Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention concerne le domaine des rouleaux
conducteurs de courant, notamment mais non exclusivement les rouleaux
pour lignes d'électrolyse en continu.
La présente invention a pour but de perfectionner Les rouleaux
conducteurs de courant décrits dans le document FR-A-2648269.
On a représenté partiellement sur la figure 1 annexée un
rouleau conducteur de courant du type décrit dans ce document FR-A-
2648269. La figure 1 annexée est conforme à la figure 3 du document
FR-A-2648269.
Les rouleaux 100 décrits dans le documènt FR-A-2648269
comprennent une partie centrale 110 partiellement visible sur la figure 1
annexée. Cette partie centrale 110 est cylindrique de révolution autour de
l'axe 102 du rouleau. Elle constitue la partie principale active du rouleau
intervenant lors d'une électrolyse. Cette partie centrale 110 est appelée
1 S généralement "table" du rouleau.
Cette partie centrale 110 est prolongée de part et d'autre, à
ses extrémités axiales, par des tourillons 120 centrés sur l'axe 102, Le
document FR-A-2648269 se rapporte essentiellement à la structure de ces
tourillons 120.
Ces tourillons 120 présentent un diamètre inférieur à celui de
la partie centrale 110. Ils remplissent essentiellement une double fonction
guider le rouleau 100 en rotation autour de l'axe 102 d'une part, et .assurer
l'alimentation du rouleau 100 en courant d'autre part.
On notera que les rouleaux 100 sont traversés par un canal
axial 130 permettant une circulation d'eau de refroidissement.
Un refroidissement du rouleau doit être assuré tout particuliè
rement au niveau de la zone de collecteur formé sur Les tourillons 120.
Plus précisément, selon te document FR-A-2648269 les
tourillons 120 comprennent chacun un corps en acier 140, de révolution
autour de l'axe 102. Le corps 140 est soudé, à son extrémité axialement
interne, en 142, sur un manchon en acier 112 centré sur l'axe 102 formant
la partie centrale 110 du rouleau.
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Le corps 140 est également soudé à son extrémité axialement
externe sur un embout 180 rapporté.
Selon le document FR-A-2648269, pour permettre de passer
l'ampérage requis, le corps 140 en acier est muni d'une frette interne en
cuivre 150.
La frette interne en cuivre 150 est elle-même protégée par un
fourreau 160 complémentaire de la surface interne des frettes en cuivre
150. Le fourreau 160 est de préférence en acier inoxydable. La protection
de chaque frette interne en cuivre 150 est complétée par deux rondelles
162, 164, disposées transversalement à t'axe 102. Les rondelles 162, 164,
recouvrent respectivement chacune des extrémités axiales des frettes 150.
Elles sont soudées au niveau de leur périphérie interne sur le fourreau 160
et au niveau de leur périphérie externe sur le corps en acier 140.
Le fourreau 160 en combinaison avec les rondelles 162, 164,
empêche toute corrosion des frettes internes en cuivre 150.
Comme indiqué précédemment, la présente invention a pour
but de perfectionner les rouleaux conducteurs décrits dans le document
FR-A-2648269 et représentés sur la figure t annexée.
Un but important da la présente invention est d'adapter le
rouleau conducteur de courant à l'utilisation de boîtes à eau.
Un autre but important de la présente invention est de
renforcer la rigidité des rouleaux conducteurs de courant.
Selon la présente invention, le rouleau conducteur de courant
comprend une partie centrale constituant la partïe principale active du
rouleau et deux tourillons prolongeant la partie centrale, respectivement à
chacune des extrémités de celle-ci, chacun des tourillons comprenant un
corps en acier muni d'une frette interne en cuivre pourvue elle-même d'un
fourreau de protection interne et ce rouleau conducteur de caurant est
caractérisé par le fait que la frette interne en cuivre est placée dans un
alésage borgne du corps en acier et qu'il est prévu un joint compressible
intercalé entre le fond de l'alésage borgne et l'extrémité correspondante
de la frette interne en cuivre.
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Selon une caractéristique avantageuse de la présente
invention, le joint compressible est apte à expansion radiale lors d'une
compressron.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le
corps en acier est muni d'au moins un alésage traversant généralement
radial, axialement à l'extérieur de ta frette en cuivre.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le
corps en acier de chaque tourillon est monobloc.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente
invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre
et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et
sur lesquels
- la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique
partielle en coupe axiale d'un rouleau conducteur de courant conforme au
document FR-A-2648269,
- la figure 2 représente une vue schématique partielle en coupe axiale d'un
rouleau conducteur de courant conforme à la présente invention, et
- les figures 3 et 4 représentent, selon des vues en coupe axiale
longitudinale partielle, deux variantes de réalisation d'un joint compressi
ble conforme à la présente invention.
On retrouve sur la figure 2 annexée un rouleau 200 conducteur
de courant comprenant une partie centrale 210 prolongée respectivement, à
ses extrémités, par deux tourillons 220.
