Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETACHER LES TIMBALES DES PIEDS
D'ANODES, NOTAMMENT D'ANODES UTILISEES POUR LA PRODUCTION
D'ALUMINIUM PAR ELECTROLYSE IGNEE
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée. Elle
concerne plus particulièrement un procédé permettant d'enlever les douilles
métalliques accrochées aux pieds des tiges des anodes en vue de réutiliser
lo lesdites tiges après nettoyage et de recycler le matériau des douilles
enlevées.
ETAT DE LA TECHNIQUE
L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée, c'est-à-dire
par
électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain d'électrolyte, selon le procédé Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est
contenu dans des cuves d'électrolyse qui comprennent un caisson en acier
revêtu intérieurement de matériaux -.réfractaires et/ou isolants et un
ensemble
cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes, typiquement en matériau
carboné, sont fixées à une superstructure pourvue de moyens qui permettent
de les déplacer verticalement, lesdites anodes étant consommées
progressivement au cours du processus d'électrolyse. L'ensemble formé par
une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé cellule
d'électrolyse.
Les anodes comprennent une tige en métal conducteur, associée à un
dispositif d'accrochage sur ladite superstructure et à un dispositif de
connexion
électrique, et un bloc en matériau carboné qui constitue le corps de l'anode
et qui est introduit à l'intérieur du bain d'électrolyte. La liaison entre la
tige
d'anode et le corps en matériau carboné se fait par l'intermédiaire d'un pied,
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typiquement en acier, solidaire de la base de la tige et qui a en général une
forme de candélabre retourné, chaque branche du candélabre étant
associée à une extrémité cylindrique dont l'axe est parallèle à la tige et que
l'on appelle "rondin". En général, ces rondins sont introduits à l'intérieur
d'évidements réalisés sur la face supérieure du bloc en matériau carboné et
les
interstices existant entre les rondins et les alésages sont comblés en coulant
un
métal en fusion, typiquement de la fonte. Les douilles métalliques ainsi
réalisées
- appelées également timbales - permettent d'assurer un bon accrochage
mécanique et une bonne liaison électrique entre la tige et le bloc en matériau
io carboné.
En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite le remplacement régulier
des anodes qui sont consommées tout au long de la production d'aluminium.
La régénération d'une anode usée est une opération économique impérative
qui consiste à enlever le bain d'électrolyte refroidi resté collé sur le mégot
.
d'anode (bloc de carbone résiduel), à enlever ensuite le mégot et les timbales
pour les recycler, et enfin à nettoyer, et redresser si nécessaire, l'ensemble
constitué par la tige et le pied d'anode en vue de l'associer à un nouveau
bloc
en matériau carboné et obtenir ainsi une nouvelle anode. D'autre part,
certaines anodes nouvelles (typiquement 1 à 2 % d'entre elles) peuvent
présenter des défauts, par exemple un bloc de carbone fissuré, tels qu'elles
doivent être mises de côté pour être directement retournées et recyclées avec
les anodes usées, sans avoir été introduites dans les cellules d'électrolyse.
= 25
Les restes d'anode et les timbales étaient jusqu'à présent enlevés à l'aide de
dévêtisseurs, l'anode étant maintenue en position verticale. Les pieds d'anode
étaient plus ou moins directement soumis aux efforts du dévêtisseur et leur
durée de vie était très courte.
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Les dévêtisseurs sont en général spécialisés : ceux destinés à enlever les
blocs
résiduels sont appelés dégrafeuses et ceux destinés à enlever les timbales
sont appelés "défonteuses". Certains dispositifs, appelés dégrafonteuses ,
permettent en un seul mouvement de réaliser le dégrafage puis le défontage.
En pratique, en raison des efforts engendrés, les défonteuses réalisent
l'enlèvement d'une seule timbale à la fois. Par exemple, la demande de brevet
allemand DE 44 10 599 décrit un dispositif permettant de réaliser le dégrafage
et le défontage autour de chaque rondin d'un pied d'anode: une pince se
referme pour entourer partiellement ledit rondin, sans le toucher, sa face
inférieure servant de butée axiale s'opposant au mouvement de la timbale
entraînée, via le rondin, par un poinçon. Le dispositif de butée et le poinçon
sont mobiles par rapport au rondin et peuvent se déplacer l'un vers l'autre au
moyen d'un actionneur. Grâce à un évidement qui est ménagé dans le
dispositif de butée et qui entoure le rondin avec un diamètre supérieur à
celui
de la timbale, le poinçon fragmente d'abord le mégot, évacue les fragments
de mégot puis déforme et détache les timbales. Un tel dispositif de défontage,
associé ou non à un dispositif de dégrafage, présente l'avantage de ne
solliciter la tige d'anode que localement, les efforts de dévêtissage étant
repris
directement par la partie supérieure de la pince qui fait office de contre-
appui.
