Dispositif d'alimentation en électrolyte d'une cellule de dépôt électrolytique.
La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en électrolyte d'une cellule de dépôt électrolytique d'un revêtement sur un substrat mobile.
On connaît actuellement de nombreux types de cellules destinées à déposer des revêtements éLectroLytiques sur des substrats mobiles présentant une certaine Largeur. D'une manière générale, ces cellules comportent une cuve dans laquelle un substrat, le plus souvent cathodique, se déplace devant une anode. L'intervalle d'électrolyse compris entre la cathode et l'anode est alimenté en électrolyte par des moyens très divers. La cuve est elle-même alimentée en électrolyte par une conduite et une pompe dimensionnéesen fonction du débit d'électrolyte.
Dans les installations existantes, la conduite d'alimentation se termine en général par un diffuseur, c' est-à-di re par un tronçon qui s'évase sensiblement jusqu'à La largeur de la cuve, afin d'assurer une distribution transversale aussi uniforme que possible de l'électrolyte. Ce tronçon évasé doit présenter à cette fin une longueur importante. De même, la conduite d'évacuation de l'électrolyte comporte un tronçon initial convergent, afin d'assurer une évacuation aussi uniforme de l'électrolyte. Une telle disposition cherche à éviter l'établissement de trajectoires d'écoulement préférentielles dans la cuve d'électrolyse. Elle nécessite cependant des tronçons évasés de grande section et de grande largeur, qui la rendent très encombrante et par conséquent très coûteuse. En outre, elle ne permet pas d'éliminer entièrement Les irrégularités du dépôt.
La présente invention a pour objet de proposer un dispositif permettant de remédier aux inconvénients précités, par le fait qu'elle assure une nette réduction de L'encombrement et dL coût de l'installation et qu'elle améliore sensiblement La distribution transversale de l'électrolyte.
Conformément à la présente invention, un dispositif d'alimentation en électrolyte d'une cellule de dépôt électrolytique d'un revêtement sur un substrat mobile, comportant des moyens de sortie pour extraire l'électrolyte de Ladite ceLlule, des moyens d'entrée pour introduire L'électrolyte dans Ladite cellule et des moyens de propulsion pour faire circuler l'électrolyte, à l'extérieur de ladite cellule, entre lesdits moyens de sortie et lesdits moyens d'entrée, est caractérisé en ce que Lesdits moyens de propulsion comprennent une pompe disposée à proximité de ladite cellule et orientée suivant La Largeur dudit substrat, en ce que ladite pompe s'étend sur au moins une partie de La largeur dudit substrat, en ce que lesdits moyens d'entrée comprennent au moins un orifice ménagé dans une paroi de La cellule d'électrolyse,
ledit orifice ayant une section allongée suivant la Largeur dudit substrat et en ce que Ladite pompe est reliée audit orifice par au moins un premier conduit ayant une section transversale allongée suivant la Largeur dudit substrat.
Suivant une réalisation particulière, ladite pompe se compose d'un corps cylindrique, de préférence fermé à ses extrémités, disposé parallèlement à la dimension transversale du substrat, d'un arbre rotatif disposé suivant L'axe dudit corps cylindrique, et d'ailettes fixées audit arbre, Ledit corps cylindrique présentant des orifices d'admission et d'expulsion de l'électrolyte.
Lesdits orifices d'admission et d'expulsion de L'éLectro'Lyte sont de préférence raccordés respectivement auxdits moyens de sortie et
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IL est intéressant que L'arbre rotatif précité passe à travers les parois d'extrémité dudit corps cylindrique, par des orifices où
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ainsi être raccordé à un moteur d'entraînement installé hors dudit corps cylindrique. Ce montage est intéressant, car le moteur n'est alors pas exposé à l'électrolyte et il ne doit dès Lors pas présenter de caractéristiques d'étanchéité particulières; de plus, il est aisément accessible pour les travaux d'entretien et de réparation.
Il va de soi que, pour des substrats de grande largeur nécessitant une pompe très Longue, ou encore pour des raisons de sécurité de fonctionnement, L'arbre de La pompe peut être en deux parties mises bout à bout et entraînées par des moteurs distincts disposés par exemple de part et d'autre du corps de la pompe.
SeLon une première variante de l'invention, lesdits moyens de sortie comprennent au moins un orifice ménagé dans une paroi de la cellule d'électrolyse, Ledit orifice ayant une section allongée suivant La largeur dudit substrat, et ledit orifice est relié audit orifice d'admission du corps cylindrique par au moins un second conduit ayant une section transversale allongée suivant la Largeur dudit substrat.
