EP0833955A1 - Rouleau-deflecteur pour un produit en bande - Google Patents

Rouleau-deflecteur pour un produit en bande

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Publication number
EP0833955A1
EP0833955A1 EP96922937A EP96922937A EP0833955A1 EP 0833955 A1 EP0833955 A1 EP 0833955A1 EP 96922937 A EP96922937 A EP 96922937A EP 96922937 A EP96922937 A EP 96922937A EP 0833955 A1 EP0833955 A1 EP 0833955A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
housing
ring
roller according
deflector roller
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.)
Withdrawn
Application number
EP96922937A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Davene
Bruno Van Straaten
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.)
Clecim SAS
Original Assignee
Clecim 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 Clecim SAS filed Critical Clecim SAS
Publication of EP0833955A1 publication Critical patent/EP0833955A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/02—Bearings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/003—Apparatus
    • C23C2/0034—Details related to elements immersed in bath
    • C23C2/00342—Moving elements, e.g. pumps or mixers
    • C23C2/00344—Means for moving substrates, e.g. immersed rollers or immersed bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6688—Lubricant compositions or properties, e.g. viscosity
    • F16C33/6692—Liquids other than oil, e.g. water, refrigerants, liquid metal

Definitions

  • the invention is in the field of surface treatment and relates to an installation for treating a strip product passing over at least one deflector roller at least partially immersed in a treatment bath such as a liquid metal or an aggressive liquid such as a acid.
  • a treatment bath such as a liquid metal or an aggressive liquid such as a acid.
  • the invention applies more specifically to a galvanizing installation by passing a metal strip through a bath of liquid metal, in particular molten zinc.
  • the metal strip to be treated is lowered inside a bath based on liquid zinc by passing it over at least one deflector roller immersed in the bath and limited by a cylindrical envelope, the l the axis is perpendicular to the direction of travel of the strip.
  • the roller is supported on two pins placed at its ends and rotatably mounted on two fixed supports spaced apart, by means of two bearings centered on the axis of the roller.
  • the deflector roller extends substantially over the entire width of the tank containing the liquid metal bath.
  • the two pins pass through the side walls of the tank, the support and centering bearings of the shaft thus being placed outside the bath. But the walls of the tank are pierced with holes for the passage of the pins and it is difficult to ensure the necessary seal. In addition, the position of the roller cannot be changed.
  • the pins are then immersed in the bath and one cannot, generally, avoid the penetration inside the bearings of a certain quantity of the treatment liquid.
  • the treatment liquid can sometimes serve as a lubricant, in particular in galvanizing installations in which the strip passes through a bath of liquid metal such as zinc. In this case, the circulation of the metal inside the bearing is encouraged.
  • each pin of the roller is housed in a large orifice formed at the end of the support arm and is supported on it by means of a series of rolling elements spaced from each other so as to facilitate the circulation of metal.
  • These elements are made of a ceramic material to resist corrosion and wear.
  • the molten metal is found at a fairly high temperature and is often relatively aggressive and corrosive, even in the case of zinc. Since the strip normally passes over the lower part of the roller casing, it is urged upwards and the rolling elements can therefore be arranged simply on a semicircular bearing face, above of the journal.
  • each pin is provided with a cylindrical seat made of ceramic and bearing on the fixed support by means of bars or half-elements circulars joined.
  • a conventional type bearing comprising an internal ring threaded on the trunnion and an external ring mounted on the fixed support, between which the rolling elements are interposed.
  • the active parts of the bearing are made of a composite material consisting of a sintered ceramic material and a solid lubricating material such as graphite, so as to resist corrosion and wear.
  • the operating conditions generate significant constraints, related to the deformations and expansions of the various elements, which can degrade the operating quality of the roller.
  • the two trunnions of the roller are held axially by stops on the ends of the support arms of the bearings which each extend downwards from a transverse beam passing over the tank and it is difficult to avoid totally vibrations.
  • the liquid metal which serves as a lubricant must penetrate freely inside each bearing and, for this purpose, it is necessary to leave, between the different active parts of the bearing, clearances which increase the risks of vibration.
  • the roller is provided with annular seals interposed between the fixed and rotating parts and which are provided, theoretically, to prevent any penetration liquid metal inside the bearings.
  • the pins can also be fixed on the support arms, the roller then being made up of a tubular casing on which are mounted the bearings threaded on the two fixed pins.
  • the sealing system which must be placed between the roller and the fixed support must consist of a set of contiguous seals covering a certain length of the trunnion which leads to limiting the length of the active part of the roller in relation to the distance between the fixed supports.
  • the object of the invention is to remedy all of these drawbacks and makes it possible, in particular, to perform, at operating temperature, a self-compensation of the clearances ensuring the tightening of the bearings so as to avoid vibrations without risks of deterioration of the bearings.
  • maintenance operations in particular, for the dismantling and maintenance of the bearings are facilitated.
  • the invention therefore applies, in general, to a deflecting roller for a strip product moving through a bath of treatment liquid contained in a tank, said roller comprising a cylindrical envelope having an axis perpendicular to the longitudinal direction.
  • each of the two bearings is housed inside an annular box surrounding the trunnion and into which the treatment liquid can penetrate, each bearing consisting entirely of elements made of a ceramic material capable of withstanding wear and corrosion of the treatment liquid and said housing is associated with bearing retention means capable of compensating for the differential expansions of the elements of the bearing relative to the housing so as to produce, at operating temperature, a tightening of the two parts of the bearing, respectively, in the housing and on the trunnion, without risk of breaking the ceramic elements.
  • the box is made of a metal having a coefficient of expansion greater than that of the ceramic constituting the elements of the bearing and is associated with means for compensating for the relative expansion of the box relative to the bearing for tightening the part. external of the bearing in the box.
  • each journal is made of a metal having a coefficient of expansion greater than that of the ceramic constituting the elements of the bearing and the internal part of the bearing is threaded on a smooth bearing surface of the journal with a cold mounting clearance which can be compensated in service by the differential expansions of the internal part of the ceramic bearing and of the metal journal, said clearance being determined according to the dimensions of the parts and the nature of the materials so that, at the temperature of the liquid bath, the internal part of the bearing is tightened on the trunnion without risk of breakage.
  • the annular housing comprises a cylindrical side wall and two flanges each provided with a hole for the passage of the journal and the bearing retaining means comprise an interposed locking ring, with a simple clearance cold mounting, between the outer part of the bearing and the side wall of the box and made of a metal having a coefficient of expansion greater than that of the box, said ring being provided with at least one radial slot allowing circumferential elongation of the ring under the effect of expansion at operating temperature, with compensation for clearances for tightening the bearing in the housing.
  • the annular locking ring consists of a series of studs each covering a circular sector and regularly distributed around the axis so as to completely surround the external part of the bearing, each stud being separated from the studs adjacent by spaces allowing the circumferential expansion of the entire ring to the operating temperature.
  • the annular locking ring can be made of austenitic stainless steel and the housing of ferritic or martensitic stainless steel.
  • Each stud advantageously has a substantially parallelepiped shape having a curved internal face having a radius of curvature corresponding to the external diameter of the external part of the bearing at operating temperature.
  • the bearing is a rolling bearing comprising an inner ring threaded on the pin, an outer ring housed in the housing and a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring.
  • the annular housing comprising at least one cylindrical side wall and two flanges, the means for holding the bearing in the housing include an elastic washer bearing axially, on one side on the external part of the bearing and the 'other on one of the flanges of the box for the application of the bearing against the other flange.
  • the annular housing comprises at least one orifice for the passage of the journal associated with at least one filtering annular seal allowing the penetration inside the housing of the treatment liquid by blocking solid particles such as oxides or impurities, of dimensions greater than a given limit.
