Brevet FR2007161A1 — publié le 19700102

L * invention- conc erna . un cylindre conducteur destiné à assurer la transmission de courant électrique d'intensité élevée» environ de l'ordre de 8 000 à 9 000 A, à partir d'une source, notamment vers un produit sous forme de 5 bande, par exemple dans des installations de recouvrement de bande, où celle-ci doit être recouverte d'une couche métallique à l'aide d'un électrolyte. Ces cylindres conducteurs connus sont essentiellement constitués d'un arbre muni d'un perçage, 10 un corps creux de cylindre étant monté sur l'arbre. Ce corps creux est par exemple en acier et sa surface périphérique recouverte d'une couche de cuivre pour la conduction électrique proprement dite. On amène un fluide réfrigérant dans l'intérieur du corps creux du cylindre, par l'intermédiaire du perçage de l'ar-15 bre, ce produit étant entraîné lors de la rotation du cylindre. ■Ce passage libre du fluide réfrigérant pour le refroidissement de la paroi intérieure du corps creux de cylindre, présente toutefois de grands inconvénients. Il y a tout d'abord le refroidissement non contrôlable 20 du cylindre par la paroi du corps de cylindre creux, ainsi que par son enveloppe métallique rapportée, par exemple en cuivre, ce qui influence considérablement le niveau de l'intensité .admise ; par suite de la turbulence du fluide réfrigérant qui entraîne le reflux lors de la rotation du cylindre la vitesse de 25 rotation et par suite la vitesse de travail de l'installation de recouvrement de bande sont limitées. La présente invention a pour objet un cylindre conducteur de courant pour la transinxssion de courant électrique d'intensité élevée en particulier sur des 30 produits en forme de bande défilant dans une installation de recouvrement électrolytique, constitué d'un cylindre métallique monté sur un arbre muni d'organes d'alimentation en courant électrique, la surface extérieure du cylindre métallique, refroidie en cours de fonctionnement par l'écoulement d'un fluide, 35 comportant une enveloppe extérieure rapportée de préférence par dépôt électrolytique, réalisée en un matériau bon conducteur d'électricité', cylindre caractérisé par ce que le milieu réfrigérant, gazeux ou liquide, est amené dans au moins la zone de la surface périphérique du cylindre, pour le guidage du produit 40 à travailler, et en dessous de l'enveloppe extérieure conductrice 69 11462 2 2ÔÔ7161 - de courant. La conduite forcée du milieu réfrigérant, en-dessous de l'enveloppe extérieure^ produit un refroidissement régulier de ïa surface extérieure conductrice 5 de courant. L'effet de refroidissement est encore augmenté notablement par ce que le milieu réfrigérant qui s'écoule, par exemple l'eau de refroidissement, se trouve directement sous l'enveloppe extérieure ayant une bonne conductibilité thermique et constituée d'un recouvrement de cuivre, chrome, nickel, ou ana-10 logue déposé par voie électrolytique. La conduite forcée du milieu réfrigérant évite la création de reflux lors de la rotation du cylindre, si bien que l'on peut considérablement augmenter la vitesse de rotation de celui-ci et par suite réduire le temps de travail. 15 Pour le guidage des liquides ou des milieux réfrigérants gazeux il est avantageux pour la mise en oeuvre de l'invention, de réaliser dans la surface extérieure du cylindre, des canaux de refroidissement fermés par l'enveloppe extérieure^ par exemple en cuivre ces canaux sont 20 avantageusement réalisés avec une forme de spirale ou d'hélice. Les parois constituant les canaux de refroidissement, réalisées dans le cylindre métallique ,sont de préférence recouvertes d'un produit résistant à la corrosion, lorsque le cylindre est réalisé ,comme cela est la coutume ,en forme de corps creux en acier. 25 ' Pour obtenir une enveloppe ré gulière et relativement mince 4-1 s'est révélé ,comme particulièrement avantageux pour la mise èn oeuvre de l'invention, d'utiliser par exemple line enveloppe en cuivre déposée par voie électrolytique. 