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EP1893789B1 - Dispositif et procede de maintien et de raccordement d'une tige d'anode sur un cadre anodique d'une cellule d'electrolyse de l'aluminium - Google Patents

Dispositif et procede de maintien et de raccordement d'une tige d'anode sur un cadre anodique d'une cellule d'electrolyse de l'aluminium Download PDF

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Publication number
EP1893789B1
EP1893789B1 EP06743713.7A EP06743713A EP1893789B1 EP 1893789 B1 EP1893789 B1 EP 1893789B1 EP 06743713 A EP06743713 A EP 06743713A EP 1893789 B1 EP1893789 B1 EP 1893789B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anode
connector
rod
anode rod
hook
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP06743713.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1893789A1 (fr
Inventor
Xavier Delcorde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives ECL SAS
Original Assignee
Fives ECL SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fives ECL SAS filed Critical Fives ECL SAS
Publication of EP1893789A1 publication Critical patent/EP1893789A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1893789B1 publication Critical patent/EP1893789B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the present invention relates to a connector, a hook and a device for holding and connecting an anode rod against an anode frame of an aluminum electrolysis cell, and a method of maintaining and connection of such anode rod.
  • Aluminum metal is produced industrially by electrolysis of alumina in solution in an electrolyte bath, according to the Hall-Heroult method.
  • the electrolyte bath is contained in an electrolysis cell comprising a steel box lined internally with refractory and / or insulating materials, and at the bottom of which is located a cathode assembly.
  • Anodes typically of carbonaceous material, are partially immersed in the electrolyte bath.
  • Each anode is provided with a metal rod for its electrical and mechanical connection to an anode frame movable relative to a gantry fixed above the electrolytic cell.
  • Each anode rod is connected to the anode frame using hooks disposed on either side of the anode rod and a removable connector adapted to be deposited on these hooks and to press the anode rod against the anode frame.
  • connection devices that secure the anode rod against the anode frame when starting the installation.
  • These connecting devices comprise means, such as rollers and control systems. Belleville type springs or washers, allowing relative movement of the anode rod while maintaining a satisfactory tightening the different stages of expansion and deformation of the elements of the electrolysis cell during pre-heating.
  • the French request FR 2 039 543 discloses a connector comprising a body having two levers for exerting pressure on the anode rod towards the anode frame by at least one bearing face, two substantially coaxial lateral rods each protruding laterally from said body and intended to rest each on a hook attached to the anode frame, on either side of the rod and a clamping screw adapted to cause the pivoting of the levers around the axis of the lateral rods, so that the connector can be in two particular geometrical configurations: a tightening configuration (or a "tight configuration") in which the bearing surface of the levers is in contact with the anode rod and urges it towards the anode frame substantially perpendicular to it and a configuration of loosening (or a "loosened configuration”), in which the bearing surface of the levers does not exert pressure on the anode rod.
  • a tightening configuration or a "tight configuration”
  • loosening or a "loosened configuration
  • the present invention aims to remedy the disadvantages mentioned above, by providing a solution to ensure excellent clamping of the anode rod against the anode frame, despite possible initial incorrect positioning, by means of a connector, a hook and / or a device that can be used in preheating phase but also in continuous operation mode.
  • the connector according to the invention comprises at least one portion capable of storing an elastic deformation energy sufficient to cause a large displacement of the bearing face towards the anode frame, when the clamping force is released.
  • This particularly elastically deformable part may be all or part of the movable part, a connecting element between the movable part and the actuator, or all or part of the pair of lateral protuberances.
  • the aim is to store a reserve of mechanical energy in the connector such that in the event of release of the contact stresses related to a relative displacement of the anode rod with respect to the anode frame, the support face of the connector against the anode rod can, by elastic return of said connector, move a certain distance in the direction of said anode rod.
  • said sufficient elastic deformation must result, during an elastic return resulting from a decrease in the clamping force, by a displacement of the bearing face of the moving part in the direction of of the anode frame of at least 0.6 mm, preferably greater than 1mm, or even 2 mm, or even 3mm.
  • Another way of estimating said sufficient elastic deformation is to aim at compensating for an angular displacement of the anode rod with respect to the vertical of at least 0.15 °, and preferably at least 0.3 °.
  • the portion of the connector capable of storing a large elastic deformation must therefore have such a geometry and consist of a material having a sufficiently high elastic limit for such a displacement, typically greater than 0.6 mm, to result in a deformation purely elastic.
  • a material whose elastic limit is greater than 1000 N / mm 2 typically a metal, especially a steel.
  • the two lateral rods may be formed by a single rod passing through the body of the connector.
  • the geometry and the constituent material of at least one lever and / or a lateral rod of the connector are able to allow, during the tightening the screw for holding and connecting the anode rod, sufficient elastic deformation of the connector so that, in case of change of position of the anode rod relative to the anode frame, said connector, by springback at least partially towards its rest position, remains in contact with said anode rod and thus continues to ensure a firm hold of said anode rod against said anode frame.
  • a reserve of mechanical energy is formed in the connector to restore it automatically in case of movement of the anode rod, so that the connection and maintenance of the anode rod against the anode frame is always satisfactory.
  • the connector has a long enough lateral rod, so that the distance between the body of the connector and the support zone of this rod, intended to rest on the hook attached to the anode frame, is large enough to allow deformation said rod and, consequently, a displacement of the connector body, and consequently of its bearing face on the anode rod, substantially perpendicular to the anode frame, of an amplitude greater than 0.6 mm.
  • at least one lateral rod is made of a material whose elastic limit is greater than 1000 N / mm 2, typically a metal, in particular a steel.
  • Said distance between the body of the connector and the bearing zone of this lateral rod may be greater than 50 mm, or even 90 mm, and the amplitude of displacement of the connector body may exceed 1 mm, or even 2 mm, or even 3 mm.
  • the distance between the connector body and the zone of support of the corresponding lateral rod may be between 20 and 40% of the distance between the bearing zones of the two lateral rods (ie the distance between the two hooks attached to the anode frame).
  • At least one lever may comprise at least one flange having an indentation made from its upper or lower edge and defining two branches spaced apart from each other in a direction perpendicular to the lateral rods. The bottom of the notch can then form a housing for receiving a lateral rod.
  • At least one lever may comprise an elastic pad, at least a portion of which forms the bearing surface of said lever on the anode rod.
  • This pad may be in the form of a folded elastic tab on itself, preferably made of metal, especially steel.
  • the invention relates to a hook intended to be fixed to the anode frame of an aluminum electrolysis cell for holding and connecting, against the anode frame, an anode rod placed at side of the hook, and on which is intended to rest a connector operable between a clamping position in which the connector is in contact with the anode rod and urges it towards the anode frame substantially perpendicular thereto and a position in which the connector does not exert pressure on the anode rod.
  • the geometry and the constituent material of the hook are able to allow, when the connector is actuated to the clamping position, a sufficient elastic deformation of the hook relative to the anode frame so that the hook can, by at least partial elastic return to its rest position, compensate for any change in the position of the anode rod relative to the anode frame and thus continue to ensure a firm hold of the anode rod against the anode frame.
  • a reserve of mechanical energy is constituted in the or each hook to be restored automatically in case of movement of the anode rod.
  • the device comprises a connector comprising a body comprising two levers having at least one bearing face, two substantially coaxial lateral rods each projecting laterally from a lever, each intended to rest on a hook, and a suitable clamping screw. to cause the pivoting of the levers about the axis of the rods between a position in which the bearing surface of the levers is in contact with the anode rod and urges it towards the anode frame substantially perpendicular thereto and a release position in which the bearing surface of the levers does not exert no pressure on the anode rod.
  • the geometry and the constituent material of at least one hook, a lever and / or a lateral rod of the connector are able to allow, when tightening the screw for holding and connecting the anode rod, an elastic deformation sufficient of the holding device relative to the anode frame so that the holding device can, by at least partial elastic return to its rest position, compensate for any change in the position of the anode rod relative to the anode frame and continue thus to ensure a firm hold of the anode rod against the anode frame.
  • this device also makes it possible to avoid the use of additional specific parts (roller, spring, washer) that would have to be assembled to the others and regularly changed.