  • each filter seal may consist of two rings threaded one on top of the other, respectively an internal ring mounted on the pin and an external ring mounted on the housing, the two rings being separated by an annular space the width of which corresponds to the limit for the passage of solid particles.
  • the two rings of the filter seal are made of a ceramic material.
  • the outer ring of the seal can constitute an axial holding stop bearing on the inner part of the bearing.
  • the two pins are fixed, respectively on the two supports and the two boxes are threaded respectively in bores provided at the two ends of the roll, so that the latter extends over practically the entire available width between the two fixed supports.
  • Each box comprises a cup closed by a cover and limited by a bottom and a cylindrical side wall, limiting a housing for the bearing and threaded without play in a bore formed at the corresponding end of the envelope of the roller, the box being provided means of elastic application of the bearing against the bottom of the cup by bearing on the cover.
  • the roller is then made up of a simple cylindrical envelope surrounding a fixed shaft which connects the two support arms so as to constitute a rigid frame, the bearings being threaded on two pins provided at the two ends of the fixed shaft and each placed in a box threaded into the corresponding end of the cylindrical envelope.
  • the invention can also be applied to any arrangement in which the two pins are mounted respectively at the two ends of the roller and rotate with the latter, each box then being mounted on the corresponding fixed support.
  • the invention is especially applicable to a galvanizing installation in which the treatment liquid is a molten metal, in particular zinc.
  • the invention can also find other applications, in particular in all cases, where the treatment liquid is a corrosive medium at a relatively high temperature, for example above 250 ° C.
  • Figure 1 shows a sketch of an installation for processing a strip product.
  • Figure 2 shows in cross section the installation of Figure 1.
  • Figure 3 is an axial sectional view of a particular embodiment of one end of the deflector roller.
  • Figure 4 is a sectional view along line IV-IV of Figure 3.
  • Figure 5 is a partial front view of the bearing in Figure 4.
  • Figure 1 shows schematically an installation for treating a product A in a band, comprising a tank 1 filled with a bath 10 of treatment liquid and means, not shown, for controlling the movement of product A in a band, inside of the bath 10.
  • the bath 10 consists of a molten metal such as zinc.
  • the product A in a band passes over a deflector roller 2 immersed in the bath 10 and leaves the bath in a substantially vertical direction.
  • the deflector roller 2 is rotatably mounted on two pins 4, 4 ', by means of two bearings 3, centered on the axis 20 of the roller, which is perpendicular to the longitudinal direction D of the travel of the product A.
  • the pins are formed at the two ends of the roller and therefore rotate with the latter, in bearings carried by the ends of two support arms 11, 11 'plunging into the bath.
  • the two pins 4, 4 ' are fixed on the ends of two support arms 11, the bearings 3, 3' being integrated, respectively in the two ends of the roller 2
  • the two pins 4, 4 ′ are preferably provided at the ends of a fixed shaft 40 which extends between the ends of the two support arms 11, 11 '.
  • the deflector roller 2 then consists of a hollow cylindrical envelope in the form of a ferrule 21, threaded onto the fixed shaft 40, the two ends 4, 4 'of which form the two pins on which the two bearings 3, 3' housed are mounted. each in a box 5, 5 ′ threaded into the corresponding end of the roller 21.
  • each box 5 forms an annular housing for the bearing 3, bounded by a side wall 51 and two flanges 52, 53, each pierced with a central orifice 34, 34 'for passage of the pin 4.
  • the ceramic material constituting the various elements of the bearing which is expensive and relatively fragile, has, in addition, a coefficient of expansion quite lower than that of the metal used to make the different parts of the roller. There will therefore occur differential expansions between the metal parts and the bearing.
  • the outer ring 31 expands less than the annular box which surrounds it and the clearances can increase with a risk of de ⁇ joining the bearing.
  • the entire roller 5 is subjected to relatively high temperature conditions.
  • the temperature will be of the order of 450 ° C.
  • the temperature varies depending on the metal used may be lower in the case of tinning.
  • the temperature parameter is a perfectly controlled element and the good thermal conductivity of the materials used, thus ensuring a homogeneous distribution of the temperature of all the elements of the roller 2 which is completely immersed in the bath of the treatment liquid. which can enter the box 5 through orifices 34, 34 ′ for passage of the pin 4.
  • the envelope 21 of the roller 2 can advantageously be provided with orifices 24 allowing the treatment liquid to be introduced inside the roller, so that the whole of the roller 2, of the shaft 40 and bearings 3 bathe inside the treatment liquid.
  • the operating temperature to which the various parts are subjected is thus homogeneous and substantially constant, it is possible to choose, for producing the different parts of the device, materials having different coefficients of expansion and to calculate with precision the dimensions of the parts of cold, clearances allowing easy assembly and which will be compensated, at operating temperature, by differential expansions to achieve, in service, the tightening of the bearing without risk of blocking or deterioration of the elements of the bearing.
  • a rolling bearing comprising rolling elements such as rollers 33 or balls mounted on a cage 35 and interposed between a fixed internal ring 32 and an external ring. rotating 31.
  • each bearing 3 which, in the example shown is of the rolling type, comprises an outer ring 31 threaded into the housing annular 5 and an internal ring 32 which is threaded on a smooth surface 41 formed on the pin 4, and abuts against a shoulder 42 of the shaft 40.
  • the box 5 preferably consists of a cup 54 limited by a cylindrical wall 51 and a bottom 53, which is threaded in a bore 22 formed at the corresponding end of the envelope 21 of the roller and having an equal diameter to the external diameter of the side wall 51, apart from the mounting clearance.
  • the cup 54 is provided with an annular rim forming a flange 55 which is applied against the end 23 of the cylindrical casing 21 of the roller.
  • the assembly is closed by a cover 6 having a circular rim 61 which covers the flange 55 of the cup and an internal part 62 which engages in a corresponding bore 56 of the cup 54 with, when cold, the play simply necessary for the mounting.
  • the entire box 5 is thus integrated into the end of the casing 21 and removably fixed thereto by screws 24 bearing on the peripheral flange 61 of the cover 6.
  • this method of fixing does not is provided as a safety measure because, according to the invention, differential expansions are used to achieve perfect joining, hot, of the various parts between which are provided, cold, the necessary mounting clearances.
  • the cup 54 of the housing 5, which is threaded into the bore 22 of the casing 21, can be made of the same metal as the latter, for example a ferritic or martensitic stainless steel.
  • the cover 6, the part 62 of which is threaded into the bore 56 of the cup 54 is preferably made of a metal having a slightly higher coefficient of expansion, for example an austenitic stainless steel. So the differential expansions determine a blockage of the whole of the box on the casing 21 at the service temperature while, when cold, it is possible to leave, between the parts, a minimum clearance allowing easy assembly and disassembly.
  • the bearing 3 comprises an internal ring 32 threaded onto the bearing surface 41 of the pin 4. This is made, like the shaft 40, of a stainless steel whose coefficient of expansion is higher than that of the ceramic.
  • the relative diameters of the bearing surface 41 and of the inner face of the internal ring 32 are therefore determined so as to benefit from a clearance when cold, which facilitates mounting and is canceled at bath temperature 10 by the relative expansion of the pin 4. , this clearance being, however, calculated as a function of the temperature and of the nature of the materials so that the tightening stresses resulting from the expansion are not excessive and do not risk causing the internal ring 32 to break.
  • the expansion of the housing 5 is greater than that of the outer ring 31 of the bearing 3 and could determine a clearance resulting in the loosening of the bearing and a risk of vibrations.