Par contre, ce dispositif, particulièrement encombrant, ne peut travailler que
sur un seul rondin, ce qui présente l'inconvénient de nécessiter un temps
important pour dévêtir complètement une tige d'anode.
Plusieurs documents de l'art antérieur décrivent des machines moins
encombrantes travaillant simultanément sur plusieurs rondins.
La demande de brevet français FR 2 718989, ainsi que le brevet US 5 733 423,
proposent une défonteuse munie d'une pluralité de dispositifs d'entraînement
en torsion agissant simultanément sur chaque timbale. Dans cette solution, le
remplacement des poinçons à déplacement axial par des dispositifs
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d'entraînement par torsion impose de séparer le dégrafage du défontage,
c'est-à-dire d'utiliser spécifiquement une machine spécialisée dans le
dégrafage puis une machine spécialisée dans le défontage. D'autre part, le
risque d'endommagement des pieds d'anodes ne disparaît pas, même s'il
change de nature : le couple de torsion est transmis dans une zone fragile du
rondin, où ce dernier est soudé à la branche transversale.
Le brevet US 5 956 842 décrit une dégrafonteuse avec poinçons à
déplacement vertical associés à des butées axiales. Ce sont des poinçons
w élancés placés sous les rondins et dans leur alignement de diamètre
inférieur à
celui des rondins et agissant vers le haut. Lors de la montée des poinçons,
ces
derniers rencontrent d'abord le mégot puis, après dégrafage, la face
inférieure
des rondins de sorte que, la face supérieure des timbales étant bloquée par
une paroi de butée, les timbales se déforment et se détachent des rondins,
tout en restant piégées par les poinçons élancés. La paroi de butée est
constituée par la face inférieure de pinces qui se referment individuellement,
autour de chaque= rondin sans le toucher. L'inconvénient associé à cette
solution réside dans l'importance de l'effort à fournir pour réaliser le
défontage
simultané de l'ensemble des rondins. D'autre part, les pinces prenant elles-
mêmes appui sur une plaque commune, la reprise des efforts de dévêtissage
n'est pas vraiment individualisée de sorte que le pied d'anode reste sensible
au
déséquilibre des contraintes qui résulte de la géométrie imparfaitement
symétrique du pied d'anode.
De même, la dégrafonteuse proposée par la demanderesse dans la demande
de brevet français FR 2 894 988, présente des mâchoires qui se referment
individuellement autour de chaque rondin de sorte qu'une paroi de butée
s'oppose au mouvement de montée des timbales entraînées par les poinçons
par l'intermédiaire des rondins, La reprise individuelle des efforts de
dévêtissage
permet de ménager les pieds d'anode mais il faut ici aussi fournir un effort
important pour réaliser le défontage simultané de l'ensemble des rondins.
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'
La demande internationale W001/57291 traite du problème bien connu de la
géométrie imparfaite des tiges d'anodes fréquemment utilisées et recyclées
dans un atelier d'électrolyse : leurs bras transversaux sont plus ou moins
inclinés
et les rondins sont plus ou moins usés, de sorte que les extrémités de rondins
et
les timbales associées ne se trouvent pas tous au même niveau par rapport à
l'avancée des poinçons. Selon l'auteur de W001/57921, le déséquilibre des
efforts dû aux géométries courantes imparfaites des pieds d'anodes est tel
qu'il
est nécessaire de contrôler individuellement le déplacement des poinçons et
Io leur
mise en contact avec l'extrémité des rondins : de la sorte, on maîtrise le
moment où chaque poinçon arrive au contact du rondin auquel il est associé
et l'on peut ainsi déclencher de façon synchronisée le dévêtissage des
rondins.
Ce dispositif impose donc la mise en place d'un ensemble important
d'actionneurs individuels de poinçons et d'un système électronique complexe
de contrôle de ces actionneurs. De plus, il faut toujours fournir un effort
important pour réaliser le défontage simultané de l'ensemble des rondins.
L'invention a pour but de définir un procédé de défontage des anodes usées
(ou neuves rebutées) qui ne présente pas les inconvénients présentés ci-
dessus,
en particulier qui permet de réaliser le défontage de l'ensemble des rondins
d'un pied d'anode en une étape et avec une seule machine, sans nécessiter
l'emploi d'efforts considérables, sans nécessiter l'introduction d'un système
de
contrôle électronique complexe, tout en visant un risque d'endommagement
du pied d'anode aussi faible que possible.
Avantageusement, la machine utilisée pour mettre en uvre ce procédé
pourrait également être utilisée pour mettre en oeuvre le dégrafage. De plus,
dans ce derniers cas, les restes de blocs anodiques et les timbales pourraient
avantageusement être triés au sortir de cette même machine, comme dans
FR 2 894 988, pour être recyclés directement vers les ateliers de fabrication
des
anodes.