30 Lorsque l'enveloppe extérieure conductrice, est constituée par une couche de cuivre, qui par suite de son dépôt à partir d'un électrolyte approprié, possède une conductibilité électriqué et une conductibilité thermique particulièrement élevée, on munira les canaux de refroidisse-35 ment de rainures en forme de queue d'aronde à leur extrémité supérieure pour loger les tôles de recouvrement également en cuivré. L'alimentation en agents de réfrigération fluides, que ce soit un liquidé ou tin gàz réfrigé-40 rant, s'effectue de façon connue'pâr 1 ' int ermédi'air é d'Un per 69 11.462 3 2007161- çage dans l'arbre., communiquant avec l'intérieur du cylindre 1. Afin d'éviter qu'au cours de la rotation du cylindre le fluide réfrigérant ne reflue dans la conduite d'alimentation, on a réalisé les conduites de liaison reliant les perçages de l'arbre 5 avec les débuts ou les extrémités des canaux de refroidissement, sous la forme de conduites tubulaires en C, dirigées dans le sens de rotation du cylindre. De cette façon l'agent réfrigérant est entraîné dans le sens de rotation, si bien que tout reflux du liquide ou du gaz réfrigérant soit évité. 10 En règle générale on amène les intensités de courant nécessaires pour par .exemple 1'étamage d'une bande d'acier, dans un électrolyte, à l'aide de collecteurs montés sur l'enveloppe extérieure du cylindre, revêtant l'arbre. Pour renforcer la section conductrice d'électricité 15 sur l'arbre il est nécessaire, par suite du périmètre plus réduit de l'arbre par rapport au corps de cylindre, d'avoir une épaisseur de couche relativement plus forte. Il s'est révélé comme particulièrement avantageux dans cela d'utiliser une enveloppe pour renforcer cet élément d'arbre, cette enveloppe étant 20 constituée d'un matériau bon conducteur d'électricité, et rapportée par frettage ; cette enveloppe peut être reliée au corps du cylindre par un soudage électrique. L'élément d'arbre muni de l'enveloppe est alors recouvert de façon h.omogène3 en même temps que le corps de cylindre, par une couche de cuivre, lors-25 que l'enveloppe est également constituée de cuivre, si bien qu'on obtient une section agrandie d'une couche de cuivre, partant de l'endroit des collecteurs, jusque vers le corps de cylindre. Accessoirement on peut recouvrir l'endroit de la partie d'arbre où se trouvent les canaux d'étanchéité des dispositifs 30 pour l'alimentation et l'évacuation d'eau de refroidissement ainsi que les sièges des roulements, y compris les anneaux, pour protéger ces parties d'arbres contre l'usure et la corrosion, avec un produit de résistance mécanique plus élevée, par exemple à l'aide d'un revêtement de chrome. 35 L'invention s'étend à un procédé pour la fabrication du cylindre ci-dessus. Pour la fabrication d'un cylindre conducteur d'électricité selon l'invention on peut procéder de façon à réaliser tout d'abord, j>u moins dans la paroi cylin-k0 drique extérieure du cylindre métallique, des canaux de refroi 69 11462 4 20071611 dissement, par exemple par le tournage ou le fraisage d'une spirale ou hélice à deux filets puis ^'on les. recouvre de préférence par voie électrolytique, d'un matériau résistant à la corrosion, et par ce qu'à la suite de cela on rempli les canaux 5 d'un produit conducteur, et qu'on plonge le cylindre ainsi préparé dans un bain d'électrolyse afin de le recouvrir d'une enveloppe extérieure métallique,' puis on élimine le produit conducteur des canaux de refroidissement, par exemple par échauffe-ment. 10 . On peut également procéder de façon à ce que les surfaces cylindriques extérieures des cylindres métalliques soient travaillées et que les canaux de refroidissement soient revêtus de produits résistant à la corrosion, par exemple par une tôle conductrice recouvrant leurs côtés ou-15 verts, le cylindre ainsi préparé étant alors recouvert d'une enveloppe extérieure dans un bain électrolytique," cette tôle recouvrant les canaux de refroidissement étant de préférence en cuivre lorsque l'enveloppe extérieure conductrice de courant est également en cuivre. 