Brevet FR2504432A1 — publié le 19821029

La présente invention concerne les techniques d'utilisation de l'arc électrique et a notamment pour objet un dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique. L'invention peut être appliquée au décapage de produits électroconducteurs se présentant par exemple sous forme de fils, tubes, bandes, arbres, profilés de forme, en vue de les débarrasser de la calamine, de la graisse de fabrication, d'améliorer la qualité de leur couche superficielle et de les raffiner, ainsi que pour le réchauffage de tels produits. L'un des problèmes actuels de la fabrication et du parachèvement des produits métalliques est le traitement de leur surface, notamment en vue de la débarrasser des salissures. Les méthodes répandues de décapage, telles que les méthodes de traitement chimique ou mécanique, sont bien souvent insatisfaisantes du point de vue technologique et de celui de la pollution du milieu ambiant. Il est intéressant d'utiliser pour le décapage de la surface des métaux ou d'autres matériaux électroconducteurs une décharge d'arc amorcée entre le produit à traiter et une électrode. On connait un dispositif (brevet Etats-Unis NO 3 211 886, cl. 219-123, publié en 1965) pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, comprenant un corps dans lequel est placée une électrode entourant le produit. Le dispositif comprend aussi une source~d'alimentation de l'arc raccordée au produit et à l'électrode, ainsi qu'un système magnétique pour la rotation de l'arc dans l'écartement entre le produit et l'électrode, ce système étant placé à une distance prédéterminée de ltélectrode. L'électrode est refroidie. Quand ce dispositif fonctionne, un gaz de traitement est admis dans la zone de l'arc électrique tournant, à partir des côtés opposés du dispositif. Ce dispositif connu n'assure pas une durée de service suffisamment longue de ltélectrode, par suite de l'étendue limitée de sa surface active. L'entretien du dispositif est compliqué, vu que l'accès à la surface active de ltélectrode, par exemple pour la nettoyer, est pratiquement impossible. En outre, l'arc électrique tournant, soufflé par un courant de gaz sous pression, produit un bruit considérable. Pour changer l'étendue de la surface active de l'électrode, il faut, dans ce dispositif connu, monter une nouvelle électrode. Le but de l'invention estde créer un dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, qui permettrait d'augmenter la durée de service de l'électrode grâce à une nouvelle conception de celle-ci, permettant de varier l'étendue de sa surface active sans la remplacer. Ce but est atteint du fait que le dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, du type comprenant un corps à l'intérieur duquel est placée une électrode entourant le produit, une source d'alimentation de l'arc raccordée au produit à traiter et à l'électrode, ainsi qu'un système magnétique pour la rotation de l'arc dans l'écartement entre le produit et l'électrode, ce système étant placé à une distance prédéterminée de l'électrode, est caractérisé, d'après l'invention, en ce que l'électrode est réalisée en au moins deux parties fixées audit corps de façon qu'elles puissent se déplacer par rapport au produit. Chaque partie de l'électrode peut être réalisée sous forme d'une molette dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit. Chaque partie de l'électrode peut aussi être réalisée sous forme d'une molette dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe longitudinal du produit. Il est judicieux de donner à la section droite de chaque molette, perpendiculaire à son axe de rotation, la forme d'un cercle, d'un polygone ou de toute autre figure géométrique appropriée. Il est préférable de disposer les axes de rotation desdites parties de l'électrode de façon qu'ils soient parallèles entre eux. Il est avantageux que l'axe de rotation d'au moins l'une desdites parties de l'électrode soit disposé perpendiculairement aux axes de rotation de ses autres parties. Il est préférable que l'axe de rotation d'au moins l'une des parties de l'électrode soit disposé sous un angle par rapport aux axes de rotation de ses autres parties. Il est possible de monter chacune desdites parties de l'électrode de façon que son axe de rotation coincide avec son axe de symétrie. Il est aussi possible de monter chacune desdites parties de l'électrode de façon que son axe de rotation se trouve à une distance prédéterminée de son axe de symétrie. Il est avantageux qu'au moins l'axe de rotation de l'une desdites parties de l'électrode soit mis en coincidence avec son axe de symétrie. Il est aussi possible de mettre en coincidence l'axe longitudinal du produit et l'axe de symétrie de la surface active de l'électrode. Il est possible , en outre, de réaliser l'électrode de façon que les déplacements de toutes ses parties soient de même sens. Il est possible de réaliser l'électrode de façon qu'au moins l'une de ses parties se déplace à contresens de ses autres parties. L'application du dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, faisant l'objet de l'invention, permet en particulier de supprimer la pollution du milieu ambiant et d'élever la qualité des produits traités, tout en utilisant un équipement suffisamment compact. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique (coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit), dans lequel les axes de rotation des parties de l'électrode sont perpendiculaires à l'axe longitudinal du produit, d'après l'invention; - la figure 2 représente une coupe suivant Il-Il de la figure 1, d'après l'invention;; - la figure 3 représente une vue d'ensembled'un ### dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique (coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit), dans lequel les axes de rotation des parties de l'électrode sont parallèles à l'axe longitudinal du produit, d'après l'invention; - la figure 4 représente une coupe suivant IV-IV de la figure 3, d'après l'invention; - la figure 5 représente une vue extérieure d'un dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, dans lequel les axes de rotation des parties de l'électrode sont disposés sous un angle o par rapport à l'axe longitudinal du produit, d'après l'invention - les figures 6 et 7 représentent des variantes possibles de la forme de la section droite des parties de l'électrode , d'après l'invention; ; - la figure 8 représente une vue d'ensemble de l'électrode en coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit, dans le cas où l'axe de rotation d'au moins l'une des parties de l'électrode est disposé perpendiculairement aux axes de rotation des autres parties de l'électrode, d'après l'invention; - la figure 9 représente une vue extérieure de l'électrode en coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit, dans le cas où l'axe de rotation d'au moins une partie de l'électrode est disposé sous un angle ft par rapport aux axes de rotation de ses autres parties, d'après l'invention; - la figure 10 représente une vue extérieure de l'une des parties de 1'électrode, dans le cas où son axe de rotation colncide avec son axe de symétrie,-d'après l'invention;; - la figure 11 représente une vue en coupe suivant XI-XI de la figure 10, d'après l'invention; - la figure 12 représente une vue extérieure de l'une des parties de l'électrode dans le cas où son axe de rotation est à une distance prédéterminée de son axe de symétrie, d'après l'invention; - la figure 13 représente une vue en coupe suivant XIII-XIII de la figure 12, d'après l'invention; - les figures 14, 15, 16, 17, 18, 19 représentent des variantes de disposition de deux parties voisines de l'électrode (vue en coupe parallèle aux axes de rotation de ces parties), d'après l'invention; - la figure 20 représente une vue extérieure de l'électrode dans le cas où l'axe du produit est à une distance prédéterminée de l'axe de symétrie de la surface active de l'électrode, d'après l'invention;; - la figure 21 représente une variante de réalisation de l'électrode avec un nombre de parties égal au nombre de côtés du produit à traiter, d'après l'invention; - la figure 22 représente une vue extérieure d'une électrode constituée de six parties , conjointement avec un sous-ensemble de nettoyage de sa surface active, réalisé sous la forme d'une virole, d'après l'invention; - la figure 23 représente une vue extérieure du sous-ensemble de fixation d'un élément de nettoyage à la virole, d'après l'invention; - la figure 24 représente une vue d'ensemble du sous-ensemble de nettoyage dans le cas où l'élément de nettoyage correspond au profil de la surface active de l'électrode. Le dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique comprend un corps 1 (figure 1), à l'intérieur duquel est placée une électrode entourant le produit 2. L'électrode est constituée par des parties 3 qui sont fixées sur des tiges 4 montées dans le corps I de façon qu'elles puissent se déplacer par rapport au produit 2. Le dispositif comprend en outre une source 5 d'alimentation de l'arc, raccordée au produit 2 et à l'électrode, ainsi qu'un système magnétique, par exemple sous la forme d'une bobine 6, engendrant un champ magnétique qui assure la rotation de l'arc 7 dans l'écartement entre l'électrode et le produit 2.La source d'alimentation 5 est raccordée au produit 2 à l'aide de galets conducteurs 8 (figure 2), et aux tiges 4 des électrodes, à laide de balais 9 (figure 1). Chaque partie 3 de l'électrode est réalisée sous forme d'une-molette dont l'axe 10 de rotation est perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit 2. Il est possible de réaliser une variante du