FR2735499A1 - Rouleau-deflecteur pour un produit en bande - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation de traitement d'un produit (3) en bande qui comprend un bac (1) contenant un bain (2) de liquide de traitement et, des moyens de commande du défilement du produit (3) en bande suivant une direction (D) longitudinale avec passage sur au moins un rouleau (5) déflecteur au moins partiellement immergé dans le bain (2) et monté rotatif autour d'un axe de rotation (A) perpendiculaire à la direction (D) longitudinale du défilement du produit (3), caractérisée en ce que le rouleau (5) est porté par deux paliers (19) montés sur deux tourillons (16), fixes, alignés, s'étendant à l'intérieur du bac (1), maintenus par deux bras (9).
Description
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 et s'applique plus spécialement à une installation de galvanisation par immersion d'une bande métallique dans un bain à base de zinc liquide.
Dans une ligne de galvanisation, on fait descendre la bande 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.
Le rouleau déflecteur s'étend sensiblement sur toute la largeur du bac contenant le bain liquide, et dans certains cas traverse les parois latérales, de façon à placer à l'extérieur du bac les paliers de support et de centrage de l'arbre. Mais il faut alors réaliser l'étanchéité nécessaire, entre le bac et le rouleau. De plus, la position du rouleau ne peut pas être modifiée.
Or, il est souvent nécessaire de régler la position de certains rouleaux et, en particulier du rouleau déflecteur placé avant la sortie de la bande et qui est immergé entièrement à l'intérieur du métal liquide. De plus, même avec une bonne étanchéité, on ne peut pas éviter la pénétration, à l'intérieur du palier, du métal qui se trouve à une température élevée et, même dans le cas du zinc, est relativement agressif et corrosif.
Dans de telles dispositions, les opérations de montage d'entretien et de maintenance restent relativement compliquées et délicates.
De plus, ces conditions de fonctionnement génèrent des contraintes importantes, liées aux déformations et aux dilatations des différents éléments, pouvant dégrader la qualité de fonctionnement du rouleau.
L'invention a donc pour but de pallier à ces inconvénients.
L'un des buts de l'invention est encore de disposer d'éléments constitutifs améliorant le fonctionnement du rouleau, et notamment de réduire très sensiblement l'usure des paliers des rouleaux, due à l'agressivité du bain liquide.
Un autre but est de maîtriser ou de limiter les contraintes liées aux déformations.
Un autre but est encore de faciliter la maintenance et de limiter les interventions de changement du rouleau.
L'invention concerne donc une installation de traitement d'un produit en bande comprenant, un bac contenant un bain de liquide de traitement et, des moyens de commande du défilement du produit en bande suivant une direction longitudinale avec passage sur au moins un rouleau déflecteur au moins partiellement immergé dans le bain et monté rotatif autour d'un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale du défilement du produit.
Selon l'invention, le rouleau est porté par deux paliers montés sur deux tourillons, fixes, alignés, s'étendant à l'intérieur du bac.
Dans une réalisation de l'invention, chaque palier de support du rouleau comprend une partie externe, fixée sur l'extrémité correspondante du rouleau, tournant autour d'une partie interne, rapportée sur un arbre fixe constituant le tourillon correspondant de centrage du rouleau.
Le rouleau peut être totalement immergé dans le bain de liquide de traitement.
De façon particulièrement avantageuse, les deux tourillons fixes, alignés, immergés dans le bain, sont ménagés aux extrémités opposées d'un arbre fixe, s'étendant en travers du bac.
Dans ce cas, le rouleau est constitué d'une enveloppe cylindrique creuse, enfilée sur l'arbre fixe et, aux deux extrémités de laquelle sont montés les deux paliers de support du rouleau.
Les éléments constitutifs des paliers de support du rouleau sont en céramique.
De préférence, au moins l'un des deux paliers de support du rouleau est un palier à roulement comportant une pluralité d'éléments roulants interposés entre une bague interne et une bague externe et répartis régulièrement autour de l'axe de rotation du rouleau.
Avantageusement, les éléments roulants ont une forme bombée permettant, dans les conditions de fonctionnement, des déformations et des désalignements des deux tourillons vis-àvis de l'axe du rouleau.
On peut rappeler que l'installation, objet de l'invention, est destinée au traitement d'un produit en bande.
