Brevet FR2568147A1 — publié le 19860131

Procédé et dispositif de mise en contact d'une bande en circulation dans un liquide et d'un rouleau de déflection L'invention concerne un procédé et un dispositif de mise en contact d'une bande en circulation à grande vitesse dans un liquide et d'un rouleau de déflection sans interposition d'une couche de liquide entre la bande et le rouleau. Par exemple pour le dégraissage électrolytique d'une tôle ou d'un feuillard, on cherche à faire passer cette bahde à très grande vitesse entre des électrodes immergées dans un liquide actif servant d'électrolyte. Cet électrolyte peut être par exemple une solution alcaline et dans ce cas les électrodes produisent un dégagement gazeux d'hydrogène ou d'oxygène sur les faces de la tôle lors de son passage entre les électrodes, cette t1le constituant elle-même une électrode antagoniste des électrodes fixes entre lesquelles elle se déplace. Le dégagement gazeux accélère considérablement le dégraissage dans le liquide actif si bien qu'il est possible, lorsque les conditions opératoires sont choisies de façon adéquate, de faire passer la bande de tôle ou de feuillard à très grande vitesse, dans l'électrolyte, entre les électrodes. L'électrolyte est généralement contenu dans un bac dans lequel les électrodes sont immergées et dans lequel on ménage des moyens pour conduire la tale sur son parcours dans l'électrolyte. De tels moyens sont constitués en particulier par des rouleaux de déflection qui permettent de modifier la direction de déplacement de la bande métallique. Cette bande mé- tallique est entrainée à grande vitesse et subit une certaine traction lon- gitudinale qui permet d'envelopper les rouleaux de déflection en exerçant sur ces rouleaux une certaine force radiale et de contrôler avec précision sa position entre les électrodes lors de son passage. On s'est aperçu qu'au-delà d'une certaine vitesse de la bande voi- sine de 500 m/mn, il n'y avait plus un contact réel et efficace entre la bande et le rouleau de déflection, ce qui se traduit par un mauvais guidage de la bande qui "flotte" sur la surface du rouleau et un couplage insuffi- sant entre le rouleau et la bande, en particulier lorsque celui-ci assure la mise en traction et/ou l'entratnement de la bande. Cette perte de contact entre la bande et le rouleau est due à une couche de liquide entraînée entre la surface de contact de la bande et la surface du rouleau. Ce phénomène appelé "aquaplanning" est d'autant plus marqué que la vitesse de la bande est plus grande. Ce phénomène interdit pratiquement l'utilisation de vitesses de défilement de la bande métallique dans des bacs de dégraissage électrolytique supérieures à 500 m/mn. Pour remédier à ce phénomène, on a imaginé d'usiner des rainures circonférentielles sur la surface latérale des rouleaux de déflection, ce qui a pour résultat de diminuer l'aquaplanning entre la bande et le rouleau par un phénomène un peu analogue à celui qui est à la base de la meilleure adhérence des pneux pluie à dessins spéciaux des véhicules automobiles. Avec des rouleaux de déflection rainurés on a pu porter la vitesse limite des bandes métalliques dans des installations de dégraissage électrolytique à une valeur comprise entre 600 et 700 m/mn. Au-delà de cette vitesse cependant, l'aquaplanning réapparaît, ce qui limite d'autant les possibilités des installations de dégraissage élec- trolytique. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de mise en contact d'une bande en circulation à grande vitesse dans un liquide et d'un rouleau de déflection, sans interposition d'une couche de liquide, la bande en cours de traitement dans le liquide sur laquelle on exerce une certaine traction enveloppant partiellement la surface du rouleau de déflection im- mergé dans le liquide et comportant des rainures circonférentielles, ce pro- cédé permettant d'augmenter la vitesse de circulation de la bande de maté- riau sans perte d'adhérence entre la bande et le rouleau. Dans ce but, on introduit un gaz dans le liquide à proximité de la surface du rouleau, de façon que le fluide entrainé entre la bande et le rouleau soit un mélange compressible de liquide et de gaz. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décri- re à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un exemple de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention dans une installation de dégraissage électrolytique d'une bande métallique. La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical de la par- tie d'entrée d'un bac de dégraissage électrolytique pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un rou- leau de déflection immergé dans le bac de dégraissage représenté à la figu- re 1. La figure 3 est une vue en coupe par un plan vertical de la par- tie d'entrée d'un bac de dégraissage électrolytique pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation. La figure 4 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un rou- leau de déflection du bac de dégraissage électrolytique représenté à la fi- gure 3. Sur la figure 1, on voit la partie d'entrée d'un bac 1 de dégrais- sage électrolytique rempli d'une solution alcaline jusqu'au niveau 2. Une bande métallique 3 venant d'une installation disposée en amont du dégraissa- ge électrolytique pénètre dans le liquide électrolytique avec une direction de déplacement verticale. Cette bande 3 passe sur un rouleau de déflection 4 à axe horizontal monté à l'intérieur du bac 1 et entièrement immergé dans le liquide électrolytique. La bande 3 est maintenue en traction et en contact avec le rou- leau 4 lors de son déplacement à grande vitesse dans le bac. En aval du rouleau 4, la bande 3 passe entre des électrodes pla- nes et parallèles 6 disposées suivant plusieurs batteries successives sur le parcours de la bande. Selon l'invention, des électrodes supplémentaires planes 10 et 11 sont disposées en vis-à-vis de la face de la bande 3 venant en contact avec le rouleau 4, immédiatement en amont et immédiatement en aval de ce rou- leau. Ces électrodes sont reliées par un capot 12 enveloppant le rouleau 4 sur sa partie non recouverte par la bande 3. Les électrodes 6 ainsi que les électrodes 10 et 11 sont alimen- tées en courant électrique et sont pour cela reliées à l'une des bornes d'un générateur électrique dont l'autre borne est reliée à une pièce conduc- trice en contact avec la bande 3, en amont du bac de dégraissage 1. En par- ticulier, les électrodes 10 et 11 sont alimentées par un cable électrique 14 relié au capot 12. La bande 3 d'une part et les électrodes 10, 11 et 6 d'autre part constituent donc des électrodes antagonistes entre lesquelles se produit l'électrolyse de la solution alcaline contenue dans le bac 1. Il se produit donc, lors du passage de la bande dans le bac, un dégagement gazeux d'une part sur la bande 3 et d'autre part sur les électrodes 10, 11 et 6. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit que le rouleau 4 est constitué par une enveloppe métallique 15 recouverte par un revêtement de caoutchouc 16 résistant à la solution alcaline et comportant sur sa surface externe constituant la surface latérale de contact du rouleau déflecteur 4, des rainures circonférentielles 18. Le gaz formé sur l'électrode 10 et sur la bande 3 immédiatement en amont du rouleau 4 est entraîné avec de l'électrolyte entre la bande 3 et la surface latérale rainurée du rouleau 4, lors du déplacement à très grande vitesse de la bande 3 suivant la flèche 17 et du rouleau 4 dans le sens de la flèche 19. C'est donc un mélange de gaz et de liquide qui est in- troduit entre la bande et le rouleau et en particulier dans les rainures 18 de la surface latérale de ce rouleau. Les forces radiales exercées entre le rouleau et la bande 3 produisent un placage de la bande sur le rouleau; elles chassent et compriment le mélange de liquide et de gaz qui a tendance à former une couche entre le sommet des cannelures 20 séparant les rainures 18 et la bande 3, vers l'espace intérieur des rainures 18, suivant les flè- ches 22. Le fluide composant cette couche qui a tendance à se former entre les cannelures 20 et la bande 3 lorsque la bande et le rouleau sont animés d'une très grande vitesse est compressible puisqu'il est constitué par un mélange de gaz et de liquide. Ce fluide compressible peut être facilement chassé et comprimé dans l'espace intérieur des rainures 18, ce qui n'était pas le cas dans les procédés selon l'art antérieur, o ce fluide était cons- titué par un liquide non compressible. Des forces radiales limitées permet- tent donc d'assurer une mise en contact parfaite de la bande 3 avec le rou- leau 4, même à très grande vitesse. La production de gaz au voisinage de la surface du rouleau 4 est accrue par l'électrode 11 qui produit un dégage- ment gazeux dans l'espace 24 entre le capot 12 et le rouleau 4 immédiate- ment en aval de celui-ci. Ce dégagement gazeux est également entrainé dans les rainures 18 du rouleau lors de la rotation à très grande vitesse de ce- lui-ci. Enfin, le gaz contenu dans les rainures 18 se maintient dans celles- ci en grande partie grace au capot 12 et peut être même recyclé au cours de la rotation du rouleau déflecteur. Il existe donc autour du rouleau 4 une zone limitée par le capot 12 et la bande 3 dans laquelle la proportion de gaz dans le liquide est très forte et de laquelle le gaz ne peut s'échapper qu'en faible quantité. Le procédé et le dispositif suivant l'invention ont permis d'at- teindre des vitesses de la bande égales ou supérieures à 1000 m/mn sans ap- parition de l'aquaplanning. Sur les figures 3 et 4, on voit une variante de réalisation 4' du rouleau 