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DESCRIPTION DE L'INVENTION
Un premier objet selon l'invention est un procédé permettant d'enlever en une
seule étape les n timbales accrochées aux n rondins d'un pied de tige
d'anode, n étant un entier supérieur ou égal à 3, ledit procédé comprenant au
moins les étapes suivantes:
a) mise en place dudit pied de tige d'anode entre un dispositif de butée et un
io
dispositif d'attaque, ledit dispositif d'attaque pouvant être déplacé à l'aide
d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée, ledit dispositif de
butée entourant, au moins partiellement, chacun des n rondins dudit pied
de tige d'anode et présentant une surface de butée bloquant l'avance de
la timbale correspondante;
b) déplacement du dispositif d'attaque en direction du dispositif de butée de
sorte que ledit dispositif d'attaque arrive en contact avec le pied d'anode
et entraîne celui-ci jusqu'à ce que ledit pied d'anode arrive au contact
dudit dispositif de butée;
c) poursuite du déplacement du dispositif d'attaque de sorte que chaque
timbale, bloquée par la surface de butée associée, soit détachée du rondin
correspondant;
d) arrêt et retrait du dispositif d'attaque;
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif de butée
comprenant au moins deux surfaces de butée séparées l'une de l'autre par
une distance axiale telle que les timbales bloquées par une première surface
de butée soient désolidarisées des rondins auxquels elles étaient fixées avant
que d'autres timbales ne soient bloquées par l'autre surface de butée.
Le dispositif d'attaque peut être déplacé à l'aide d'au moins un actionneur,
typiquement un vérin hydraulique. Le déplacement peut être une simple
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translation ou, comme dans DE 44 10 599, une rotation autour d'un axe
horizontal. En fait, le déplacement peut s'effectuer suivant une direction
quelconque substantiellement constante, globalement définie par le couple
formé par la position relative du dispositif d'attaque par rapport au
dispositif de
butée, l'attaque devant être effectuée de façon substantiellement frontale.
Par la suite, les déplacements effectués dans cette direction seront nommés
"axiaux". Dans la pratique, on choisit la direction verticale, ce qui permet
d'éviter l'installation d'un dispositif supplémentaire de manutention des
anodes.
En effet l'anode usée est transportée en général à l'aide d'un convoyeur
aérien, à la verticale, c'est-à-dire accrochée au convoyeur par l'extrémité
supérieure de sa tige. Une fois placée dans la machine, sa tige est maintenue
par des moyens de maintien, typiquement des pinces de centrage, qui
autorisent un déplacement axial de la tige, le pied de tige devant avoir la
possibilité de se déplacer dans cette direction lorsqu'il est atteint par le
dispositif
d'attaque. De façon à permettre ledit déplacement axial, les moyens de
maintien sont avantageusement munis, au contact avec la tige, de patins à
faible coefficient de frottement
Selon l'invention, le dispositif d'attaque comprend une pluralité de n
poinçons
qui se déplacent le long des axes des n rondins. Dans un mode de réalisation
préféré de l'invention, ils avancent simultanément, typiquement montés sur une
poutre transversale ou plusieurs poutres transversales solidaires, mue(s) par
un
ou plusieurs actionneurs, par exemple des vérins hydrauliques.
Le dispositif de butée entoure, au moins partiellement, chacun des n rondins
dudit pied de tige d'anode : typiquement, ce dispositif de butée se présente
sous la forme d'une pièce ou d'un ensemble de plusieurs pièces prenant
appui, directement ou indirectement, sur un ou plusieurs éléments fixés au
bâti
de la machine et présentant, au niveau de chaque rondin, une échancrure
entourant le rondin qui permet à ce dernier de se déplacer axialement en le
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traversant et une face de butée s'opposant à l'avance axiale de la timbale
associée au rondin correspondant. Typiquement, l'échancrure se présente sous
la forme d'un alésage ou d'une portion d'alésage qui entoure au moins
partiellement le rondin, par exemple avec un diamètre supérieur - @ d'au
moins 1 mm au diamètre externe des timbales. En particulier lorsque les
rondins ont un faible élancement, une cavité latérale, correspondant au
passage du bras transversal du pied de tige supportant ledit rondin, peut être
raccordée à cet alésage pour compléter ladite échancrure. Ledit alésage est
surmonté, dans sa partie supérieure, d'un épaulement ou d'une saillie interne,
lo de hauteur radiale typiquement égale à l'épaisseur de la timbale, et
dont la
face inférieure fait office de surface de butée s'opposant à l'avance de la
timbale.
