FR3018283A1 - SYSTEM FOR CARRYING OUT OPERATIONS RELATING TO THE OPERATION OF CELLS OF AN ALUMINUM PRODUCTION FACILITY BY ELECTROLYSIS - Google Patents
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Abstract
Le système (50) est destiné à être monté sur une unité mobile de l'installation pour pouvoir être déplacé au-dessus des cellules. Il comprend : - un support (51) destiné à être monté sur l'unité ; - un bras (52) articulé monté sur le support ; - un dispositif de préhension (60) d'au moins un capot (33) conçu pour pouvoir être couplé à une première extrémité (53) du bras ; - et un dispositif de stockage (55) temporaire d'au moins un capot, ledit dispositif de stockage, monté sur le support, étant apte à recevoir au moins un capot apporté par le bras équipé du dispositif de préhension et à permettre audit bras équipé du dispositif de préhension de reprendre au moins un capot préalablement placé dans le dispositif de stockage.The system (50) is intended to be mounted on a mobile unit of the facility to be movable over the cells. It comprises: - a support (51) intended to be mounted on the unit; an articulated arm (52) mounted on the support; - a gripping device (60) of at least one cover (33) designed to be coupled to a first end (53) of the arm; - And a storage device (55) temporary at least one cover, said storage device, mounted on the support, being adapted to receive at least one cover provided by the arm equipped with the gripping device and to allow said arm equipped the gripping device to take back at least one cover previously placed in the storage device.
Description
La présente invention concerne un système pour la réalisation d'opérations liées à l'exploitation de cellules d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée. L'invention concerne aussi une unité pour l'exploitation de cellules d'une telle installation, l'unité comportant un tel système, ainsi qu'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée. L'invention concerne également un procédé d'intervention sur une cellule d'une telle installation. L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée dans des cellules d'électrolyse suivant le procédé bien connu de Hall-Héroult. La demande de brevet français FR 2 806 742 (correspondant au brevet américain US 6 409 894) décrit les installations d'une usine d'électrolyse destinée à la production d'aluminium. Les réactions d'électrolyse, les réactions secondaires et les hautes températures d'opération entraînent la production d'effluents gazeux, qui contiennent surtout du dioxyde de carbone et des produits fluorés. Le rejet de ces effluents dans l'atmosphère est sévèrement contrôlé et réglementé, non seulement en ce qui concerne l'atmosphère ambiante de la salle d'électrolyse, pour des raisons de conditions de travail du personnel opérant à proximité des cellules, mais également en ce qui concerne la pollution atmosphérique. Les réglementations de plusieurs Etats en matière de pollution imposent des limites aux quantités d'effluents rejetées dans l'atmosphère. Il existe aujourd'hui des solutions qui permettent d'extraire, de récupérer et de traiter ces effluents de manière fiable et satisfaisante. Une solution largement répandue consiste à munir les cellules d'électrolyse d'un dispositif de captage des effluents. Ce dispositif couvre les cuves d'électrolyse et comprend des moyens de confinement, qui incluent notamment un dispositif de capotage, et des moyens d'aspiration et de traitement chimique des effluents. Le dispositif de capotage comprend des capots amovibles qui permettent d'accéder à l'intérieur de la cellule, notamment lors du remplacement d'une anode usée par une anode neuve. L'accès à l'intérieur de la cellule peut également être nécessaire lors d'autres interventions, comme l'enlèvement du métal liquide, la couverture de bain ou diverses opérations de maintenance. Selon un premier procédé connu, les capots sont enlevés de la cellule et remis en place manuellement, un à un, par un opérateur au sol. L'opérateur est alors exposé à des risques liés à la proximité de la cellule d'électrolyse et à la présence d'outils de manutention. En particulier, la position de prise et de dépose des capots oblige l'opérateur à se pencher vers la cellule. Comme les capots reposent sur des surfaces réduites, le mauvais positionnement d'un capot peut entraîner une mauvaise mise en appui de celui-ci sur la cellule, déséquilibrer l'opérateur et risquer de le faire tomber dans la cuve. D'autre part, le retrait des capots réduit l'efficacité du dispositif de captage et expose l'opérateur aux effluents de la cellule, ce qui l'oblige à porter des masques de protection. Selon un deuxième procédé connu, décrit par exemple dans le brevet français FR 2 879 582 (correspondant au brevet américain US 8 273 223) les capots sont enlevés de la cellule et remis en place par un système qui comprend : un support destiné à être monté sur une unité mobile de l'installation pour pouvoir être déplacé au-dessus des cellules ; - et un premier bras articulé monté sur le support et muni d'un dispositif de préhension d'au moins un capot. Avant de remettre en place un capot sur la cellule, il est nécessaire de nettoyer la surface de la cellule sur laquelle le capot va reposer. En effet, des morceaux de bain durci ont pu tomber sur cette surface lors du changement d'anode, et la présence de ces morceaux empêcherait un repositionnement correct du capot. Pour réaliser cette opération de nettoyage, le système du document FR 2 879 582 comprend un second bras articulé monté sur le support et pourvu d'un outil de nettoyage tel qu'une brosse. Ainsi, un capot présent sur une cellule est ôté par le premier bras muni du dispositif de préhension, puis le deuxième bras muni de l'outil de nettoyage réalise l'opération de nettoyage tandis que le capot reste connecté au premier bras, puis le premier bras vient remettre en place le capot sur la cellule. Un tel système donne généralement satisfaction. Toutefois, il présente un certain nombre d'inconvénients. En particulier, il possède une structure relativement complexe et encombrante, ce qui peut avoir des conséquences négatives sur sa mise en oeuvre et sur sa maintenance. En outre, ce système s'avère relativement figé, dans la mesure où il est difficile de l'adapter à différentes sortes de capots et de cellules, et de le faire évoluer pour qu'il puisse réaliser d'autres opérations sur les cellules. La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.The present invention relates to a system for performing operations related to the operation of cells of an aluminum production plant by igneous electrolysis. The invention also relates to a unit for the operation of cells of such an installation, the unit comprising such a system, and an installation for producing aluminum by igneous electrolysis. The invention also relates to a method of intervention on a cell of such an installation. Aluminum is produced industrially by igneous electrolysis in electrolysis cells according to the well-known Hall-Héroult process. French patent application FR 2 806 742 (corresponding to US Pat. No. 6,409,894) describes the installations of an electrolysis plant intended for the production of aluminum. Electrolysis reactions, side reactions and high operating temperatures result in the production of gaseous effluents, which mainly contain carbon dioxide and fluorinated products. The discharge of these effluents into the atmosphere is strictly controlled and regulated, not only with regard to the ambient atmosphere of the electrolysis room, for reasons of working conditions of the personnel operating near the cells, but also regarding air pollution. Several states' pollution regulations impose limits on the amount of effluent released to the atmosphere. Today, there are solutions that can extract, recover and treat these effluents reliably and satisfactorily. A widely used solution consists in providing the electrolysis cells with an effluent collection device. This device covers the electrolysis tanks and comprises means of containment, which include in particular a rollover device, and means for suctioning and chemical treatment of the effluents. The rollover device comprises removable covers that allow access to the interior of the cell, especially when replacing a worn anode with a new anode. Access to the interior of the cell may also be required during other interventions, such as liquid metal removal, bathing cover or various maintenance operations. According to a first known method, the covers are removed from the cell and replaced manually, one by one, by a ground operator. The operator is then exposed to risks related to the proximity of the electrolysis cell and the presence of handling tools. In particular, the position of taking and removing the covers forces the operator to lean towards the cell. As the covers are based on reduced surfaces, the incorrect positioning of a cover can lead to a bad support of it on the cell, unbalance the operator and risk of falling into the tank. On the other hand, the removal of the hoods reduces the efficiency of the collection device and exposes the operator to the effluents of the cell, which requires him to wear protective masks. According to a second known method, described for example in French Patent FR 2,879,582 (corresponding to US Pat. No. 8,273,223), the covers are removed from the cell and replaced by a system which comprises: a support intended to be mounted on a mobile unit of the installation to be able to be moved over the cells; and a first articulated arm mounted on the support and provided with a device for gripping at least one cover. Before replacing a cover on the cell, it is necessary to clean the surface of the cell on which the cover will rest. Indeed, pieces of hardened bath could fall on this surface during the change of anode, and the presence of these pieces would prevent proper repositioning of the cover. To perform this cleaning operation, the system of document FR 2 879 582 comprises a second articulated arm mounted on the support and provided with a cleaning tool such as a brush. Thus, a hood present on a cell is removed by the first arm provided with the gripping device, then the second arm provided with the cleaning tool performs the cleaning operation while the hood remains connected to the first arm, then the first arm comes replace the hood on the cell. Such a system generally gives satisfaction. However, it has a number of disadvantages. In particular, it has a relatively complex and bulky structure, which can have negative consequences on its implementation and its maintenance. In addition, this system is relatively fixed, in that it is difficult to adapt it to different kinds of covers and cells, and to evolve so that it can perform other operations on the cells. The present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un système pour la réalisation d'opérations liées à l'exploitation de cellules d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, dont des opérations de manutention de capots des cellules, le système étant destiné à être monté sur une unité mobile de l'installation pour pouvoir être déplacé au-dessus des cellules, le système comprenant : un support destiné à être monté sur l'unité ; un bras articulé monté sur le support ; un dispositif de préhension d'au moins un capot conçu pour pouvoir être couplé à une première extrémité du bras ; et, en outre, un dispositif de stockage temporaire d'au moins un capot, ledit dispositif de stockage, monté sur le support, étant apte à recevoir au moins un capot apporté par le bras équipé du dispositif de préhension et à permettre audit bras équipé du dispositif de préhension de reprendre au moins un capot préalablement placé dans le dispositif de stockage.For this purpose, and according to a first aspect, the invention relates to a system for performing operations related to the operation of cells of an aluminum production plant by igneous electrolysis, including cap handling operations of cells, the system being intended to be mounted on a mobile unit of the installation in order to be moved over the cells, the system comprising: a support intended to be mounted on the unit; an articulated arm mounted on the support; a gripping device of at least one hood adapted to be coupled to a first end of the arm; and, in addition, a device for temporary storage of at least one cover, said storage device, mounted on the support, being able to receive at least one cover provided by the arm equipped with the gripping device and to enable said equipped arm the gripping device to take back at least one cover previously placed in the storage device.