  • the bearing 3 is held radially in the housing of the box 5 by a locking ring 8 interposed between the outer ring 31 and the side wall 51 and made of a metal whose coefficient is higher than that of the box, for example an austenitic stainless steel, the housing being made of ferritic steel.
  • this ring 8 therefore tends to increase and compensate for the relative expansion of the side wall 51, by determining a tightening of the bearing which is, however, limited so as to avoid the risk of the ceramic parts and to keep the functional clearance necessary for the bearing to roll.
  • the ring 8 is provided with at least one slot making it possible to absorb the expansion of the ring 8, which occurs essentially in the circumferential direction.
  • the locking ring 8 consists, as shown in FIG. 4, of a series of studs 81 arranged one after the other, each stud being separated from the adjacent studs by a space 82 .
  • Each stud 81 has a substantially parallepipedic shape and covers a circular sector so that the curved faces of the successive studs coming into contact with the outer ring 31 of the bearing 3 and the inner face of the cup 54 are tangentially connected to reconstitute an annular ring of which the circumferential length can vary thanks to the spaces 83 left between the studs.
  • the latter are centered separately on the bottom 53 of the box 5, each by a pin 84 which engages in a corresponding bore formed in the bottom 53.
  • the studs 81 are thus maintained and distributed uniformly in the cup 54, around the outer ring 31.
  • the cold mounting of these pins 24 is produced with a clearance determined so as to be compatible with the differential expansions of the constituent elements at temperature Operating.
  • the curved internal face 85 of each stud is given a radius of curvature equal to that which is reached, at operating temperature, by the external face of the external ring 31. Taking account of the expansions, a distribution is thus ensured uniform tightening stresses over the entire periphery of the bearing 3.
  • the rolling elements 33 interposed between the inner ring 32 and the outer ring 31 of the bearing 3 can be spherical balls or else rollers whose profile is advantageously determined to allow angular deflection in the event of misalignment between the pins 4, 4 'and the envelope 21 of the roller 2.
  • the rolling elements may have a cylindrical shape rounded at its ends or else a barrel shape.
  • the orifices 34, 34 'formed respectively on the cover 6 and the bottom 53 of the housing 5 for the passage of the pin 4 are each provided with a filtering joint 7, 7' consisting of two rings threaded one inside the other with a small clearance which lets the liquid metal pass by retaining solid particles or impurities of dimensions greater than the thickness of said clearance and corresponding to a given limit.
  • the filter seal 7 comprises a ring 71 threaded onto the bearing surface 41 of the pin 4 and a ring 72 mounted on the cover 6 of the box.
  • the filter seal 7 ′ comprises a fixed ring 71 ′ threaded on the shoulder 42 of the shaft 40 and a rotating ring 72 ′ mounted on the periphery of the orifice 34 ′ formed on the bottom 53 of the cup 54.
  • the two pairs of rings 71, 72 and 71 ', 72', constituting, respectively, the two filter seals 7, 7 ' are preferably made of a ceramic material of the same kind as the bearing 3.
  • the latter is applied against the bottom 53 of the cup 54 by an elastic washer 63 which is centered on the ring rotating 72 and comes to bear, on one side on the cover 6 of the housing 5 and on the other on the outer ring 31 of the bearing 3 whose inner ring 32 is applied against the shoulder 42 of the shaft 40.
  • the ring 72 makes it possible to limit the axial displacement of the envelope 21 of the roller with respect to the pin 4 and thus ensures the function of axial stop.
  • annular space 73 which is left between the fixed ring 71 and the rotating ring 72 allows the circulation of the liquid metal inside the housing but has a thickness reduced enough to ensure filtration of the oxides and impurities contained in metal. We can thus avoid the introduction inside the box of iron and zinc alloys, called “dross" which would tend to settle between the active parts of the bearing.
  • the rotating rings 72, 72 ′ may be provided, on their inner faces, with helical engravings oriented so as to cause the liquid to circulate towards the outside of the bearing housing. In this way, the confinement of the zinc is avoided inside the housing and the oxides or impurities which could have formed there are evacuated before being able to gain weight.
  • the fixed and rotating parts of the roller are normally made of stainless steel.
  • the casing 21 of the roller 2, the shaft 40, and the cup 54 of the box are made of ferritic or martensitic stainless steels, the cover 6 can itself be austenitic stainless steel, as well as the studs 23, constituting the clamping ring.
  • All the elements of the bearing 3 as well as all of the rings 71, 72, 71 ', 72', forming seals are made of ceramic.
  • the installation enables galvanization to be carried out.
  • the treatment bath is based on liquid zinc and the operating temperature is generally between 445 ° C and 460 ° C and must not exceed 480 ° C.
  • the treatment bath is tin-based and its operating temperature is generally between 250 ° C and 300 ° C.
  • the treatment bath may be based on lead, at a temperature between 330 ° C and 350 ° C, or based on nickel, at a temperature of the order of 450 ° C, or also based on aluminum, at a temperature above 650 ° C.
  • the invention is obviously not limited to the details of the embodiments described above but also covers the variants employing equivalent means and remaining within the scope of the protection defined by the claims.
  • the pins are fixed, the bearings being integrated, with their housing, in the ends of the roller.
  • the invention can however be applied to the reverse arrangement, in which the pins formed at the two ends of the roller rotate with the latter, the bearings then being housed in the boxes fixed to the fixed supports.
  • the invention could be applied to other types of bearings, for example, plain bearings simply comprising two rings threaded one into the other and associated with means for ensuring the circulation of the liquid metal between the fixed part and the rotating part.
  • the invention could be applied to other installations comprising one or more rollers immersed in a treatment liquid for example for acid pickling or electrolysis treatment.

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Abstract

L'invention a pour objet un rouleau déflecteur pour un produit en bande défilant dans un liquide de traitement (10), en passant sur au moins un rouleau déflecteur (2) immergé, monté rotatif sur deux tourillons (4, 4') associés chacun à un palier (3, 3'). Conformément à l'invention, chacun des deux paliers (3, 3') est entièrement constitué d'éléments réalisés en une matière céramique et est logé à l'intérieur d'un boitard annulaire (5) dans lequel peut pénétrer le liquide de traitement, ledit boitard (5) étant associé à des moyens (8, 63) de maintien du palier (4) susceptibles de compenser les dilatations différentielles des éléments du palier par rapport au tourillon (4) et au boitard (5) pour réaliser, à la température de fonctionnement, un serrage du palier (3), sans risque de rupture des éléments en céramique.

Description

Rouleau-déflecteur pour un produit en bande
L'invention est du domaine du traitement de surface et concerne une installation de traitement d'un produit en bande passant sur au moins un rouleau déflecteur au moins partiellement immergé dans un bain de traitement tel qu'un métal liquide ou un liquide agressif comme un acide. Cependant, l'invention s'applique plus spécialement à une installation de galvanisation par passage d'une bande métallique dans un bain de métal liquide, en particulier du zinc en fusion.
Dans une ligne de galvanisation, on fait descendre la bande de métal à traiter à l'intérieur d'un bain à base de zinc liquide en la faisant passer sur au moins un rouleau déflecteur immergé dans le bain et limité par une enveloppe cylindrique dont l'axe est perpendiculaire à la direction de défilement de la bande. Le rouleau prend appui sur deux tourillons placés à ses extrémités et montés rotatifs sur deux supports fixes écartés, par l'intermédiaire de deux paliers centrés sur l'axe du rouleau.
Le rouleau déflecteur s'étend sensiblement sur toute la largeur du bac contenant le bain de métal liquide.