Le dispositif de butée comprend selon l'invention au moins deux surfaces de
butée situées à un niveau différent par rapport à l'avance du dispositif
d'attaque, de sorte que certaines timbales soient bloquées au cours de
l'avance du poinçon et soient ainsi désolidarisées de leurs rondins alors que
d'autres timbales, non immobilisées, restent fixées sur leurs rondins
respectifs.
Ceci permet de diminuer l'effort de dévêtissement. Pour éviter un déséquilibre
des contraintes préjudiciable à la bonne tenue du pied de tige, il est
avantageux d'associer les surfaces de butée de même niveau aux timbales de
rondins disposés de façon symétrique par rapport à l'axe de la tige. Avant de
développer ce point, il est utile de décrire les configurations habituelles
prise
par les rondins des pieds des tiges d'anode.
Comme on vise une densité de courant la plus homogène possible à l'intérieur
du bloc anodique, les rondins sont disposés soit en ligne, dans la direction
du
grand côté du bloc anodique, pour les anodes les plus étroites, soit de façon
symétrique par rapport au plan médian du bloc anodique, parallèle au grand
côté. Si les rondins sont en ligne, n peut être impair et si n est impair
(n=2p +1),
le pied d'anode comporte un rondin axial situé dans l'axe de la tige. Mais
dans
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tous les autres cas, les rondins sont en nombre pair et disposés
symétriquement
par rapport à l'axe de la tige. Le pied comporte alors p paires de rondins
associés dits périphériques , en ce sens qu'aucun d'entre eux ne passe pas
par l'axe de la tige même si certains d'entre eux sont proches de celui-ci.
Donc, que n soit pair (n=2p) ou impair (n=2p+1), le pied d'anode comporte en
général p paires de rondins périphériques associés, symétriques par rapport à
l'axe de la tige, et éventuellement un rondin axial.
io De préférence donc, le dispositif de butée comprend au moins une
première
surface de butée destinée à bloquer l'avance des timbales fixées sur deux
rondins périphériques associés, symétriques par rapport à l'axe de la tige et
une
deuxième surface de butée, décalée axialement par rapport à la première
surface de butée, destinée à bloquer soit une deuxième paire de timbales
fixées sur d'autres rondins périphériques associés soit, si celui-là existe,
la timbale
fixée sur le rondin axial.
Avantageusement à chaque paire de rondins périphériques associés
correspond un niveau de butée spécifique, décalé axialement de celui des
autres paires de rondins périphériques et, s'il existe, de celui du rondin
axial.
La désolidarisation des timbales et des rondins résulte de l'immobilisation de
la
timbale alors que le poinçon poursuit son avancée. Un effort axial est
engendré
dans la timbale en réaction à l'effort transmis par le dispositif d'attaque
via le
poinçon et le rondin. Il se crée dans l'épaisseur de la timbale, avec
probablement une intensité maximale au voisinage de cette surface de
contact, une contrainte de scission qui, au fur et à mesure que le poinçon
avance, augmente jusqu'à atteindre une valeur critique, à partir de laquelle
la
timbale se déforme et se détache de la surface externe du rondin,
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Le décalage axial est tel que, au cours du déplacement du dispositif
d'attaque, les premières timbales bloquées par une première surface de
butée aient le temps d'être désolidarisées des rondins auxquels elles étaient
fixées avant que d'autres timbales ne soient bloquées par une deuxième
surface de butée. Il est par contre possible que les premières timbales ne
soient pas encore éclatées et éjectées de la tige d'anode avant que d'autres
timbales soient bloquées par une deuxième surface de butée.
La valeur de ce décalage dépend des géométries mises en jeu, en particulier
w de celle du pied de tige, des rondins et de la surface de contact entre
les
timbales et les rondins. Pour des hexapodes ayant des rondins de diamètre
180 mm, des bras transversaux ayant une longueur typiquement voisine de
500 mm (distance entre rondins associés de l'ordre de 1000 mm) et une section
typiquement voisine de 1170 mm2, et avec des timbales accrochées aux
rondins sur une hauteur de 130 mm, le décalage axial entre deux surfaces de
butée doit être au moins égal à une valeur qui est de l'ordre de 20 mm. Pour
tenir compte des différentes géométries possibles, le décalage axial est
avantageusement compris entre 5 et 50 mm, de préférence entre 10 et
30 mm.