Grâce à la présence du dispositif de stockage monté sur le support, le bras articulé n'est pas contraint de tenir en permanence les capots pendant que sont réalisées les opérations ayant nécessité le retrait des capots (en particulier le remplacement d'une ou plusieurs anodes) et les opérations préalables à la remise en place des capots (en particulier le nettoyage de certaines zones de la cellule). De ce fait, le bras articulé, libéré des capots, peut être utilisé pour réaliser d'autres opérations, puis reprendre les capots placés dans le dispositif de stockage pour les remettre en place sur la cellule. Ainsi, dans la mesure où ce bras peut réaliser différentes opérations, le système peut gagner en compacité et en coût de fabrication et de maintenance. Notamment, selon une réalisation possible, il peut être envisagé que le système comprenne un unique bras articulé monté sur le support. Le gain en compacité est alors encore accru. Ce bras peut être dédié aux opérations de manutention des capots et au nettoyage des zones de la cellule sur lesquelles les capots sont placés. Il pourrait de plus être conçu pour réaliser d'autres opérations, augmentant ainsi la polyvalence du système avec une compacité sensiblement inchangée. En variante, on pourrait prévoir que le système comprenne un bras additionnel pour réaliser des opérations autres que la manutention des capots et le nettoyage précité, notamment si ces autres opérations nécessitent une structure ou des fonctionnalités spécifiques du bras qui les réalise.Thanks to the presence of the storage device mounted on the support, the articulated arm is not forced to hold the covers permanently while the operations that required the removal of the covers (in particular the replacement of one or more anodes are performed). ) and operations prior to the replacement of the hoods (in particular the cleaning of certain areas of the cell). As a result, the articulated arm, released from the covers, can be used to perform other operations, then resume the covers placed in the storage device to put them back on the cell. Thus, insofar as this arm can perform different operations, the system can gain in compactness and cost of manufacture and maintenance. In particular, according to one possible embodiment, it can be envisaged that the system comprises a single articulated arm mounted on the support. The gain in compactness is then further increased. This arm can be dedicated to the operations of handling the covers and cleaning the areas of the cell on which the covers are placed. It could also be designed to perform other operations, increasing the versatility of the system with a substantially unchanged compactness. Alternatively, it could be provided that the system comprises an additional arm to perform operations other than the handling of covers and the aforementioned cleaning, especially if these other operations require a structure or specific features of the arm that makes them.
Selon une réalisation possible, le système comprend en outre un dispositif d'entreposage d'outils dont au moins le dispositif de préhension et un outil de nettoyage, le dispositif d'entreposage, monté sur le support, étant agencé pour pouvoir recevoir au moins un outil apporté par le bras et pour permettre audit bras de prendre l'un des outils placé dans le dispositif d'entreposage.According to one possible embodiment, the system further comprises a tool storage device including at least the gripping device and a cleaning tool, the storage device, mounted on the support, being arranged to be able to receive at least one tool provided by the arm and to allow said arm to take one of the tools placed in the storage device.
Grâce à cette disposition, le bras peut être équipé uniquement de l'outil nécessaire à la réalisation de l'opération en cours, le ou les autres outils étant placés dans le dispositif d'entreposage pendant ce temps. En particulier, le nettoyage peut être effectué par le bras ne portant pas le dispositif de préhension, ce qui permet de gagner en praticité et en efficacité lors de l'opération de nettoyage. De plus, la présence du dispositif d'entreposage permet d'obtenir une polyvalence du système dans de très bonnes conditions d'utilisation. En effet, les outils restent situés sur le système et ne sont pas par exemple déposés sur le sol de l'installation, ce qui évite l'encombrement au sol, le déplacement non souhaité de l'outil et la difficulté à le localiser pour que le bras puisse le reprendre. Le support peut comprendre une embase sur laquelle sont montés, de façon fixe : le bras, le dispositif de stockage temporaire d'au moins un capot, et le dispositif d'entreposage d'outils, lorsqu'il est présent. Le bras, le dispositif de stockage et le dispositif d'entreposage sont ainsi situés dans le même référentiel, si bien qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un dispositif de détection pour que le bras puisse prendre - ou reprendre - correctement un ou plusieurs capots stockés ou un outil entreposé. On peut prévoir que la première extrémité du bras soit munie de premiers moyens de couplage et que le dispositif de préhension, ou tout autre outil susceptible d'être couplé à la première extrémité du bras, soit muni de seconds moyens de couplage conçus pour coopérer, de façon amovible, avec les premiers moyens de couplage. En particulier, les seconds moyens de couplage peuvent être identiques sur tous les outils, de sorte qu'on obtient un système de couplage « universel ». Le couplage s'entend d'un point de vue mécanique - pour assurer la tenue de l'outil sur le bras - mais également électrique et/ou pneumatique ou hydraulique - pour la transmission de l'énergie et des ordres d'actionnement. De préférence, les seconds moyens de couplage sont accessibles lorsque l'outil est situé dans le dispositif d'entreposage, pour pouvoir être approchés par la première extrémité du bras et venir coopérer avec les premiers moyens de couplage. Le dispositif de stockage temporaire d'au moins un capot peut être conçu pour recevoir plusieurs capots disposés sensiblement dans un même plan vertical, avec leurs bords latéraux sensiblement horizontaux, les capots étant superposés de façon sensiblement jointive le long de la direction verticale. Ceci permet, par la gravité, de supprimer les jeux qui pouvaient exister entre les capots avant que ceux-ci ne soient ôtés de la cellule. En conséquence, l'encombrement global de l'ensemble de capots est moins important que l'espace dans lequel cet ensemble doit être replacé, ce qui facilite la remise en place des capots. Selon une réalisation possible, le dispositif de stockage temporaire d'au moins un capot comprend un organe mobile entre une position ouverte permettant la mise en place ou le retrait d'au moins un capot dans/depuis ledit dispositif de stockage, et une position fermée dans laquelle le ou les capots sont maintenus dans ledit dispositif de stockage. Le système peut en outre comporter un dispositif de détection apte à déterminer la position précise d'un capot sur une cellule avant sa préhension par le bras, et apte à détecter un élément voisin de l'emplacement de la cellule où un capot doit être repositionné par le bras, afin de permettre un repositionnement approprié dudit capot. Ces deux fonctions peuvent être assurées par un même organe de détection ou par deux organes distincts du dispositif de détection. Par exemple, le dispositif de détection peut comporter au moins un système de télémesure, par exemple un télémètre laser. Le support peut comprendre au moins une partie qui est mobile sensiblement verticalement, en fonctionnement, et sur laquelle est fixé le bras. Cette partie mobile - par rapport à l'unité sur laquelle est montée le support - peut typiquement être l'embase. Le bras est par exemple fixé en partie inférieure du support par sa deuxième extrémité. Ainsi, ladite partie mobile du support peut être remontée afin que le système, et en particulier le bras, ne gêne pas les autres opérations qui doivent être réalisées sur la cellule et/ou qu'il ne heurte pas une partie de la cellule (montée positive, superstructure, etc.) lorsque l'unité doit se déplacer. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une unité pour l'exploitation de cellules d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'unité comportant : un pont roulant qui comporte deux poutres s'étendant transversalement et qui est conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale au-dessus des cellules ; - un chariot monté mobile transversalement sur les deux poutres du pont roulant ; - et un système tel que précédemment décrit, le support du système étant monté sur le chariot. Selon un troisième aspect, l'invention concerne une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, comprenant : un bâtiment dans lequel sont situées plusieurs cellules, chaque cellule s'étendant selon une direction transversale, les cellules étant disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale ; une unité telle que précédemment décrite, le pont roulant étant monté mobile longitudinalement sur des rails longitudinaux ménagés au voisinage de deux parois d'extrémité transversales du bâtiment. Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un procédé d'intervention sur une cellule d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, comprenant dans cet ordre les étapes consistant à : a) prendre au moins un capot présent sur une cellule, au moyen d'un bras articulé monté sur un support et muni d'un dispositif de préhension d'au moins un capot ; b) au moyen dudit bras, placer le ou les capots dans un dispositif de stockage temporaire d'au moins un capot monté sur le support, puis séparer le dispositif de préhension et le ou les capots, de sorte à libérer le bras ; c) au moyen dudit bras, reprendre au moins un capot préalablement placé dans le dispositif de stockage ; d) replacer ledit ou lesdits capots sur la cellule au moyen dudit bras.With this arrangement, the arm can be equipped only with the tool needed to perform the operation in progress, the other tool or tools being placed in the storage device during this time. In particular, the cleaning can be performed by the arm not carrying the gripping device, which allows to gain practicality and efficiency during the cleaning operation. In addition, the presence of the storage device provides versatility of the system in very good conditions of use. Indeed, the tools remain located on the system and are not for example deposited on the floor of the installation, which avoids clutter on the ground, unwanted movement of the tool and the difficulty of locating it for that the arm can take it back. The support may comprise a base on which are fixedly mounted: the arm, the temporary storage device of at least one cover, and the tool storage device, when present. The arm, the storage device and the storage device are thus located in the same reference