De préférence, le dispositif de L'invention comporte un seul orifice d'entrée, un seul conduit d'entrée, un seul conduit de sortie et un seul orifice de sortie de l'électrolyte, tels qu'ils ont été définis plus haut, chacun de ces éléments présentant une section transversale allongée suivant la largeur du substrat, sur une Longueur sensiblement égale à La Longueur dudit corps cylindrique de La pompe.
Il ne sortirait cependant pas du cadre de L'invention de diviser lesdits éléments, ou certains d'entre eux en une pluralité d'éléments de même nature mais de plus petites dimensions, juxtaposés suivant la Largeur du substrat. Il serait ainsi possible de constituer une pluralité de circuits parallèles de circulation de l'électrolyte, chacun de ces circuits pouvant être muni de moyens de réglage du débit de l'électrolyte peur modifier la répartition de ce débit suivant la largeur du substrat.
Selon une autre variante, le dispositif de l'invention comporte une cuve disposée à proximité de La cellule d'électrolyse et dans laquelle débouchent lesdits moyens de sortie de l'électrolyte. La pompe est disposée dans cette cuve et son orifice -d'expulsion est. relié auxdits moyens d'entrée par au moins un premier conduit ayant une section allongée suivant la Largeur du substrat; le corps cylindrique de La pompe est également pourvu d'un orifice d'admission qui débouche Librement à l'intérieur de La cuve.
D'une manière générale, le dispositif de l'invention est de préférence installé sous La cellule d'électrolyse. Cette disposition est particulièrement intéressante dans la seconde variante précitée, car l'électrolyte quittant La cellule d'électrolyse peut alors s'écouler par gravité dans la cuve contenant la pompe.
D'autres particularités du dispositif de L'invention apparaîtront à la Lecture de la description détaillée qui va suivre et qui est donnée à titre de simples exemples de réalisation; cette description porte sur deux réalisations actuellement préférées, qui sont illustrées dans les dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 montre une première réalisation du dispositif de l'invention, dans laquelle une pompe est reliée directement à l'entrée et à La sortie d'une cellule d'éLectroLyse; La Fig. 2 représente une autre réalisation du dispositif de l'invention, dans laquelle la pompe est installée dans une cuve contenant de l'électrolyte; et la Fig. 3 illustre, en une coupe prise suivant la ligne A-A de la Fig. 1, une structure de pompe utilisable dans le dispositif de L'invention.
Ces figures constituent bien entendu des représentations schématiques, dans lesquelles on n'a volontairement reproduit que Les éléments directement nécessaires à la compréhension de l'invention. Dans ces figures, des éléments identiques ou analogues sont en outre désignés par les mêmes repères numériques.
Dans la Fig. 1, on a représenté une cellule de dépôt électrolytique d'un revêtement sur un substrat mobile constitué par une bande métallique 1. La bande métallique 1 constitue la cathode de La cellule; elle défile devant une anode semi-cylindrique 2 qui fait partie d'une chambre 3 d'alimentation en éLectroLyte. Dans la réalisation illustrée ici à titre d'exemple, l'anode 2 consiste en une plaque semi-cylindrique qui délimite avec la cathode 1 un intervalle d'électrolyse 4 de faible hauteur. Cette anode 2 est percée d'une part de trous 5 qui relient le volume intérieur de la chambre 3 et L'intervatle d'électrolyse 4, et d'autre part de trous 6 auxquels est raccordé un conduit 7. Comme on le sait, l'électrolyte présent dans La chambre 3 pénètre dans l'intervalle d'électrolyse 4 par les trous 5 et il est rapidement repris par les trous 6 et le conduit 7.
La cellule d'électrolyse, représentée ici en coupe, s'étend perpendiculairement au plan du dessin sur une longueur appropriée à la largeur maximum du substrat 1.
Le dispositif de L'invention, destiné à assurer une alimentation en électrolyte uniformément distribuée sur La longueur de La cellule, comprend essentiellement une pompe, une conduite d'alimentation et une conduite d'évacuation.
La pompe se compose d'un corps cylindrique 8, disposé parallèlement à la dimension transversale du substrat 1, et d'un arbre 9 disposé suivant l'axe du corps 8 et portant des ailettes 10 généralement radiales.
Le corps 8 de La pompe est raccordé par une conduite d'alimentation 11 à un orifice d'entrée 12 ménagé dans une paroi de La chambre 3. IL est également raccordé par une conduite d'évacuation 13 au conduit 7, à travers un orifice de sortie 14 ménagé dans une paroi de La chambre 3.
Les conduits 11 et 13, ainsi que Les orifices 12 et 14 présentent une section de préférence rectangulaire, qui s'étend suivant La largeur du substrat 1 sur une longueur sensiblement égale à la Longueur du corps 8 de la pompe.