4, celui-ci étant constitué par un cylindre d'acier dont la surface latérale venant en contact avec la bande 3 est usinée pour constituer des rainures circonférentielles 28 communiquant chacune par des canaux radiaux 29 avec un canal axial 30 communiquant lui-même à l'une des extrémités du rouleau 4' non représentée avec une alimentation en gaz insoluble dans le liquide électrolyte remplissant le bac 1'. On obtient donc un effet analo- gue à celui obtenu grâce au dispositif représenté sur les figures 1 et 2, sans électrode analogue aux électrodes 10 et 1l. Il est cependant nécessai- re de prévoir un capot 32 entourant le rouleau sur la plus grande partie de sa surface latérale non recouverte par la bande 3. Le fluide remplissant les rainures 28 est en effet compressible grâce à l'introduction de gaz par les canaux 30 et 29 et la couche de liquide tendant à se former entreles parties en saillie du rouleau 4' séparant les rainures 28 et la bande 3 peut être chassée dans les rainures 28 par la force radiale exercée entre la bande métallique 3 et le rouleau 4'. On voit que les principaux avantages du procédé et des disposi- tifs selon l'invention sont de permettre de faire défiler la bande à très grande vitesse dans le bac de dégraissage, sans apparition d'aquaplanning, c'est-à-dire sans perte d'adhérence entre la bande et le ou les rouleaux de déflection immergés dans le bac de dégraissage. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits; elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut imaginer d'autres moyens et procédés pour introduire un gaz dans le liquide au voisinage de la surface latérale de contact du rouleau de déflection. On peut par exemple imaginer l'utilisa- tion d'un simple tube alimenté en gaz insoluble dans l'électrolyte débou- chant au voisinage de la surface du rouleau de déflection immédiatement en amont de ce rouleau. Le rouleau peut présenter des rainures circonférentielles d'une forme quelconque à partir du moment o ces rainures sont réparties sur toute la longueur du rouleau venant en contact avec la bande. Enfin, le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent être utilisés non seulement dans le cas du dégraissage électrolytique de bandes métalliques mais encore dans le cas du décapage ou dans le cas de tout autre traitement d'une bande métallique ou en un matériau non métalli- que passant à très grande vitesse dans un liquide de traitement et venant en contact avec au moins un rouleau de déflection immergé dans ce liquide. REVENDICATIONS 1. Procédé de mise en contact d'une bande (3) en circulation à grande vitesse dans un liquide et d'un rouleau de déflection (4), sans in- terposition d'une couche de liquide, la bande de matériau (3) en cours de traitement dans le liquide sur laquelle on exerce une certaine traction en- veloppant partiellement la surface du rouleau de déflection (4) immergé dans le liquide et comportant des rainures circonférentielles (18) , caractérisé par le fait qu'on introduit un gaz dans le liquide à proximité de la surface du rouleau (4) de façon que le fluide entratné entre la bande (3) et le rouleau (4) soit un mélange compressible de liquide et de gaz. 2.- Procédé de mise en contact suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le liquide est un électrolyte et que le gaz est obtenu par électrolyse du liquide au voisinage de la surface latérale du rouleau (4). 3.- Procédé de mise en contact suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la bande (3) est une bande métallique. 4.- Procédé de mise en contact suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un gaz insoluble dans le liquide est introduit dans les rainures circonférentielles (18) du rouleau (4). 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la reven- dication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une électrode (10, 11) im- mergée dans le liquide disposée au voisinage de la bande (3) à proximité im- médiate de la zone o cette bande (3) enveloppe le rouleau (4) et un capot (12) entourant le rouleau (4) suivant la partie de sa surface latérale qui n'est pas enveloppée par la bande (3). 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte deux électrodes (10, 11) disposées l'une immédiatement en amont du rouleau (4) et l'autre immédiatement en aval de ce rouleau (4) reliées mécaniquement et électriquement par le capot (12) entourant le rouleau (4). 7.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la reven- dication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'alimentation et de dis- tribution (29, 30) de gaz dans chacune des rainures (28) ménagées à l'inté- rieur du rouleau (4') comportant au moins un canal axial d'alimentation (30) et des canaux radiaux (29) de distribution dans les rainures (28). 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