system, so that it is not necessary to provide a detection device so that the arm can take - or resume - properly one or several stored covers or a stored tool. It can be provided that the first end of the arm is provided with first coupling means and that the gripping device, or any other tool capable of being coupled to the first end of the arm, is provided with second coupling means designed to cooperate, removably, with the first coupling means. In particular, the second coupling means may be identical on all the tools, so that a "universal" coupling system is obtained. Coupling refers to a mechanical point of view - to ensure the holding of the tool on the arm - but also electrical and / or pneumatic or hydraulic - for the transmission of energy and actuation orders. Preferably, the second coupling means are accessible when the tool is located in the storage device, in order to be approached by the first end of the arm and come to cooperate with the first coupling means. The temporary storage device of at least one cover may be designed to receive several covers arranged substantially in the same vertical plane, with their substantially horizontal side edges, the covers being superimposed substantially adjacent along the vertical direction. This allows, by gravity, to remove the games that could exist between the covers before they are removed from the cell. As a result, the overall size of the set of covers is less important than the space in which this assembly must be replaced, which facilitates the replacement of the covers. According to a possible embodiment, the temporary storage device of at least one cover comprises a movable member between an open position allowing the introduction or removal of at least one cover in / from said storage device, and a closed position wherein the one or more covers are held in said storage device. The system may further comprise a detection device able to determine the precise position of a hood on a cell before it is grasped by the arm, and able to detect an element close to the location of the cell where a hood must be repositioned. by the arm, to allow proper repositioning said hood. These two functions can be provided by the same detection element or by two separate organs of the detection device. For example, the detection device may comprise at least one telemetry system, for example a laser range finder. The support may comprise at least one part which is movable substantially vertically, in operation, and on which the arm is fixed. This moving part - with respect to the unit on which the support is mounted - can typically be the base. The arm is for example fixed in the lower part of the support by its second end. Thus, said mobile part of the support can be raised so that the system, and in particular the arm, does not interfere with the other operations that must be performed on the cell and / or that it does not hit a part of the cell (mounted positive, superstructure, etc.) when the unit needs to move. According to a second aspect, the invention relates to a unit for operating cells of an igneous electrolysis aluminum production plant, the unit comprising: an overhead crane which comprises two transversely extending beams and which is designed to move in a longitudinal direction above the cells; - a carriage mounted transversely on the two girders of the traveling crane; and a system as previously described, the system support being mounted on the carriage. According to a third aspect, the invention relates to an igneous electrolysis aluminum production plant, comprising: a building in which several cells are located, each cell extending in a transverse direction, the cells being arranged next to the others in a longitudinal direction; a unit as previously described, the traveling crane being mounted longitudinally movable on longitudinal rails formed in the vicinity of two transverse end walls of the building. According to a fourth aspect, the invention relates to a method of intervention on a cell of an igneous electrolysis aluminum production plant, comprising in this order the steps of: a) taking at least one hood present on a cell by means of an articulated arm mounted on a support and provided with a device for gripping at least one cover; b) by means of said arm, place the hood or hoods in a temporary storage device of at least one hood mounted on the support, then separate the gripping device and the hood or hoods, so as to release the arm; c) by means of said arm, take up at least one cover previously placed in the storage device; d) replace said hood or covers on the cell by means of said arm.
Ainsi, après l'étape b), le bras est libéré des capots et peut donc réaliser d'autres opérations. Le procédé peut en outre comporter, entre les étapes b) et c), et dans cet ordre, les étapes consistant à : au moyen dudit bras, c'est-à-dire le bras qui réalise les opérations a) à d) de manutention des capots, placer le dispositif de préhension dans un dispositif d'entreposage d'outils monté sur le support ; - coupler audit bras un outil autre que le dispositif de préhension présent dans le dispositif d'entreposage ; réaliser une opération avec ledit outil ; - replacer ledit outil dans le dispositif d'entreposage ; coupler à nouveau le dispositif de préhension audit bras. Typiquement, ledit outil autre que le dispositif de préhension peut être un outil de nettoyage, tel qu'une brosse, l'opération réalisée avec ledit outil étant alors une opération de nettoyage d'au moins une zone de la cellule.Thus, after step b), the arm is released from the covers and can therefore perform other operations. The method may further comprise, in steps b) and c), and in this order, the steps of: by means of said arm, i.e. the arm which performs operations a) to d) of handling the covers, placing the gripping device in a tool storage device mounted on the support; coupling to said arm a tool other than the gripping device present in the storage device; perform an operation with said tool; - replace said tool in the storage device; again coupling the gripping device to said arm. Typically, said tool other than the gripping device may be a cleaning tool, such as a brush, the operation performed with said tool then being a cleaning operation of at least one area of the cell.
On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées : La figure 1 est une vue schématique en section d'une installation de production d'aluminium par électrolyse comportant un système selon l'invention ; La figure 2 est une vue schématique en section d'une cellule d'électrolyse de l'installation ; La figure 3 représente, vue en perspective, une partie de la cellule de la figure 2 ; La figure 4 est une vue en perspective du système selon un mode de réalisation de l'invention ; Les figures 5 et 6 sont des vues d'un dispositif de stockage temporaire de capots de cellule appartenant au système de la figure 4, respectivement en perspective et en vue de dessus, le dispositif de stockage étant vide ; Les figures 7 et 8 sont des vues similaires à la figure 5, le dispositif de stockage recevant respectivement un et trois capots ; Les figures 9 à 16 illustrent des étapes successives du procédé d'intervention sur une cellule selon l'invention au moyen du système de la figure 4.A possible embodiment of the invention will now be described, by way of nonlimiting example, with reference to the appended figures: FIG. 1 is a diagrammatic sectional view of an electrolytic aluminum production plant comprising a system according to the invention; Figure 2 is a schematic sectional view of an electrolysis cell of the installation; Figure 3 shows, in perspective view, a portion of the cell of Figure 2; Figure 4 is a perspective view of the system according to one embodiment of the invention; Figures 5 and 6 are views of a temporary storage device of cell covers belonging to the system of Figure 4, respectively in perspective and in top view, the storage device is empty; Figures 7 and 8 are views similar to Figure 5, the storage device receiving respectively one and three covers; FIGS. 9 to 16 illustrate successive steps of the method of intervention on a cell according to the invention by means of the system of FIG. 4.
La figure 1 représente une installation 1 de production d'aluminium par électrolyse, et plus particulièrement une salle d'électrolyse d'une telle installation 1. L'installation 1 comprend un bâtiment 2 dans lequel sont situées plusieurs cellules 3 d'électrolyse. Chaque cellule 3 s'étend selon une direction transversale Y, et les cellules 3 sont disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale X.FIG. 1 shows a plant 1 for the production of aluminum by electrolysis, and more particularly an electrolysis room for such an installation 1. The installation 1 comprises a building 2 in which several electrolysis cells 3 are located. Each cell 3 extends in a transverse direction Y, and the cells 3 are arranged next to each other in a longitudinal direction X.
Comme illustré sur les figures 2 et 3, chaque cellule 3 comprend une cuve 20, une structure de support 30 appelée « superstructure » et une pluralité d'anodes 40, 40'. La cuve 20 comprend un caisson 21 en acier, un revêtement intérieur 22 qui est généralement formé par des blocs en matériaux réfractaires, et un ensemble cathodique qui comprend des blocs en matériau carboné, appelés « blocs cathodiques » 23, et des barres de raccordement métalliques 24 auxquelles sont fixés les conducteurs électriques 45, 46, 47 servant à l'acheminement du courant d'électrolyse. Chaque anode 40 est munie d'une tige métallique 41 qui est typiquement fixée à l'anode 40 par l'intermédiaire d'un multipode 42. Les anodes 40 sont fixées de manière amovible à un cadre métallique mobile 25, appelé « cadre anodique », par un connecteur amovible 26. Le cadre anodique 25 est porté par la superstructure 30 et fixé à des conducteurs électriques 47, appelés « montées positives », servant à l'acheminement du courant d'électrolyse.As illustrated in Figures 2 and 3, each cell 3 comprises a vessel 20, a support structure 30 called "superstructure" and a plurality of anodes 40, 40 '. The tank 20 comprises a box 21 of steel, an inner lining 22 which is generally formed by blocks of refractory materials, and a cathode assembly which comprises blocks made of carbonaceous material, called "cathode blocks" 23, and metal connecting bars 24 to which are fixed the electrical conductors 45, 46, 47 serving for the routing of the electrolysis current. Each anode 40 is provided with a metal rod 41 which is typically attached to the anode 40 via a multipode 42. The anodes 40 are removably attached to a movable metal frame 25, called "anode frame" by a removable connector 26. The anode frame 25 is carried by the superstructure 30 and fixed to electrical conductors 47, called "positive risers", for the routing of the electrolysis current.