Dans certains cas, les deux tourillons traversent les parois latérales du bac, les paliers de support et de centrage de l'arbre étant ainsi placés à l'extérieur du bain. Mais les parois du bac sont percées d'orifices de passage des tourillons et il est difficile d'assurer l'étanchéité nécessaire. De plus, la position du rouleau ne peut pas être modifiée.
C'est pourquoi l'on préfère, généralement, monter les tourillons du rouleau déflecteur aux extrémités de deux bras écartés plongeant dans le bain de traitement. De la sorte, on évite de percer des orifices dans les parois du bac et il est possible, en cas de besoin, de régler la position du rouleau déflecteur.
Les tourillons sont alors immergés dans le bain et l'on ne peut, généralement, pas éviter la pénétration à l'intérieur des paliers d'une certaine quantité du liquide de traitement.
On a constaté, cependant, que le liquide de traitement pouvait parfois servir de lubrifiant, en particulier dans les installations de galvanisation dans lesquelles la bande passe dans un bain de métal liquide tel que du zinc. Dans ce cas, on favorise la circulation du métal à l'intérieur du palier.
Dans une disposition décrite, par exemple, dans le document DE-A-1129796, chaque tourillon du rouleau est logé dans un large orifice ménagé à l'extrémité du bras de support et prend appui sur celui-ci par l'intermédiaire d'une série d'éléments de roulement écartés les uns des autres de façon à faciliter la circulation du métal. Ces éléments sont réalisés en un matériau céramique pour résister à la corrosion et à l'usure.
En effet, le métal fondu se trouve, à une température assez élevée et est souvent relativement agressif et corrosif, même dans le cas du zinc. Etant donné que la bande passe, normalement, sur la partie inférieure de l'enveloppe du rouleau, celui-ci est sollicité vers le haut et les éléments de roulement peuvent donc être disposés simplement sur une face d'appui demi-circulaire, au dessus du tourillon.
Dans un mode de réalisation plus récent, décrit dans le document EP-A-0556833, chaque tourillon est muni d'une portée cylindrique réalisée en céramique et prenant appui sur le support fixe par l'intermédiaire de barrettes ou d'éléments demi- circulaires accolés. Mais, on peut aussi utiliser un palier de type classique, comprenant une bague interne enfilée sur le tourillon et une bague externe montée sur le support fixe, entre lesquelles sont interposés des éléments de roulement.
Dans ce document, les parties actives du palier sont réalisées en une matière composite constituée d'un matériau céramique fritte et d'un matériau lubrifiant solide tel que du graphite, de façon à résister à la corrosion et à l'usure.
Dans toutes ces dispositions connues, on utilise donc, pour réaliser le palier, un matériau à base de céramique. Or, de telles pièces en céramique sont, normalement, assez coûteuses et fragiles. De plus, les paliers sont montés dans des parties métalliques soumises à la corrosion. Il est donc nécessaire de permettre un démontage facile du rouleau et de ses paliers pour des opérations de maintenance et, éventuellement, le remplacement des parties usées.
Dans les dispositions connues, les opérations de montage d'entretien et de maintenance restent relativement compliquées et délicates.
De plus, les conditions de fonctionnement génèrent des contraintes importantes, liées aux déformations et aux dilatations des différents éléments, pouvant dégrader la qualité de fonctionnement du rouleau.
En particulier, les deux tourillons du rouleau sont maintenus axialement par des butées sur les extrémités des bras de support des paliers qui s'étendent chacun vers le bas à partir d'une poutre transversale passant au dessus du bac et il est difficile d'éviter totalement les vibrations. Par ailleurs, le métal liquide qui sert de lubrifiant doit pénétrer librement à l'intérieur de chaque palier et, à cet effet, il faut laisser, entre les différentes parties actives du palier, des jeux qui augmentent les risques de vibrations.
De plus, on sait qu'il peut se former à l'intérieur du zinc, des particules d'oxydes ou d'alliages formés avec le fer, qui ont tendance à grossir au cours du temps et peuvent entrainer le blocage du palier ou, du moins, perturber son fonctionnement.
Pour remédier à ces inconvénients, dans une autre disposition connue par le document JP-A-4-83858, le rouleau est muni de joints d'étanchéité annulaires interposés entre les parties fixes et tournantes et qui sont prévus, théoriquement, pour éviter toute pénétration du métal liquide à l'intérieur des paliers.
Lorsque le tourillon est solidaire du rouleau et tourne avec celui-ci, le palier prend appui sur le support fixe et doit être muni de joints d'étanchéité sur ses deux côtés.
Les tourillons peuvent aussi être fixés sur les bras de support, le rouleau étant alors constitué d'une enveloppe tubulaire sur laquelle sont montés les paliers enfilés sur les deux tourillons fixes.
Dans les deux cas, cependant, pour avoir une efficacité suffisante, le système d'étanchéité qui doit être placé entre le rouleau et le support fixe doit être constitué d'un ensemble de joints accolés couvrant une certaine longueur du tourillon ce qui conduit à limiter la longueur de la partie active du rouleau par rapport à l'écartement entre les supports fixes. L'invention a pour objet de remédier à l'ensemble de ces inconvénients et permet, en particulier, de réaliser, à la température de fonctionnement, une auto-compensation des jeux assurant le serrage des paliers de façon à éviter les vibrations sans risques de détérioration des paliers. De plus, grâce à un montage particulièrement simple des différents organes, les opérations de maintenance, notamment, pour le démontage et l'entretien des paliers sont facilitées.
L'invention s'applique donc, d'une façon générale, à un rouleau déflecteur pour un produit en bande défilant dans un bain de liquide de traitement contenu dans un bac, ledit rouleau comprenant une enveloppe cylindrique ayant un axe perpendiculaire à la direction longitudinale de défilement et montée rotative sur deux supports fixes écartés, par l'intermédiaire de deux tourillons associés chacun à un palier comprenant au moins deux parties tournant l'une dans l'autre et centrées sur ledit axe, respectivement une partie interne montée sur le tourillon et une partie externe, l'une desdites parties étant solidaire du support fixe correspondant et l'autre partie étant solidaire du rouleau et tournant avec celui-ci.
Conformément à l'invention, chacun des deux paliers est logé à l'intérieur d'un boitard annulaire entourant le tourillon et dans lequel peut pénétrer le liquide de traitement, chaque palier étant entièrement constitué d'éléments réalisés en une matière céramique susceptible de résister à l'usure et à la corrosion du liquide de traitement et ledit boitard est associé à des moyens de maintien du palier susceptibles de compenser les dilatations différentielles des éléments du palier par rapport au boitard de façon à réaliser, à la température de fonctionnement, un serrage des deux parties du palier, respectivement, dans le boitard et sur le tourillon, sans risque de rupture des éléments en céramique. En particulier, le boitard est réalisé en un métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la céramique constituant les éléments du palier et est associé à des moyens de compensation de la dilatation relative du boitard par rapport au palier pour le serrage de la partie externe du palier dans le boitard.
De même, chaque tourillon est réalisé en un métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la céramique constituant les éléments du palier et la partie interne du palier est enfilée sur une portée lisse du tourillon avec un jeu de montage à froid qui peut être compensé en service par les dilatations différentielles de la partie interne du palier en céramique et du tourillon en métal, ledit jeu étant déterminé en fonction des dimensions des pièces et de la nature des matériaux de telle sorte que, à la température du bain de liquide, la partie interne du palier soit serrée sur le tourillon sans risque de rupture. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le boitard annulaire comprend une paroi latérale cylindrique et deux flasques muni chacun d'un orifice de passage du tourillon et les moyens de maintien du palier comportent une bague de blocage interposée, avec un simple jeu de montage à froid, entre la partie externe du palier et la paroi latérale du boitard et réalisée en un métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui du boitard, ladite bague étant munie d'au moins une fente radiale permettant un allongement circonférentiel de la bague sous l'effet de la dilatation à la température de fonctionnement, avec compensation des jeux pour le serrage du palier dans le boitard. Dans un mode de réalisation préférentiel, la bague annulaire de blocage est constituée d'une série de plots couvrant chacun un secteur circulaire et régulièrement répartis autour de l'axe de façon à entourer complètement la partie externe du palier, chaque plot étant séparé des plots adjacents par des espaces permettant la dilatation circonférentielle de l'ensemble de la bague à la température de service.