Pour diminuer les risques d'endommagement du pied d'anode lié au
déséquilibre des contraintes résultant de la géométrie imparfaite dudit pied
d'anode, en particulier résultant de la hauteur non rigoureusement égale des
rondins associés, il est avantageux d'employer comme dispositif de butée un
ensemble d'unités de butée individuelles, chaque unité de butée individuelle
étant associée à un seul rondin. De préférence, chaque unité de butée
individuelle comprend une paroi de butée fixe solidaire du bâti de la machine,
ladite paroi de butée s'opposant à l'avance axiale de la timbale associée au
rondin correspondant, et un dispositif monté flottant par rapport au bâti de
la
machine, ledit dispositif monté flottant se mettant en place sur la timbale
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lorsque celle-ci arrive en contact avec lui de telle sorte que la surface de
contact avec l'extrémité supérieure de la timbale soit la plus grande
possible,
ladite mise en place étant réalisée, c'est-à-dire achevée ou substantiellement
avancée, avant que, entraîné par la timbale, ledit dispositif monté flottant
n'arrive lui-même en appui contre ladite paroi de butée solidaire du bâti de
la
machine. Un tel dispositif monté flottant constitue une pièce intermédiaire
qui
permet au dispositif de butée de mieux supporter mécaniquement les à-coups
dus aux écarts de géométrie, en particulier des timbales.
Io
Plusieurs variantes d'unités de butée ont été envisagées,, en particulier des
ensembles de pinces et des ensembles de manchons.
Les unités de butée peuvent comprendre des pinces dont la face inférieure
constitue, une fois que la pince est refermée autour d'un rondin, une surface
de butée s'opposant au déplacement de la timbale correspondante ; plusieurs
modes de réalisation sont possibles :
a) Les pinces prennent appui par une de leur face sur un ou plusieurs
éléments solidaires du bâti, situés au même niveau par rapport à l'avance
du dispositif d'attaque, et elles ont des épaisseurs différentes, de sorte
qu'elles présentent leur autre face comme surface de butée avec un
niveau différent.
b) Les pinces ont la même épaisseur mais prennent appui à des niveaux
différents sur des éléments solidaires du bâti;
c) Pour éviter que certaines pinces ne soient trop épaisses, on combine les
deux solutions précédentes : les pinces prennent appui sur un ou plusieurs
éléments solidaires du bâti, situés au à des niveaux par rapport à l'avance
du dispositif d'attaque, et elles ont des épaisseurs différentes, les
différences de niveau des éléments solidaires du bâti et les épaisseurs des
pinces étaient définies de telle sorte que les pinces présentent leur autre
face comme surface de butée avec un niveau différent.
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Comme indiqué plus haut ces pinces sont avantageusement montées
flottantes par rapport au bâti de la machine.
Les unités de butée peuvent comprendre comme dans FR 2 894 988, des
.5 ensembles de mâchoires, typiquement des couples de mâchoires, qui
pivotent
autour d'axes horizontaux et qui, une fois rapprochées, forment une sorte de
manchon qui entoure le rondin et dont l'extrémité inférieure est munie d'une
surface de butée s'opposant au déplacement des timbales. Les modes de
réalisations possibles sont identiques aux modes a), b) et c) décrits plus
haut
Io pour les pinces, l'épaisseur des pinces étant remplacée ici par la
hauteur des
manchons.
15 Le dispositif d'attaque comprend n poinçons qui se déplacent le long des
axes
des n rondins. Avantageusement, ils sont montés sur une poutre transversale
commune (cas de rondins alignés) ou sur plusieurs poutres transversales
disposées symétriquement (cas de rondins disposés symétriquement) par
rapport au plan médian parallèle au grand côté du bloc anodique. Cette
20 poutre ou ces poutres, solidaires entre elles, est (sont) mue(s) par un
ou plusieurs
actionneurs, par exemple des vérins hydrauliques. De la sorte, les poinçons
atteignent les extrémités basses des rondins à peu près simultanément. Les
timbales sont attaquées deux par deux, symétriquement par rapport à l'axe de
la tige d'anode. Si une timbale lâche un peu avant l'autre timbale
25 symétrique qui lui est associée, il peut s'en suivre un brusque et fort
déséquilibre
sur le dispositif d'attaque. Pour éviter cela, on munit avantageusement ce
dernier de patins de guidage qui viennent en appui glissant sur des parois
verticales solidaires du bâti de la machine, prévues pour faire office de
contre-
appui et de parois de guidage au mouvement vertical dudit dispositif
30 d'attaque.
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Un autre objet de l'invention est une machine de défontage permettant de
mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, apte à dévêtir les rondins
autant
des anodes usées que des anodes neuves rebutées, comprenant un dispositif
de butée et un dispositif d'attaque, ledit dispositif d'attaque pouvant être
déplacé à l'aide d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée, ledit
dispositif de butée entourant, au moins partiellement, chaque rondin du pied
de la tige d'anode et comprenant au moins deux surfaces de butée séparées
l'une de l'autre par une distance axiale telle que les timbales bloquées par
une
Io
première surface de butée soient désolidarisées des rondins auxquels elles
étaient fixées avant que les autres timbales ne soient bloquées par l'autre
surface de butée.