Généralement, plus d'une centaine de cellules 3 sont disposées les unes à côté des autres, en rangées ou files, selon la direction X. Les cellules 3 d'une rangée sont raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison 45, 46, 47. Les cellules 3 sont disposées de manière à dégager une allée de circulation 48 le long de s l'installation 1 et une voie d'accès 49 entre les cellules 3. Chaque cellule 3 est munie d'un système de capotage. Celui-ci comprend une série de capots 33 amovibles qui sont typiquement métalliques, et plus typiquement en alliage d'aluminium. Le système de capotage confine les effluents à l'intérieur 29 de la cellule 3 et est relié à des moyens (non illustrés) pour évacuer les effluents et les diriger vers un 10 centre de traitement. Les capots 33 sont typiquement insérés dans une rainure de guidage 35 aménagée le long de la cellule 3 (selon la direction Y) et sont mis en appui sur un rebord 31 de la superstructure 30. Les capots 33 sont posés côte à côte sur une cellule 3, le long de la direction Y. Il peut exister un jeu entre les bords latéraux 36 de deux capots 33 adjacents, 15 de l'ordre de 2 à 5 mm environ. D'autre part les capots peuvent être positionnés avec un défaut angulaire de quelques degrés autour des axes Y et X. A titre d'exemple, les dimensions d'un capot 33 peuvent être les suivantes : largeur (selon Y) de 685 mm et hauteur de 1535 mm. Les capots 33 peuvent être sensiblement plans ou bombés. Les capots 33 sont maintenus en position sous l'effet de leur propre poids, sans dispositif de 20 verrouillage. A titre d'exemple, le poids d'un capot 33 peut être de l'ordre de 12 kg. Les capots 33 sont généralement munis d'une poignée 34 destinée à leur manutention par des opérateurs. La tige 41 des anodes 40 émerge typiquement du système de capotage par des ouvertures 32 aménagées à cet effet dans le système de capotage. 25 Selon la technologie la plus répandue, les anodes 40 sont en matériau carboné précuit. La consommation progressive des anodes 40 lors des réactions de réduction électrolytique de l'aluminium nécessite des interventions sur les cellules 3 parmi lesquelles figure, notamment, le remplacement des anodes usées 40' par des anodes neuves 40. 30 L'installation 1 comprend une unité 4 dite « unité de service » pour l'exploitation des cellules 3, c'est-à-dire pour effectuer des opérations sur les cellules 3 telles que les changements d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation en bain broyé et en AIF3 des cellules 3. L'unité 4 peut également servir à manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes.Generally, more than a hundred cells 3 are arranged next to each other, in rows or queues, in the direction X. The cells 3 of a row are electrically connected in series using connecting conductors 45. , 46, 47. The cells 3 are arranged so as to clear a circulation aisle 48 along the installation 1 and an access path 49 between the cells 3. Each cell 3 is provided with a rollover system . This includes a series of removable covers 33 which are typically metallic, and more typically aluminum alloy. The rollover system confines effluent within cell 3 and is connected to means (not shown) for discharging effluent and directing it to a treatment center. The covers 33 are typically inserted in a guide groove 35 arranged along the cell 3 (in the Y direction) and are placed on a flange 31 of the superstructure 30. The covers 33 are placed side by side on a cell 3, along the direction Y. There may be a clearance between the side edges 36 of two adjacent covers 33, of the order of about 2 to 5 mm. On the other hand the covers can be positioned with an angular defect of a few degrees around the Y and X axes. By way of example, the dimensions of a cover 33 can be as follows: width (according to Y) of 685 mm and height of 1535 mm. The covers 33 may be substantially flat or curved. The covers 33 are held in position under the effect of their own weight, without locking device. For example, the weight of a hood 33 may be of the order of 12 kg. The covers 33 are generally provided with a handle 34 intended for handling by operators. The rod 41 of the anodes 40 typically emerges from the rollover system through openings 32 provided for this purpose in the rollover system. According to the most widespread technology, the anodes 40 are of precured carbon material. The progressive consumption of the anodes 40 during the electrolytic reduction reactions of the aluminum requires interventions on the cells 3 among which, in particular, is the replacement of the spent anodes 40 'with new anodes 40. The installation 1 comprises a unit 4 called "service unit" for the operation of the cells 3, that is to say to perform operations on the cells 3 such as the anode changes or the filling of the feed hoppers in ground bath and in AIF3 cells 3. The unit 4 can also be used to handle various loads, such as tank elements, liquid metal bags or anodes.
Comme illustré sur la figure 1, l'unité 4 comprend un pont roulant 5 qui comporte deux poutres 6 s'étendant transversalement et qui est conçu pour se déplacer selon la direction longitudinale X au-dessus des cellules 3. Plus précisément, le pont roulant 5 est monté mobile longitudinalement sur des rails longitudinaux 7 ou chemins de roulement qui peuvent être ménagés au voisinage de deux parois d'extrémité transversales 8 du bâtiment 2. L'unité 4 comporte en outre un chariot 9 monté mobile transversalement sur les deux poutres 6 du pont roulant 5. Le chariot 9 appartient à une machine de service 10 qui comporte également un module de service 11 équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention 12. La machine de service 10 peut également comporter une cabine de pilotage. Sur les machines de service 10 utilisées pour les opérations de changement d'anode, ces organes de manutention et d'intervention 12 incluent des outils, à savoir typiquement un piqueur, une pelle à godets, un organe de préhension d'anode (appelé « pince à anodes ») et une trémie munie d'un conduit escamotable. Le piqueur sert à briser la croûte d'alumine et de bain solidifié qui couvre généralement tout ou partie des anodes 40 de la cellule 3 ; la pelle à godets sert à dégager l'emplacement de l'anode 40, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides (telles que des morceaux de croûte et de l'alumine) qui s'y trouvent ; la pince à anodes sert à saisir et à manipuler les anodes 40 par leur tige 41, notamment pour l'enlèvement des anodes usées d'une cellule 3 et la mise en place d'anodes 40 neuves dans la cellule 3 ; le conduit escamotable sert à introduire de l'alumine et/ou du bain broyé dans la cellule 3, de manière à reformer une couche de revêtement, après la mise en place d'une anode neuve. Le piqueur, la pelle à godets et la pince à anodes sont typiquement montés à l'extrémité inférieure d'un organe de guidage, tel qu'un mât ou un bras télescopique. De plus, l'unité 4 comporte un système 50 pour la réalisation d'opérations liées à l'exploitation des cellules 3 de l'installation 1, en particulier des opérations de manutention de capots 33 des cellules 3 et de nettoyage d'au moins une zone de la cellule 3. Comme illustré sur la figure 4, le système 50 comprend un support 51 qui est monté sur l'unité 4, et plus précisément sur le chariot 9, pour pouvoir être déplacé au-dessus des cellules 3. Le système 50 comprend de plus un bras 52 articulé monté sur le support 51. Par exemple, le bras 52 comprend une première extrémité 53 libre et une deuxième extrémité 54 fixée en partie inférieure du support 51. Il peut s'agir d'un robot anthropomorphe à six axes. Le bras 52 peut être l'unique bras articulé monté sur le support 51.As illustrated in FIG. 1, the unit 4 comprises a crane 5 which comprises two transversely extending beams 6 and which is designed to move in the longitudinal direction X above the cells 3. More precisely, the overhead crane 5 is mounted movably longitudinally on longitudinal rails 7 or raceways which may be formed in the vicinity of two transverse end walls 8 of the building 2. The unit 4 further comprises a carriage 9 mounted transversely movable on the two beams 6 The trolley 9 belongs to a service machine 10 which also comprises a service module 11 equipped with several handling and intervention devices 12. The service machine 10 may also include a driving cabin. On service machines 10 used for anode change operations, these handling and intervention members 12 include tools, typically a picker, a bucket shovel, an anode gripper (called anode clamp ") and a hopper with a retractable conduit. The breaker serves to break the crust of alumina and solidified bath which generally covers all or part of the anodes 40 of the cell 3; the bucket shovel serves to clear the location of the anode 40, after removal of the spent anode, by removing solids (such as pieces of crust and alumina) therein; the anode clamp is used to grip and manipulate the anodes 40 by their rod 41, in particular for the removal of spent anodes from a cell 3 and the introduction of new anodes 40 in the cell 3; the retractable conduit is used to introduce alumina and / or ground bath in the cell 3, so as to reform a coating layer, after the establishment of a new anode. The breaker, the bucket and the anode clamp are typically mounted at the lower end of a guide member, such as a mast or a telescopic arm. In addition, the unit 4 comprises a system 50 for carrying out operations related to the operation of the cells 3 of the installation 1, in particular the handling operations of the hoods 33 of the cells 3 and the cleaning of at least an area of the cell 3. As illustrated in Figure 4, the system 50 comprises a support 51 which is mounted on the unit 4, and more precisely on the carriage 9, to be moved above the cells 3. The system 50 further comprises an articulated arm 52 mounted on the support 51. For example, the arm 52 comprises a first end 53 free and a second end 54 fixed in the lower part of the support 51. It may be an anthropomorphic robot six axes. The arm 52 may be the single articulated arm mounted on the support 51.
