Brevet FR2641003A1 — publié le 19900629

VENTOUSE DE TRAITEMENT ELECTROLYTIQUE D'UNE SURFACE DESCRIPTION L'invention a trait à une ventouse de traite- ment électrolytique d'une surface et peut s'utiliser d'une façon générale pour tous les traitements qui impliquent la circulation d'un courant d'électrolyte entre la surface et une électrode à un potentiel diffé- rent de celui de la surface et à peu de distance, tels que l'électropolissage, l'électrodécontamination, l'électrodécapage, l'électrodéposition ou le traitement anodique. Elle constitue en fait un perfectionnement à des ventouses déjà connues (notamment par le brevet français 84 04392) qui comprennent essentiellement une carcasse généralement isolante électrique et un joint d'étanchéité à contour fermé plaqué contre la surface. La carcasse est creuse et renferme deux cavi- tés qui sont délimitées par l'electrode. L'éLectrolyte circule dans la chambre arrière puis traverse l'élec- trode par les trous réalisés dans celle-ci, passe dans la chambre avant et est ensuite aspiré par une canalisation qui traverse la chambre arrière. L'écoule- ment est d'une façon générale perpendiculaire à la surface dans la chambre d'admission arrière et la chambre de polissage avant. On constate toutefois que l'écoulement n'est parfaitement régulier dans la chambre de polissage ni pour la vitesse ni pour la direction à cause de la constitution géométrique de la cavité, des chambres et des raccordements, et ceci que l'écoulement à travers l'électrode passe par des trous ou par une fente comme le représentent les figures 1 et 2 du brevet antérieur. Il en résulte que le renouvellement de l'électrolyte n'est pas uni- forme sur toute la surface à traiter, ce qui conduit 264 1 003 à des hétérogénéités de la vitesse du traitement. On ne peut donc appliquer des densités de courant importantes, ce qui abîmerait la surface à traiter aux endroits o l'écoulement est le plus lent. L'objet de l'invention est de s'affranchir de ces inconvénients au moyen d'une ventouse de traite- ment électrolytique dont la conformation géométrique permet d'obtenir un écoulement uniforme dans la chambre de circulation. La nouvelle ventouse de traitement électroly- tique comprend une carcasse généralement isolante électrique, délimitant partiellement une cavité d'élec- trolyte, la carcasse étant munie d'une électrode ins- tallée dans la cavité, de deux raccordements de con- duites d'électrolyte débouchant devant deux extrémités de la cavité, d'un joint élastique à contour fermé délimitant partiellement la cavité et destiné à être plaqué contre la surface, l'électrode venant alors devant la surface à une distance uniforme de celle- ci et séparant la cavité en une chambre de circulation d'électrolyte située entre l'électrode et la surface, une chambre d'admission d'électrolyte située entre la chambre de circulation et un des raccordements et une chambre d'aspiration d'électrolyte située entre la chambre de circulation et l'autre raccordement, la ventouse étant caractérisée en ce que l'électrode est continue et les chambres d'admission et d'aspira- tion sont constituées chacune d'une chambre d'égalisa- tion de circulation communiquant avec la chambre de circulation par une fente respective, les fentes étant situées sur deux côtés opposés de la chambre de circu- lation, les chambres de distribution comprenant une partie adjacente à la fente o l'électrolyte s'écoule à contre-courant par rapport à son écoulement dans la chambre de circulation, ainsi que d'une chambre de distribution communiquant avec le raccordement et La chambre d'égalisation de circulation respectifs, les chambres de distribution s'élargissant vers Les chambres d'égaLisation de circulation dans La direction d'extension des fentes. Dans des réalisations avantageuses de L'in- vention utilisables séparément ou en combinaison, on peut prévoir que Les chambres de distribution rétré- cissent vers les chambres d'égalisation de circulation dans une direction perpendiculaire à la direction d'extension des fentes, que les chambres d'égalisation de circulation s'élargissent vers les chambres de distribution dans une direction perpendiculaire à la direction des fentes, qu'elles comprennent une partie adjacente aux chambres de distribution o l'électrolyte s'écoule dans le même sens que dans la chambre de circulation, ou encore que les chambres de circulation sont composées d'un renfoncement adja- cent aux chambres de distribution et d'une partie complémentaire s'étendant entre les chambres de distri- bution et les fentes. D'une façon générale, les pièces de la ven- touse et notamment l'électrode peuvent être planes ou arquées suivant la courbure de la surface à traiter. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et nullement limitatif: - La figure 1 est une vue en coupe de la ventouse selon l'invention qui représente au mieux les écoulements d'électrolyte; - La figure 2 est une vue de la ventouse selon la coupe II-II de la figure 1; - La figure 3 est une vue simplifiée analogue à la figure I et montrant une réalisation arquée de la ventouse; - La figure 4 est une vue de dessus d'une autre réalisation; La figure 5 est une vue de dessus d'une réalisation différente; et - La figure 6 est une coupe suivant la ligne VIVI de la figure 1. La ventouse se compose d'une carcasse 1 en matériau isolant du point de vue électrique, tel que du plastique, et qui est traversée par une élec- trode 2 qui se termine par une plaque d'électrode 3 plane et continue. L'électrode 2 débouche hors de la carcasse 1 à l'opposé de la surface S à traiter par un câble 4 alimenté en courant continu par un générateur et un redresseur non représentés. La carcasse 1 est en outre munie de prises pour la préhension de la ventouse et son plaquage sur la surface S, ici d'appendices 5 opposés, et d'un joint à contour fermé 6 en matériau élastique que l'on applique sur la surface S pour délimiter un volume étanche. A cet effet, le joint 6 comprend avantageuse- ment une chambre à air 7 gonflabLe dans sa partie adjacente à la surface S. La carcasse 1 est creuse et délimite avec le joint 6 et la surface S une cavité de circulation d'électrolyte étanche quand la ventouse est en position de travail. La plaque d'électrode 3 s'étend à l'inté- rieur de la cavité et y délimite une chambre de circu- lation d'électrolyte 8 avec la surface S. Le reste de la cavité forme une chambre d'admission 9a et une chambre d'aspiration 9b de l'électrolyte, chambres semblables et symétriques, de même d'ailleurs que le reste de la ventouse, par rapport à un plan P per- pendiculaire à la surface S et au plan de la figure 1. On va donc décrire indistinctement les deux chambres d'aspiration et d'admission 9b et 9a dans la descrip- tion qui suit. Chacune de ces chambres peut être décomposée en une chambre de distribution 10 et une chambre d'éga- lisation de circulation 11. La chambre de distribution s'étend entre un raccordement 12 destiné à un tuyau souple 13 d'admission ou d'aspiration de l'électrolyte et la chambre d'égalisation de circulation 11. Si on désigne par C Le sens de circulation de l'électro- lyte dans la chambre de circulation 8, de la fente 18 associée à la chambre d'admission 9a à celle asso- ciée à la chambre d'aspiration 9b, on remarque que la chambre de distribution 10 présente une section rectangulaire variable dont une dimension rl de direc- tion parallèle au sens de circulation C diminue pro- gressivement du raccordement 12 à la chambre d'égalisa- tion de circulation 11 alors que sa dimension ortho- gonale r2 (figure 2) s'accroît au contraire dans la même direction. Cette disposition permet une réparti- tion dans les meilleures conditions de l'électrolyte à partir du tuyau souple 13 à section circulaire et dans une direction perpendiculaire à la surface S vers la chambre d'égalisation de circulation 11 o l'écoulement est généralement parallèle à la surface S et dont la section est un rectangle très allonge. Cette chambre d'égalisation de circulation 11 s'étend entre la chambre de distribution 10 et la chambre de circulation 8. Dans la réalisation repré- sentée, sa forme est assez compliquée et on peut dis- tinguer une zone 14 adjacente à la chambre de circula- tion 8 et une zone 15 adjacente à la chambre de distri- bution 10. L'écoulement de l'électrolyte