Cette machine peut présenter les caractéristiques supplémentaires ou les
variantes décrites ci-dessus pour illustrer le procédé.
Avantageusement, on peut utiliser le mouvement d'avancée du dispositif
d'attaque pour également effectuer le dégrafage préalablement au
défontage. Un autre objet de l'invention est donc un procédé permettant
d'extraire le mégot d'anode et les timbales accrochés à une anode usée,
comprenant les étapes suivantes:
a) mise en place du mégot de l'anode usée entre un dispositif de butée et un
dispositif d'attaque, ledit dispositif d'attaque pouvant être déplacé à l'aide
d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée, ledit dispositif de
=
butée comprenant un dispositif de butée des mégots présentant une
première butée, appelée butée de mégot bloquant l'avance du mégot,
ledit dispositif de butée comprenant également un dispositif de butée des
timbales entourant, au moins partiellement chaque rondin et présentant
une deuxième butée, appelée butée de timbale , qui bloque l'avance
des dites timbales;
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b) déplacement de l'anode usée jusqu'à ce que le mégot soit bloqué par la
première butée;
C) déplacement du dispositif d'attaque en direction du dispositif de butée de
sorte qu'il arrive en contact avec ledit mégot d'anode et impose sur ledit
mégot des efforts tels que ce dernier se fragmente et que les fragments se
détachent du mégot;
d) évacuation des fragments de mégot;
e) poursuite du déplacement du dispositif d'attaque de sorte que les timbales
sont bloquées par la deuxième butée et sont détachées des rondins;
w f) arrêt et retrait du dispositif d'attaque;
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif de butée des
timbales comprenant au moins deux surfaces de butée séparées l'une de
l'autre par une distance axiale telle que les timbales bloquées par une
première surface de butée soient désolidarisées des rondins auxquels elles
étaient fixées avant que d'autres timbales ne soient bloquées par l'autre
surface de butée.
Avantageusement, de façon à pouvoir trier d'emblée les déchets de
différentes natures (fragments carbonés et déchets de fonte), on impose,
comme dans FR 2 894 988, une distance axiale entre ladite première butée, ou
butée de mégot et ladite deuxième butée, ou butée de timbale qui doit
être supérieure ou substantiellement égale à la hauteur desdites timbales.
,
Comme les surfaces de butée des timbales ne sont pas toutes au même
niveau, c'est la distance axiale entre la surface de butée de timbale la plus
proche de la surface de butée de mégot et la surface de butée de mégot,
autrement dit la distance axiale minimale entre les surfaces de butée de
timbale et la surface de butée de mégot, qui doit être supérieure à une
valeur,
correspondant substantiellement à la hauteur des timbales, c'est-à-dire
typiquement supérieure à la moitié de la hauteur desdites timbales et de
préférence au moins égale à ladite hauteur.
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Un autre objet de l'invention est une machine de dégrafontage permettant de
mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, pour extraire le mégot d'anode
et les timbales accrochés à une anode usée ou une anode neuve rebutée,
comprenant un dispositif de butée et un dispositif d'attaque, ledit dispositif
d'attaque pouvant être déplacé à l'aide d'un actionneur en direction dudit
dispositif de butée, ledit dispositif de butée comprenant un dispositif de
butée
des mégots présentant une première butée, appelée butée de mégot
io bloquant l'avance du mégot, ledit dispositif de butée comprenant
également
un dispositif de butée des timbales entourant, au moins partiellement, chaque
rondin et présentant une deuxième butée, appelée butée de timbale , qui
bloque l'avance des dites timbales, caractérisé en ce que le dispositif de
butée
des timbales comprend au moins deux surfaces de butée séparées l'une de
l'autre par une distance axiale telle que les timbales bloquées par une
première surface de butée soient désolidarisées des rondins auxquels elles
étaient fixées avant que d'autres timbales ne soient bloquées par l'autre
surface de butée.
Cette machine peut présenter les caractéristiques supplémentaires ou les
variantes décrites ci-dessus pour illustrer le procédé.
FIGURES
La figure 1 représente schématiquement, en perspective, une machine de
dégrafage et de défontage mettant en uvre le procédé de défontage selon
l'invention, associé ou non à un dégrafage. Telle qu'illustrée, cette machine
est
démunie d'une partie de ses éléments pour visualiser la tige d'anode à dévêtir
et le dispositif d'attaque.
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La figure 2 complète l'illustration de la figure 1 et détaille
schématiquement, en
perspective de plongée, certains éléments de la machine, incluant
notamment le dispositif de butée,
La figure 3 complète les illustrations des figures précédentes en montrant, en
vue de face, une moitié des rondins encore revêtus des timbales, la partie du
dispositif, de butée et la partie du dispositif d'attaque associées à ces
rondins.