Généralement, le support 51 peut être conçu pour que le bras 52 puisse être déplacé sensiblement verticalement, en fonctionnement. Ceci permet d'amener le bras 52 près d'une cellule 3 lorsqu'une opération doit être réalisée sur la cellule 3, et de relever le bras 52 le reste du temps, afin qu'il ne gêne pas les autres interventions, ou que le déplacement de l'unité 4 portant le système 50 ne soit pas entravé par le fait que le bras 52 pourrait heurter une partie de la cellule 3, telle qu'une montée positive 47 ou la structure de support 30. A cet effet, on peut prévoir que le support 51 comprenne un mât télescopique selon une direction sensiblement verticale Z. Le système 50 comprend en outre un dispositif de stockage 55 temporaire d'au moins un capot 33, monté sur le support 51 ainsi que, dans la réalisation représentée, un dispositif d'entreposage 56 d'outils également monté sur le support 51. Dans la réalisation représentée sur la figure 4, le support 51 comprend une embase 57 sur laquelle sont montés, de façon fixe : le bras 52, le dispositif de stockage 55 temporaire d'au moins un capot, et le dispositif d'entreposage 56 d'outils. Plus précisément, l'embase 57 peut être montée en partie inférieure du support 51 et être mobile verticalement par rapport à la portion supérieure du support 51, ce mouvement vertical étant actionné par un vérin 58. En outre, l'embase 57 peut comporter une aile 65 portant le dispositif de stockage 55 et une aile 66 portant le dispositif d'entreposage 56 d'outils. Dans le dispositif d'entreposage 56 d'outils, on peut trouver différents outils pouvant être manipulés par le bras 52, et en particulier : un dispositif de préhension 60 d'au moins un capot 33, comportant par exemple un corps pourvu de branches portant des organes de préhension 59 tels que des ventouses, par exemple activées par un système pneumatique ; et un outil de nettoyage 63, telle qu'une brosse, une racle ou un moyen de soufflage.Generally, the support 51 may be designed so that the arm 52 can be moved substantially vertically, in operation. This makes it possible to bring the arm 52 close to a cell 3 when an operation has to be performed on the cell 3, and to raise the arm 52 the rest of the time, so that it does not interfere with the other interventions, or that the displacement of the unit 4 carrying the system 50 is not hindered by the fact that the arm 52 could hit a part of the cell 3, such as a positive rise 47 or the support structure 30. For this purpose, may provide that the support 51 comprises a telescopic mast in a substantially vertical direction Z. The system 50 further comprises a temporary storage device 55 of at least one cover 33, mounted on the support 51 and, in the embodiment shown, a storage device 56 of tools also mounted on the support 51. In the embodiment shown in Figure 4, the support 51 comprises a base 57 on which are mounted, fixedly: the arm 52, the storage device 55 temporary of at least one pot, and the storage device 56 of tools. More specifically, the base 57 can be mounted in the lower part of the support 51 and be movable vertically relative to the upper portion of the support 51, this vertical movement being actuated by a jack 58. In addition, the base 57 may comprise a wing 65 carrying the storage device 55 and a wing 66 carrying the tool storage device 56. In the tool storage device 56, various tools can be found which can be handled by the arm 52, and in particular: a gripping device 60 of at least one cover 33, comprising for example a body provided with bearing arms grippers 59 such as suction cups, for example activated by a pneumatic system; and a cleaning tool 63, such as a brush, a doctor blade or a blowing means.
Le dispositif d'entreposage 56 d'outils est agencé pour pouvoir recevoir au moins un outil 60, 63 apporté par le bras 52 et pour permettre audit bras 52 de prendre l'un des outils 60, 63 placé dans le dispositif d'entreposage 56. Outre le dispositif de préhension 60 et l'outil de nettoyage 63, le dispositif d'entreposage 56 peut recevoir par exemple un capteur de jaugeage, des outils de mesure, des outils de brossage d'autres parties de la cellule (cadre anodique, tiges d'anode), des outils de dépose du bain, etc. A cet effet, la première extrémité 53 du bras 52 peut être munie de premiers moyens de couplage 61, tandis que chacun des outils susceptible d'être couplé à la première extrémité 53 du bras 52 - en particulier le dispositif de préhension 60 et l'outil de nettoyage 63 - peut être muni de seconds moyens de couplage 62 conçus pour coopérer, de façon amovible, avec les premiers moyens de couplage 61. Dans une version avantageuse de l'invention, les seconds moyens de couplage 62 sont identiques pour tous lesdits outils, pour créer un système de couplage universel. Les moyens de couplage 61, 62 sont conçus pour assurer une liaison démontable entre la première extrémité 53 du bras 52 et les outils, en particulier le dispositif de préhension 60 et l'outil de nettoyage 63, et pour assurer la connexion automatique des énergies pneumatiques et électriques entre le bras 52 et les outils. Dans le cas d'un système de couplage universel, les moyens de couplage 61, 62 doivent de préférence disposer de connexions suffisantes pour chacun des outils à connecter au bras 52. En outre, les moyens de couplage 61, 62 sont de préférence conçus pour garantir le maintien des outils en cas de coupure d'énergie. La fonction du dispositif d'entreposage 56 d'outils est de permettre le stockage des outils non utilisés à un moment donné. Ces outils non utilisés sont de préférence verrouillés sur le dispositif d'entreposage 56, par exemple au moyen de vérins. Le dispositif d'entreposage 56 peut comporter plusieurs éléments 64 solidaires de l'aile 66 reliée à l'embase 57, chacun de ces éléments 64 servant de base sur laquelle un outil non utilisé peut être placé voire verrouillé. Le dispositif de stockage 55 temporaire d'au moins un capot est conçu pour pouvoir recevoir au moins un capot 33 apporté par le bras 52 équipé du dispositif de préhension 60, et pour permettre audit bras 52 équipé du dispositif de préhension 60 de reprendre au moins un capot 33 préalablement placé dans le dispositif de stockage 55. Le dispositif de stockage 55 va à présent être décrit plus précisément en référence aux figures 5 à 8. Dans la réalisation représentée, le dispositif de stockage 55 comprend une base 70 sensiblement horizontale, un premier montant latéral 71 et un deuxième montant latéral 73 sensiblement verticaux et fixes par rapport à la base 70. Le premier et le deuxième montant latéral 71, 73 peuvent être connectés par l'aile 65 reliant le dispositif de stockage 55 à l'embase 57 du support 51. De plus, au voisinage du deuxième montant latéral 73, est prévu un volet 72 sensiblement vertical. Le volet 72 est mobile par rapport au deuxième montant latéral 73 entre une position ouverte permettant la mise en place ou le retrait d'au moins un capot 33 dans/depuis ledit dispositif de stockage 55, et une position fermée dans laquelle le ou les capots 33 sont maintenus dans ledit dispositif de stockage 55, en position de stockage. Dans une variante non illustrée, on peut également prévoir un volet mobile au voisinage du premier montant latéral 71.The tool storage device 56 is arranged to receive at least one tool 60, 63 provided by the arm 52 and to allow said arm 52 to take one of the tools 60, 63 placed in the storage device 56 In addition to the gripping device 60 and the cleaning tool 63, the storage device 56 can receive, for example, a gauging sensor, measuring tools, brushing tools from other parts of the cell (anode frame, anode rods), bath removal tools, etc. For this purpose, the first end 53 of the arm 52 may be provided with first coupling means 61, while each of the tools capable of being coupled to the first end 53 of the arm 52 - in particular the gripping device 60 and the cleaning tool 63 - may be provided with second coupling means 62 designed to cooperate, removably, with the first coupling means 61. In an advantageous version of the invention, the second coupling means 62 are identical for all of said tools, to create a universal coupling system. The coupling means 61, 62 are designed to provide a detachable connection between the first end 53 of the arm 52 and the tools, in particular the gripping device 60 and the cleaning tool 63, and to ensure the automatic connection of the pneumatic energies. and electrical between the arm 52 and the tools. In the case of a universal coupling system, the coupling means 61, 62 should preferably have sufficient connections for each of the tools to be connected to the arm 52. In addition, the coupling means 61, 62 are preferably designed for guarantee the maintenance of tools in case of power failure. The function of the tool storage device 56 is to allow the storage of unused tools at a given time. These unused tools are preferably locked on the storage device 56, for example by means of jacks. The storage device 56 may comprise several elements 64 integral with the flange 66 connected to the base 57, each of these elements 64 serving as a base on which an unused tool can be placed or locked. The temporary storage device 55 of at least one cover is designed to be able to receive at least one cover 33 provided by the arm 52 equipped with the gripping device 60, and to allow said arm 52 equipped with the gripping device 60 to resume at least a cover 33 previously placed in the storage device 55. The storage device 55 will now be described more specifically with reference to FIGS. 5 to 8. In the embodiment shown, the storage device 55 comprises a substantially horizontal base 70, a first lateral upright 71 and a second lateral upright 73 substantially vertical and fixed relative to the base 70. The first and the second lateral upright 71, 73 can be connected by the wing 65 connecting the storage device 55 to the base 57 of the support 51. In addition, in the vicinity of the second lateral upright 73, there is provided a substantially vertical flap 72. The flap 72 is movable relative to the second lateral upright 73 between an open position allowing the introduction or removal of at least one hood 33 in / from said storage device 55, and a closed position in which the hood or hoods 33 are held in said storage device 55, in the storage position. In a variant not illustrated, it is also possible to provide a movable flap in the vicinity of the first lateral upright 71.