En particulier, la bague annulaire de blocage peut être réalisée en acier inoxydable austénitique et le boitard en un acier inoxydable ferritique ou martensitique.
Chaque plot présente, avantageusement, une forme sensiblement parallélépipédique ayant une face interne incurvée ayant un rayon de courbure correspondant au diamètre externe de la partie externe du palier à la température de service.
De préférence, le palier est un palier à roulement comprenant une bague interne enfilée sur le tourillon, une bague externe logée dans le boitard et une pluralité d'éléments de roulement interposés entre la bague interne et la bague externe.
Par ailleurs, le boitard annulaire comprenant au moins une paroi latérale cylindrique et deux flasques, les moyens de maintien du palier dans le boitard comportent une rondelle élastique prenant appui dans le sens axial, d'un côté sur la partie externe du palier et de l'autre sur l'un des flasques du boitard pour l'application du palier contre l'autre flasque. Selon une autre caractéristique très avantageuse de l'invention, le boitard annulaire comprend au moins un orifice de passage du tourillon associé à au moins un joint annulaire filtrant permettant la pénétration à l'intérieur du boitard du liquide de traitement en bloquant les particules solides telles que des oxydes ou des impuretés, de dimensions supérieures à une limite donnée.
En particulier, chaque joint filtrant peut être constitué de deux bagues enfilées l'une sur l'autre, respectivement une bague interne montée sur le tourillon et une bague externe montée sur le boitard, les deux bagues étant séparées par un espace annulaire dont la largeur correspond à la limite de passage des particules solides. De préférence, les deux bagues du joint filtrant sont réalisées en un matériau céramique.
De plus, la bague externe du joint peut constituer une butée de maintien axial prenant appui sur la partie interne du palier.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les deux tourillons sont fixés, respectivement sur les deux supports et les deux boitards sont enfilés respectivement dans des alésages ménagés aux deux extrémités du rouleau, de telle sorte que ce dernier s'étende sur pratiquement toute la largeur disponible entre les deux supports fixes.
Chaque boitard comprend une coupelle fermée par un couvercle et limitée par un fond et une paroi latérale cylindrique, limitant un logement pour le palier et enfilée sans jeu dans un alésage ménagé à l'extrémité correspondante de l'enveloppe du rouleau, le boitard étant muni de moyens d'application élastique du palier contre le fond de la coupelle en prenant appui sur le couvercle. De préférence, le rouleau est alors constituée d'une simple enveloppe cylindrique entourant un arbre fixe qui relie les deux bras de support de façon à constituer un cadre rigide, les paliers étants enfilés sur deux tourillons ménagés aux deux extrémités de l'arbre fixe et placés chacun dans un boitard enfilé dans l'extrémité correspondante de l'enveloppe cylindrique.
Mais l'invention peut également s'appliquer à toute disposition dans laquelle les deux tourillons sont montés respectivement aux deux extrémités du rouleau et tournent avec celui-ci, chaque boitard étant alors monté sur le support fixe correspondant.
L'invention est applicable spécialement à une installation de galvanisation dans laquelle le liquide de traitement est un métal en fusion, en particulier du zinc.
Cependant, l'invention peut aussi trouver d'autres applications, en particulier dans tous les cas, où le liquide de traitement est un milieu corrosif à une température relativement élevée, par exemple supérieure à 250°C.
Divers autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés, sur lesquels:
La Figure 1 représente un croquis d'une installation de traitement d'un produit en bande.
La Figure 2 représente en coupe transversale l'installation de la Figure 1.
La Figure 3 est une vue en coupe axiale d'une réalisation particulière d'une des extrémités du rouleau déflecteur.
La Figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la Figure 3. La Figure 5 est une vue de face partielle du roulement de la Figure 4.
La Figure 1 montre schematiquement une installation de traitement d'un produit A en bande, comprenant un bac 1 rempli d'un bain 10 de liquide de traitement et des moyens non représentés de commande du défilement du produit A en bande, à l'intérieur du bain 10.
Dans le cas le plus courant d'une installation de galvanisation, le bain 10 est constitué d'un métal en fusion tel que du zinc.
Le produit A en bande passe sur un rouleau déflecteur 2 immergé dans le bain 10 et sort du bain suivant une direction sensiblement verticale. Des rouleaux décalés 12, 13 placés à la sortie du bain 10, de part et d'autre de la bande A, permettent de stabiliser celle-ci tout en fixant sa position verticale de défilement.
Le rouleau déflecteur 2 est monté rotatif sur deux tourillons 4, 4', par l'intermédiaire de deux paliers 3, centrés sur l'axe 20 du rouleau, qui est perpendiculaire à la direction longitudinale D du défilement du produit A.
Généralement, les tourillons sont ménagés aux deux extrémités du rouleau et tournent donc avec celui-ci, dans des paliers portés par les extrémités de deux bras de support 11, 11' plongeant dans le bain.
Cependant, dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 2, les deux tourillons 4, 4' sont fixés sur les extrémités de deux bras de support 11, les paliers 3, 3' étant intégrés, respectivement dans les deux extrémités du rouleau 2. Les deux tourillons 4, 4' sont ménagés, de préférence, aux extrémités d'un arbre fixe 40 qui s'étend entre les extrémités des deux bras de support 11, 11'.
Ainsi, l'ensemble des deux bras 11, 11' fixés à leur partie supérieure sur une traverse 14 s'étendant au-dessus du bac 1 et reliés à leur partie inférieure par l'arbre 40, forme un cadre rigide. Une telle disposition est donc beaucoup plus stable que les dispositions habituelles.
Le rouleau déflecteur 2 est alors constitué d'une enveloppe cylindrique creuse en forme de virole 21, enfilée sur l'arbre fixe 40 dont les deux extrémités 4, 4' forment les deux tourillons sur lesquels sont montés les deux paliers 3, 3' logés chacun dans un boitard 5, 5' enfilé dans l'extrémité correspondante du rouleau 21.
De ce fait, l'enveloppe cylindrique 21 constituant la surface active du rouleau couvre pratiquement toute la largeur disponible entre les deux bras de support 11, 11'. Chaque boitard 5 forme un logement annulaire pour le palier 3, limité par une paroi latérale 51 et deux flasques 52, 53, percés chacun d'un orifice central 34, 34' de passage du tourillon 4.
Ces deux orifices 34, 34' sont équipés de joints 7, 7' mais il faut noter que ces joints, qui seront décrits en détails plus loin, n'ont pas pour objet d'assurer une étanchéité suffisante pour éviter la pénétration du liquide 10 dans le boitard 5 et sont prévus seulement pour retenir des particules solides ou impuretés de dimensions supérieures à une limite donnée et qui pourraient perturber le fonctionnement du palier.
Cependant, même dans le cas d'un métal liquide, si l'on autorise la pénétration de celui-ci dans le logement contenant le palier, on ne cherche pas à lui donner un rôle de lubrifiant. Il en résulte que, pour éviter les risques d'usure et de corrosion, toutes les parties actives du palier doivent être réalisées en une matière céramique adéquate. Toutefois, les autres parties du dispositif doivent être réalisées en métal et, même si l'on utilise un acier inoxydable et susceptible de résister à la corrosion du liquide de traitement, on ne peut éviter une certaine usure et il est nécessaire de pouvoir remplacer facilement et rapidement les pièces détériorées.