Les figures 4a, 4b et 4c illustrent schématiquement, en vue de face comme
io dans la figure 3 et en vue de dessus, trois étapes successives du
défontage tel
qu'il peut être mis en oeuvre à l'aide de la machine illustrée dans les
figures
précédentes.
Exemple (Figures 1 à 4)
Le procédé selon l'invention est décrit ici en s'appuyant sur une machine
particulière, illustrée figures 1 à 4, utilisée pour le mettre en oeuvre.
Sur la figure 1, on peut voir une tige -d'anode 110 après dégrafage. C'est une
armature métallique composée d'une tige 120 en métal conducteur, allongée
suivant un axe 100, et d'un pied 121 en acier. Le pied 121 est réuni à la base
de
la tige 120 au niveau d'une zone soudée appelée communément clad 125.
Le pied est en forme de candélabre retourné, chaque branche 123 du
candélabre étant associée à un rondin 122. Dans le cas particulier de cet
exemple, le pied 121 de la tige d'anode est un hexapode : il comprend 6
rondins 122. La liaison mécanique et électrique entre le corps carboné et
chaque rondin est assurée par une timbale en fonte 130.
La tige d'anode 110 est introduite en position verticale dans la machine de
défontage, via un convoyeur aérien, non représenté. Le pied de tige d'anode
121 est introduit entre un dispositif de butée 200 et un dispositif d'attaque
300.
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Le dispositif d'attaque 300 est animé par un ensemble de vérins 340 agissant
verticalement. Pour éviter d'encombrer la table de réception, les vérins sont
décalés et agissent sur une épaisse poutre double 310 qui est actionnée par
les
deux vérins 340 qui agissent à chaque extrémité de la poutre double
ménageant ainsi un espace libre et sans obstacle sous ladite poutre, apte à
recueillir les déchets qui ont été détachés de la tige d'anode et sont tombés.
Le dispositif d'attaque possède des poinçons 320 qui se présentent
/a substantiellement dans l'alignement de chaque rondin 122. Les poinçons
320
ont une forme de tronc de cône peu élancé, avec une extrémité arrondie 321
qui a un diamètre d'attaque inférieur à celui des rondins 122.
Le dispositif de butée 200 est un ensemble de six unités individualisées
disposées
de façon substantiellement symétrique par rapport à l'axe 100 de la tige
d'anode. Trois unités sont ici représentées. Chacune d'entre elles se présente
sous la forme d'une pince 210 dont les mâchoires 220 pivotent autour d'un axe
vertical et possèdent des parois en vis-à-vis munies d'empreintes 230
complémentaires, dont la réunion, lorsque ladite pince est en position fermée,
constitue une échancrure qui a un axe aligné avec celui du rondin 122 et qui
entoure presque complètement ledit rondin sans le toucher de sorte que ledit
rondin peut se déplacer librement suivant la direction verticale.
Cette nouvelle machine est alimentée en tiges d'anode 110 à défonter via le
convoyeur aérien principal (non représenté). Il n'y a pas besoin
d'équipement(s) auxiliaire(s) d'alimentation. Deux pinces de positionnement
400, pneumatiques, positionnent une tige d'anode 110 verticalement sur son
axe de travail lorsque celle-ci a été introduite dans la machine par le
convoyeur aérien.
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Six pinces Indépendantes 210 sont disposées en respectant les symétries de
r -
l'hexapode. Trois pinces situées du môme côté d'un plan de symétrie sont
illustrées en ligures 3 et 4 (210.1, 210.2, 210.3). Les six pinces sont
actionnées par
six vérins hydrauliques. Elles sont montées flottantes par rapport au berti
fixe de
la machine afin d'accepter les défauts géométriques de positionnement des
rondins entre eux. Ces pinces sont auto-verrouillées en position fermée.
Il y a trois couples de pinces symétriques par rapport à l'axe 100 de la tige
d'anode. chaque=couple de pinces ayant des épaisseurs différentes:
70 = Les 2 pinces 210.2 sont les plus épaisses ; elles sont destinées au
dévétIssage =
des rondins centraux 130.2: leurs faces inférieures font office de surfaces de
butée 211.2, s'opposant à j'avance des timbales 130.2.
= Les 2 pinces 210.3 ont une épaisseur Intermédiaire et sont destinées au
dévélissage des deux rondins externes 130.3 situés sur une diagonale de
l'hexapode ; leurs faces Inférieures font office de surfaces de butée 211.3,
.
s'opposant à l'avance des timbales 130.3.
= . Les 2 pinces 210.1 sont les moins épaisses sont destinées au
dévêtissage des
deux derniers rondins 130.1 situés sur l'autre. diagonale: leurs faces
inférieures
font office de surfaces de butée 211.1 , s'opposant à l'avance des iimbcdes
130.1.