dispositif, dans laquelle chaque partie 3 (figure3) de l'électrode est une molette dont l'axe 10 de rotation est parallèle à l'axe longitudinal du produit 2. La figure 4 représente une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3. En outre, chaque partie 3 (figure 5) de l'électrode peut être réalisés sous la forme d'une molette dont l'axe de rotation est disposé sous un angle 0t par rapport à l'axe longitudinal du produit 2. Les figures 6 et 7 représentent des variantes possibles de forme de section droite des molettes. La figure 8 représente une vue d'ensemble d'un dispositif de traitement de produits longs à l'arc électriqu dans le cas où les axes 10 de rotation de deux parties 3 de l'électrode sont perpendiculaires aux axes 10 de rotation des deux autres parties 3 de l'électrode. La figure 9 représente une variante dans laquelle deux parties 3 voisines de l'électrode et leurs tiges 4 sont disposées sous un angle Les figures 10 et Il représentent une variante de réalisation d'une partie 3 de l'électrode, dans laquelle l'axe 10 de rotation de cette partie coïncide avec son axe Il de symétrie. Les figures 12 et 13 représentent une variante de réalisation d'une partie 3 de l'électrode, dans laquelle l'axe 10 de rotation de cette partie est à une distance h de son axe Il de symétrie. Les figures 14, 15 16, 17, 18, 19 représentent chacune une variante différente de disposition de parties 3 voisines de ltélectrode. L'axe longitudinal du produit 2 (figure 1, 2, 3 ou 4) peut soit coincider avec l'axe de symétrie de la surface active de l'électrode, soit se trouver à une distance & de celle-ci (figure 20). Par "surface active" de l'électrode on entend sa surface sur laquelle l'arc est amorcé à l'instant considéré. Le nombre de parties 3 de l'électrode peut être égal au nombre de côtés du produit 2 (figure 2.1) à traiter. Le dispositif peut être équipé d'un sous-ensemble pour le nettoyage de la surface des parties 3 de l'électrode. Ce sous-ensemble comprend des éléments nettoyants 12 (figure 22) montés dans une virole 13. La virole 13 est fixée au corps 1 par un élément de fixation 14. Les éléments nettoyants 12 (figure 23) peuvent être poussés par des ressorts 15 assurant leur serrage contre les parties 3 de l'électrode. Les éléments nettoyants 12 peuvent aussi être rigidement positionnés par rapport aux parties 3 de l'électrode. Le profil de la section de la partie active des éléments nettoyants 12 (figure 24) correspond de préférence à la forme de la partie 3 à nettoyer de l'électrode. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. La source d'alimentation 5 (figure 1) étant branchée, un arc électrique 7 s'amorce entre le produit 2 et l'électrode. Sous l'effet du champ magnétique de la bobine 6, cet arc 7 est mis en rotation autour du produit 2. Les parties 3 de l'électrode sont montées de façon qu'elles puissent se déplacer par rapport au produit 2, de sorte qu'après chaque déplacement, l'arc 7 s'amorce sur de nouvelles portions de leur surface active. Le traitement de la surface du produit 2 à l'arc électrique s'effectue, en règle générale, avec un potentiel négatif appliqué au produit 2 et un potentiel positif appliqué à l'électrode. Toutefois, le dispositif peut aussi opérer avec un potentiel positif appliqué au produit2 et un potentiel négatif appliqué à l'électrode, ainsi qu'avec alimentation de l'arc par une tension alternative. L'étendue de la surface active de toutes les parties 3 (figure 1) de l'électrode est plus grande que celle de la surface de l'électrode sur laquelle l'arc 7 est amorcé à chaque instant donné. Toutes conditions égales par ailleurs (puissance de l'arc, vitesse de défilement du produit, etc.), la durée de service de l'électrode-ssera d'autant de fois plus grande que la surface active totale des parties 3 de l'électrode est plus grande que la surface sur laquelle l'arc 7 est amorcé à chaque instant donné. L'utilisation des éléments nettoyants 12 (figure 22) permet de maintenir la surface de l'électrode en l'état voulu. L'utilisation du dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique conforme à l'invention est particulièrement efficace quand le vide règne à l'intérieur du corps 1 (figure 1). Dans ce cas, la densité d'énergie de l'arc 7 est plus basse, l'effort nécessaire pour arracher la couche encrassée du métal de base du produit 2 à traiter est plus faible, le traitement devient plus uniforme grace à l'abaissement de la densité d'énergie de l'arc 7, le bruit accompagnant inévitablement l'arc 7 quand il est amorcé dans l'air sous pression normale disparaît complètement. Pendant le fonctionnement du dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, les molettes peuvent tourner soit dans un même sens, soit dans des sens contraires. Si la vitesse de rotation des molettes est choisie de valeur telle que