  • the connector and / or the hook may be in accordance with those previously described.
  • the width L C of the connector body is less than the width L TA of the anode rod, and for example L C ⁇ 0.8 L TA .
  • the actuator is actuated to cause sufficient elastic deformation of at least one hook and / or at least a portion of the connector so that said connector, by elastic return at least partially said hook and / or said portion of the connector to its rest position, remains in contact with said anode rod and thus continues to ensure a firm hold of said anode rod against said anode frame.
  • the clamping screw is actuated to cause sufficient elastic deformation of at least one hook, a lever and / or a lateral rod of the connector relative to the anode frame so that said hook, lever and / or said lateral rod can, by at least partial springback to its rest position, compensating for any change in the position of the anode rod relative to the anode frame and thus continuing to ensure a firm hold of the anode rod against the anode frame, the geometry and the constituent material of said hook, said lever and / or said lateral rod being chosen so as to allow such elastic deformation and such elastic return.
  • the connector and / or the hook may be in accordance with those previously described.
  • an electrolysis cell 1 comprises a tank 2 capable of containing the liquid metal and the electrolyte bath, and a superstructure 3 comprising a fixed gantry 4 and a movable metal anode frame 5.
  • the electrolysis cell 1 also comprises anodes 6 provided with a metal rod 7 for fixing and electrical connection of the anodes 6 to the anode frame 5.
  • Each anode rod 7 is connected to the anode frame 5 by a holding device and connection.
  • This device comprises two hooks 8 fixed to the anode frame 5, substantially at the same height, and between which the anode rod 7 is intended to be placed, as well as a connector 9.
  • the connector 9 firstly comprises a body comprising two levers, namely an upper lever 10 and a lower lever 11, each having two lateral flanges 12a, 12b, 13a, 13b.
  • the flanges are here substantially identical.
  • the two flanges of the same lever are joined firstly in the front by a shoe 14, at least part of which forms the bearing face of the levers 10, 11 is intended to exert pressure on the anode rod 7 towards the anode frame 5, and secondly at the rear by a nut 15, the two nuts 15 having substantially the same axis 16.
  • the lower lever 11 is typically partially placed between the two flanges 12a, 12b of the upper lever 10.
  • the connector 9 also comprises two lateral rods 17a, 17b, substantially cylindrical and of the same axis 18, projecting from one of a first side and the other of the second side of the connector 9, in the front zone of the body.
  • the two lateral rods 17a, 17b consist of a single rod passing through the body of the connector 9 and protruding laterally on either side of said body.
  • the lateral rods 17a, 17b are intended to rest each on a hook 8.
  • the connector 9 comprises a clamping screw 19 engaged in the nuts 15 and having two threaded zones with opposite pitch each cooperating with a nut 15.
  • the rotation of the screw 19 about the axis 16 by a corresponding clamping member cooperating with the head of the screw, causes the levers 10, 11 to pivot about the axis 18 of the lateral rods 17a, 17b, between a clamping position in which the two nuts 15 are spaced apart. the other ( figure 4 ) and a loosened position in which the two nuts 15 are substantially joined ( figure 3 ).
  • connection of the anode rod 7 to the anode frame 5 is as follows: the anode rod 7 is placed between the two hooks 8 already attached to the anode frame 5, then the connector 9 is placed on the hooks 8, by resting each of the lateral rods 17a, 17b in the recess 8a of a hook 8, the connector 9 being in the loosened position. In this position, the bearing surface of the levers 10, 11 exerts little or no pressure on the anode rod 7 ( figure 3 ). Then the clamping screw 19 is actuated to cause the levers 10, 11 to pivot towards the clamping position.
  • the holding and connecting device is designed to ensure an excellent clamping of the anode rod 7 against the anode frame 5 at any time, even if the anode rod 7 is to move relative to the anode frame 5. This is achieved in the following way: on assembly, the clamping screw 19 is actuated until sufficient elastic deformation of at least one element of the device (hook, lever, lateral rod) with respect to the anode frame 5 Thus, by at least partial springback to its rest position, this element - or these elements - can compensate for any change in the position of the anode rod 7 with respect to the anode frame 5 and the device can thus continue to maintain the anode rod 7 against the anode frame 5.
  • the width Le of the body of the connector 9 is relatively small compared to the width L TA of the anode rod 7. Consequently, since the hooks 8 are placed on either side of the rod anode 7 and close thereto, the distance L between the body of the connector 9 and the bearing zone 20 of a lateral rod 17a, 17b on the corresponding hook 8 is relatively large. Due to this important cantilever, when tightening the screw 19, the lateral rods 17a, 17b can deform as shown schematically on the figure 5 , the axis 18 of the lateral rods 17a, 17b curving causing the body of the connector 9 to move away from the anode frame.
  • the diameter D of the lateral rods 17a, 17b and the elastic limit of their constituent material are chosen in order to allow a sufficient deformation of the lateral rods 17a, 17b, that is to say the storage in the lateral rods 17a, 17b of a sufficient amount of mechanical energy that can be restored in case of modification of the position of the rod 7.
  • the lateral rods 17a, 17b return at least partially to their rest position, and there still exists a clamping force of the anode rod 7 against the anode frame 5.
  • the same connector 9 is used for all the anode rods whose width L TA is between 140 and 220 mm, which corresponds to 90% of the applications.
  • the width Le of the body of the connector 9 is constant, the cantilever (distance L), and therefore the reserve of mechanical energy, are all the more important than the width L TA of the rod of anode 7 is large.
  • a displacement d of the connector body 9 of at least 0.8 mm for an anode rod 7 with a width of 140 mm and at least 1.8 mm, or even more than 3 mm, for an anode rod 7 with a width of 220 mm, which corresponds to variations greater than 300% and 400%, respectively, with respect to the prior art.
  • a diameter of the lateral rods 17a, 17b for the same diameter of the lateral rods 17a, 17b.
  • the connector 9 shown on the figure 5 is symmetrical, but other structures could be envisaged in which one of the two lateral rods 17a, 17b would be longer and / or would deform more than the other.
  • the pad 14 formed on the levers 10, 11 is made of an elastically deformable material. Under the effect of the tightening of the screw 19, the pad 14 is compressed between the lever 10, 11 corresponding and the anode rod 7 and can, if necessary, return at least partially to its rest position and continue to exercise on the anode rod 7 the effort required for its connection and its correct retention against the anode frame 5.
  • the hook 8 comprises a fastening base 21, extended by a carrier body 22 whose upper 23 and lower 24 edges are substantially parallel, and a curved end portion 25 defining a recess 26 for receiving a lateral rod 17a 17b, and whose free end edge 27 is substantially perpendicular to the lower edge 24 of the carrier body 22.
  • the hook 8 is welded at its base on a base 28 provided with two recesses 29 for fastening by screwing on the anode frame 5.
  • Positioning means 30 are furthermore provided on a lateral face of the hook 8 intended to be opposite the anode rod 7 for guiding and positioning the anode rod 7 between the hooks 8.
  • the height h22 of the carrier body 22 is substantially constant and between 60 and 85% of the height h21 of the base 21.
  • h21 is of the order of 135 mm and h22 of the order of 100 mm.
  • the hook 8 is made of steel and has a thickness e less than 18 mm, for example 15 mm.
  • the hook 8 may also include localized areas whose thickness is less than the overall thickness e of the hook 8.
  • the hook 8 thus has a greater capacity for elastic deformation than the hooks of the prior art.
  • the displacement of the recess 26 of the hook 8 in the direction of the force, which is substantially horizontal is at least 20% greater than the displacement obtained with the known hooks.
  • the hook 8 may, by at least partial restitution of the mechanical energy that it has stored by deforming elastically, continue to ensure proper maintenance of the anode rod 7 against the anode frame 5.
  • the levers 10, 11 which provide the elastic effect.
  • the two lateral flanges 12a, 12b of the upper lever 10 are substantially identical and each have a notch 31 made from their upper edge, to the front.