Les ailettes 10 peuvent être continues sur toute la Longueur de l'arbre 9; elles sont de préférence subdivisées en une pluralité d'éléments d'ailettes légèrement espacés, comme le montre La Fig. 3. Entre ces éléments d'ailettes, il est prévu des joues 15 s'étendant circonférentieLLement sur une partie au moins du périmètre intérieur dudit corps cylindrique 8; ces joues aident à maintenir l'orientation du courant d'électrolyte envoyé vers La cellule 3. Elles peuvent notamment être fixées par soudage ou être moulées d'une pièce avec le corps cylindrique 8.
La subdivision des ailettes 10 en éléments espacés permet de prolonger La conduite 13 par des tubes 16, disposés entre les éléments d'ailettes et amenant l'électrolyte à proximité de l'arbre 9; cette disposition contribue à répartir l'électrolyte de façon uniforme sur la longueur de celle-ci.
La Fig. 2 montre une autre variante du dispositif de l'invention.
La cellule d'électrolyse est la même que dans la fig. 1. Ici, le dispositif d'alimentation en électrolyte de La chambre 3 comprend une cuve 17, située de préférence sous La chambre 3 et recueillant l'électrolyte qui est évacué par le conduit 7. Ce conduit 7 peut comporter des moyens d'aspiration de l'électrolyte dans l'intervalle d'électrolyse 4; de tels moyens sont bien connus et ne sont pas représentés ici.
La pompe (8, 9, 10) est disposée dans la cuve 17, où elle est immergée dans l'électrolyte. Lorsque La pompe tourne dans Le sens indiqué par La flèche, l'électrolyte est aspiré par des tubes 16 fixés au corps 8 entre Les éléments d'ailettes, puis refoulé dans La conduite d'alimentation 11 en direction de La chambre 3.
Ici également, Les conduites 7 et 11 ainsi que Les orifices 12 et 14 ont une section allongée suivant La largeur du substrat. Cette section peut d'ailleurs être composée d'une pluralité de sections plus petites juxtaposées.
Comme on L'a déjà indiqué plus haut, La pompe peut comporter des ailettes 10 continues, ou des ailettes subdivisées en éléments légèrement espacés comme le montre La figure 3. Cette figure montre également que L'arbre 9 est avantageusement supporté par des paliers
18 disposés dans Les faces d'extrémité du corps 8; l'arbre 9 se prolonge extérieurement jusqu'à un moteur d'entraînement M aisément accessible.
Le substrat 1 ainsi que Le rouleau de déviation sont symbolisés en trait mixte, afin de montrer La position de La pompe par rapport à ce substrat.
IL va de soi que L'invention n'est pas Limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et illustrés. En particulier, L'invention peut être utilisée avec tout type de ceLlule d'électrolyse déposant un revêtement sur un substrat mobile qui présente une certaine largeur. A cet égard, Le substrat est généralement une bande, mais il pourrait aussi être une nappe d'éléments filiformes.
REVENDICATIONS
1. Dispositif d'alimentation en électrolyte d'une cellule de dépôt électrolytique d'un revêtement sur un substrat mobile, comportant des moyens de sortie pour extraire l'électrolyte de ladite cellule, des moyens d'entrée pour introduire l'électrolyte dans ladite cellule et des moyens de propulsion pour faire circuler l'électrolyte à L'extérieur de ladite cellule entre lesdits moyens de sortie et lesdits moyens d'entrée, caractérisé en ce que lesdits moyens de propulsion comprennent une pompe (8, 9, 10) disposée à proximité de Ladite cellule (3) et orientée suivant La largeur dudit substrat (1), en ce que ladite pompe s'étend sur au moins une partie de la largeur dudit substrat, en ce que lesdits moyens d'entrée comprennent au moins un orifice (12) ménagé dans une paroi de la cellule d'électrolyse (3), Ledit orifice (12)
ayant une section allongée suivant La largeur dudit substrat (1), et en ce que Ladite pompe (8, 9, 10) est reliée audit orifice (12) par au moins un premier conduit (11) ayant une section transversale allongée suivant La largeur dudit substrat (1).
Device for supplying electrolyte to an electrolytic deposition cell.
The present invention relates to a device for supplying electrolyte to an electrolytic deposition cell for a coating on a mobile substrate.
Numerous types of cells are currently known for depositing electrolytic coatings on mobile substrates having a certain width. Generally, these cells comprise a tank in which a substrate, most often cathodic, moves in front of an anode. The electrolysis interval between the cathode and the anode is supplied with electrolyte by a variety of means. The tank is itself supplied with electrolyte by a pipe and a pump sized according to the electrolyte flow rate.