les vecteurs des vitesses linéaires du mouvement de leurs points actifs par rapport au produit 2 (figure 1) soient égaux et de sens contraires, le maintien de l'arc tournant 7 en position par rapport au produit 2 sera meilleur, c'est-à-dire que l'arc 7 ne sera pas entraîné par le produit 2 ou par les molettes. Le même effet sera obtenu si les molettes tournent dans des sens contraires à la même vitesse dans le cas du traitement d'un produit 2 immobile, ou bien à des vitesses différentes dans le cas du traitement d'un produit 2 en défilement. La disposition des axes 10 de rotation des parties 3 des électrodes de façon qu'ils soient tous perpendicu laires à #axe longitudinal du produit 2 (figure 1 ou 2) ou bien tous parallèles à i 'axe longitudinal du produit 2 (figure 3 ou 4) dépend des paramètres concrets du traitement (diamètre du produit 2, vitesse de défilement du produit 2, forme de le section da produit 2) ainsi que du nombre d'électrodes montées suivant la longueur da produit 2. Ainsi, par exemple, la réalisation de l'électrode selon les figures 1 et 2 permet de placer dans un seul corps 1 deux ou plus de deux électrodes, car les tiges 4 portant l'électrode et, par conséquent, les amenées de courant 9, sont dégagées sur la surface latérale du corps 1. Au contraire, si les conditions tec-inologiques sont telles que l'utilisation d'une seule électrode est suffisante, on peut appliquer la variante représentée par les figures 3 et 4. Dans ce cas, les tiges 4 et les amenées de courant 9 sont dégagées sur les parois frontales du corps 1. il est aussi possible de réaliser l'électrode en plusieurs parties 3 (figure 8), selon une variante dans laquelle les axes 10 de rotation de deux parties 3 de l'électrode placées en vis-à-vis sont disposés parallèlement entre eux et perpendiculairement aux axes 10 de rotation des deux autres parties 3 de l'électrode, placées elles aussi en vis-à-vis. Un avantage d'un tel mode de traitement du produit 2 consiste en ce qu'il s'effectue avec auto-nettoyage des parties 3 en rotation dans la zone où elles se contactent. Ceci permet de diminuer le nombre des éléments nettoyants 12 (figure 22) montés en dehors de la zone d'amorçage de l'arc 7, ou bien même de les supprimer. Dans une série de cas, par exemple quand la puissance du dispositif est relativement élevée, la fixation des tiges 4 (figure 1) aux parois du corps 1, la pose des sous-ensembles d'entraînement, des isolateurs (les sous-ensembles d'entraînement et les isolateurs ne sont pas représentés sur les dessins) des amenées de courant 9, requiert un espace assez grand, aussi est-il plus avantageux de disposer les tiges 4 sous un certain angle# p (figure 9). La formé de la section droite des molettes (figures 6, 7, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18 ou 19), ainsi que le caractère de leur contact, sont conditionnés par le profil et les dimensions de la section du produit 2 à traiter, le volume du corps 1, la puissance du dispositif, le mode de refroidissement des électrodes et leurs dimensions. Dans le cas où les parties 3 (figures 4, 14) de l'électrode se contactent, l'emploi d'une ai1enée de courant 9 (figure 4) sur chaque tige 4 n'est pas obligatoire. Le courant électrique pourra alors être transmis par le contact des parties 3 entre elles. Dans le cas où le même dispositif doit traiter des produits 2 de sections dlfferentes, on peut modifier le diamètre de la surface active de l'électrode sans changer l'électrode. Si le dispositif est réalisé selon la figure 3, ceci peut être obtenu en déplaçant l'axe 10 (figure 13) de rotation de la partie 3 de l'électrode par rapport à l'axe de symétrie 11 de la valeur requise h. Une telle réalisation des parties 3 de l'électrode est aussi possible pour la compensation de l'usure de la surface active de l'électrode. Le changement du diamètre de la surface active de l'électrode peut aussi être obtenu en réalisant une gorge à profil variable sur la surface active des parties 3 de l'électrode, par exemple en forme de demi-cercle de rayon r (figure 1). Pour certains produits 2, il peut s'avérer nécessaire d'exécuter le traitement à l'arc tournant 7 de façon à conférer à leur surface des propriétés différentes suivant leur périmètre, par exemple des rugosités différentes. Dans ce cas, on décale le produit 2 par rapport à l'axe de symétrie de l'électrode à la distance S (figure 20). L'arc étant mis en rotation par le champ magnétique, sa longueur varie, aussi ses paramètres (courant d'arc, tension d'arc, c'est-à-dire la puissance de l'arc) varientils également . il s'ensuit que le niveau de l'action thermique en divers points du périmètre du produit 2 est différent, et l'on peut donc obtenir les propriétés requises, variables suivant le périmètre du produit 2. il est à noter que le traitement de la surface du produit 