  • the two lateral flanges 13a, 13b of the lower lever 11 are substantially identical. They each have an indentation made from their lower edge, towards the front, and are placed between the lateral flanges 12a, 12b of the upper lever 10, so that the notches 31 are substantially opposite and define a housing adapted to receive the rods.
  • lateral 17a, 17b (or a single through rod) substantially horizontally.
  • the four flanges have substantially the form of question marks placed in pairs in an inverted position relative to each other.
  • the lateral rods 17a, 17b are arranged in the In another embodiment of this variant, the lateral rods 17a, 17b pass through the lateral flanges 12a, 12b, typically near the hollow of the indentations 31; in this case, the indentations 31 are shallower than in the previous embodiment.
  • each flange 12a, 12b, 13a, 13b comprises two branches 32, 33 spaced apart from each other in a direction perpendicular to the anode frame 5.
  • the flanges thus have an ability to elastic deformation perpendicular to the anode frame 5, by bringing the two branches 32, 33 closer to one and the same notch 31.
  • skates of Figures 2 to 5 are in the form of elastic tabs 34 folded on themselves.
  • the two branches 35, 36 of a tab 34 are spaced from each other.
  • the two branches 35, 36 are brought closer together to become joined by elastic deformation. If the anode rod 7 changes position, the two branches 35, 36 will return to their rest position and, by elastic effect, will continue to urge the anode rod 7 towards the anode frame 5.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention concerne un connecteur, un crochet et un dispositif pour le maintien et le raccordement d'une tige d'anode contre un cadre anodique d'une cellule d'électrolyse de l'aluminium, ainsi qu'un procédé de maintien et de raccordement d'une telle tige d'anode.
  • L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain d'électrolyte, selon le procédé de Hall-Heroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans une cuve d'électrolyse comprenant un caisson en acier revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et au fond duquel est situé un ensemble cathodique. Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte.
  • Chaque anode est munie d'une tige métallique destinée à son raccordement électrique et mécanique à un cadre anodique mobile par rapport à un portique fixé au-dessus de la cuve d'électrolyse. Chaque tige d'anode est raccordée au cadre anodique à l'aide de crochets disposés de part et d'autre de la tige d'anode et d'un connecteur amovible apte à être déposé sur ces crochets et à plaquer la tige d'anode contre le cadre anodique.
  • Au cours de la vie de l'installation, le raccordement des tiges d'anode au cadre anodique est effectué dans différents cas :
    • lors du démarrage de l'installation, au tout début du régime de fonctionnement continu, après la phase de préchauffage ;
    • en régime de fonctionnement continu, lorsque le cadre anodique a atteint la limite basse de sa course et qu'il est nécessaire de le remonter par rapport à l'ensemble des anodes afin de poursuivre l'exploitation ;
    • lorsque les anodes sont trop usées et/ou détériorées et qu'il est nécessaire de les changer.
  • Or, lors de cette opération de raccordement, il arrive que les tiges d'anode soient mal positionnées, par exemple disposées de façon non parfaitement verticale mais légèrement oblique. Ce problème est particulièrement rencontré lorsque l'on change les anodes, car, alors, elles peuvent être maintenues dans cette position incorrecte en raison de la croûte qui est formée en surface du bain d'électrolyte. Du fait de la tenue apparente conférée par la croûte, ce mauvais positionnement est difficilement détectable, et le connecteur semble jouer parfaitement son rôle.
  • Toutefois, en régime de fonctionnement continu, la croûte fond et ne peut plus de ce fait assurer le maintien de la tige d'anode. Cette dernière n'est alors plus maintenue de manière satisfaisante contre le cadre anodique par le connecteur du fait du mauvais positionnement initial. Il s'ensuit une dégradation du raccordement électrique et mécanique, ce qui nuit aux performances de l'installation. Dans le pire des cas, la tige d'anode peut glisser par rapport au cadre anodique et tomber au fond de la cuve d'électrolyse, nécessitant ainsi des interventions longues et coûteuses.
  • De façon générale, ce problème se pose lorsque, pour différentes raisons, la position de l'anode change. En effet, les efforts exercés sur la tige d'anode sont alors modifiés par rapport à la position initiale dans laquelle le serrage de la tige d'anode était satisfaisant. En conséquence, la tige d'anode n'est plus convenablement maintenue contre le cadre anodique par le connecteur.
  • Les documents EP 0 178 766 et US 5 876 585 proposent des dispositifs de raccordement temporaires qui assurent le serrage de la tige d'anode contre le cadre anodique lors de la mise en route de l'installation. Ces dispositifs de raccordement comportent des moyens, tels que des galets et des systèmes de type ressorts ou rondelles Belleville, autorisant un déplacement relatif de la tige d'anode tout en maintenant un serrage satisfaisant aux différents stades de dilatation et de déformation des éléments de la cellule d'électrolyse en cours de pré-chauffage.
  • Cependant, ces dispositifs ne sont destinés à être utilisés qu'en phase de préchauffage de l'installation, au cours de laquelle les anodes sont posées sur le fond de la cuve. En régime de fonctionnement continu, lorsque les anodes ne reposent plus sur le fond de la cuve, les galets ne permettraient pas d'assurer un serrage suffisant des tiges d'anode. Ainsi, en régime de fonctionnement continu, le document US 5 876 585 prévoit d'utiliser des dispositifs de raccordement dépourvus de moyens de compensation tels que des galets et des ressorts.
  • En outre, ces dispositifs sont insuffisants pour compenser un mauvais positionnement initial de la tige d'anode par rapport au cadre anodique, car, dans ce cas, les conséquences sur le déplacement de la tige sont beaucoup plus importantes que ceux provenant de la montée en température des composants de la cellule.
  • La demande française FR 2 039 543 décrit un connecteur comprenant un corps comportant deux leviers destinés à exercer une pression sur la tige d'anode vers le cadre anodique par au moins une face d'appui, deux tiges latérales sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement dudit corps et destinés à reposer chacune sur un crochet fixé au cadre anodique, de part et d'autre de la tige et une vis de serrage apte à provoquer le pivotement des leviers autour de l'axe des tiges latérales, de sorte que le connecteur peut se trouver dans deux configurations géométriques particulières: une configuration de serrage (ou encore une "configuration serrée") où la face d'appui des leviers est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une configuration de desserrage (ou encore une "configuration desserrée"), dans laquelle la face d'appui des leviers n'exerce pas de pression sur la tige d'anode. Un tel connecteur, employé actuellement couramment dans les ateliers d'électrolyse autant en pré-chauffage qu'en régime continu, ne dispose pas non plus de moyen de compensation autorisant un déplacement relatif significatif de la tige d'anode tout en maintenant un serrage satisfaisant de celle-ci sur le cadre anodique.
  • La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant une solution permettant d'assurer un excellent serrage de la tige d'anode contre le cadre anodique, malgré un éventuel positionnement initial incorrect, au moyen d'un connecteur, un crochet et/ou un dispositif pouvant être utilisé en phase de préchauffage mais également en régime de fonctionnement continu.
  • A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un connecteur pour le maintien et le raccordement d'une tige d'anode contre un cadre anodique d'une cellule d'électrolyse de l'aluminium, comprenant :
    • un corps comportant au moins une partie mobile comprenant une face d'appui, ladite partie mobile se déplaçant de telle sorte que la dite face d'appui exerce une pression sur la tige d'anode, en suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de contact du cadre anodique;
    • un couple de protubérances latérales sensiblement axiales dépassant chacune latéralement dudit corps, orientées substantiellement perpendiculairement à ladite direction et étant destinées à reposer chacune sur un crochet fixé au cadre anodique, de part et d'autre de la tige d'anode;
    • et un actionneur apte à provoquer le déplacement de ladite partie mobile pour l'amener entre une position de serrage, dans laquelle ladite face d'appui est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique lorsque lesdites protubérances latérales reposent sur lesdits crochets, et une position de desserrage, dans laquelle ladite face d'appui n'exerce pas de pression sur la tige d'anode;
    caractérisé en ce que ledit connecteur présente au moins partiellement une géométrie et/ou est constitué au moins partiellement d'un matériau tels que, lorsque ledit actionneur amène la partie mobile en position de serrage, ledit connecteur subit une déformation élastique suffisante pour que, en cas de changement de position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique, ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique.