In existing installations, the supply line generally ends with a diffuser, that is to say by a section which widens substantially to the width of the tank, in order to ensure transverse distribution. as uniform as possible of the electrolyte. This flared section must have a significant length for this purpose. Likewise, the electrolyte evacuation pipe has a convergent initial section, in order to ensure such uniform evacuation of the electrolyte. Such an arrangement seeks to avoid the establishment of preferential flow paths in the electrolytic cell. However, it requires flared sections of large section and large width, which make it very bulky and therefore very expensive. Furthermore, it does not entirely eliminate irregularities from the deposit.
The object of the present invention is to propose a device making it possible to remedy the aforementioned drawbacks, by the fact that it provides a marked reduction in the size and cost of the installation and that it appreciably improves the transverse distribution of the electrolyte.
According to the present invention, a device for supplying electrolyte to an electrolytic deposition cell for a coating on a mobile substrate, comprising outlet means for extracting the electrolyte from said cell, inlet means for introducing The electrolyte in said cell and propulsion means for circulating the electrolyte, outside said cell, between said outlet means and said inlet means, is characterized in that said propulsion means comprise a pump disposed near said cell and oriented along the width of said substrate, in that said pump extends over at least part of the width of said substrate, in that said inlet means comprise at least one orifice formed in a wall of the electrolysis cell,
said orifice having an elongated section along the width of said substrate and in that said pump is connected to said orifice by at least one first duct having an elongated cross section along the width of said substrate.
According to a particular embodiment, said pump consists of a cylindrical body, preferably closed at its ends, arranged parallel to the transverse dimension of the substrate, a rotary shaft arranged along the axis of said cylindrical body, and fixed fins Said shaft, said cylindrical body having inlet and outlet ports for the electrolyte.
Said inlet and outlet ports of the Electro'Lyte are preferably connected respectively to said outlet means and
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It is interesting that the aforementioned rotary shaft passes through the end walls of said cylindrical body, through orifices where
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thus be connected to a drive motor installed outside said cylindrical body. This arrangement is advantageous, since the engine is then not exposed to the electrolyte and it must therefore not have any particular sealing characteristics; moreover, it is easily accessible for maintenance and repair work.
It goes without saying that, for very wide substrates requiring a very long pump, or for reasons of operational safety, the pump shaft can be in two parts placed end to end and driven by separate motors arranged for example on either side of the pump body.
According to a first variant of the invention, said outlet means comprise at least one orifice formed in a wall of the electrolysis cell, said orifice having an elongated section along the width of said substrate, and said orifice is connected to said orifice admission of the cylindrical body by at least a second duct having a cross section elongated along the width of said substrate.
Preferably, the device of the invention comprises a single inlet orifice, a single inlet duct, a single outlet duct and a single outlet opening for the electrolyte, as defined above, each of these elements having an elongated cross section along the width of the substrate, over a length substantially equal to the length of said cylindrical body of the pump.
It would not, however, depart from the scope of the invention to divide said elements, or some of them into a plurality of elements of the same kind but of smaller dimensions, juxtaposed according to the width of the substrate. It would thus be possible to constitute a plurality of parallel circuits for circulation of the electrolyte, each of these circuits possibly being provided with means for adjusting the flow rate of the electrolyte in order to modify the distribution of this flow rate according to the width of the substrate.
According to another variant, the device of the invention comprises a tank disposed near the electrolysis cell and into which open said electrolyte outlet means. The pump is placed in this tank and its expulsion orifice is. connected to said input means by at least a first conduit having an elongated section along the width of the substrate; the cylindrical body of the pump is also provided with an inlet orifice which opens freely inside the tank.
In general, the device of the invention is preferably installed under the electrolysis cell. This arrangement is particularly advantageous in the second aforementioned variant, since the electrolyte leaving the electrolysis cell can then flow by gravity into the tank containing the pump.
Other features of the device of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is given by way of simple examples of embodiment; this description relates to two currently preferred embodiments, which are illustrated in the accompanying drawings in which FIG. 1 shows a first embodiment of the device of the invention, in which a pump is connected directly to the inlet and to the outlet of an electroLyse cell; Fig. 2 shows another embodiment of the device of the invention, in which the pump is installed in a tank containing electrolyte; and Fig. 3 illustrates, in a section taken along line A-A of FIG. 1, a pump structure usable in the device of the invention.
These figures obviously constitute schematic representations, in which only the elements directly necessary for the understanding of the invention have been reproduced voluntarily. In these figures, identical or analogous elements are also designated by the same reference numerals.