Le dispositif de stockage 55 est de préférence dépourvu de paroi avant, pour permettre la mise en place, par l'avant, d'un ou de plusieurs capots 33, ainsi que leur retrait, par le bras 52. Par ailleurs, le dispositif de stockage 55 peut être dépourvu de traverse supérieure : en d'autres termes, il est ouvert en partie supérieure. En outre, le dispositif de stockage 55 peut être dépourvu de paroi arrière pleine, l'aile 65 constituant l'unique élément situé à l'arrière du dispositif de stockage 55. Le volet 72 peut être écarté ou rapproché du deuxième montant latéral 73, de sorte qu'un ou plusieurs capots 33 puissent être emprisonnés entre le deuxième montant latéral 73 et le volet 72, plus spécifiquement l'extrémité libre du volet 72. Dans cette position de stockage, les capots 33 sont donc maintenus entre les deux montants 71, 73, au moyen du volet 72. Ainsi, lorsque le volet 72 est en position écartée du deuxième montant 73, c'est-à-dire lorsqu'il est en position ouverte (figures 5 à 8), il est possible de mettre en place ou de retirer au moins un capot 33 dans/depuis le dispositif de stockage 55. A l'inverse, lorsque le volet 72 est en position rapprochée du deuxième montant 73, c'est-à-dire lorsqu'il est en position fermée (figure 4), le ou les capots 33 sont maintenus dans le dispositif de stockage 55. Dans la réalisation représentée, le dispositif de stockage 55 comprend un organe d'actionnement conçu pour pouvoir déplacer l'organe mobile - à savoir le volet 72 - entre ses positions ouverte et fermée. Comme illustré sur la figure 6, cet organe d'actionnement se présente par exemple sous la forme d'au moins un vérin 75. Le vérin 75 peut être lié à une patte 76 solidaire du volet 72 et articulée autour d'un axe 77 sensiblement vertical et fixe par rapport au deuxième montant 73. Ainsi, le déplacement du volet 72 entre ses positions ouverte et fermée consiste en une rotation du volet 72 autour de l'axe 77. Un détecteur de fin de course peut en outre être prévu sur le vérin 75. En outre, le premier montant 71 - et éventuellement le deuxième montant 73 et/ou le volet 72 - peut présenter une gorge 74 sensiblement verticale et ouverte vers le deuxième montant 73 - ou plus généralement le montant opposé - dans laquelle est destiné à venir se loger un bord d'au moins un capot 33. Typiquement, la ou les gorges 74 reçoivent un bord supérieur et/ou inférieur du capot 33, les termes « inférieur » et « supérieur » se référant à la position qu'occupe un capot 33 sur une cellule 3. En pratique, ce montant 71 peut présenter une section transversale en forme de V, comme illustré sur la figure 6. Cette disposition améliore la qualité du positionnement et du maintien des capots 33 dans le dispositif de stockage 55.The storage device 55 is preferably devoid of a front wall, to allow the introduction, by the front, of one or more covers 33, and their removal, by the arm 52. Moreover, the device storage 55 may be devoid of upper cross member: in other words, it is open at the top. In addition, the storage device 55 may be devoid of a solid rear wall, the wing 65 constituting the sole element located at the rear of the storage device 55. The flap 72 may be spaced apart or brought closer to the second lateral upright 73. so that one or more covers 33 can be trapped between the second lateral upright 73 and the flap 72, more specifically the free end of the flap 72. In this storage position, the covers 33 are thus held between the two uprights 71 , 73, by means of the flap 72. Thus, when the flap 72 is in the spaced apart position of the second upright 73, that is to say when it is in the open position (FIGS. 5 to 8), it is possible to put in place or to remove at least one cover 33 in / from the storage device 55. On the other hand, when the flap 72 is in the position close to the second upright 73, that is to say when it is in position closed (FIG. 4), the hood (s) 33 are maintained in the d storage device 55. In the embodiment shown, the storage device 55 comprises an actuating member designed to be able to move the movable member - namely the flap 72 - between its open and closed positions. As illustrated in FIG. 6, this actuating member is for example in the form of at least one jack 75. The jack 75 can be linked to a tab 76 integral with the flap 72 and hinged about an axis 77 substantially vertical and fixed relative to the second amount 73. Thus, the movement of the flap 72 between its open and closed positions consists of a rotation of the flap 72 about the axis 77. A limit switch can also be provided on the cylinder 75. In addition, the first post 71 - and possibly the second post 73 and / or the flap 72 - may have a groove 74 substantially vertical and open to the second post 73 - or more generally the opposite amount - in which is intended to be housed an edge of at least one cover 33. Typically, the groove or grooves 74 receive an upper edge and / or lower of the cover 33, the terms "lower" and "upper" referring to the position occupied a hood 33 3. In practice, this upright 71 may have a V-shaped cross-section, as illustrated in FIG. 6. This arrangement improves the quality of the positioning and maintenance of the covers 33 in the storage device 55.
Lorsqu'un seul capot 33 est en position de stockage dans le dispositif de stockage 55, il repose sur la base 70 et est maintenu entre les deux montants 71, 73, grâce au volet 72, comme illustré sur la figure 7, ses bords latéraux 36 étant sensiblement horizontaux. Lorsque plusieurs capots 33 (jusqu'à trois dans la réalisation illustrée sur la figure 8) sont en position de stockage dans le dispositif de stockage 55, le capot 33 inférieur repose sur la base 70. De plus, les capots 33 sont disposés sensiblement dans un même plan vertical et superposés de façon sensiblement jointive le long de la direction verticale Z. En outre, lorsqu'ils sont placés sur une cellule 3, les capots 33 ont des bords latéraux 36 qui sont situés sensiblement dans un plan (X, Z), comme on le voit sur la figure 3. En revanche, en position de stockage, comme sur les figures 7 et 8, les capots 33 ont leurs bords latéraux 36 sensiblement horizontaux, c'est-à-dire qu'ils ont été tournés de 90° par rapport à la position qu'ils occupent lorsqu'ils sont placés sur une cellule 3. En outre, le système 50 peut comporter des moyens de détection de la présence d'au moins un capot 33 dans le dispositif de stockage 55. Comme on le voit sur la figure 5 notamment, ces moyens de détection peuvent comporter un ou plusieurs doigts 78 ménagés sur la base 70 du dispositif de stockage 55, ces doigts 78 faisant saillie vers le haut et pouvant être enfoncés sous le poids d'un ou plusieurs capots 33 placés dans le dispositif de stockage 55. Le dispositif de stockage 55 temporaire d'au moins un capot 33 est de préférence sécurisé, c'est-à-dire conçu pour garantir le maintien du ou des capots 33 même en cas de coupure d'énergie, empêchant ainsi leur chute accidentelle. Le bras 52 peut être équipé d'une chaine porte câbles 80 (voir notamment la figure 9) dans laquelle seront installés l'ensemble des câbles et tuyaux nécessaire au fonctionnement du système 50. De plus, le système 50 comprend un ou plusieurs boîtiers 79 contenant divers systèmes de commande informatique et/ou pneumatique, notamment pour la commande du verrouillage des capots 33 dans le dispositif de stockage 55 (par déplacement du volet 72 vers sa position fermée et maintien dans cette position) et du verrouillage des outils 60, 63 dans le dispositif d'entreposage 56 d'outils. Les systèmes logés dans le boîtier 79 peuvent également permettre la communication avec l'automate de la machine de service 10, pour l'acquisition des commandes et la remontée des informations. On se réfère à présent aux figures 9 à 16 qui illustrent des étapes successives d'un procédé d'intervention sur une cellule 3 de l'installation 1 nécessitant le retrait puis la remise en place de capots 33 de la cellule 3. En particulier, lors du remplacement d'une anode 40' usée par une anode 40 neuve, les capots 33 situés devant l'anode 40' usée doivent être enlevés, puis remis en place une fois l'anode 40 neuve fixée. Comme représenté sur la figure 9, le support 51 porté par l'unité 4 est déplacé à proximité de la cellule 3 sur laquelle l'intervention doit avoir lieu, au moyen du pont roulant 5 et du chariot 9. Puis le bras 52 est déplacé vers le bas, au moyen du vérin 58 du support 51 télescopique dans la réalisation représentée, jusqu'à ce que la première extrémité 53 du bras 52 soit située à proximité du ou des capots 33 à retirer. A cette première extrémité 53 est couplé le dispositif de préhension 60. Le dispositif d'entreposage 56 d'outils contient au moins l'outil de nettoyage 63 en attente.When only one cover 33 is in the storage position in the storage device 55, it rests on the base 70 and is held between the two uprights 71, 73, thanks to the shutter 72, as illustrated in FIG. 7, its lateral edges. 36 being substantially horizontal. When several covers 33 (up to three in the embodiment illustrated in FIG. 8) are in the storage position in the storage device 55, the lower cover 33 rests on the base 70. In addition, the covers 33 are arranged substantially in the same vertical plane and superimposed substantially adjacently along the vertical direction Z. In addition, when placed on a cell 3, the covers 33 have side edges 36 which are located substantially in a plane (X, Z ), however, in the storage position, as in Figures 7 and 8, the covers 33 have their lateral edges 36 substantially horizontal, that is to say they have been turned 90 ° relative to the position they occupy when they are placed on a cell 3. In addition, the system 50 may include means for detecting the presence of at least one cover 33 in the storage device 55. As can be seen in Figure 5 in particular, the detection means may comprise one or more fingers 78 formed on the base 70 of the storage device 55, these fingers 78 projecting upwards and being able to be driven under the weight of one or more covers 33 placed in the storage device 55. The temporary storage device 55 of at least one hood 33 is preferably secure, that is to say designed to ensure the maintenance of the hood or caps 33 even in case of power failure, thus preventing their fall accidental. The arm 52 may be equipped with a cable chain 80 (see in particular Figure 9) in which will be installed all the cables and pipes necessary for the operation of the system 50. In addition, the system 50 comprises one or more boxes 79 containing various computer and / or pneumatic control systems, in particular for controlling the locking of the covers 33 in the storage device 55 (by moving the flap 72 towards its closed position and holding in this position) and locking the tools 60, 63 in the tool storage device 56. The systems housed in the box 79 may also allow communication with the machine of the service machine 10, for the acquisition of commands and feedback information. Referring now to FIGS. 9 to 16 which illustrate successive steps of a method of intervention on a cell 3 of the installation 1 requiring the removal and then the replacement of covers 33 of the cell 3. In particular, when replacing an anode 40 'worn by a new anode 40, the covers 33 located in front of the anode 40' used must be removed and then replaced once the new anode 40 fixed. As represented in FIG. 9, the support 51 carried by the unit 4 is moved close to the cell 3 on which the intervention must take place, by means of the traveling crane 5 and the carriage 9. Then the arm 52 is moved. downwards, by means of the jack 58 of the telescopic support 51 in the embodiment shown, until the first end 53 of the arm 52 is located near the hood or caps 33 to be removed. At this first end 53 is coupled the gripping device 60. The tool storage device 56 contains at least the cleaning tool 63 waiting.