  • Autrement dit, le connecteur selon l'invention comporte au moins une partie apte à emmagasiner une énergie de déformation élastique suffisante pour entraîner un grand déplacement de la face d'appui en direction du cadre anodique, lorsque l'effort de serrage est relâché. Cette partie particulièrement déformable élastiquement peut être tout ou partie de la partie mobile, d'un élément de liaison entre la partie mobile et l'actionneur, ou encore tout ou partie du couple de protubérances latérales. Bien évidemment, on peut également combiner plusieurs de ces parties du connecteur de façon à ce que se soit le connecteur dans son ensemble qui présente cette aptitude à emmagasiner ladite déformation élastique suffisante.
  • Le but est d'emmagasiner une réserve d'énergie mécanique dans le connecteur telle qu'en cas de libération des contraintes de contact liée à un déplacement relatif de la tige d'anode par rapport au cadre anodique, la face d'appui du connecteur contre la tige d'anode peut, par retour élastique dudit connecteur, se déplacer d'une certaine distance en direction de ladite tige d'anode. En pratique, la demanderesse a évalué que ladite déformation élastique suffisante doit se traduire, au cours d'un retour élastique résultant d'une baisse de l'effort de serrage, par un déplacement de la face d'appui de la partie mobile en direction du cadre anodique d'au moins 0,6 millimètre, de préférence supérieur à 1mm, voire 2 mm, voire encore 3mm. Une autre façon d'estimer ladite déformation élastique suffisante revient à viser la compensation d'un déplacement angulaire de la tige d'anode par rapport à la verticale d'au moins 0,15°, et de préférence au moins 0,3°.
  • La partie du connecteur apte à emmagasiner une grande déformation élastique doit donc présenter une géométrie telle et être constituée d'un matériau possédant une limite élastique suffisamment élevée pour qu'un tel déplacement, typiquement supérieur à 0,6 mm, se traduise par une déformation purement élastique. De préférence on choisira un matériau dont la limite élastique est supérieure à 1000 N/mm2, typiquement un métal, notamment un acier.
  • Une modalité préférée d'un connecteur selon l'invention comprend :
    • un corps comportant, en tant que parties mobiles, deux leviers destinés à exercer une pression sur la tige d'anode vers le cadre anodique par au moins une face d'appui ;
    • en tant que protubérances latérales, deux tiges latérales sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement dudit corps et destinées à reposer chacune sur un crochet fixé au cadre anodique, de part et d'autre de la tige d'anode ;
    • et, en tant qu'actionneur, une vis de serrage apte à provoquer le pivotement des leviers autour de l'axe des tiges latérales entre une position de serrage dans laquelle la face d'appui des leviers est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une position de desserrage dans laquelle la face d'appui des leviers n'exerce pas de pression sur la tige d'anode.
  • Les deux tiges latérales peuvent être formées par une unique tige traversant le corps du connecteur. La géométrie et la matière constitutive d'au moins un levier et/ou une tige latérale du connecteur sont aptes à permettre, lors du serrage de la vis pour le maintien et le raccordement de la tige d'anode, une déformation élastique suffisante du connecteur pour que, en cas de changement de position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique, ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique. On constitue ainsi une réserve d'énergie mécanique dans le connecteur pour la restituer automatiquement en cas de mouvement de la tige d'anode, afin que le raccordement et le maintien de la tige d'anode contre le cadre anodique soit toujours satisfaisant.
  • Par exemple, le connecteur présente une tige latérale suffisamment longue, de sorte que la distance entre le corps du connecteur et la zone d'appui de cette tige, destinée à reposer sur le crochet fixé au cadre anodique, est suffisamment importante pour permettre une déformation élastique de ladite tige et, en conséquence, un déplacement du corps du connecteur, et par conséquent de sa face d'appui sur la tige d'anode, sensiblement perpendiculairement au cadre anodique, d'une amplitude supérieure à 0,6 mm. De préférence, au moins une tige latérale est réalisée en un matériau dont la limite élastique est supérieure à 1000 N/mm2, typiquement un métal, notamment un acier.
  • Ladite distance entre le corps du connecteur et la zone d'appui de cette tige latérale peut être supérieure à 50 mm, voire à 90 mm, et l'amplitude du déplacement du corps du connecteur peut dépasser 1 mm, voire 2 mm, voire encore 3 mm. La distance entre le corps du connecteur et la zone d'appui de la tige latérale correspondante peut être comprise entre 20 et 40 % de la distance entre les zones d'appui des deux tiges latérales (c'est-à-dire la distance entre les deux crochets fixés au cadre anodique).
  • Au moins un levier peut comporter au moins un flasque présentant une échancrure pratiquée depuis son bord supérieur ou inférieur et définissant deux branches écartées l'une de l'autre selon une direction perpendiculaire aux tiges latérales. Le fond de l'échancrure peut alors former un logement destiné à recevoir une tige latérale.
  • Au moins un levier peut comporter un patin élastique dont au moins une partie forme la face d'appui dudit levier sur la tige d'anode. Ce patin peut se présenter sous la forme d'une patte élastique repliée sur elle-même, de préférence réalisée en métal, notamment en acier.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un crochet destiné à être fixé au cadre anodique d'une cellule d'électrolyse de l'aluminium pour le maintien et le raccordement, contre le cadre anodique, d'une tige d'anode placée à côté du crochet, et sur lequel est destiné à reposer un connecteur pouvant être actionné entre une position de serrage dans laquelle le connecteur est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une position de desserrage dans laquelle le connecteur n'exerce pas de pression sur la tige d'anode. La géométrie et la matière constitutive du crochet sont aptes à permettre, lors de l'actionnement du connecteur vers la position de serrage, une déformation élastique suffisante du crochet par rapport au cadre anodique pour que le crochet puisse, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique et continuer ainsi à assurer un maintien ferme de la tige d'anode contre le cadre anodique. En d'autres termes, on constitue une réserve d'énergie mécanique dans le ou chaque crochet destinée à être restituée automatiquement en cas de mouvement de la tige d'anode.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de maintien et de raccordement d'une tige d'anode contre un cadre anodique d'une cellule d'électrolyse de l'aluminium, comprenant :
    • deux crochets fixés au cadre anodique et entre lesquels la tige d'anode est destinée à être placée ;
    • un connecteur comprenant:
      1. a) un corps comportant au moins une partie mobile comprenant une face d'appui, ladite partie mobile se déplaçant de telle sorte que la dite face d'appui exerce une pression sur la tige d'anode, en suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de contact du cadre anodique,
      2. b) un couple de protubérances dépassant chacune latéralement dudit corps, orientées globalement perpendiculairement à ladite direction, étant destinées à reposer chacune sur un crochet et
      3. c) un actionneur apte à provoquer le déplacement de ladite partie mobile pour l'amener entre une position de serrage, dans laquelle ladite face d'appui est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique lorsque lesdites protubérances reposent sur lesdits crochets, et une position de desserrage, dans laquelle ladite face d'appui n'exerce pas de pression sur la tige d'anode. Les crochets et/ou le connecteur présentent au moins partiellement une géométrie et/ou sont au moins partiellement constitués d'un matériau tels que lorsque lesdites protubérances reposent sur lesdits crochets et que ledit actionneur amène la partie mobile en position de serrage, ledit dispositif de maintien et de raccordement subit une déformation élastique suffisante pour que, en cas de changement de position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique, ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel dudit dispositif vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique.
  • En particulier, le dispositif comprend un connecteur comprenant un corps comportant deux leviers présentant au moins une face d'appui, deux tiges latérales sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement d'un levier, destinées à reposer chacune sur un crochet, et une vis de serrage apte à provoquer le pivotement des leviers autour de l'axe des tiges entre une position de serrage dans laquelle la face d'appui des leviers est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une position de desserrage dans laquelle la face d'appui des leviers n'exerce pas de pression sur la tige d'anode. La géométrie et la matière constitutive d'au moins un crochet, un levier et/ou une tige latérale du connecteur sont aptes à permettre, lors du serrage de la vis pour le maintien et le raccordement de la tige d'anode, une déformation élastique suffisante du dispositif de maintien par rapport au cadre anodique pour que le dispositif de maintien puisse, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique et continuer ainsi à assurer un maintien ferme de la tige d'anode contre le cadre anodique.