In Fig. 1, there is shown an electrolytic deposition cell of a coating on a mobile substrate constituted by a metal strip 1. The metal strip 1 constitutes the cathode of the cell; it passes in front of a semi-cylindrical anode 2 which is part of a chamber 3 for supplying electroLyte. In the embodiment illustrated here by way of example, the anode 2 consists of a semi-cylindrical plate which defines with the cathode 1 an electrolysis interval 4 of small height. This anode 2 is pierced on the one hand with holes 5 which connect the interior volume of the chamber 3 and the electrolysis interval 4, and on the other hand with holes 6 to which a conduit 7 is connected. As is known, the electrolyte present in Chamber 3 enters the electrolysis interval 4 through the holes 5 and it is quickly taken up through the holes 6 and the conduit 7.
The electrolysis cell, shown here in section, extends perpendicular to the plane of the drawing over a length appropriate to the maximum width of the substrate 1.
The device of the invention, intended to ensure a supply of electrolyte uniformly distributed over the length of the cell, essentially comprises a pump, a supply line and a discharge line.
The pump consists of a cylindrical body 8, arranged parallel to the transverse dimension of the substrate 1, and a shaft 9 arranged along the axis of the body 8 and carrying fins 10 generally radial.
The body 8 of the pump is connected by a supply pipe 11 to an inlet orifice 12 formed in a wall of the chamber 3. It is also connected by a discharge pipe 13 to the pipe 7, through a hole outlet 14 formed in a wall of chamber 3.
The conduits 11 and 13, as well as the orifices 12 and 14 have a preferably rectangular section, which extends along the width of the substrate 1 over a length substantially equal to the length of the body 8 of the pump.
The fins 10 can be continuous over the entire length of the shaft 9; they are preferably subdivided into a plurality of slightly spaced fin elements, as shown in FIG. 3. Between these fin elements, there are provided cheeks 15 extending circumferentially over at least part of the inner perimeter of said cylindrical body 8; these cheeks help to maintain the orientation of the electrolyte current sent to the cell 3. They can in particular be fixed by welding or be molded in one piece with the cylindrical body 8.
The subdivision of the fins 10 into spaced elements makes it possible to extend the pipe 13 by tubes 16, arranged between the elements of the fins and bringing the electrolyte near the shaft 9; this arrangement contributes to distribute the electrolyte uniformly over the length thereof.
Fig. 2 shows another variant of the device of the invention.
The electrolysis cell is the same as in fig. 1. Here, the device for supplying electrolyte to chamber 3 comprises a tank 17, preferably located under chamber 3 and collecting the electrolyte which is discharged through conduit 7. This conduit 7 may include suction means. electrolyte in the electrolysis interval 4; such means are well known and are not shown here.
The pump (8, 9, 10) is placed in the tank 17, where it is immersed in the electrolyte. When the pump rotates in the direction indicated by the arrow, the electrolyte is aspirated by tubes 16 fixed to the body 8 between the fin elements, then discharged into the supply line 11 in the direction of chamber 3.
Here also, the pipes 7 and 11 as well as the orifices 12 and 14 have an elongated section along the width of the substrate. This section can also be composed of a plurality of smaller sections juxtaposed.
As already indicated above, The pump may include continuous fins 10, or fins subdivided into slightly spaced elements as shown in FIG. 3. This figure also shows that The shaft 9 is advantageously supported by bearings
18 arranged in the end faces of the body 8; the shaft 9 extends externally to an easily accessible drive motor M.
The substrate 1 and the deflection roller are symbolized in phantom in order to show the position of the pump with respect to this substrate.
It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments which have just been described and illustrated. In particular, the invention can be used with any type of electrolysis cell depositing a coating on a mobile substrate which has a certain width. In this respect, the substrate is generally a strip, but it could also be a sheet of filiform elements.
CLAIMS
1. Device for supplying electrolyte to an electrolytic deposition cell of a coating on a mobile substrate, comprising outlet means for extracting the electrolyte from said cell, inlet means for introducing the electrolyte into said cell and propulsion means for circulating the electrolyte outside said cell between said outlet means and said inlet means, characterized in that said propulsion means comprise a pump (8, 9, 10) arranged near said cell (3) and oriented along the width of said substrate (1), in that said pump extends over at least part of the width of said substrate, in that said input means comprise at least one orifice (12) formed in a wall of the electrolysis cell (3), said orifice (12)
having an elongated section along the width of said substrate (1), and in that said pump (8, 9, 10) is connected to said orifice (12) by at least one first conduit (11) having an elongated cross section along width of said substrate (1).