Il faut donc ménager, à froid, des jeux de montage, respectivement entre le palier 3 et le boitard 5 et entre le boitard 5 et le rouleau 2. Dans le sens axial, le palier 3 peut être appliqué contre le fond 53 du boitard 5 par une rondelle élastique 63 prenant appui, d'un côté sur le couvercle 6 et de l'autre sur la bague externe 31 du palier 3. Dans le sens radial, en revanche, on a constaté qu'il était essentiel de tenir compte des dilatations différentielles entre le palier en céramique et les parties métalliques.
En effet, la matière céramique constituant les divers éléments du palier qui est coûteuse et relativement fragile, présente, en outre, un coefficient de dilatation assez inférieur à celui du métal utilisé pour réaliser les différentes parties du rouleau. II va donc se produire des dilatations différentielles entre les pièces métalliques et le palier.
Le tourillon 4 sur lequel est enfilée la bague interne 32 se dilate plus que celle-ci et les contraintes radiales qui en résultent pourraient entrainer la rupture de la bague.
En revanche, la bague externe 31 se dilate moins que le boitard annulaire qui l'entoure et les jeux peuvent augmenter avec un risque de de¬ solidarisation du palier.
Dans le cas le plus courant où le liquide de traitement est un métal en fusion, l'ensemble du rouleau 5 est soumis à des conditions de température relativement élevée. Par exemple, dans le cas d'un traitement de galvanisation par trempage dans un bain de zinc, la température sera de l'ordre de 450°C. La température varie en fonction du métal utilisé peut être inférieure dans le cas d'un étamage. Cependant dans tous les cas, le paramètre de la température est un élément parfaitement maîtrisé et la bonne conductivité thermique des matériaux utilisés assurant ainsi une répartition homogène de la température de tous les éléments du rouleau 2 qui est totalement immergé dans le bain du liquide de traitement qui peut pénétrer dans le boitard 5 par des orifices 34, 34' de passage du tourillon 4.
D'ailleurs, l'enveloppe 21 du rouleau 2 peut avantageusement être munie d'orifices 24 permettant au liquide de traitement de s'introduire à l'intérieur du rouleau, de façon que l'ensemble du rouleau 2, de l'arbre 40 et des paliers 3 baigne à l'intérieur du liquide de traitement.
La température de fonctionnement à laquelle sont soumise les différentes pièces étant ainsi homogène et sensiblement constante, il est possible de choisir, pour réaliser les différentes parties du dispositif, des matériaux ayant des coefficients de dilatation différents et de calculer avec précision les dimensions des pièces de façon à ménager, à froid, des jeux permettant un montage facile et qui seront compensés, à la température de fonctionnement, par les dilatations différentielles pour réaliser, en service, le serrage du palier sans risque de blocage ni de détérioration des éléments du palier.
On va donc choisir la matière des matériaux et les dimensions des pièces pour éviter, d'une part un serrage excessif pouvant entrainer la rupture d'un élément en céramique et, d'autre part, une augmentation des jeux pouvant entrainer un desserrage du palier.
De plus, pour diminuer les risques de vibrations, on utilise, de préférence, un palier à roulement comprenant des éléments de roulement tels que des rouleaux 33 ou des billes montés sur une cage 35 et interposés entre une bague interne fixe 32 et une bague externe tournante 31.
Il faut donc que le serrage du palier dû aux dilatations différentielles ne supprime pas les jeux fonctionnels nécessaires à la rotation de la partie tournante.
Le choix des matériaux dans lesquels sont réalisés les différents organes et les dimensions de ceux-ci, notamment les jeux laissés à froid pour le montage, vont donc dépendre de la position et de la fonction desdits organes.
Comme le montre la figure 3 qui est une vue de détail, en coupe axiale, d'une extrémité du rouleau 2, chaque palier 3 qui, dans l'exemple représenté est du type à roulement, comprend une bague externe 31 enfilée dans le boitard annulaire 5 et une bague interne 32 qui est enfilée sur une portée lisse 41 ménagé sur le tourillon 4, et vient en butée contre un épaulement 42 de l'arbre 40. Le boitard 5 est constitué, de préférence, d'une coupelle 54 limitée par une paroi cylindrique 51 et un fond 53, qui est enfilée dans un alésage 22 ménagé à l'extrémité correspondante de l'enveloppe 21 du rouleau et ayant un diamètre égal au diamètre externe de la paroi latérale 51, au jeu de montage près. De plus, la coupelle 54 est munie d'un rebord annulaire formant une bride 55 qui est appliquée contre l'extrémité 23 de l'enveloppe cylindrique 21 du rouleau.
L'ensemble est fermé par un couvercle 6 ayant un rebord circulaire 61 qui recouvre la bride 55 de la coupelle et une partie interne 62 qui s'engage dans un alésage correspondant 56 de la coupelle 54 avec, à froid, le jeu simplement nécessaire au montage.
L'ensemble du boitard 5 est ainsi intégré dans l'extrémité de l'enveloppe 21 et fixé de façon amovible sur celle-ci par des vis 24 prenant appui sur le rebord périphérique 61 du couvercle 6. Cependant, ce mode de fixation n'est prévu qu'à titre de sécurité car, selon l'invention, on utilise les dilatations différentielles pour réaliser une solidarisation parfaite, à chaud, des différentes pièces entre lesquelles sont ménagés, à froid, les jeux de montage nécessaires.
En particulier, la coupelle 54 du boitard 5, qui est enfilée dans l'alésage 22 de l'enveloppe 21, peut être réalisée dans le même métal que celle-ci, par exemple un acier inoxydable ferritique ou martensitique.
En revanche, le couvercle 6 dont la partie 62 est enfilée dans l'alésage 56 de la coupelle 54 est réalisé, de préférence, dans un métal ayant un coefficient de dilation un peu plus élevé, par exemple un acier inoxydable austénitique. Ainsi, les dilatations différentielles déterminent un blocage de l'ensemble du boitard sur l'enveloppe 21 à la température de service alors que, à froid, on peut laisser, entre les pièces un jeu minimal permettant un montage et un démontage facile.
Le palier 3 comprend une bague interne 32 enfilée sur la portée 41 du tourillon 4. Celui-ci est réalisé, comme l'arbre 40, en un acier inoxydable dont le coefficient de dilatation est plus élevé que celui de la céramique. On détermine donc les diamètres relatifs de la portée 41 et de la face intérieure de la bague interne 32 de façon à bénéficier à froid d'un jeu qui facilite le montage et est annulé à la température du bain 10 par la dilatation relative du tourillon 4, ce jeu étant, cependant, calculé en fonction de la température et de la nature des matériaux de façon que les contraintes de serrage résultant de la dilatation ne soient pas excessives et ne risquent pas d'entrainer la rupture de la bague interne 32.
Inversement, la dilatation du boitard 5 est plus forte que celle de la bague externe 31 du palier 3 et pourrait déterminer un jeu entraînant le desserrage du palier et un risque de vibrations. C'est pourquoi, le palier 3 est maintenu radialement dans le logement du boitard 5 par une bague de blocage 8 interposée entre la bague externe 31 et la paroi latérale 51 et réalisée en un métal dont le coefficient est plus élevé que celui du boitard, par exemple un acier inoxydable austénitique, le boitard étant en acier ferritique.