Six .butées fixes, installées sur un même plan horizontal solidaire du bâti de
la
Machine, non représentées, assurent le blocage vertical des pinces 21e lors de
l'opération de défontage. = Ces butées sont constituées par des tubes.
échancrés permettant le passage des traverses support de rondin lors de la.
montée de la tige pendant Id phase de défontage.
Une poutre double 310, mobile, guidée et équipée de 6 poinçons 320, dont les
.
sommets s'inscrivent sur un même plan horizontal situés à l'aplomb des 6
3o rondins 122 se déplace verticalement au moyen de 2 vérins hydrauliques
340
installés de part et d'autre de la machine, et assure l'opérallon de défontage
=
=
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proprement dite. L'asservissement hydraulique de ces 2 vérins est assuré par
des codeurs rotatifs qui garantissent un déplacement quasiment horizontal de
la poutre mobile, quels que soient les efforts subits par chacun d'eux. De la
sorte, les poinçons atteignent les extrémités basses des rondins à peu près
simultanément. Les timbales sont attaquées deux par deux, symétriquement
par rapport à l'axe de la tige d'anode 110. Si une timbale lâche un peu
avant l'autre timbale symétrique qui lui est associée, il peut s'en suivre un
brusque et fort déséquilibre sur le dispositif d'attaque. Pour éviter cela, on
munit
le dispositif d'attaque de patins de guidage 350 qui viennent en appui
glissant
io sur des parois verticales solidaires du bâti de la machine, non
illustrées dans les
figures.
L'opération de défontage , s'effectue dans l'ordre suivant :
= Introduction de la tige d'anode 110 à dévêtir au sein de la machine, via
le
convoyeur aérien.
= Fermeture de la pince pneumatique 400 de centrage de tige permettant le
positionnement de celle-ci sur son axe de travail.
= Montée de la poutre double 310 mobile et mise en contact des 6 poinçons
320 sur les faces inférieures des 6 rondins 122, ce qui a pour effet :
0 de soulever la tige et de libérer les chaînes de suspension donc d'éviter
de générer des efforts parasites destructeurs au niveau du convoyeur
aérien,
0 d'introduire les traverses qui servent de support aux rondins à l'intérieur
des butées tubulaires échancrées,
= Lorsque la poutre double 310 mobile atteint une position prédéfinie, les 6
pinces hydrauliques 210 se referment sur les 6 rondins 122 dans la zone située
entre le dessus des timbales et le dessous des traverses.
= Les pinces de centrage 400 de tige sont alors ouvertes afin d'éviter des
contraintes parasites qui pourraient être induites dans le clad 125 lors des
opérations successives de défontage.
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= La poursuite de la montée verticale de la poutre double mobile a pour
effet
dans un premier temps de mettre en contact la face inférieure des 2 pinces
centrales 210.2 sur la paroi annulaire supérieure des 2 premières timbales
130.2.
La face supérieure des pinces étant en contact sur les 2 butées fixes de la
machine, ces 2 timbales sont immobilisées tandis que les 2 poinçons 3202.
poursuivent leur montée, ce qui a pour effet de désolidariser les timbales
130.2
des rondins 122.2 (Figure 4a).
= Dans un deuxième temps (Figure 4b), c'est-à-dire après que les 2
premières
timbales aient été désolidarisées de leurs rondins respectifs, les 2 pinces
io externes 210.3 situées sur une diagonale de l'hexapode viennent à leur
tour en
contact sur la section annulaire des 2 timbales suivantes 130.3, et
l'opération
de défontage similaire à la précédente s'effectue.
= Dans une dernière phase (Figure 4c), c'est-à-dire après désolidarisation
des 2
timbales précédentes, les 2 dernières pinces 210.1 situées sur l'autre
diagonale
de l'hexapode assurent de la même façon les défontages finaux, en
désolidarisant les timbales 130.1 des rondins 122.1.
Au cours de la montée des poinçons, et grâce au profil spécifique des ceux-
ci, les timbales éclatent en plusieurs morceaux qui tombent et sont collectés
en
partie basse par une trémie 500 qui alimente un convoyeur 600. Les déchets de
fonte sont ici envoyés vers l'atelier de scellement, où de nouveaux blocs
anodiques sont fixés à des tiges d'anodes recyclées.
= Lorsque la poutre double mobile 310 atteint un niveau haut maxi
prédéterminé, celle-ci entame son mouvement de retour en position basse.
Lorsque la poutre atteint la position précédemment utilisée pour la fermeture
des 6 pinces, ces dernières sont ré-ouvertes. Le mouvement se poursuit jusqu'à
ce que la tige d'anode, débarrassée des timbales, soit suspendue de nouveau
à ses chaînes.
= La tige d'anode ainsi défontée est ensuite sortie de la machine, via le
convoyeur aérien.