Cette installation comprend un bain de traitement pouvant notamment être un bain à base de métal liquide. Les conditions de fonctionnement, et particulièrement les conditions de température, sont dans tous les cas parfaitement déterminées.
Le mouvement interne du bain, d'une part, et la conductivité thermique du métal, d'autre part, assurent également une bonne homogénéité de la température.
Chaque palier de support du rouleau est positionné dans un boîtard rapporté à l'extrémité du rouleau et, avantageusement les matériaux des éléments constitutifs du boîtard, et du rouleau, d'une part, et les ajustements de montage à froid, du boitard sur l'enveloppe cylindrique du rouleau, sont déterminés de façon à obtenir, dans les conditions de fonctionnement, un autoblocage du boîtard sur l'extrémité du rouleau.
Chaque palier du support du rouleau est maintenu radialement à l'intérieur du boîtard par l'intermédiaire de plots disposés à l'intérieur du boîtard et déterminés de façon à constituer dans les conditions de fonctionnement une bague de serrage.
Ces plots sont répartis uniformément autour de chaque palier et, chaque plot est maintenu en place par au moins une goupille disposée parallèlement à l'axe de rotation du rouleau.
Dans les conditions normales de température, c'est-àdire lors du montage du rouleau, les goupilles sont assemblées avec un jeu permettant de compenser les phénomènes de dilatation survenant dans les conditions de fonctionnement.
Le boîtard est fermé sur ses côtés par des joints filtrants, chaque joint étant composé d'une paire de bagues disposées en vis-à-vis, montées l'une sur le bollard et l'autre sur le tourillon fixe.
Avantageusement, au moins l'une des bagues présente des gravures orientées, permettant de provoquer lors de la rotation du rouleau une circulation du liquide de traitement à l'intérieur du palier. La forme des gravures peut être par exemple hélicoïdale, cependant toutes formes ou dispositions permettant une circulation du liquide de traitement à l'intérieur du bollard constituent une solution équivalente.
Les bagues, disposées en vis-à-vis, sont en céramique.
Le liquide de traitement est un métal en fusion.
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 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 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 l'axe 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 schématiquement une installation de traitement d'un produit 3 en bande, comprenant un bac 1 rempli d'un bain 2 de liquide de traitement et des moyens de commande du défilement du produit 3 en bande, non représentés sur la
Figure. Le produit 3 en bande passe sur un rouleau déflecteur 5 immergé dans le bain 2 et sort du bain suivant une direction sensiblement verticale. Des rouleaux décalés 4 placés à la sortie du bain, de part et d'autre de la bande, permettent de stabiliser celle-ci tout en fixant sa position verticale de défilement. Le rouleau 5 déflecteur est monté rotatif sur deux paliers alignés, autour d'un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale du défilement du produit.
Figure. Le produit 3 en bande passe sur un rouleau déflecteur 5 immergé dans le bain 2 et sort du bain suivant une direction sensiblement verticale. Des rouleaux décalés 4 placés à la sortie du bain, de part et d'autre de la bande, permettent de stabiliser celle-ci tout en fixant sa position verticale de défilement. Le rouleau 5 déflecteur est monté rotatif sur deux paliers alignés, autour d'un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale du défilement du produit.
La Figure 2 représente une réalisation particulière de l'invention. Le rouleau 5 est totalement immergé dans le bain 2 de liquide de traitement.
Deux tourillons 16 fixes, alignés, immergés dans le bain 2, sont ménagés aux extrémités d'un arbre 10 fixe, s'étendant au travers du bac 1. L'arbre 10 est maintenu à ses extrémités par deux bras 9. Le rouleau 5 est constitué d'une enveloppe 6 cylindrique creuse, enfilée sur l'arbre 10 fixe et aux deux extrémités de laquelle sont montés les deux paliers 19 de support du rouleau 5.
La Figure 3 représente une extrémité du rouleau, selon une réalisation particulière de l'invention. Le rouleau 5 est constitué d'une enveloppe 6 cylindrique. Cette enveloppe 6 cylindrique et creuse constitue une virole. Chaque extrémité de cette enveloppe 6 est usinée, et comporte un alésage 8 permettant de centrer sur cette enveloppe un bollard, maintenu à l'aide de moyens de fixation 50.