L'épaisseur de cette bague 8 a donc tendance à augmenter et à compenser la dilatation relative de la paroi latérale 51, en déterminant un serrage du palier qui est, cependant, limité de façon à éviter le risque de rupture des parties en céramique et à conserver le jeu fonctionnel nécessaire au roulement du palier.
Cependant, la bague 8 est munie d'au moins une fente permettant d'absorber la dilation de la bague 8, qui se produit essentiellement dans le sens circonférentiel.
De façon particulièrement avantageuse, la bague de blocage 8 est constituée, comme le montre la figure 4, d'une série de plots 81 disposés l'un à la suite de l'autre, chaque plot étant séparé des plots adjacents par un espace 82.
Chaque plot 81 a une forme sensiblement parallepipedique et couvre un secteur circulaire de façon que les faces incurvées des plots successifs venant en contact avec la bague externe 31 du palier 3 et la face interne de la coupelle 54 se raccordent tangentiellement pour reconstituer une bague annulaire dont la longueur circonférentielle peut varier grâce aux espaces 83 laissés entre les plots. Ces derniers sont centrés séparément sur le fond 53 du boitard 5, chacun par une goupille 84 qui s'engage dans un alésage correspondant ménagé dans le fond 53.
Les plots 81 sont ainsi maintenus et répartis uniformément dans la coupelle 54, autour de la bague extérieure 31. Le montage à froid de ces goupilles 24 est réalisé avec un jeu déterminé de façon à être compatible avec les dilatations différentielles des éléments constitutifs à la température de fonctionnement. De préférence, on donne à la face interne incurvée 85 de chaque plot un rayon de courbure égal à celui qui est atteint, à la température de service, par la face extérieure de la bague externe 31. Compte tenu des dilatations on assure ainsi une répartition uniforme des contraintes de serrage sur toute la périphérie du palier 3.
Les éléments roulants 33 interposés entre la bague interne 32 et la bague externe 31 du palier 3 peuvent être des billes spheriques ou bien des rouleaux dont le profil est avantageusement déterminé pour permettre une déflection angulaire en cas de désalignement entre les tourillons 4, 4' et l'enveloppe 21 du rouleau 2. Par exemple, les éléments roulants peuvent avoir une forme cylindrique arrondie à ses extrémités ou bien une forme en tonneau.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les orifices 34, 34' ménagés respectivement sur le couvercle 6 et le fond 53 du boitard 5 pour le passage du tourillon 4 sont munis chacun d'un joint filtrant 7, 7' constitué de deux bagues enfilées l'une dans l'autre avec un faible jeu qui laisse passer le métal liquide en retenant les particules solides ou impuretés de dimensions supérieures à l'épaisseur dudit jeu et correspondant à une limite donnée.
Du côté externe, le joint filtrant 7 comprend une bague 71 enfilée sur la portée 41 du tourillon 4 et une bague 72 montée sur le couvercle 6 du boitard. Du côté interne, le joint filtrant 7' comprend une bague fixe 71' enfilée sur l'epaulement 42 de l'arbre 40 et une bague tournante 72' montée sur le pourtour de l'orifice 34' ménagé sur le fond 53 de la coupelle 54. Les deux paires de bagues 71, 72 et 71', 72', constituant, respectivement, les deux joints filtrants 7, 7' sont réalisées, de préférence, en un matériau céramique de même nature que le palier 3. Ce dernier est appliqué contre le fond 53 de la coupelle 54 par une rondelle élastique 63 qui est centrée sur la bague tournante 72 et vient en appui, d'un côté sur le couvercle 6 du boitard 5 et de l'autre sur la bague externe 31 du palier 3 dont la bague interne 32 est appliquée contre l'epaulement 42 de l'arbre 40. La bague 72 permet de limiter le déplacement axial de l'enveloppe 21 du rouleau par rapport au tourillon 4 et assure ainsi la fonction de butée axiale.
En outre, l'espace annulaire 73 qui est laissé entre la bague fixe 71 et la bague tournante 72 permet la circulation du métal liquide à l'intérieur du boitard mais présente une épaisseur assez réduite pour assurer une filtration des oxydes et des impuretés contenus dans le métal. On peut ainsi éviter l'introduction à l'intérieur du boitard des alliages de fer et de zinc, appelés "dross" qui auraient tendance à se déposer entre les parties actives du palier.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation encore plus avantageux les bagues tournantes 72, 72' peuvent être munies, sur leurs faces intérieures, de gravures hélicoïdales orientées de façon à provoquer une mise en circulation du liquide vers l'extérieur du logement du palier. De la sorte, on évite le confinement du zinc à l'intérieur du logement et les oxydes ou impuretés qui auraient pu s'y former sont évacués avant d'avoir pu grossir.
Tout risque de blocage est ainsi évité. Comme on l'a indiqué les parties fixes et tournantes du rouleau sont réalisées, normalement, en acier inoxydable.
L'enveloppe 21 du rouleau 2, l'arbre 40, et la coupelle 54 du boitard, sont réalisés dans des aciers inoxydables ferritiques ou martensitique, le couvercle 6 pouvant, lui-même, être en acier inoxydable austénitique, ainsi que les plots 23, constituant la bague de serrage.
Tous les éléments du palier 3 ainsi que l'ensemble des bagues 71, 72, 71', 72', formant joints sont réalisés en céramique.
Pour les pièces métalliques, on pourrait aussi utiliser des métaux spéciaux, par exemple le titane.
Dans la forme préférée de l'invention, l'installation permet de réaliser une galvanisation. Dans ce cas, le bain de traitement est à base de zinc liquide et la température de fonctionnement est généralement comprise entre 445°C et 460°C et ne doit pas dépasser 480°C. Dans le cas d'un étamage, le bain de traitement est à base d'étain et sa température de fonctionnement est généralement comprise entre 250°C et 300°C.
Dans le cas d'un aluminiage, le bain de traitement peut être à base de plomb, à une température comprise entre 330°C et 350°C, ou à base de nickel, à une température de l'ordre de 450°C, ou encore à base d'aluminium, à une température supérieure à 650°C. D'ailleurs, l'invention ne se limite évidemment pas aux détails des modes de réalisation décrits précédemment mais couvre également les variantes employant des moyens équivalents et restant dans le cadre de la protection défini par les revendications.
En particulier, dans le mode de réalisation préférentiel qui vient d'être décrit, les tourillons sont fixes, les paliers étant intégrés, avec leurs boitard, dans les extrémités du rouleau. L'invention peut cependant s'appliquer à la disposition inverse, dans laquelle les tourillons ménagés aux deux extrémités du rouleau, tournent avec celui-ci, les paliers étant alors logés dans les boitards fixés sur les supports fixes. Par ailleurs, si l'utilisation de paliers à roulement permet d'éviter les vibrations, l'invention pourrait s'appliquer à d'autres types de paliers, par exemple, des paliers lisses comprenant simplement deux bagues enfilées l'une dans l'autre et associées à des moyens pour assurer la circulation du métal liquide entre la partie fixe et la partie tournante.
D'autre part, dans la mesure où l'on ne cherche pas particulèrement à utiliser le liquide de traitement comme lubrifiant, l'invention pourrait s'appliquer à d'autres installations comportant un ou plusieurs rouleaux immergés dans un liquide de traitement par exemple pour le décapage à l'acide ou un traitement par électrolyse.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée.

