. Par
exemple, la distance D entre la partie d'accrochage et l'extrémité supérieure
du membre
fixe est égale à une moitié de la longueur L dudit membre fixe. De cette
façon, la précision
et la robustesse de l'outil sont améliorées.
De préférence, le dispositif de liaison mécanique est monté pour relier
l'extrémité
supérieure du membre fixe à la première structure porteuse. Avantageusement,
le
dispositif de liaison mécanique comporte au moins un système amortisseur
permettant de
limiter l'amplitude des mouvements pendulaires du bras télescopique selon une
direction
horizontale. Avantageusement, le dispositif de liaison mécanique comporte deux
systèmes amortisseurs permettant de limiter l'amplitude des mouvements
pendulaires du
bras télescopique selon deux directions horizontales sensiblement
perpendiculaires.
De préférence, l'extrémité supérieure du membre fixe du bras télescopique a
une
élévation juste inférieure à celle du châssis. De préférence, la partie du
membre fixe entre
son extrémité supérieure et sa partie d'accrochage s'étend à travers une
ouverture de la
première structure porteuse. De cette façon, le membre fixe du bras
télescopique peut
s'étendre jusqu'au châssis, ce qui permet à limiter l'encombrement sous le
châssis du
module de service.
De préférence, les moyens d'accrochage sont conçus pour interdire les
mouvements de
rotation du bras télescopique autour d'un axe longitudinal dudit bras. Ceci
confère aux
Outils une liberté de positionnement sans changer leur orientation de base.
Selon un mode de réalisation, les moyens d'accrochage du bras télescopique sur
la
seconde structure porteuse comportent des premiers moyens de fixation
solidaires de
ladite seconde structure porteuse en appui sur une face supérieure de ladite
seconde
structure porteuse. Cette face supérieure de la seconde structure porteuse
s'étend
généralement dans un plan sensiblement perpendiculaire à un axe longitudinal
du bras
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télescopique, de sorte que le bras télescopique, l'outil montée à l'extrémité
dudit bras
télescopique et une charge éventuelle dudit outils exercent, sur ladite face
supérieure,
des efforts d'appui par l'entremise des premiers moyens de fixation.
De préférence, les premiers moyens de fixation des moyens d'accrochage du bras
télescopique sur la seconde structure porteuse comportent un support
intermédiaire
destiné à être fixé solidairement à la seconde structure porteuse, lesdits
moyens
d'accrochage comportant au moins une pièce d'appui solidaire dudit bras
télescopique
s'appuyant sur ledit support intermédiaire et autorisant des mouvements
pendulaires dudit
bras télescopique. De cette façon, les moyens d'accrochage permettent de
reprendre les
efforts de levage exercés sur la seconde structure porteuse par le bras
télescopique lors
du levage de l'outil et de sa charge éventuelle.
Il est à noter que les outils peuvent être actionnés par des moyens
d'actionnement,
généralement des vérins hydrauliques ou des moyens de levage par câble, dont
la
fonction est, d'une part, de maintenir l'outil actif au niveau souhaité et,
d'autre part, de
lever cet outil et les charges éventuelles manutentionnées par cet outil.
Généralement, la
ligne d'action de ces moyens d'actionnement est confondue avec l'axe
longitudinal du
bras télescopique portant l'outil. Les efforts exercés par ces moyens
d'actionnement sont
généralement des efforts de levage, c'est-à-dire des efforts s'ajoutant au
poids de l'outil,
du bras télescopique sur lequel il est monté et de la charge éventuellement
manutentionnée par cet outil. Les efforts descendants exercés par les moyens
d'actionnement sont généralement minimisés du fait du propre poids de l'outil
et de son
bras télescopique. De cette façon, la présence d'au moins un point d'appui sur
la face
supérieure de la seconde structure porteuse est théoriquement suffisante pour
reprendre
les efforts de levage exercés par les outils.
De préférence, la au moins une pièce d'appui (en l'occurrence les deux pièces
d'appui)
comporte un élément fusible destiné à se rompre lorsque l'amplitude des
mouvements
pendulaires du bras télescopique est en dehors d'un domaine prédéterminé de
tolérance.
Le matériau de cet élément fusible et sa forme sont choisis pour limiter les
efforts ayant
une composante horizontale transmis à la seconde structure porteuse. En
d'autres
termes, l'élément fusible est conçu pour être rompu avant de risquer
d'endommager
l'élément fixe du bras télescopique ou la seconde structure porteuse.