s'effectue parallèLement au sens de circulation C, mais à contre- courant dans la zone 14 et dans le même sens dans L'autre zone 15. Cette disposition est obtenue par une plaque de chicane 16 parallèle à la plaque 3 de 264 1 003 l'électrode 2 et qui coupe presque entièrement la chambre d'égalisation de circulation 11. Les zones 14 et 15 communiquent par une fente allongée 17 proche du plan médian P alors que la chambre d'égalisation de circulation 11 et la chambre de circulation 8 commu- niquent par une autre fente 18 délimitée par la plaque 3 et le joint 6. La zone 14 adjacente à la chambre de circula- tion 8 a une section uniforme alors que l'autre zone a une section qui s'élargit sensiblement (pour ce qui concerne l'épaisseur r3 perpendiculaire à r2) près du raccordement avec la chambre de distribution à l'emplacement d'une surface oblique 19. On peut encore distinguer dans la chambre d'égalisation de circulation 11 un renfoncement 20 ménagé entre la plaque en chicane 16 et la carcasse 1, adjacent à la zone 15, qu'il prolonge tout en étant séparé de celle-ci par l'embouchure de la chambre de distribution 10. Cette disposition contribue à l'égalisation de la circulation. La figure 6 représente plus complètement la réalisation et montre en particulier que le joint 7 est ici à contour rectangulaire; les fentes 17 et 18 sont parallèles entre elles et s'étendent perpen- diculairement au sens de circulation C, parallèlement à la dimension r2 des chambres de distribution 10, jusqu'aux bords du joint 7. En fonctionnement, après avoir branché les tuyaux souples 13 au moyen d'une bride 21 sur les raccordements 12, une circulation d'électrolyte est créée, avantageusement en dépression, à une demi-atmosphère environ, pour limiter les fuites en cas de rupture du circuit hydraulique. Une circulation en surpression ou équipression est possible. Les tuyaux de la marque Technopal ou tous ceux de caractéristiques semblables peuvent favorablement être utilisés pour cette valeur de pression. Z641003 Les chambres d'admission et d'aspiration 9a et 9b telles que décrites garantissent un passage graduel entre les conditions d'écoulement dans les tuyaux 13 et celles dans la chambre de circulation 8, si bien que la vitesse d'écoulement est uniforme dans cette dernière aussi bien Le long de la direc- tion définie par le sens de circulation C que dans La direction perpendiculaire grâce en particulier à l'élargissement des chambres de distribution 10 suivant la dimension r2. Le renouvellement de l'éLec- trolyte sur toute la portion de la surface S traitée et circonscrite par le joint 7 est donc garanti, ce qui permet d'appliquer des densités de courant sensi- blement plus importantes sans risquer d'abîmer la surface S en modifiant la composition chimique de l'électrolyte à des endroits o le renouvellement serait insuffisant. Un traitement uniforme est par ailleurs assuré. La figure 3 montre que la ventouse, dont les pièces essentielles étaient planes sur les figures 1 et 2, peut être prévue pour des surfaces S' de cour- bure uniforme. L'électrode 2' possède alors une plaque arquée 3' à un rayon de courbure conséquent; les plaques de chicane 16' et les parois des chambres d'égalisation de circulation sont également arquées en conséquence, ainsi que le joint. La figure 3 montre également que les ventouses peuvent être plaquées correctement sur la surface S ou S' par un appareil -décrit plus en détail dans le brevet français 2 607 421- formé d'un bâti longitudinal 27 portant deux vérins 28 dont la tige de chacun saisit un des appen- dices 5 et le plaque sur la surface. Le bâti 27 porte également quatre pattes 29 à l'avant, à l'arrière, à gauche et à droite de la ventouse qui portent, par un patin 30, sur la surface S ou S'. Un-manche M dont seule l'extrémité est représentée permet ensuite de déplacer l'appareil. Le plaquage peut être assuré par tout système équivalent et en particulier par un bras de téléopérateur. Alors que les ventouses suivant l'art anté- rieur sont généralement de forme ovale avec une faible elLipticité, les figures 4 et 5 montrent que L'on peut construire des ventouses suivant l'invention sans inconvénient