Dans une variante de réalisation, le couvercle 21 et la coupelle 22 du boîtard sont réalisés dans des nuances de matériaux ayant des coefficients de dilatation différents, de façon à assurer, dans les conditions de fonctionnement, un blocage du boîtard sur l'enveloppe 6 cylindrique ou virole.
L'arbre 10 est maintenu à ses extrémités par deux bras 9 à l'aide d'éléments de fixation 11. A chaque extrémité de l'arbre 10 est aménagé un tourillon ayant une portée 14 sur laquelle est montée un roulement 30, venant en appui sur un épaulement 12.
Ce roulement 30 est situé à l'intérieur du boîtard centré sur l'enveloppe 6 du rouleau 5. Ce bollard est composé d'une coupelle 22 à fond ouvert, refermée par un couvercle 21.
Dans le cas, où le liquide de traitement est un métal en fusion, l'ensemble du rouleau 5 est alors 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 est inférieure dans le cas d'un étamage et, varie en fonction du métal utilisé dans le cas d'un aluminage.
Cependant dans tous les cas, le paramètre de la température est un élément parfaitement maîtrisé et, les propriétés physiques des métaux assurent une bonne conductivité thermique et ainsi une bonne homogénéité ou répartition de la température.
Les plots 23 de centrage, disposés au fond du boîtard, peuvent ainsi être déterminés afin de compenser la dilatation différentielle entre le roulement 30 et le boîtard. Les variations de dilatation entre chaque pièce résultent essentiellement de l'emploi de matériaux différents. Ces plots 23 permettent d'obtenir un serrage de la bague extérieure 31 du roulement 30 à la température de fonctionnement. Cette condition de serrage ne peut être obtenue que grâce à l'emploi de plusieurs plots 23 placés successivement autour de la bague extérieure 31. Cette température de fonctionnement peut être, dans le cas où le liquide de traitement est un métal liquide, assimilé à la température du bain.
Les plots 23 sont de forme sensiblement parallélépipédique. Les faces venant en contact avec le roulement 30 et le boîtard étant sensiblement de forme correspondant à une partie de cylindre de façon à ce que l'ensemble des plots 23 constituent une forme de bague, disposée autour de la bague extérieure 31 du roulement
Chaque plot 23 de centrage est disposé au fond du boîtard, et positionné dans la coupelle 22 à l'aide d'au moins une goupille 24 ou tenon.
Chaque plot 23 de centrage est disposé au fond du boîtard, et positionné dans la coupelle 22 à l'aide d'au moins une goupille 24 ou tenon.
Les plots 23 restent ainsi répartis uniformément dans la coupelle 22, 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, et la température de fonctionnement.
Une bague 25 axiale, montée sur le couvercle 21 du boîtard permet de limiter le déplacement de la bague interne du roulement 30 à l'intérieur du bollard. Cette bague 25 permet aussi de limiter le débattement axial de l'enveloppe 6 du rouleau par rapport au tourillon.
Le roulement 30 est maintenu axialement en position à l'intérieur du boîtard par l'intermédiaire d'une rondelle 26 élastique, centrée sur une bague 25, venant en appui d'un côté sur la bague externe 31 du roulement 30 et de l'autre côté sur le couvercle 21 du boîtard, de façon à contenir les mouvements transversaux de la partie mobile du rouleau. Cette bague 25 assure ainsi, en combinaison, deux fonctions, celle de butée axiale et celle de centrage de la rondelle élastique de maintien des roulements 30. Dans la suite de la description, on pourra voir que cette bague 25 participe également à la fonction de filtration du liquide de traitement traversant le palier et éventuellement permet de provoquer, lors de la rotation du rouleau, une circulation du liquide de traitement situé à l'intérieur du palier.
Avantageusement, cette bague 25 est en céramique.
Le rouleau 5 est totalement immergé dans le bain du liquide de traitement. L'enveloppe 6 du rouleau 5 comprend une pluralité d'ouvertures 7, ou trous, permettant au liquide de traitement de s'introduire à l'intérieur de cette enveloppe.
De préférence, ces ouvertures 7 sont positionnées en dehors du passage de la bande traitée. Ainsi l'ensemble des paliers, et des roulements 30 baigne à l'intérieur du liquide de traitement.