De préférence, les moyens d'accrochage du bras télescopique sur la seconde
structure
porteuse comportent des seconds moyens de fixation solidaires de la partie
d'accrochage
du membre fixe dudit bras télescopique, lesdits seconds moyens de fixation
comportant
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deux montants orientés de façon sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du
bras
télescopique.
De préférence, les moyens d'accrochage comportent deux pièces d'appui
solidaires du
bras télescopique s'appuyant sur le support intermédiaire et autorisant des
mouvements
pendulaires dudit bras télescopique, l'élément fusible de chaque pièce d'appui
étant fixé
solidairement sur respectivement chaque montant des seconds moyens de
fixation.
L'invention a également pour objet une machine de service comprenant un
chariot et un
module de service tel que décrit précédemment.
L'invention a encore pour objet une unité de service d'une usine de production
d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile et au moins une
machine
de service selon l'invention.
L'invention a encore pour objet l'utilisation d'une unité de service selon
l'invention pour les
interventions sur des cellules d'électrolyse destinées à la production
d'aluminium par
électrolyse ignée.
Brève description des figures
La figure 1 illustre une salle d'électrolyse typique, vue en section, destinée
à la production
d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière
schématique.
La figure 2 est une vue de côté d'une machine de service selon un mode de
réalisation de
l'invention.
La figure 3 est une vue en perspective de la même machine de service que celle
représentée à la figure 2.
La figure 4 est une vue en perspective du module de service de la machine de
service
représentée à la figure 2.
La figure 5 est une vue en coupe des moyens d'assemblage entre ledit bras et
la seconde
structure porteuse.
La figure 6 est une vue partielle de la partie supérieure du membre fixe d'un
bras
télescopique et du dispositif de liaison mécanique pour relier ledit bras à la
première
structure porteuse.
La figure 7 est une vue en coupe d'une partie du dispositif de liaison
mécanique pour
relier ledit bras à la première structure porteuse.
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Description détaillée de l'invention
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une
zone de
production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles
d'électrolyse 1. Tel
qu'illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse 1 comporte des cellules
d'électrolyse 3
et au moins une "unité de service" ou "machine de service" 5. Les cellules
d'électrolyse 3
sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file
comportant
typiquement plus d'une centaine de cellules. Les cellules 3 sont disposées de
manière à
dégager une allée de circulation 7 sur le long de la salle d'électrolyse 1.
Les cellules 3
comprennent une série d'anodes 9 munies d'une tige métallique 11 destinée à la
fixation
et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (non
représenté). L'unité de service 5 sert à effectuer des opérations sur les
cellules 3 telles
que les changements d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation des
cellules
d'électrolyse, par exemple en fluorure d'aluminium. Elle peut également servir
à
manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des
poches de
métal liquide ou des anodes. L'invention concerne tout particulièrement les
unités de
service utilisables pour effectuer les changements d'anode.
L'unité de service 5 comprend un pont mobile 13 qui peut être translaté au-
dessus des
cellules d'électrolyse 3, et le long de celles-ci, et une machine de service
15 comprenant
un chariot mobile 17 apte à être déplacé sur le pont mobile 13 et un module de
service 19
équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention 21 tels que des
outils
(pelles, clés, piqueurs,...). Le pont mobile 13 repose et circule sur des
chemins de
roulement 23, 24 disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal de
la salle (et de
la file de cellules). Le pont mobile 13 peut ainsi être déplacé le long de la
salle
d'électrolyse 1.
Comme cela est illustré sur les figures 2 et 3, le module de service 19
comporte un
châssis 25, typiquement une plate-forme apte à être fixé au chariot 17 et une
partie
rotative ou tourelle 33 montée sur le châssis 25 de manière à pouvoir pivoter
autour d'un
axe vertical A en utilisation. La tourelle 33 est généralement équipée d'un
balcon ou d'une
cabine de commande non représenté comportant des commandes destinées à
manoeuvrer le module 19 et les organes de manutention et d'intervention 21,
22. Les
outils se situent normalement d'un même côté de la tourelle 33, à savoir le
côté qui se
trouve au-dessous de la tourelle en utilisation.
Le chariot 17 de la machine de service 5 est monté sur des dispositifs de
roulement 31,
32 destinés au roulement du chariot sur un chemin de roulement du pont mobile
13. Le
.. châssis 25 du module de service 19 est fixé au chariot 17. La partie
rotative ou tourelle 33
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du module de service 19 est montée sur le châssis 25 de manière à pouvoir
pivoter sur
elle-même autour de l'axe sensiblement vertical A représenté sur les figures 3
et 4. Plus
précisément, la partie rotative 33 est suspendue sous le châssis 25 du module
de service.