en forme de rectangles éventuellement très allongés. La figure 4 représente une ventouse qui peut être utilisée notamment pour le traitement d'une bande ou d'un tube métallique 31 en mouvement continu dans une direction A perpendiculaire au sens de circulation de l'électrolyte C; la ventouse est très peu étendue suivant la direction A, ce qui est admissible puisque des densités de courant élevées, provoquant un usinage rapide, peuvent être appliquées sans inconvénient. On peut également envisager des ventouses dont la largeur est au contraire sensiblement plus importante que la longueur, comme le représente la figure 5, grâce aux capacités d'uniformisation d'écoulement des chambres de distribution 10. Des équivalents peuvent évidemment être proposés pour divers constituants décrits sans sortir du cadre de l'invention. 26 4 1 0 03 REVENDICATIONS 1. Ventouse de traitement éLectrolytique d'une surface (S) comprenant une carcasse (1) générale- ment isolante électrique, délimitant partiellement une cavité d'électrolyte, la carcasse (1) étant munie d'une électrode (3) installée dans la cavité, de deux raccordements (12) de conduites (13) d'électrolyte débouchant devant deux extrémités de la cavité, d'un joint élastique à contour fermé (6) délimitant partiel- lement la cavité et destiné à être plaqué contre la surface, l'électrode (3) venant alors devant la surface à une distance uniforme de celle-ci et séparant la cavité en une chambre de circulation d'électrolyte (8) située entre l'électrode et la surface, une chambre d'admission (9a) d'électrolyte située entre la chambre de circulation et un des raccordements et une chambre d'aspiration (9b) d'électrolyte située entre la chambre de circulation et l'autre raccordement, caractérisée en ce que l'électrode est continue et les chambres d'admission et d'aspiration sont constituées chacune d'une chambre d'égalisation de circulation (11) commu- niquant avec la chambre de circulation par une fente respective (18), les fentes étant situées sur deux côtés opposés de la chambre de circulation, les chambres d'égalisation de circulation comprenant une partie (14) adjacente à la fente (18) o l'électrolyte s'écoule à contre-courant par rapport à son écoulement dans la chambre de circulation (8), ainsi que d'une chambre de distribution (10) communiquant avec le raccordement (12) et la chambre d'égalisation de circu- lation respectifs, les chambres de distribution s'élar- gissant vers les chambres d'égalisation de circulation dans la direction d'extension des fentes. 1 0 2. Ventouse de traitement électrolytique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les chambres de distribution rétrécissent vers les chambres d'égalisation de circulation dans une direc- tion perpendiculaire à la direction d'extension des fentes. 3. Ventouse de traitement électrolytique suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les chambres d'égalisation de circulation s'élargissent vers les chambres de distribution dans une direction perpendiculaire à la direction des fentes. 4. Ventouse de traitement électrolytique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les chambres d'égalisation de circulation (11) comprennent une partie (15) adja- cente aux chambres de distribution (10), o l'élec- trolyte s'écoule dans le même sens que dans la chambre de circulation (8). 5. Ventouse de traitement électrolytique suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisée en ce que les chambres d'égalisation de circulation sont constituées d'un renfoncement (20) adjacent à la chambre de distribution (10) respec- tive et d'une partie complémentaire s'étendant entre la chambre de distribution (10) et la fente (18) res- pectives. 6. Ventouse de traitement électrolytique suivant l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que les fentes sont parallèles. 7. Ventouse de traitement électrolytique suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les fentes (18) sont rectilignes et la chambre de circulation rectangulaire. 1 1 8. Ventouse de traitement éLectrolytique suivant l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce que le joint (6) est gonflable.