  • Contrairement à l'art antérieur, ce dispositif permet en outre d'éviter la mise en oeuvre de pièces spécifiques supplémentaires (galet, ressort, rondelle) qu'il faudrait assembler aux autres et régulièrement changer.
  • Le connecteur et/ou le crochet peuvent être conformes à ceux précédemment décrits.
  • Selon une réalisation possible, la largeur LC du corps du connecteur est inférieure à la largeur LTA de la tige d'anode, et par exemple LC < 0,8 LTA.
  • Enfin, selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de maintien et de raccordement d'une tige d'anode contre un cadre anodique d'une cellule d'électrolyse de l'aluminium, comprenant les étapes consistant à :
    • placer la tige d'anode entre deux crochets fixés au cadre anodique ;
    • prévoir un connecteur comprenant:
      1. a) un corps comportant au moins une partie mobile comprenant une face d'appui, ladite partie mobile se déplaçant de telle sorte que la dite face d'appui exerce une pression sur la tige d'anode, en suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de contact du cadre anodique;
      2. b) un couple de protubérances dépassant chacune latéralement dudit corps, orientées globalement perpendiculairement à ladite direction, étant destinées à reposer chacune sur un crochet fixé au cadre anodique, de part et d'autre de la tige d'anode;
      3. c) et un actionneur apte à provoquer le déplacement de ladite partie mobile pour l'amener entre une position de serrage, dans laquelle ladite face d'appui est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique lorsque lesdites protubérances reposent sur lesdits crochets, et une position de desserrage, dans laquelle ladite face d'appui n'exerce pas de pression sur la tige d'anode;
    • placer le connecteur sur les crochets, en faisant reposer chacune des protubérances latérales sur un crochet, le connecteur étant dans une position de desserrage;
    • actionner l'actionneur pour amener la partie mobile vers une position de serrage.
  • Dans ce procédé selon cet aspect de l'invention, l'actionneur est actionné jusqu'à provoquer une déformation élastique suffisante d'au moins un crochet et/ou au moins une partie du connecteur pour que ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel dudit crochet et/ou de ladite partie du connecteur vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique.
  • En particulier, cet aspect de l'invention concerne un procédé de maintien et de raccordement d'une tige d'anode contre un cadre anodique d'une cellule d'électrolyse de l'aluminium, comprenant les étapes consistant à :
    • placer la tige d'anode entre deux crochets fixés au cadre anodique ;
    • prévoir un connecteur comprenant un corps comportant deux leviers présentant au moins une face d'appui, deux tiges latérales sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement d'un levier et une vis de serrage ;
    • placer le connecteur sur les crochets, en faisant reposer chacune des tiges latérales sur un crochet, le connecteur étant dans une position desserrée dans laquelle la face d'appui des leviers n'exerce pas de pression sur la tige d'anode ;
    • actionner la vis de serrage pour provoquer le pivotement des leviers autour de l'axe des tiges vers une position de serrage dans laquelle la face d'appui des leviers est en contact avec la tige d'anode et la sollicite vers le cadre anodique sensiblement perpendiculairement à celui-ci.
  • La vis de serrage est actionnée jusqu'à provoquer une déformation élastique suffisante d'au moins un crochet, un levier et/ou une tige latérale du connecteur par rapport au cadre anodique pour que ledit crochet, levier et/ou ladite tige latérale puisse, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique et continuer ainsi à assurer un maintien ferme de la tige d'anode contre le cadre anodique, la géométrie et la matière constitutive dudit crochet, dudit levier et/ou de ladite tige latérale étant choisis de sorte à permettre une telle déformation élastique et un tel retour élastique.
  • Le connecteur et/ou le crochet peuvent être conformes à ceux précédemment décrits.
  • Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décrite ci-dessous en référence aux figures annexées représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation possibles de l'invention.
    • La figure 1 est une vue en perspective d'une cellule d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium ;
    • La figure 2 est une vue en perspective d'une tige d'anode plaquée contre un cadre anodique par un dispositif de maintien et de raccordement selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • Les figures 3 et 4 sont des vues latérales de la tige d'anode et du dispositif de la figure 2 respectivement en position desserrée et en position de serrage ;
    • La figure 5 est une vue de dessus de la tige d'anode et du dispositif de la figure 2, montrant schématiquement, en pointillés, l'axe des tiges latérales et, partiellement, le corps du connecteur en position déformée ;
    • Les figures 6 et 7 sont des vues en perspective et latérale d'un crochet selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
    • La figure 8 est une vue en perspective d'un connecteur selon encore un autre mode de réalisation de l'invention ; et
    • La figure 9 est une vue latérale d'un connecteur selon encore un autre mode de réalisation de l'invention.
  • Tel qu'illustré à la figure 1, une cellule d'électrolyse 1 comprend une cuve 2 apte à contenir le métal liquide et le bain d'électrolyte, et une superstructure 3 comportant un portique fixe 4 et un cadre anodique métallique mobile 5. La cellule d'électrolyse 1 comprend également des anodes 6 munies d'une tige métallique 7 destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes 6 au cadre anodique 5. Chaque tige d'anode 7 est raccordée au cadre anodique 5 par un dispositif de maintien et de raccordement. Ce dispositif comprend deux crochets 8 fixés au cadre anodique 5, sensiblement à la même hauteur, et entre lesquels la tige d'anode 7 est destinée à être placée, ainsi qu'un connecteur 9.
  • Le connecteur 9 comprend tout d'abord un corps comportant deux leviers, à savoir un levier supérieur 10 et un levier inférieur 11, qui présentent chacun deux flasques latéraux 12a, 12b, 13a, 13b. Les flasques sont ici sensiblement identiques. Les deux flasques d'un même levier sont réunis d'une part en partie avant par un patin 14, dont au moins une partie forme la face d'appui des leviers 10, 11 est destinée à exercer une pression sur la tige d'anode 7 vers le cadre anodique 5, et d'autre part en partie arrière par un écrou 15, les deux écrous 15 présentant sensiblement le même axe 16. Dans la zone avant du corps, le levier inférieur 11 est typiquement partiellement placé entre les deux flasques 12a, 12b du levier supérieur 10.
  • Le connecteur 9 comprend également deux tiges latérales 17a, 17b, sensiblement cylindriques et de même axe 18, dépassant l'une d'un premier côté et l'autre du deuxième côté du connecteur 9, dans la zone avant du corps. Selon une réalisation possible, les deux tiges latérales 17a, 17b sont constituées d'une seule et même tige traversant le corps du connecteur 9 et dépassant latéralement de part et d'autre dudit corps. Les tiges latérales 17a, 17b sont destinées à reposer chacune sur un crochet 8.
  • Enfin, le connecteur 9 comprend une vis de serrage 19 engagée dans les écrous 15 et présentant deux zones filetées à pas contraires coopérant chacune avec un écrou 15. Ainsi, la mise en rotation de la vis 19 autour de l'axe 16, par un organe de serrage approprié coopérant avec la tête de la vis, provoque le pivotement des leviers 10, 11 autour de l'axe 18 des tiges latérales 17a, 17b, entre une position de serrage dans laquelle les deux écrous 15 sont éloignés l'un de l'autre (figure 4) et une position desserrée dans laquelle les deux écrous 15 sont sensiblement jointifs (figure 3).
  • Le raccordement de la tige d'anode 7 au cadre anodique 5 s'effectue comme suit : la tige d'anode 7 est placée entre les deux crochets 8 déjà fixés au cadre anodique 5, puis le connecteur 9 est placé sur les crochets 8, en faisant reposer chacune des tiges latérales 17a, 17b dans le creux 8a d'un crochet 8, le connecteur 9 étant dans la position desserrée. Dans cette position, la face d'appui des leviers 10, 11 n'exerce pas ou peu de pression sur la tige d'anode 7 (figure 3). Puis on actionne la vis de serrage 19 pour provoquer le pivotement des leviers 10, 11 vers la position de serrage. Dans la position de serrage, la face d'appui des leviers 10, 11 est en contact avec la tige d'anode 7 et la sollicite vers le cadre anodique 5, sensiblement perpendiculairement à celui-ci, assurant ainsi le maintien et le raccordement de la tige d'anode 7 au cadre anodique 5 (figure 4).