Comme cela est illustré sur les figures 2, 3 et 4, la partie rotative 33 du
module de service
5 19 comprend une première structure porteuse 35 conçue pour porter
l'ensemble de ladite
partie rotative. Cette première structure porteuse 35 est montée sur le
châssis 25 de
manière à pivoter autour de l'axe A sensiblement vertical représenté sur les
figures 3 et 4.
Plus précisément, la première structure porteuse 35 est suspendue sous le
châssis 25 du
module de service. Ainsi, la première structure porteuse 35 constitue la
partie supérieure
10 de la partie rotative 33.
La partie rotative 33 du module de service 19 comprend, en outre, une trémie
37
permettant d'alimenter une cellule d'électrolyse en produits pulvérulents,
ladite trémie
étant portée par la première structure porteuse 35. Comme cela a été expliqué
précédemment, le fait d'inclure cette trémie 37 dans la partie rotative 33
permet de
minimiser le volume sous le châssis 25 du module de service, ou plus
précisément
l'encombrement spatial de ce module de service.
La partie rotative 33 du module de service 19 est équipé de plusieurs organes
de
manutention et d'intervention comprenant généralement un ensemble d'outils
montés sur
des bras télescopiques. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures
2, 3 et 4,
l'ensemble déterminé d'outils comporte une pelle à croûtes 21 et une pince de
manutention des anodes 22. Cet ensemble d'outils peut également comporter,
entre
autres, un piqueur. Ces outils sont destinés aux opérations de changement
d'anodes des
cellules d'électrolyse. Dans ces opérations, le piqueur sert à briser la
croûte d'alumine et
de bain solidifié qui couvre généralement les anodes de la cellule, la pelle à
croûtes 21
sert à dégager l'emplacement de l'anode, après le retrait de l'anode usée, par
enlèvement
des matières solides qui s'y trouvent, et la pince de manutention des anodes
22 sert à
saisir et à manipuler les anodes par leur tige, notamment pour l'enlèvement
des anodes
usées d'une cellule d'électrolyse et la mise en place d'anodes neuves dans la
cellule
d'électrolyse. La partie rotative 33 du module de service 19 peut, en outre,
comporter
d'autres outils, qui n'ont pas été représentés, tels qu'une deuxième pince de
manutention
des anodes, un dispositif d'alimentation en alumine ou en bain broyé
comportant un
conduit escamotable, ou encore un palan.
Le bras télescopique sur lequel est monté chaque outil s'entend de tout
dispositif
comportant au moins un membre fixe, typiquement un fût ou un châssis allongé,
et un
membre mobile, typiquement une tige ou un fût, apte à être déplacé par rapport
au
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membre fixe le long d'un axe déterminé, qui est généralement parallèle à l'axe
principal
du membre fixe. Le membre fixe est fixé au module de service, en l'occurrence
à la partie
rotative 33 du module de service 19. L'outil est, quant à lui, fixé au membre
mobile,
généralement à une extrémité de celui-ci. Dans l'exemple de réalisation
illustré sur les
figures 2, 3 et 4, chaque bras télescopique comporte un premier fût 39 de
section
sensiblement carrée et un deuxième fût de section sensiblement carrée apte à
coulisser à
l'intérieur du premier fût. L'axe principal des premier et deuxième fûts
coïncident. L'axe
principal de chaque bras télescopique est généralement destiné à être
sensiblement
vertical en utilisation et est typiquement parallèle à l'axe du membre fixe de
ce même bras
télescopique. Dans d'autres modes de réalisation non représentés, le bras
télescopique
de chaque outil peut comporter un ou plusieurs membres intermédiaires
complémentaires
situés entre le membre fixe et le membre mobile et aptes à coulisser par
rapport à ces
derniers.
Le membre fixe du bras télescopique de chacun de ces outils 21, 22, c'est-à-
dire le fût 39
dans lequel coulisse un membre mobile dudit bras télescopique, est monté sur
une
seconde structure porteuse 41. Cette seconde structure porteuse est solidaire
de la partie
rotative 33 et distincte de la première structure porteuse 35. Cette seconde
structure
porteuse 41 est disposée sous la trémie 37. En l'occurrence, la seconde
structure
porteuse 41 permet également de porter une passerelle disposée sous la trémie
qui peut
être équipée d'une centrale hydraulique et d'armoires électriques. La
passerelle permet
notamment aux opérateurs de maintenance d'avoir accès aux outils et à divers
organes
du module de service.