20 L'invention est décrite de fa çon plus précise à l'aide des figures 1 à 4 représentant un mode de réalisation d'un cylindre conducteur d'électricité dans une installation de recouvrement d'un produit en forme de bande. Comme représenté schématiquement 25 dans la figure 1, le ruban d'acier 1 à recouvrir d'un dépôt électrolytique métallique, par exemple du zinc, est déroulé à partir d'un cylindre d'emmagasinement non représenté et passe sur des cylindres conducteurs 2. Des cylindres conducteurs 2 sont reliés au pôle négatif d'une source de courant appropriée, 30 qui est en mesure de fournir des courants d'électrolyse d'intensité élevée, de par exemple 8 OOO à 9 000 A. La bande d'acier qui provient du premier cylindre conducteur est alors introduite dans 11électrolyte 3, par exemple un bain de zinc ; on envoie cette bande à l'aide d'un cylindre de caoutchouc 4 et on l'amène 35 au-dessus d'un deuxième cylindre conducteur 2 pour l'introduire dans un second bain afin de procéder à l'application d'une couche ultérieure etc ., jusqu'à ce qu'on ait obtenu l'épaisseur totale souhaitée. On utilise par exemple comme électrode opposée pour les cylindres conducteurs 2 respectivement la bande d'acier 40 1 passant sur ces cylindres, qui passant chaque fois sur deux 69 11462 5 Wmn 6i- cylindres conducteurs possède la même polairité- "derniers ; • des électrodes en fouine de plaque" 5 plongées dans* "lé Tsain d'électrolyse.,. ces électrodes étant par exemple en zirict, et e*!les sont reliées au pôle positif de la source der courant d'intensité 5 élevée. • _ Afin d'obtenir une vitesse _- : d'.élaboration élevée,, dans le procédé en continu représenté schématiquement dans la figure 1 et utilisant des bains d'électrolyse disposés à la suite les uns des autres, et pour obtenir 10 un recouvrement de bande rationnel on utilise un cylindre conducteur de courant comme celui représenté par trois coupes différentes dans les figures 2 à 4. Le cylindre conducteur d'électricité 2 est essentiellement constitué d'un corps creux 8, en 15 acier»monté sur un arbre 7» ce corps creux ayant une surface périphérique 9 cylindrique et des faces frontales 10. L'arbre 7 est muni de perçages 11 donnant accès au volume intérieur des corps creux 8 en acier ; ces perçages 11 permettent l'introduction de l'agent réfrigérant du cylindre. Pour relier les entrée 20 et sortie 11 et 12 de l'arbre 7 avec les canaux de refroidissement 13 réalisés dans la surface périphérique 9 on utilise les conduites tubulaires l4 et 15 disposées en forme de C dans la direction de rotation de l'arbre ; ces courbures sont choisies de sorte qu'on évite le reflux dans tous les cas lors de la ro-25 tation du cylindre5 même à des vitessés relativement élevées. Les canaux de refroidissement 13 sont constitués par des rainures réalisées dans la surface périphérique des cylindres, sous la forme d'une spirale ou hélice double-. De ce fait on obtient un écoulement forcé dé l'agent 30 réfrigérant, par exemple un liquide réfrigérant introduit par le perçage de l'arbre 7, sans qu'il y ait dé création de balourds pour les vitesses de défilement actuellement courantes dans une installation de recouvrement de baiides'i : c1 èst-à-dire de l'ordre ' de 100 à 400 mètres-par minute. - " " **'' 35 r'êâlisée par dépôt électrolyte avec une épaisseur dé 1 à 20 mm. cle" préférence 5 à 40 15 mm. Cette enveloppe extérieure conductrice à conductibilité 69 11462 6 2CJ07161 thermique élevée est en pratique"* directement refroidie par l'agent réfrigérant qui se trouve en-dessoiis de cette enveloppe, si' bien qu'il est possible de réaliser des densités de courant élevées dans un tel cylindre conducteur. Cette enveloppe exté-5 rieure rapportée, constituée par une couche de cuivre conducteur, déborde sur les faces latérales jusqu'à arriver} environ(dans la zone des collecteurs de courant d'alimentation non représentés. Dans ce montage on utilise des manchons de cuivre 17 sous la couche de cuivre proprement dite pour renforcer la section d'a-10 limentation en courant au niveau de l'arbre, cette enveloppe 17 étant par exemple légèrement soudée sur les faces latérales 17 du corps creux en acier 8. La couche de cuivre homogène rapportée sur cette enveloppe frettée, agit par suite de la .liaison galvanique avec cette dernière comme une augmentation effective 15 de la section efficace. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre 20 de l'invention. 