2 de façon à lui fonférer une irrégularité prescrite peut être exécuté en disposant le produit à traiter 2 (figure 5) sous un angle CE par rapport à l'axe de rotation des parties 3 de l'électrode. Dans une série de cas, par exemple pour maintenir un écartement constant entre le produit 2 et la surface active de l'électrode, il est avantageux de choisir un nombre de parties 3 de l'électrode égal au nombre de côtés du produit à traiter 2 (figure 21). Pendant le fonctionnement du dispositif, les surfaces actives des parties 3 de l'électrode subissent une certaine usure et sont encrassées par les produits du traitement. il stensuit une altération de la stabilité de l'arc et, en conséquence, une altération de la qualité du traitement. Pour éliminer l'encrassement, il est avantageux de nettoyer la surface active des parties 3 (figure 22) en dehors de la zone de fonctionnement de l'arc 7. Les éléments nettoyants 12 de chaque partie 3 peuvent avoir des fixations individuelles les attachant au corps 1. Toutefois, si le nombre des parties 3 de l'électrode est grand, une telle solution complique la conception du dispositif et altère l'aspect extérieur du corps 1.Une solution plus avantageuse consiste à fixer les éléments nettoyants 12 dans une virole 13, laquelle est fixée au corps 1 par un élément de fixation 14. Les éléments nettoyants 12 euxmêmes peuvent être fixés dans la virole 13 soit rigidement, soit à l'aide d'un ressort 15 (figure 23). Le profil de la section de l'élément nettoyant 12 peut correspondre au profil de la partie 3 (figure 24) de l'électrode. il est à noter que dans le cas où les parties 3 (figure 21) de l'électrode sont placées dans un plan commun, pour changer la surface de l'électrode travaillant dans la zone de l'arc 7, il faut déplacer la partie 3 le long de l'axe longitudinal 10 (figure 21), la tourner de 90 autour de cet axe, puis la remettre en sa position initiale. L'emploi du dispositif proposé pour le traitement de produits longs à l'arc électrique permet d'élever la qualité des produits traités, de supprimer la pollution du milieu ambiant. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour le traitement de produits longs à l'arc électrique, du type comprenant un corps à l'intérieur duquel est placée une électrode entourant le produit à traiter, une source d'alimentation de l'arc raccordée au produit et à l'électrode, ainsi qu'un système magnétique pour la rotation de l'arc dans l'écartement entre le produit et 1' électrode, ce système étant placé à une distance prI & termde delteRsizodecaractérisé en ce que l'électrode est réalisée en au moins deux parties (3) fixées audit corps de façon qu'elles puissent se déplacer par rapport au produit à traiter (2). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie $$de L'électrode est réalisée sous la forme d'une molette dont L'axe de rotation (10) est perpendiculaire à l'axe longitudinal du produit (2). 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie (3) de l'électrode est réalisée sous la forme d'une molette dont l'axe de rotation (10) est parallèle à l'axe longitudinal du produit 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la section droite de chaque molette (3) perpendiculaire à l'axe de rotation de celleci a la forme d'un cercle, d'un polygone ou de toute autre figure géométrique appropriée. 5.-Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les axes de rotation (10) des parties (3) de l'électrode sont disposés parallèlement entre eux. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation (10) d'au moins l'une des parties (3) de l'électrode est disposé perpendiculairement aux axes de rotation (10) de ses autres parties (3). 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation d'au moins l'une des parties (3) de ltélectrode est disposé sous un angle p par rapport aux axes de rotation de ses autres parties. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation (10) de chacune des parties (3) de l'électrode coïncide avec son axe de symétrie (11). 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'axe (10) de rotation de chacune des parties (3) de l'électrode se trouve à une distance prédéterminée de son axe de symétrie (11). 10.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce qu'au moins l'axe de rotation de l'une des parties (3) de l'électrode coincide avec son axe de symétrie (11). 11.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal du produit (2) coincide avec l'axe de symétrie de la surface active de ltélectrode. 12.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les sens de déplacement de toutes les parties (3) de L'électrode sont les mêmes. 13.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'au moins l'une des parties (3) de l'électrode a un sens de déplacement contraire de celui de ses autres parties (3).