Plus précisément, comme cela est visible sur les figures 2, 3 et 4, le fût 39
de chaque
bras télescopique est monté sur la seconde structure porteuse 41 par
l'entremise de
moyens d'accrochage 43 autorisant des mouvements pendulaires dudit bras
télescopique
tout en interdisant les mouvements de rotation de ce même bras télescopique
autour de
son axe longitudinal. Ces mouvements pendulaires des bras télescopiques
permettent
d'éviter que les à-coups subis par un outil se répercutent directement sur
l'ensemble de la
partie rotative 33, et notamment sur les autres outils portés par cette même
partie rotative.
Contrairement au module de service de l'art antérieur, le fût 39 de chaque
bras
télescopique n'est pas accroché à la seconde structure porteuse 41 par l'une
de ses
extrémités. Les moyens d'accrochage 43 sont en fait fixés à une partie
d'accrochage du
fût 39 qui disposée à distance des extrémités dudit fût, c'est-à-dire à
distance de
l'extrémité supérieure et de l'extrémité inférieure dudit fût. Les extrémités
supérieures des
fûts 39 des bras télescopiques portant la pince de manutention des anodes 22
et la pelle
à godets 21 sont représentées à la figure 2 sous la référence 45. Les
extrémités
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inférieures des fûts 39 de ces mêmes bras télescopiques sont, quant à elles,
représentées sur les figures 2, 3 et 4 sous la référence 47. Les fûts 39 des
bras
télescopiques n'étant pas accrochés à la seconde structure porteuse 41 par
l'une de leurs
extrémités, ils sont en fait disposés à travers des ouvertures 49 de cette
même seconde
structure porteuse. Ces ouvertures 49 sont particulièrement bien visibles sur
la figure 4. Il
est à noter que l'ouverture 49 sur la droite de la figure 4 correspond à
l'emplacement du
bras télescopique d'un outil qui a été démonté. Grâce à cette configuration,
la précision
dans le positionnement de l'outil est améliorée. Un autre avantage de cette
configuration
est de limiter l'encombrement sous le châssis 25 du module de service 19.
.. Comme cela est représenté à la figure 5, les moyens d'accrochage 43 de
chaque bras
télescopique sur la seconde structure porteuse 41 comportent des premiers
moyens de
fixation 51 solidaires de cette même seconde structure porteuse 41 en appui
sur une face
supérieure 53 de ladite seconde structure porteuse. Ces premiers moyens de
fixation 51
permettent notamment de porter le bras télescopique et l'outil. Plus
précisément, les
.. premiers moyens de fixation 51 sont suspendus à la seconde structure
porteuse 41. Ceci
permet le montage et le démontage du bras télescopique par-dessous ladite
seconde
structure porteuse 41 par un opérateur positionné sur une passerelle de cette
même
seconde structure porteuse. Les premiers moyens de fixation 51 des moyens
d'accrochage 43 comportent un support intermédiaire 55 destiné à être fixé
solidairement
à la seconde structure porteuse 41 à l'aide de boulons 57 et d'écrous 58.
Les moyens d'accrochage 43 comportent deux pièces d'appui 61 solidaires du fût
39 du
bras télescopique et s'appuyant sur le support intermédiaire 55 en autorisant
des
mouvements pendulaires dudit bras télescopique. Chaque pièce d'appui 61
comporte un
élément fusible 63 destiné à se rompre lorsque les efforts exercés par le bras
.. télescopique sur la seconde structure porteuse 41, notamment la composante
horizontale
de ces efforts, est en dehors d'un domaine de tolérance prédéterminé. Les
moyens
d'accrochage 43 du bras télescopique sur la seconde structure porteuse 41
comportent
des seconds moyens de fixation 65 solidaires de la partie d'accrochage du fût
39 de ce
même bras télescopique. Ces seconds moyens de fixation comportent, en
l'occurrence,
deux montants 67 orientés de façon sensiblement parallèle à l'axe longitudinal
du bras
télescopique.
Chaque outil 21, 22 est actionné par un vérin hydraulique 62, visible sur la
figure 4, dont
la ligne d'action est confondue avec l'axe longitudinal du bras télescopique
portant l'outil.