Le boîtard est fermé sur ses côtés par deux joints filtrants. Chaque joint est composé d'une paire de bagues 25, 41 et 42, 43 disposées en vis-à-vis, montées l'une sur le boîtard et l'autre sur le tourillon fixe. La bague 25 axiale d'appui montée sur le couvercle 21 du boîtard, permettant de limiter les déplacements relatifs, est donc aussi associée à une bague 41 montée sur le tourillon fixe en vis-à-vis de la bague 25. Cette paire de bagues constitue l'un des deux joints filtrants. L'autre joint est composé d'une bague 42 montée sur la coupelle 22 du boîtard, et d'une autre bague 43, montée en vis-à-vis sur le tourillon fixe. Ces deux joints, permettent une circulation du liquide de traitement à l'intérieur du roulement 30 et, assurent une filtration des oxydes et des impuretés contenus dans le liquide assurant ainsi une protection contre l'usure prématurée et la corrosion.
Dans une solution avantageuse, les bagues 25 et 42, tournantes, présentant sur leurs faces intérieures des gravures hélicoïdales orientées de façon à provoquer une dépression à l'intérieur de la chambre du roulement 30, évitant ainsi une accumulation d'oxydes et d'impuretés.
Sur la Figure 4 est représentée une coupe du palier de support du rouleau 5 réalisée au niveau du roulement 30.
Chaque palier de support du rouleau 5 est maintenu radialement à l'intérieur du boîtard par l'intermédiaire des plots 23 disposés à l'intérieur de celui-ci.
La Figure 5 représente le roulement 30 utilisé au niveau du palier de support du rouleau 5. Ce roulement est composé d'une bague interne 34 sur laquelle se déplacent des éléments roulants 32, répartis régulièrement autour de l'axe de rotation du rouleau, maintenus entre eux par l'intermédiaire d'une cage de maintien 33, et d'une bague extérieure 31.
Dans le cadre de réalisation d'élément roulant 32, en forme de rouleau, ceux-ci ont un profil déterminé de façon à permettre une déflexion angulaire. C'est-à-dire que l'ensemble du roulement 30 est profilé de façon à accepter des désalignements des déformations entre l'arbre 10 et la virole ou enveloppe 6 du rouleau 5. Les éléments roulants 32, représentés, ont une forme sensiblement cylindrique, cependant ceux-ci peuvent avoir une forme différente par exemple, une forme de tonneau prononcée, ou forme sphérique.
L'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation décrits précédemment mais englobe notamment des variantes employant des moyens équivalents, et entrant dans le cadre de la protection définie par les revendications.
L'invention a été précédemment décrite en référence à l'utilisation d'un roulement 30. Celui-ci peut être remplacé par un élément de glissement, permettant la rotation de l'enveloppe 6 sur son axe.
Cet élément de glissement pouvant être constitué d'une succession de plots fixes, assurant le support du rouleau 5, ou encore de toute disposition permettant de constituer un palier lisse et par exemple une partie cylindrique pouvant être rainurée.
On peut voir à la Figure 5, que la bague de serrage du roulement est constituée d'une succession de plusieurs plots 23. Dans cette représentation quinze plots sont utilisés.
Cette quantité ne doit pas être appréciée de façon limitative, et le nombre de plots utilisés peut donc être différents dans une autre réalisation, sans être cependant inférieur à trois.
Les matières utilisées pour la constitution des différents éléments sont l'acier inoxydable et la céramique.
L'enveloppe 6 du rouleau 5, l'arbre 10, et la coupelle 22 du boîtard, sont réalisés dans des aciers inoxydables ferritiques ou martensitiques, le couvercle 21 pouvant, lui-même, être en acier inoxydable austénitique. La rondelle élastique 26 est réalisée en acier inoxydable. Les plots 23, constituant une bague de serrage dans les conditions de fonctionnement, sont réalisés en acier inoxydable austénitique. Les éléments du roulement 30; la bague externe 31, les éléments roulants 32, la bague interne 34 ainsi que l'ensemble des bagues 25, 41, 42, 43, formant joints sont réalisées en céramique.
Pour les pièces métalliques, l'usage de métaux spéciaux autres que l'acier inoxydable, et par exemple le titane, donnerait également satisfaction.
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 et d'une température comprise entre 330'C et 350'C, à base de nickel et d'une température de l'ordre de 450 C, ou encore à base d'aluminium et d'une temperature supérieure à 650 C.
Un autre exemple de traitement est le fluxage à base d'ammoniac et/ou de chlorures et la température de fonctionnement de l'ordre de 300 C.