Le bras 52 muni du dispositif de préhension 60 prend alors au moins un capot 33 présent sur une cellule 3, comme illustré sur la figure 10. Plus précisément, le dispositif de préhension 60 peut être conçu pour pouvoir prendre simultanément trois capots, ou deux capots et un demi capot (les demi capots pouvant être agencés par exemple aux extrémités transversales des cellules 3). Généralement, il peut être prévu de trois à quatre organes de préhension 59 par capot 33. Pour ce faire, le système peut comprendre un dispositif de détection apte à déterminer la position précise d'un capot 33 sur une cellule 3 avant sa préhension par le bras 52. En effet, comme indiqué précédemment, les capots 33 peuvent être positionnés avec un jeu variable entre eux et/ou avec un défaut angulaire de quelques degrés autour des axes Y et X. La détection de la position réelle du capot 33 garantit un excellent positionnement des organes de préhension 59 sur le capot 33 et donc une préhension en toute sécurité, sans risque de chute. La position précise d'un capot 33 peut par exemple être déterminée par la détection de la poignée 34 du capot 33 au moyen du dispositif de détection.The arm 52 provided with the gripping device 60 then takes at least one cover 33 present on a cell 3, as illustrated in FIG. 10. More specifically, the gripping device 60 can be designed to be able to simultaneously take three covers, or two covers. and a half cover (the half covers can be arranged for example at the transverse ends of the cells 3). Generally, it can be provided from three to four gripping members 59 per cover 33. To do this, the system may comprise a detection device capable of determining the precise position of a cover 33 on a cell 3 before being gripped by the arm 52. Indeed, as indicated above, the covers 33 can be positioned with a variable clearance between them and / or with an angular defect of a few degrees around the Y and X axes. The detection of the actual position of the cover 33 guarantees a excellent positioning of the gripping members 59 on the hood 33 and thus gripping safely, without risk of falling. The precise position of a cover 33 may for example be determined by the detection of the handle 34 of the cover 33 by means of the detection device.
Le bras 52 portant les capots 33 via le dispositif de préhension 60 vient alors placer l'ensemble de ces capots 33 dans le dispositif de stockage 55, comme illustré sur la figure 11. A cet effet, les capots 33 - ici au nombre de trois, ceci n'étant qu'un exemple - sont tournés de 90° par rapport à leur position sur une cellule 3, leurs bords latéraux 36 se retrouvant ainsi sensiblement horizontaux, puis sont placés par le bras 52 dans le dispositif de stockage 55 par sa partie avant ouverte. Les capots 33 sont placés dans le dispositif de stockage 55 entre les deux montants 71, 73, le volet 72 étant en position ouverte pour permettre la mise en place des capots 33 (figure 11).The arm 52 carrying the covers 33 via the gripping device 60 then places all of these covers 33 in the storage device 55, as illustrated in FIG. 11. For this purpose, the covers 33 - here three in number , this being only an example - are rotated by 90 ° with respect to their position on a cell 3, their lateral edges 36 thus being substantially horizontal, then are placed by the arm 52 in the storage device 55 by its open front part. The covers 33 are placed in the storage device 55 between the two uprights 71, 73, the flap 72 being in the open position to allow the introduction of the covers 33 (Figure 11).
Puis le volet 72 est déplacé vers sa position fermée, de façon que les capots 33 soient bien maintenus entre les montants 71, 73 et le volet 72 (figure 12). Le dispositif de préhension 60 peut alors être déconnecté des capots 33 sans risque de chute de ceux-ci. Les capots 33 ayant été ôtés de la cellule 3, la machine de service 10 peut intervenir sur la cellule 3 pour réaliser différentes interventions, en particulier mais non exclusivement le changement d'anode. Pendant ces interventions, les capots 33 sont maintenus en position effacée, et ne constituent donc pas une entrave à ces interventions. Plus généralement le bras 52 et l'ensemble du système 50 sont positionnés de façon à ne pas entraver ces interventions. De façon concrète, le système 50 peut être relevé (au moyen du support 51 télescopique dans la réalisation décrite), et il sera rabaissé ultérieurement lorsqu'il devra à nouveau être utilisé pour la réalisation d'autres opérations. Le bras 52 n'ayant pas à maintenir les capots 33, il peut être utilisé pour réaliser d'autres opérations, généralement au moyen d'autres outils. Ainsi, dans un premier temps, le bras 52 va se libérer du dispositif de préhension 60 en le plaçant dans le dispositif d'entreposage 56, typiquement sur l'élément 64 correspondant. Puis le bras 52 va se connecter à un outil - autre que le dispositif de préhension 60 présent dans le dispositif d'entreposage 56 par coopération entre les premiers moyens de couplage 61 ménagés à la première extrémité 53 du bras 52 et les seconds moyens de couplage 62 ménagés sur l'outil. Le bras 52 peut alors réaliser avec cet outil une opération liée à l'exploitation de la cellule 3 mais autre que la manutention des capots 33. Dans la réalisation représentée sur la figure 13, cet outil est l'outil de nettoyage 63, qui est utilisé pour une opération de nettoyage d'au moins une zone de la cellule 3, comme illustré sur la figure 14. De façon concrète, après le changement d'anode, et avant de remettre les capots 33 en place sur la cellule 3, la rainure de guidage 35 doit être nettoyée, sur toute la longueur dégagée par le retrait des capots 33, pour éliminer tous les morceaux - à savoir les débris de bain durci et de bain broyé - qui auraient pu tomber lors du changement d'anode 40. Pour nettoyer la rainure de guidage 35, l'outil de nettoyage 63 peut typiquement remettre ces morceaux à l'intérieur de la cuve 20. Le bras 52 doit de préférence être conçu pour permettre le nettoyage sous les montées positives 47 gauche et droite sans se retourner. Une fois l'opération de nettoyage achevée, l'outil de nettoyage 63 peut être replacé dans le dispositif d'entreposage 56, sur l'élément 64 correspondant, puis le bras 52 peut être déconnecté de l'outil de nettoyage 63. Le bras 52 peut alors être connecté à un autre outil présent dans le dispositif d'entreposage 56 pour la réalisation d'une autre opération.Then the flap 72 is moved to its closed position, so that the covers 33 are well held between the uprights 71, 73 and the flap 72 (Figure 12). The gripping device 60 can then be disconnected from the covers 33 without risk of falling thereof. The covers 33 having been removed from the cell 3, the service machine 10 can intervene on the cell 3 to perform various interventions, in particular but not exclusively the change of anode. During these interventions, the covers 33 are kept in the erased position, and therefore do not constitute an obstacle to these interventions. More generally the arm 52 and the entire system 50 are positioned so as not to hinder these interventions. In practice, the system 50 can be raised (by means of the telescopic support 51 in the embodiment described), and it will be lowered later when it will again be used for performing other operations. Since the arm 52 does not have to hold the covers 33, it can be used to perform other operations, generally by means of other tools. Thus, in a first step, the arm 52 will be released from the gripping device 60 by placing it in the storage device 56, typically on the corresponding element 64. Then the arm 52 will connect to a tool - other than the gripper 60 present in the storage device 56 by cooperation between the first coupling means 61 formed at the first end 53 of the arm 52 and the second coupling means 62 formed on the tool. The arm 52 can then perform with this tool an operation related to the operation of the cell 3 but other than the handling of the covers 33. In the embodiment shown in Figure 13, this tool is the cleaning tool 63, which is used for a cleaning operation of at least one zone of the cell 3, as illustrated in FIG. 14. Concretely, after the change of anode, and before putting the covers 33 back on the cell 3, the Guide groove 35 must be cleaned, all the way cleared by the removal of covers 33, to remove all pieces - namely hardened bath and ground bath debris - which could have fallen during anode changeover 40. To clean the guide groove 35, the cleaning tool 63 may typically return these pieces to the inside of the tank 20. The arm 52 should preferably be designed to allow cleaning under the positive left and right positive risers 47. return. Once the cleaning operation is completed, the cleaning tool 63 can be returned to the storage device 56, on the corresponding element 64, then the arm 52 can be disconnected from the cleaning tool 63. The arm 52 can then be connected to another tool present in the storage device 56 for carrying out another operation.