Les efforts exercés par les vérins 62 sont généralement des efforts de levage,
c'est-à-dire
.. des efforts s'ajoutant au poids de l'outil, du bras télescopique sur lequel
il est monté et de
la charge éventuellement manutentionnée par cet outil. Les efforts descendants
exercés
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par les vérins 62 sont généralement minimisés du fait du propre poids de
l'outil et de son
bras télescopique. De cette façon, la présence d'au moins un point d'appui sur
la face
supérieure 53 de la seconde structure porteuse 41 est suffisante pour
reprendre les
efforts de levage exercés par les outils par l'intermédiaire des pièces
d'appui 61.
Comme cela est visible sur la figure 4, le fût 39 du bras télescopique de
chaque outil 21,
22 est relié à la première structure porteuse 35 par un dispositif de liaison
mécanique 71
permettant de limiter encore plus l'amplitude des mouvements pendulaires dudit
bras
télescopique. Le débattement horizontal du bras télescopique et de l'outil
porté par ledit
bras s'en trouve ainsi limité et le domaine de tolérance de l'amplitude des
mouvements
pendulaires du bras télescopique est encore mieux maîtrisé. Grâce à cette
configuration
du module de service 19, les composantes radiales ou horizontales des efforts
exercés
par chaque bras télescopique sont en partie reprises par la première structure
porteuse
35, par l'intermédiaire du dispositif de liaison mécanique 71.
Dans l'exemple représenté sur les figures 2, 3 et 4, le dispositif de liaison
mécanique 71
est monté pour relier l'extrémité supérieure 45 du fût 39 de chaque bras
télescopiques à
la première structure porteuse 35. En particulier, l'extrémité supérieure 45
du fût 39 de
chaque bras télescopique a une élévation juste inférieure à celle du châssis.
Pour cela, la
partie du fût 39 entre son extrémité supérieure 45 et sa partie d'accrochage
s'étend à
travers une ouverture 73 de la première structure porteuse 35.
Comme cela est visible sur la figure 6, le dispositif de liaison mécanique 71
entre le fût ou
membre fixe 39 du bras télescopique de chaque outil et la première structure
porteuse 35
comporte deux systèmes amortisseurs 75, 76 permettant de limiter l'amplitude
des
mouvements pendulaires du bras télescopique selon deux directions horizontales
perpendiculaires entre elles. Chaque système amortisseur est destiné à
reprendre le
mouvement du fût 39 selon l'une ou l'autre des directions horizontales. Chaque
système
amortisseur permet également de faire un centrage, ou plus exactement un
rappel vers
une position de centrage, du fût 39.
Comme cela est visible sur la figure 7, chaque système amortisseur 75, 76
agissant selon
une direction horizontale donnée comporte une partie mobile 79 solidaire du
fût 39 d'un
bras télescopique, ainsi qu'une partie deformable 81 coopérant avec ladite
partie mobile
79 et avec deux parois 83, 84 solidaires de la première structure porteuse 35,
pour
reprendre tout mouvement horizontal selon la direction horizontale donnée. La
partie
deformable 81 comporte un ressort axial 85 agissant à ses extrémités sur deux
butoirs
mobiles 87, 88 coopérant avec les deux parois respectivement 83, 84 solidaires
de la
première structure porteuse 35. La partie mobile 79 solidaire du fût 39
comporte, quant à
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elle, deux pièces annulaires 89, 90 destinées à coulisser le long de manchons
formés sur
les deux butoirs mobiles respectivement 87, 88 en s'appuyant sur l'un ou
l'autre desdits
butoirs mobiles en fonction du mouvement du fût 39. Ces pièces annulaires 89
permettent
également de maintenir les deux butoirs mobiles 87, 88 en contact avec les
extrémités du
ressort 85.
Grâce à ce système amortisseur 75, 76, tout mouvement du fût 39 d'un bras
télescopique
et de la pièce mobile 79 solidaire dudit fût s'accompagne d'une déformation de
la partie
déformable 81 en comprimant le ressort 85 par l'intermédiaire de l'une ou
l'autre des
pièces annulaires 89, 90 et du butoir mobile 87, 88 sur lequel coulisse ladite
pièce
annulaire. En même temps, ce même butoir mobile 87, 88 est désolidarisé de la
paroi 83,
84 solidaire de la première structure porteuse 35, tandis que le butoir mobile
opposé 88,
87 s'appuie encore plus fortement sur l'autre paroi 84, 83 solidaire de cette
même
structure porteuse. La pièce mobile 79 et le fût 39 du bras télescopique sont
ensuite
rappelés dans leur position initiale grâce au ressort 85. De cette façon, le
domaine de
.. tolérance de l'amplitude des mouvements pendulaires du fût 39 de chaque
bras
télescopique est encore mieux maîtrisé.