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 (19)
1. Installation de traitement d'un produit (3) en bande comprenant, un bac (1) contenant un bain (2) de liquide de traitement et, des moyens de commande du défilement du produit (3) en bande suivant une direction (D) longitudinale avec passage sur au moins un rouleau (5) déflecteur au moins partiellement immergé dans le bain (2) et monté rotatif autour d'un axe de rotation (A) perpendiculaire à la direction (D) longitudinale du défilement du produit (3), caractérisée en ce que le rouleau (5) est porté par deux paliers (19) montés sur deux tourillons (16), fixes, alignés, s'étendant à l'intérieur du bac (1), maintenus par deux bras (9).
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque palier (19) de support du rouleau (5) comprend une partie externe (31), fixée sur l'extrémité correspondante du rouleau (5), tournant autour d'une partie interne (34), rapportée sur un arbre fixe, constituant le tourillon (16) correspondant de centrage du rouleau (5).
3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rouleau (5) est totalement immergé dans le bain (2) de liquide de traitement.
4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deux tourillons (16) fixes sont ménagés aux extrémités opposées d'un arbre fixe (10), s'étendant en travers du bac (1) et que le rouleau (5) est constitué d'une enveloppe (6) cylindrique creuse, enfilée sur l'arbre (10) fixe, et aux deux extrémités de laquelle sont montés les deux paliers (19) de support du rouleau (5).
5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les éléments constitutifs des paliers (19) de support du rouleau (5) sont en céramique.
6. Installation selon l'une des revendications 1 et 5, caractérisée en ce qu'au moins l'un des deux paliers (19) de support du rouleau (5) est un palier à roulement (30) comportant une pluralité d'éléments roulants (32) interposés entre une bague interne (34) et une bague externe (31) et répartis régulièrement autour de l'axe (A) de rotation du rouleau (5).
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les éléments roulants (32) ont une forme bombée permettant, dans des conditions de fonctionnement, des déformations et des désalignements des deux tourillons (16) vis-à-vis de l'axe du rouleau.
8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque palier (19) de support du rouleau (5) est positionné dans une pièce (22) support, creuse, fermée par un couvercle (21), formant une sorte de boîtard fixé sur l'extrémité du rouleau (5).
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les matériaux de la pièce support (22), du couvercle (21) et du rouleau (5), d'une part, sont déterminés de façon à obtenir, dans les conditions de fonctionnement, un autoblocage du boîtard sur l'extrémité du rouleau (5).
10. Installation selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisée en ce que chaque palier (19) de support du rouleau (5) est maintenu axialement en position à l'intérieur du boîtard par l'action d'une rondelle élastique (26).
11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la rondelle élastique (26) est centrée sur une bague (25) montée à chaque extrémité du rouleau (5), ladite bague (25) étant susceptible de venir en contact avec le palier (19) correspondant afin de contenir les mouvements transversaux de la partie mobile du rouleau (5).
12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite bague (25) est en céramique.
13. Installation selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisée en ce que chaque palier (19) de support du rouleau (5) est maintenu radialement à l'intérieur du boîtard par l'intermédiaire de plots (23) disposés à l'intérieur du boîtard et déterminés de façon à constituer dans des conditions de fonctionnement une bague de serrage.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les plots (23) sont répartis uniformément autour de chaque palier (19) et que chaque plot (23) est maintenu en place par au moins une goupille (24) disposée parallèlement à l'axe de rotation du rouleau (5).
15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que dans les conditions normales de température, les goupilles (24) sont assemblées avec un jeu permettant de compenser les phénomènes de dilatation survenant dans les conditions de fonctionnement.
16. Installation selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que le boîtard est fermé sur ses côtés par des joints filtrants, chaque joint étant composé d'une paire de bagues (25, 41 et 42, 43) disposées en vis-à-vis, montées l'une sur le boîtard et l'autre sur le tourillon fixe.
17. Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'au moins l'une des bagues (25, 41, 42, 45) présente des gravures orientées, par exemple hélicoïdales, permettant de provoquer lors de la rotation du rouleau (5) une circulation du liquide de traitement à l'intérieur du palier (19).
18. Installation selon l'une des revendications 16 et 17, caractérisée en ce que les bagues (25, 41, 42, 43), disposées en vis-à-vis, sont en céramique.
19. Installation selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que le liquide de traitement est un métal en fusion.
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