69 11462 7 2007161 REVENDICATIONS 1&) Cylindre conducteur de courant pour la transmission de courant électrique d'intensité élevée en particulier sur des produits en forme de bande défi-5 lant dans une installation de recouvrement électrolytique, constitué d'un cylindre métallique monté sur un arbre muni d'organes d'alimentation en courant électrique, la surface extérieure du cylindre métallique, refroidie, en cours de fonctionnement par l'écoulement d'un fluide, comportant une enveloppe extérieure 10 rapportée de préférence par dépôt électrolytique, réalisée en un matériau bon conducteur d'électricité, cylindre caractérisé par ce que le milieu réfrigérant, gazeux ou liquide, est amené dans au moins la zone de la surface périphérique du cylindre, pour le guidage du produit à travailler, et en-dessous de 1'en-15 veloppe extérieure conductrice de courant, ce qui assure un refroidissement contrôlé du cylindre. 2°) Cylindre conducteur de courant selon la revendication 1, caractérisé par ce qu'il comporte des canaux de refroidissement pour le guidage du milieu liquide 20 ou gazeux, réaliséssur la surface extérieure du cylindre, et recouvert par l'enveloppe extérieure. 3°) Cylindre conducteur de courant selon la revendication 2, caractérisé par ce que les canaux de refroidissement ont la forme de spirales ou d'hélices. 25 4°) Cylindre conducteur de cou rant selon la revendication 3> caractérisé par ce que les spirales ou hélices sont réalisées à deux filets. 5°) Cylindre conducteur de courant selon la revendication 2, caractérisé par ce que les parois 30 du cylindre métallique constituant les canaux de refroidissement sont revêtues d'un matériau résistant à la corrosion. 6°) Cylindre conducteur de courant selon la revendication 5, caractérisé par ce que les parois du cylindre métallique constituant les canaux de refroidissement 35 sont recouvertes par voie électrolytique d'un dépôt métallique par exemple en cuivre. 7°) Cylindre conducteur d'électricité selon la revendication 2, caractérisé par ce que les canaux de refroidissement se trouvant sous l'enveloppe extérieure 40 conductrice de courant électrique, sont recouverts sur leur côté 69 11462 8 2007161 extérieur par un agent conducteur auxiliaire, par exemple une tôle de cuivre conducteur» 8°) Cylindre conducteur de courant selon la revendication 1, dans lequel le milieu réfrigérant 5 est introduit dans l'intérieur du cylindre par un perçage réalisé dans l'arbre, caractérisé par ce que le perçage dans l'arbre est relié aux canaux de refroidissement par des canalisations tubulaires ayant la forme d'un C disposées dans le sens de rotation de l'arbre. 10 . 9°) Cylindre conducteur de cou rant selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'élément d'arbre adapté, par suite de sa faible section, uniquement aux densités de courant faibles, est par exemple renforcé par un manchon en un matériau bon conducteur d'électricité, avant que 15 ne soit rapportée l'enveloppe extérieure. 10°) Procédé pour la réalisation d'un cylindre conducteur d'électricité suivant l'une ou plusieurs des revendications 1 à 95 caractérisé par ce qu'on réalise au moins dans la surface périphérique cylindrique du 20 cylindre mécanique, des canaux de refroidissement, et qu'on les recouvre de préférence par voie électrolytique, d'un matériau résistant à la corrosion, et par ce qu'à la suite de cela on remplit les canaux d'un produit conducteur, et qu'on plonge le cylindre ainsi préparé dans un bain d'électrolyse afin de le re-25 couvrir d'une enveloppe extérieure métallique, puis on élimine le produit conducteur des canaux de refroidissement, par exemple par échauffement. 11°) Procédé pour la fabrication d'un cylindre conducteur de courant selon l'une ou plusieurs 30 des revendications 1 à 9, caractérisé par ce que l'on réalise, au moins, dans la surface périphérique extérieure du cylindre métallique, des canaux de refroidissement et qu'on les recouvre de préférence par voie électrolytique d'un produit résistant à la corrosion, puis ultérieurement on recouvre extérieurement 35 les canaux de refroidissement par exemple à l'aide d'une tôle conductrice de courant, et par ce qu'on plonge le cylindre ainsi préparé dans un bain électrolytique pour le recouvrir d'une enveloppe extérieure métallique. 12°) Procédé selon la revendi-40 cation 11, caractérisé par ce que les canaux de refroidissement 69 î1462 9 200716V sont recouverts d'une tôle de cuivre et qu'on réalise successivement une enveloppe de cuivre sur le cylindre.