Claims

REVENDICATIONS 1. Rouleau déflecteur pour un produit en bande, dans une installation de traitement dudit produit comprenant au moins un bac (1) contenant un bain (10) de liquide de traitement et des moyens de commande du défilement du produit en bande (A) suivant une direction longitudinale (D), en passant sur au moins un rouleau déflecteur (2) immergé dans le bain de liquide (10) et comprenant une enveloppe cylindrique (21) ayant un axe (20) perpendiculaire à la direction longitudinale de défilement (D) et montée rotative sur deux supports fixes écartés (11, 11'), par l'intermédiaire de deux tourillons (4, 4'), associés chacun à un palier (3, 3') comportant au moins deux parties tournant l'une dans l'autre et centrées sur ledit axe (20), respectivement, une partie interne (32) montée sur le tourillon correspondant (4) et une partie externe (32), l'une desdites parties étant solidaire du support fixe correspondant (11, 11') et l'autre partie étant solidaire du rouleau (2) et tournant avec celui-ci, caractérisé par le fait que chacun des deux paliers (3, 3') est logé à l'intérieur d'un boitard annulaire (5) entourant le tourillon (4) et dans lequel peut pénétrer le liquide de traitement, que chaque palier (3, 3') est entièrement constitué d'éléments réalisés en une matière céramique susceptible de résister à l'usure et à la corrosion du liquide de traitement (10) et que ledit boitard (5) est associé à des moyens (8,63) de maintien du palier (4) susceptibles de compenser les dilatations différentielles des éléments du palier par rapport au boitard (5) de façon à réaliser, à la température de fonctionnement, un serrage des deux parties (31, 32) du palier (3), respectivement, dans le boitard (5) et sur le tourillon (4), sans risque de rupture des éléments en céramique.
2. Rouleau déflecteur selon la revendication
1, caractérisé par le fait que le boitard (5) est réalisé en un métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la céramique constituant les éléments du palier (3) et est associé à des moyens (8) de compensation de la dilatation relative du boitard (5) par rapport au palier (3) pour le serrage de la partie externe (31) du palier (3) dans le boitard (5).
3. Rouleau déflecteur selon la revendication
2, caractérisé par le fait que chaque tourillon (4, 4') est réalisé en un métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la céramique constituant les éléments du palier (3) et que la partie interne (32) du palier (3) est enfilée sur une portée lisse (41) du tourillon (4) avec un jeu de montage à froid qui est déterminé de façon à être compensé en service par les dilatations différentielles de la partie interne (32) du palier (3) en céramique et du tourillon (4) en métal, de telle sorte que, à la température du bain de liquide (10), la partie interne (32) du palier (3) soit serrée sur le tourillon (4) sans risque de rupture.
4. Rouleau déflecteur selon la revendication
2, caractérisé par le fait que, le boitard annulaire (5) comprenant une paroi latérale cylindrique (51) et deux flasques (52, 53) muni chacun d'un orifice de passage du tourillon (4), les moyens de maintien du palier (3) comprennent une bague de blocage (8) interposée, avec un simple jeu de montage, entre la partie externe (31) du palier (3) et la paroi latérale (51) du boitard (5) et réalisée en un métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui du boitard (5), ladite bague (8) étant munie d'au moins une fente radiale (82) permettant un allongement circonférentiel de la bague (8) sous l'effet de la dilatation à la température de fonctionnement, sans augmentation des jeux entre le boitard (5) et le palier (3).
5. Rouleau déflecteur selon la revendication
4, caractérisé par le fait que la bague annulaire de blocage (8) est constituée d'une série de plots (81) couvrant chacun un secteur circulaire et régulièrement répartis autour de l'axe (20) de façon à entourer complètement la partie externe (31) du palier (3), chaque plot (81) étant séparé des plots adjacents par des espaces (82) permettant la dilatation circonférentielle de l'ensemble de la bague (8) à la température de service.
6. Rouleau déflecteur selon la revendication
5, caractérisé par le fait que chaque plot (81) est centré sur une goupille (83) s'engageant dans un alésage correspondant ménagé dans le fond (53) du boitard (5) .
7. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications 5 et 6 caractérisé par le fait que chaque plot (81) a une forme sensiblement parallélépipédique ayant une face interne incurvée (85) ayant un rayon de courbure correspondant au diamètre externe de la partie externe (31) du palier (3) à la température de service.
8. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le palier (3) est un palier à roulement comprenant une bague interne (32) enfilée sur le tourillon, une bague externe (31) enfilée dans le boitard (5) et une pluralité d'éléments de roulement (33) interposés entre la bague interne (32) et la bague externe (31).
9. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé par le fait que la bague annulaire de blocage (8) est réalisée en acier inoxydable austénitique et que le boitard (5) est réalisé en un acier inoxydable ferritique ou martensitique.
10. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boitard annulaire (5) comprend au moins un orifice de passage du tourillon (4) associé à au moins un joint annulaire filtrant (7) permettant la pénétration à l'intérieur du boitard (5) du liquide de traitement (10) en bloquant les particules solides telles que des oxydes ou des impuretés, de dimensions supérieures à une limite donnée.
11. Rouleau déflecteur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que chaque joint filtrant
(7, 7') est constitué de deux bagues enfilées l'une sur l'autre, respectivement une bague interne (71) montée sur le tourillon (4) et une bague externe (72) montée sur le boitard (5), les deux bagues (71, 72) étant séparées par un espace annulaire dont la largeur correspond à la limite de passage des particules solides.
12. Rouleau déflecteur selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les deux bagues (71, 72) du joint filtrant sont réalisées en un matériau céramique.
13. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait qu'au moins une première bague (72) du joint filtrant montée du côté de la partie tournante du palier (3) est munie, sur sa face tournée vers la seconde bague (71), de rainures hélicoïdales provoquant lors de la rotation de la première bague (72) avec le rouleau (2) un effet de pompe dans le sens de circulation vers l'extérieur du boitard (5) d'une partie du liquide (10) ayant pénétré dans celui-ci.
14. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, le boitard annulaire (5) comprenant une paroi latérale cylindrique (51) et deux flasques (52, 53), les moyens de maintien du palier (3) dans le boitard (5) comportent une rondelle élastique (6) prenant appui dans le sens axial, d'un côté sur la partie externe (31) du palier (3) et de l'autre sur l'un des flasques (52) du boitard (5) pour l'application du palier (3) contre l'autre flasque (53).
15. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les deux tourillons (4, 4') sont montés, respectivement sur les deux supports fixes (11, 11') en s'étendant l'un vers l'autre, et que les deux boitards (5, 5') sont enfilés respectivement dans des alésages (22) ménagés aux deux extrémités du rouleau (2), de telle sorte que l'enveloppe cylindrique (21) s'étende sur pratiquement toute la largeur disponible entre les deux supports fixes (11).
16. Rouleau déflecteur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les deux tourillons (4, 4') sont montés respectivement aux deux extrémités du rouleau (2) et tournent avec celui- ci, et que chaque boitard (5) est fixe en rotation et est monté sur le support fixe correspondant (11, 11').
17. Rouleau déflecteur selon la revendication 15, caractérisé par le fait que chaque boitard (5) comprend une coupelle (51) limitant un logement pour le palier (3) fermé par un couvercle (6), la coupelle (51) ayant un fond (53) et une paroi latérale cylindrique (51) enfilée dans un alésage (22) correspondant ménagé à l'extrémité correspondante de l'enveloppe (21) du rouleau (2) et le couvercle (6) étant associé à des moyens (63) d'application élastique du palier (3) contre le fond (53) de la coupelle (51).
18. Rouleau déflecteur selon la revendication
17, caractérisé par le fait que la paroi latérale (51) de la coupelle (54) est munie d'un rebord annulaire formant bride (55) qui est appliqué contre l'extrémité (23) de l'enveloppe cylindrique (21) et recouvert par un rebord périphérique (61) du couvercle (6), l'ensemble étant fixé de façon amovible sur l'enveloppe (21) par des vis (24).
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