Comme illustré sur la figure 15, le bras 52 peut reprendre le dispositif de préhension 60 qu'il a précédemment temporairement placé dans le dispositif d'entreposage 56, par coopération entre les premiers moyens de couplage 61 ménagés à la première extrémité 53 du bras 52 et les seconds moyens de couplage 62 ménagés sur le dispositif de préhension 60. Le bras 52 ainsi équipé du dispositif de préhension 60 peut alors reprendre un ou plusieurs capots 33 préalablement placés dans le dispositif de stockage 55. Cette opération ne nécessite pas de dispositif de détection de la position précise des capots 33 puisque ceux-ci sont restés dans le même référentiel que le bras 52 depuis leur mise en place dans le dispositif de stockage 55. Il s'ensuit un gain en temps et en fiabilité. Une fois les organes de préhension 59 associés aux capots 33 de façon appropriée, le volet 72 du dispositif de stockage 55 peut être déplacé vers sa position ouverte pour permettre le retrait des capots 33 hors du dispositif de stockage 55. Ensuite, comme illustré sur la figure 16, le bras 52 est déplacé pour qu'il puisse replacer le ou les capots 33 qu'il porte sur la cellule 3. Afin de permettre un repositionnement approprié des capots 33, le système 50 peut comprendre un dispositif de détection apte à détecter un élément voisin de l'emplacement de la cellule 3 où les capots 33 doivent être repositionnés par le bras 52. Cet élément voisin peut par exemple être un capot 33 adjacent déjà en place sur la cellule 3, ou, dans le cas où les capots à repositionner sont des capots situés à une extrémité transversale de la cellule 3, une paroi d'extrémité de la cellule 3. Le bras 52 vient insérer les capots 33 dans la rainure de guidage 35 qui a été préalablement nettoyée, et les placer en appui sur le rebord 31 de la superstructure 30. Dans la mesure où les capots 33 ont été stockés de façon superposée selon Z, avec leurs bords latéraux 36 sensiblement horizontaux, les éventuels jeux qui pouvaient exister entre deux capots 33 adjacents, avant leur retrait de la cellule 3, ont été éliminés par gravité. Ainsi, l'encombrement global - selon Y - de l'ensemble de capots 33 à remettre en place sur la cellule 3 est moins important que l'encombrement de cet ensemble de capots 33 avant leur retrait de la cellule 3. En d'autres termes, l'emplacement disponible sur la cellule 3 pour remettre en place les capots 33 est plus grand que la dimension selon Y de cet ensemble de capots 33. La remise en place des capots 33 sur la cellule s'en trouve grandement facilitée. Le procédé qui vient d'être décrit peut être réalisé de façon automatique, le système 50 fonctionnant de façon autonome après une consigne de lancement du cycle donnée par la machine de service 10 positionnée au-dessus de la cellule 3 considérée.As illustrated in FIG. 15, the arm 52 can take up the gripping device 60 that it has previously temporarily placed in the storage device 56, by cooperation between the first coupling means 61 formed at the first end 53 of the arm 52. and the second coupling means 62 provided on the gripping device 60. The arm 52 thus equipped with the gripping device 60 can then take up one or more covers 33 previously placed in the storage device 55. This operation does not require a device for detection of the precise position of the covers 33 since they have remained in the same frame as the arm 52 since their introduction in the storage device 55. It follows a gain in time and reliability. Once the grippers 59 are associated with the hoods 33 as appropriate, the flap 72 of the storage device 55 can be moved to its open position to allow the hoods 33 to be removed from the storage device 55. Then, as illustrated in FIG. FIG. 16, the arm 52 is moved so that it can replace the cover (s) 33 that it carries on the cell 3. In order to allow an appropriate repositioning of the covers 33, the system 50 may comprise a detection device able to detect an element close to the location of the cell 3 where the covers 33 must be repositioned by the arm 52. This neighboring element may for example be an adjacent cover 33 already in place on the cell 3, or, in the case where the covers to reposition are covers located at a transverse end of the cell 3, an end wall of the cell 3. The arm 52 comes to insert the covers 33 in the guide groove 35 which has been pre-cast. cleaned and placed in abutment on the rim 31 of the superstructure 30. Insofar as the covers 33 have been stored superimposed along Z, with their lateral edges 36 substantially horizontal, the possible games that could exist between two covers 33 adjacent, before removal from cell 3, were removed by gravity. Thus, the overall size - according to Y - of the set of covers 33 to be put back in place on the cell 3 is less important than the size of this set of covers 33 before they are removed from the cell 3. In others In other words, the location available on the cell 3 to replace the covers 33 is larger than the dimension Y of this set of covers 33. The replacement of the covers 33 on the cell is greatly facilitated. The method that has just been described can be performed automatically, the system 50 operating autonomously after a cycle initiation instruction given by the service machine 10 positioned above the cell 3 in question.
En variante, en particulier pour procéder à des réglages, on pourrait envisager un fonctionnement manuel, la conduite pouvant se faire par un opérateur agissant sur les organes de commande présents dans la cabine de pilotage de la machine de service 10. Ainsi, le système selon l'invention permet de manutentionner les capots et de réaliser les autres opérations (nettoyage, etc.) dans l'environnement très encombré des cellules d'électrolyse, avec la précision requise. De par sa modularité, le système permet en outre d'arriver à un temps de cycle considérablement réduit, par exemple inférieur à 100 s (pour la prise des capots, le nettoyage et la remise en place des capots).As a variant, in particular for making adjustments, it would be possible to envisage manual operation, the driving being possible by an operator acting on the control members present in the control cabin of the service machine 10. Thus, the system according to the invention makes it possible to handle the covers and perform the other operations (cleaning, etc.) in the highly congested environment of the electrolysis cells, with the required precision. Due to its modularity, the system also makes it possible to achieve a considerably reduced cycle time, for example less than 100 s (for taking the covers, cleaning and replacing the covers).
Etant compact, le système peut réaliser certaines opérations en temps masqué, dans la mesure où elles n'engendrent pas de risque de collision avec un élément de la machine de service. Tel est le cas en particulier du changement d'outil entre le dispositif de préhension et l'outil de nettoyage, qui peut être effectué pendant que la machine de service 10 intervient sur la cellule 3 pour casser la croûte du bain, enlever une anode usée ou remettre une anode neuve. Outre l'impact financier, la réduction du temps de cycle est avantageuse en termes de sécurité et d'environnement, car le temps pendant lequel les capots sont enlevés des cellules est plus limité. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.Being compact, the system can perform certain operations in masked time, insofar as they do not generate a risk of collision with an element of the service machine. This is the case in particular of the tool change between the gripping device and the cleaning tool, which can be performed while the service machine 10 is acting on the cell 3 to break the crust of the bath, removing a used anode or put back a new anode. In addition to the financial impact, reducing the cycle time is advantageous in terms of safety and the environment, since the time during which the covers are removed from the cells is more limited. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above by way of example but that it includes all the technical equivalents and variants of the means described as well as their combinations.
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