  • Le dispositif de maintien et de raccordement est conçu pour permettre d'assurer un excellent serrage de la tige d'anode 7 contre le cadre anodique 5 à tout moment, même si la tige d'anode 7 vient à se déplacer par rapport au cadre anodique 5. Ceci est obtenu de la façon suivante : au montage, la vis de serrage 19 est actionnée jusqu'à provoquer une déformation élastique suffisante d'au moins un élément du dispositif (crochet, levier, tige latérale) par rapport au cadre anodique 5. Ainsi, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, cet élément - ou ces éléments - peut compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode 7 par rapport au cadre anodique 5 et le dispositif peut ainsi continuer à assurer le maintien de la tige d'anode 7 contre le cadre anodique 5.
  • Selon un premier mode de réalisation, illustré sur les figures 2 à 5, ce sont les tiges latérales 17a, 17b du connecteur 9 qui procurent cet effet élastique.
  • Dans ce mode de réalisation, la largeur Le du corps du connecteur 9 est relativement faible par rapport à la largeur LTA de la tige d'anode 7. En conséquence, puisque les crochets 8 sont placés de part et d'autre de la tige d'anode 7 et à proximité de celle-ci, la distance L entre le corps du connecteur 9 et la zone d'appui 20 d'une tige latérale 17a, 17b sur le crochet 8 correspondant est relativement importante. Du fait de ce porte-à-faux important, lors du serrage de la vis 19, les tiges latérales 17a, 17b peuvent se déformer comme représenté schématiquement sur la figure 5, l'axe 18 des tiges latérales 17a, 17b se courbant en provoquant l'éloignement du corps du connecteur 9 par rapport au cadre anodique. Le diamètre D des tiges latérales 17a, 17b et la limite élastique de leur matériau constitutif sont choisis afin de permettre une déformation suffisante des tiges latérales 17a, 17b, c'est-à-dire le stockage dans les tiges latérales 17a, 17b d'une quantité suffisante d'énergie mécanique qui pourra être restituée en cas de modification de la position de la tige d'anode 7. Dans ce cas, les tiges latérales 17a, 17b reviennent au moins partiellement vers leur position de repos, et il existe toujours un effort de serrage de la tige d'anode 7 contre le cadre anodique 5.
  • Selon une réalisation possible :
    • le diamètre D des tiges latérales 17a, 17b est compris ente 45 et 65 mm, par exemple 57 mm ;
    • le matériau constitutif des tiges latérales 17a, 17b est un acier dont la limite élastique est de l'ordre de 1040 N/mm2 ;
    • largeur Le du corps du connecteur 9 comprise entre 90 et 120 mm ;
    • la distance L est comprise entre 95 et 115 mm pour une tige d'anode de largeur LTA = 140 mm et entre 130 et 165 pour une tige d'anode de largeur LTA = 220 mm.
  • Le même connecteur 9 est utilisé pour toutes les tiges d'anode dont la largeur LTA est comprise entre 140 et 220 mm, ce qui correspond à 90% des applications. Ainsi, puisque la largeur Le du corps du connecteur 9 est constante, le porte-à-faux (distance L), et donc la réserve d'énergie mécanique, sont d'autant plus importants que la largeur LTA de la tige d'anode 7 est grande.
  • Avec ces valeurs, et pour un effort de 16 tonnes (8 tonnes sur chaque crochet 8), on peut obtenir un déplacement d du corps du connecteur 9 d'au moins 0,8 mm pour une tige d'anode 7 de largeur 140 mm et d'au moins 1,8 mm, voire plus de 3 mm, pour une tige d'anode 7 de largeur 220 mm, ce qui correspond à des variations supérieures respectivement à 300 % et à 400 % par rapport à l'art antérieur, pour un même diamètre des tiges latérales 17a, 17b. Le connecteur 9 représenté sur la figure 5 est symétrique, mais d'autres structures pourraient être envisagées dans lesquelles l'une des deux tiges latérales 17a, 17b serait plus longue et/ou se déformerait plus que l'autre.
  • Selon une réalisation possible, le patin 14 ménagé sur les leviers 10, 11 est réalisé en un matériau élastiquement déformable. Sous l'effet du serrage de la vis 19, le patin 14 est donc comprimé entre le levier 10, 11 correspondant et la tige d'anode 7 et peut, si nécessaire, revenir au moins partiellement vers sa position de repos et continuer à exercer sur la tige d'anode 7 l'effort nécessaire à son raccordement et son maintien correct contre le cadre anodique 5.
  • Selon un autre mode de réalisation, illustré sur les figures 6 et 7, ce sont les crochets 8 qui procurent l'effet élastique.
  • Le crochet 8 comporte une base de fixation 21, prolongée par un corps porteur 22 dont les bords supérieur 23 et inférieur 24 sont sensiblement parallèles, et une partie d'extrémité 25 recourbée, définissant un creux 26 pour la réception d'une tige latérale 17a, 17b, et dont le bord extrême libre 27 est sensiblement perpendiculaire au bord inférieur 24 du corps porteur 22.
  • Le crochet 8 est soudé à sa base sur une embase 28 munie de deux évidements 29 pour la fixation par vissage sur le cadre anodique 5. Des moyens de positionnement 30 sont en outre ménagés sur une face latérale du crochet 8 destinée à être en regard de la tige d'anode 7, pour le guidage et le positionnement de la tige d'anode 7 entre les crochets 8.
  • La hauteur h22 du corps porteur 22 est sensiblement constante et comprise entre 60 et 85 % de la hauteur h21 de la base 21. Par exemple, h21 est de l'ordre de 135 mm et h22 de l'ordre de 100 mm.
  • Selon une réalisation possible, le crochet 8 est réalisé en acier et présente une épaisseur e inférieure à 18 mm, par exemple de 15 mm. Le crochet 8 peut également comporter des zones localisées dont l'épaisseur est inférieure à l'épaisseur générale e du crochet 8.
  • Le crochet 8 présente ainsi une plus grande capacité de déformation élastique que les crochets de l'art antérieur. Ainsi, pour un effort de 16 tonnes (8 tonnes sur chaque crochet 8), le déplacement du creux 26 du crochet 8 dans la direction de l'effort, qui est sensiblement horizontale, est supérieur d'au moins 20 % au déplacement obtenu avec les crochets connus. Si la tige d'anode 7 change de position, le crochet 8 peut, par restitution au moins partielle de l'énergie mécanique qu'il a stockée en se déformant élastiquement, continuer à assurer un maintien correct de la tige d'anode 7 contre le cadre anodique 5. Selon un autre mode de réalisation, illustré sur la figure 8, ce sont les leviers 10, 11 qui procurent l'effet élastique.
  • Les deux flasques latéraux 12a, 12b du levier supérieur 10 sont sensiblement identiques et présentent chacun une échancrure 31 pratiquée depuis leur bord supérieur, vers l'avant. Les deux flasques latéraux 13a, 13b du levier inférieur 11 sont sensiblement identiques. Ils présentent chacun une échancrure pratiquée depuis leur bord inférieur, vers l'avant, et sont placés entre les flasques latéraux 12a, 12b du levier supérieur 10, de sorte que les échancrures 31 soient sensiblement en regard et définissent un logement apte à recevoir les tiges latérales 17a, 17b (ou une unique tige traversante) sensiblement horizontalement. Les quatre flasques présentent sensiblement la forme de points d'interrogations placés deux à deux dans une position inversée l'une par rapport à l'autre. En variante, seuls les flasques latéraux 12a, 12b du levier supérieur 10 ou seuls les flasques latéraux 13a, 13b du levier inférieur 11 comportent une telle échancrure, l'effet élastique résultant alors du levier dont les flasques comportent l'échancrure. Dans un mode de réalisation de cette variante, illustré à la Figure 8, les tiges latérales 17a, 17b sont disposées dans le creux des échancrures 31. Dans un autre mode de réalisation de cette variante, les tiges latérales 17a, 17b traversent les flasques latéraux 12a, 12b, typiquement à proximité du creux des échancrures 31 ; dans ce cas, les échancrures 31 sont moins profondes que dans le mode de réalisation précédent.
  • Du fait de l'échancrure 31, chaque flasque 12a, 12b, 13a, 13b comprend deux branches 32, 33 écartées l'une de l'autre selon une direction perpendiculaire au cadre d'anode 5. Les flasques possèdent ainsi une aptitude à la déformation élastique perpendiculairement au cadre d'anode 5, par rapprochement des deux branches 32, 33 d'une même échancrure 31.
  • Enfin, selon un autre mode de réalisation, illustré sur la figure 9, les patins des figures 2 à 5 se présentent sous la forme de pattes élastiques 34 repliées sur elles-mêmes.
  • Au repos, les deux branches 35, 36 d'une patte 34 sont espacées l'une de l'autre. Lors du serrage du connecteur 9 contre la tige d'anode 7, les deux branches 35, 36 sont rapprochées l'une de l'autre pour devenir jointives par déformation élastique. Si la tige d'anode 7 change de position, les deux branches 35, 36 vont revenir vers leur position de repos et, par effet élastique, vont continuer à solliciter la tige d'anode 7 vers le cadre anodique 5.
  • Bien entendu, il est possible de combiner entre eux deux ou plus des modes de réalisation précédemment décrits pour obtenir une capacité de déformation élastique, et donc de compensation des mouvements de la tige d'anode encore plus importante.
  • Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims (27)

  1. Connecteur (9) pour le maintien et le raccordement d'une tige d'anode (7) contre un cadre anodique (5) d'une cellule d'électrolyse (1) de l'aluminium, comprenant :
    - un corps comportant au moins une partie mobile (10, 11) comprenant une face d'appui (14), ladite partie mobile se déplaçant de telle sorte que la dite face d'appui exerce une pression sur la tige d'anode (7), en suivant une direction (D) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact du cadre anodique (5);
    - un couple de protubérances latérales (17a et 17b) sensiblement axiales dépassant chacune latéralement dudit corps, orientées substantiellement perpendiculairement à ladite direction (D) et étant destinées à reposer chacune sur un crochet (8) fixé au cadre anodique (5), de part et d'autre de la tige d'anode (7);
    - et un actionneur (19) apte à provoquer le déplacement de la partie mobile (14) pour l'amener entre une position de serrage, dans laquelle la face d'appui (14) est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) lorsque les protubérances latérales (17a et 17b) reposent sur les crochets (8), et une position de desserrage, dans laquelle ladite face d'appui n'exerce pas de pression sur ladite tige d'anode;
    caractérisé en ce que ledit connecteur présente au moins partiellement une géométrie et/ou est constitué au moins partiellement d'un matériau tels que, lorsque ledit actionneur amène la partie mobile en position de serrage, ledit connecteur subit une déformation élastique suffisante pour que, en cas de changement de position de la tige d'anode (7) par rapport au cadre anodique (5), ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique.
  2. Connecteur (9) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une partie apte à emmagasiner une énergie de déformation élastique suffisante pour entraîner un grand déplacement, typiquement supérieur à 0,6 mm, de la face d'appui en direction du cadre anodique lorsque l'effort de serrage est relâché.
  3. Connecteur (9) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une partie apte à emmagasiner une énergie de déformation élastique suffisante pour compenser un déplacement angulaire de la tige d'anode par rapport à la verticale d'au moins 0,15°, et de préférence au moins 0,3°.
  4. Connecteur (9) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie du connecteur apte à emmagasiner une grande déformation élastique est en un matériau dont la limite élastique est supérieure à 1000 N/mm2, typiquement en métal, en particulier en acier.
  5. Connecteur selon la revendication 1, comprenant:
    - un corps comportant deux leviers (10, 11) destinés à exercer une pression sur la tige d'anode (7) vers le cadre anodique (5) par au moins une face d'appui ;
    - deux tiges latérales (17a, 17b) sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement dudit corps et destinées à reposer chacune sur un crochet (8) fixé au cadre anodique (5), de part et d'autre de la tige d'anode (7) ;
    - et une vis de serrage (19) apte à provoquer le pivotement des leviers (10, 11) autour de l'axe (18) des tiges latérales (17a, 17b) entre une position de serrage dans laquelle la face d'appui des leviers (10, 11) est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une position desserrée dans laquelle la face d'appui des leviers (10, 11) n'exerce pas de pression sur la tige d'anode (7) ; caractérisé en ce que la géométrie et la matière constitutive d'au moins un levier (10, 11) et/ou une tige latérale (17a, 17b) du connecteur (9) sont aptes à permettre, lors du serrage de la vis (19) pour le maintien et le raccordement de la tige d'anode (7), une déformation élastique suffisante du connecteur (9) pour que, en cas de changement de position de la tige d'anode par rapport au cadre anodique, ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode (7) contre ledit cadre anodique (5).
  6. Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une tige latérale (17a, 17b) est réalisée en un matériau dont la limite élastique est supérieure à 1000 N/mm2, et en ce que la distance (L) entre le corps du connecteur (9) et la zone d'appui (20) de cette tige (17a, 17b), destinée à reposer sur le crochet (8) fixé au cadre anodique (5), est suffisamment importante pour permettre une déformation élastique de ladite tige (17a, 17b) et, en conséquence, un déplacement du corps du connecteur (9), sensiblement perpendiculairement au cadre anodique (5), d'une amplitude supérieure à 0,6 mm.
  7. Connecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins une tige latérale (17a, 17b) est réalisée en métal, notamment en acier.
  8. Connecteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la distance (L) entre le corps du connecteur (9) et la zone d'appui (20) de la tige latérale (17a, 17b) correspondante est comprise entre 20 et 40 % de la distance entre les zones d'appui (20) des deux tiges latérales (17a, 17b).
  9. Connecteur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un levier (10, 11) comporte au moins un flasque (12a, 12b, 13a, 13b) présentant une échancrure (31) pratiquée depuis son bord supérieur ou inférieur et définissant deux branches (32, 33) écartées l'une de l'autre selon une direction perpendiculaire aux tiges latérales (17a, 17b).
  10. Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le fond de l'échancrure (31) forme un logement destiné à recevoir une tige latérale (17a, 17b).
  11. Connecteur selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le levier supérieur (10) comprend deux flasques latéraux (12a, 12b) sensiblement identiques, chacun présentant une échancrure (31) pratiquée depuis son bord supérieur, et en ce que le levier inférieur (11) comprend deux flasques latéraux (13a, 13b) sensiblement identiques, chacun présentant une échancrure pratiquée depuis son bord inférieur, le levier inférieur (11) étant placé entre les flasques latéraux (12a, 12b) du levier supérieur (10) de sorte que les échancrures (31) soient sensiblement en regard et définissent un logement apte à recevoir les tiges latérales (17a, 17b) sensiblement horizontalement.
  12. Connecteur selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'au moins un levier (10, 11) comporte un patin (14) élastique dont au moins une partie forme la face d'appui dudit levier (10, 11) sur la tige d'anode (7).
  13. Connecteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le patin se présente sous la forme d'une patte élastique (34) repliée sur elle-même.
  14. Connecteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la patte élastique (34) est réalisée en métal, notamment en acier.
  15. Crochet (8) destiné à être fixé au cadre anodique (5) d'une cellule d'électrolyse (1) de l'aluminium pour le maintien et le raccordement, contre le cadre anodique (5), d'une tige d'anode (7) placée à côté du crochet (8), et sur lequel est destiné à reposer un connecteur (9) pouvant être actionné entre une position de serrage dans laquelle le connecteur (9) est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une position de desserrage dans laquelle le connecteur (9) n'exerce pas de pression sur la tige d'anode (7), caractérisé en ce que la géométrie et la matière constitutive du crochet (8) sont aptes à permettre, lors de l'actionnement du connecteur (9) vers la position de serrage, une déformation élastique suffisante du crochet (8) par rapport au cadre anodique (5) pour que le crochet (8) puisse, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode (7) par rapport au cadre anodique (5) et continuer ainsi à assurer un maintien ferme de la tige d'anode (7) contre le cadre anodique (5).
  16. Crochet selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il présente une base de fixation (21), un corps porteur (22) à bords (23, 24) sensiblement parallèles et une zone d'extrémité recourbée (25).
  17. Crochet selon la revendication 16, caractérisé en ce que la hauteur (h22) du corps porteur (22) est sensiblement constante et comprise entre 60 et 85 % de la hauteur (h21) de la base (21).
  18. Crochet selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que le corps porteur (22) est réalisé en acier et présente une épaisseur (e) inférieure à 18 mm.
  19. Crochet selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte des zones localisées dont l'épaisseur est inférieure à l'épaisseur générale (e) du crochet (8).
  20. Dispositif de maintien et de raccordement d'une tige d'anode (7) contre un cadre anodique (5) d'une cellule d'électrolyse (1) de l'aluminium, comprenant:
    - deux crochets (8) fixés au cadre anodique (5) et entre lesquels la tige d'anode (7) est destinée à être placée ;
    - un connecteur (9) comprenant:
    a) un corps comportant au moins une partie mobile (10,11) comprenant une face d'appui (14), ladite partie mobile se déplaçant de telle sorte que la dite face d'appui exerce une pression sur la tige d'anode (7), en suivant une direction (D) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact du cadre anodique (5),
    b) un couple de protubérances (17a et 17b) dépassant chacune latéralement dudit corps, orientées globalement perpendiculairement à ladite direction (D), étant destinées à reposer chacune sur un crochet (8) et
    c) un actionneur (19) apte à provoquer le déplacement de ladite partie mobile pour l'amener entre une position de serrage, dans laquelle ladite face d'appui est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) lorsque lesdites protubérances reposent sur lesdits crochets, et une position de desserrage, dans laquelle ladite face d'appui n'exerce pas de pression sur la tige d'anode (7),
    caractérisé en ce que lesdits crochets et/ou ledit connecteur présentent, au moins partiellement, une géométrie et/ou sont, au moins partiellement, constitués d'un matériau tels que lorsque lesdites protubérances reposent sur lesdits crochets et que ledit actionneur place la partie mobile en position de serrage, ledit dispositif de maintien et de raccordement subit une déformation élastique suffisante pour que, en cas de changement de position de la tige d'anode (7) par rapport au cadre anodique (5), ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel dudit dispositif vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique.
  21. Dispositif de maintien et de raccordement selon la revendication 20 dans lequel ledit connecteur (9) comprend un corps comportant deux leviers (10, 11) présentant au moins une face d'appui, deux tiges latérales (17a, 17b) sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement d'un levier (10, 11), destinées à reposer chacune sur un crochet (8), et une vis de serrage (19) apte à provoquer le pivotement des leviers (10, 11) autour de l'axe (18) des tiges (17a, 17b) entre une position serrée dans laquelle la face d'appui des leviers (10, 11) est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une position desserrée dans laquelle la face d'appui des leviers (10, 11) n'exerce pas de pression sur la tige d'anode (7) ;
    caractérisé en ce que la géométrie et la matière constitutive d'au moins un crochet (8), un levier (10, 11) et/ou une tige latérale (17a, 17b) du connecteur (9) sont aptes à permettre, lors du serrage de la vis (19) pour le maintien et le raccordement de la tige d'anode (7), une déformation élastique suffisante du dispositif de maintien par rapport au cadre anodique (5) pour que le dispositif de maintien puisse, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode (7) par rapport au cadre anodique (5) et continuer ainsi à assurer un maintien ferme de la tige d'anode (7) contre le cadre anodique (5).
  22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un connecteur (9) conforme à l'une des revendications 1 à 14 et/ou un crochet (8) conforme à l'une des revendications 15 à 19.
  23. Dispositif selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que la largeur Le du corps du connecteur (9) est inférieure à la largeur LTA de la tige d'anode (7).
  24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que LC < 0,8 LTA.
  25. Procédé de maintien et de raccordement d'une tige d'anode (7) contre un cadre anodique (5) d'une cellule d'électrolyse (1) de l'aluminium, comprenant les étapes consistant à :
    - placer la tige d'anode (7) entre deux crochets (8) fixés au cadre anodique (5);
    - prévoir un connecteur (9) comprenant:
    a) un corps comportant au moins une partie mobile (10, 11) comprenant une face d'appui (14), ladite partie mobile se déplaçant de telle sorte que la dite face d'appui exerce une pression sur la tige d'anode (7), en suivant une direction (D) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact du cadre anodique (5);
    b) un couple de protubérances (17a et 17b) dépassant chacune latéralement dudit corps, orientées globalement perpendiculairement à ladite direction (D), étant destinées à reposer chacune sur un crochet (8) fixé au cadre anodique (5), de part et d'autre de la tige d'anode (7);
    c) et un actionneur (19) apte à provoquer le déplacement de ladite partie mobile pour l'amener entre une position de serrage, dans laquelle ladite face d'appui est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) lorsque lesdites protubérances reposent sur lesdits crochets, et une position de desserrage, dans laquelle ladite face d'appui n'exerce pas de pression sur la tige d'anode;
    - placer le connecteur (9) sur les crochets (8), en faisant reposer chacune des protubérances latérales (17a et 17b) sur un crochet (8), le connecteur (9) étant dans une position de desserrage;
    - actionner l'actionneur pour amener la partie mobile vers une position de serrage;
    caractérisé en ce qu'on actionne l'actionneur jusqu'à provoquer une déformation élastique suffisante d'au moins un crochet et/ou au moins une partie du connecteur pour que ledit connecteur, par retour élastique au moins partiel dudit crochet et/ou de ladite partie du connecteur vers sa position de repos, reste en contact avec ladite tige d'anode et continue ainsi à assurer un maintien ferme de ladite tige d'anode contre ledit cadre anodique.
  26. Procédé selon la revendication 25 comprenant les étapes suivantes :
    - placer la tige d'anode (7) entre deux crochets (8) fixés au cadre anodique (5);
    - prévoir un connecteur (9) comprenant un corps comportant deux leviers (10, 11) présentant au moins une face d'appui, deux tiges latérales (17a, 17b) sensiblement coaxiales dépassant chacune latéralement d'un levier (10, 11) et une vis de serrage (19) ;
    - placer le connecteur (9) sur les crochets (8), en faisant reposer chacune des tiges latérales (17a, 17b) sur un crochet (8), le connecteur (9) étant dans une position desserrée dans laquelle la face d'appui des leviers (10, 11) n'exerce pas de pression sur la tige d'anode (7) ;
    - actionner la vis de serrage (19) pour provoquer le pivotement des leviers (10, 11) autour de l'axe des tiges (17a, 17b) vers une position serrée dans laquelle la face d'appui des leviers (10, 11) est en contact avec la tige d'anode (7) et la sollicite vers le cadre anodique (5) sensiblement perpendiculairement à celui-ci;
    caractérisé en ce que la vis de serrage (19) est actionnée jusqu'à provoquer une déformation élastique suffisante d'au moins un crochet (8), un levier (10, 11) et/ou une tige latérale (17a, 17b) du connecteur (9) par rapport au cadre anodique (5) pour que ledit crochet (8), levier (10, 11) et/ou ladite tige latérale (17a, 17b) puisse, par retour élastique au moins partiel vers sa position de repos, compenser un changement éventuel de la position de la tige d'anode (7) par rapport au cadre anodique (5) et continuer ainsi à assurer un maintien ferme de la tige d'anode (7) contre le cadre anodique (5), la géométrie et la matière constitutive dudit crochet (8), dudit levier (10, 11) et/ou de ladite tige latérale (17a, 17b) étant choisis de sorte à permettre une telle déformation élastique et un tel retour élastique.
  27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que le connecteur (9) est conforme à l'une des revendications 1 à 14 et/ou au moins un crochet (8) est conforme à l'une des revendications 15 à 20.
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