La partie centrate 210 du rouleau est formée d'un manchon en
acier 212 cylindrique de révolution autour d'un axe 202. Le cas êchéant, la
partie centrale 210 peut être munie d'un revêtement 214, par exemple un
revêtement en cuivre déposé par électrodéposition. Ce revêtement 214
n'est cependant pas indispensable.
Un seul tourillon 220 est représenté partiellement sur la
figure 2.
Le second tourillon prévu à l'extrémité opposée de la partie
centrale 210 peut être symétrique de celui-ci représenté sur Ia figure 2.
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Chaque tourillon 220 comprend de préférence comme
représenté sur la figure 2 annexée : un corps en acier 240, une frette
interne en cuivre 250, un fourreau de protection 260, deux rondelles 262,
264, et un joint compressible 270.
Le corps en acier 240 est centré sur l'axe 202 du rouleau. Le
corps en acier 240 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. I1
présente de préférence une section étagée sui sa longueur. Pour l'essentiel, .
la section étagée du corps en acier 240 est de dimension croissante à partir
de l'extrémité axiale du tourillon 220 vers la partie centrale 210.
Pour l'essentiel, le corps en acier 240 comprend une partie
axialement externe 241, une partie axialement interne 242 et une zone de
transition 243. La partie axialement externe 241 est formée d'une
succession de portions cylindriques centrêes sur l'axe 202 et de section
croissante vers la partie centrale 210. La partie axiale ment interne 242 _
possède un diamètre supërieur à la partie axialement externe 241. La
partie axialement interne 242 possède un rayon externe égal à celui du
manchon 212. Cette partie axialement interne 242 est soudée sur le
manchon 212 de la partie centrale à l'aide d'un cordon de soudure
annulaire 244.
La zone de transition 243 diverge par rapport à l'axe 202 en
rapprochement de la partie axialement interne 242.
Le cas échéant, la partie axialement interne 242 peut être
également recouverte par le revêtement 214.
Le corps en acier 240, plus précisément la partie axialement
externe 24! de celui-ci, est muni d'un alésage axial traversant 245 de
rayon R 1.
Cet alésage 245 forme en combinaison avec le fourreau 260 un
passage axial traversant 230, comme cela sera précisé par la suite.
La partie axialement externe 241 du corps en acier 240 est en
outre munie d'un second alésage borgne 246 de rayon R2 supérieur au
rayon R1 de l'alésage traversant 245 précité.
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Le second alésage borgne 246 débouche sur l'extrémité
axialement interne de la partie 241 axialement externe du corps en acier
240. Le second alésage 246 s'étend sur la majeure partie de la longueur de
la partie 241 du corps en acier 240, typiquement les 75% de la longueur de
5 cette partie 241.
En d'autres termes, le fond 247 de l'alésage borgne 246 est
dirigé vers l'intérieur du rouleau. Pour cette raison, l'alésage 246 doit bien
entendu être réalisé dans le corps en acier 240 avant de souder celui-ci sur
le manchon central 212.
1O L'alésage axial 246 est conçu pour recevoir la frette interne
en cuivre 250 comme indiqué dans le document FR-A-2648269.
Pour cela, le rayon externe de la frette interne én cuivre 250
est adapté au rayon R2 de l'alésage 246.
Le fourreau 260 est de prêférence réalisé en acier inoxydable.
Le fourreau 260 est de préférence assemblé par frettage à
l'intérieur de la frette en cuivre 250.
Le fourreau 260 est destiné à protéger la frette en cuivre 250
de l'eau de refroidissement circulant dans le canal central 230 du rouleau
et de l'acide chromique utilisê, le cas échéant, pour la réfection du rouleau.
Pour cela, le fourreau 260 en acier inoxydable possède une
longueur supêrieure à la frette en cuivre 250 et émerge axialement sur
chacune des extrémités de celle-ci.
De préférence, comme représenté sur la figure 2, il est prévu
dans le corps en acier 240 un troisième alésage axial 248 présentant un
rayon R3 intermédiaire entre le rayon R1 de l'alésage traversant 245 et le
rayon R2 de l'alésage borgne 246. Le rayon R3 de ce troisième alésage
axial 248 est sensiblement complémentaire du rayon externe du fourreau
260 en acier inoxydable. Par ailleurs, le fourreau 260 possède un rayon
interne égal R1 de l'alésage 245. Ainsi, le fourreau 260 ne fait pas saillie à
l'intérieur du passage axial 230 et ne perturbe pas la circulation de l'eau
de refroidissement.
La rondelle 262 et la rondelle 264 sont de préférence
réalisées en acier inoxydable.
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La rondelle 262 est placêe sur l'extrémité axialement interne
de la frette en cuivre 250. Pour protéger efficacement cette dernière, la
rondelle 262 est fixée, par sa périphérie radialement externe sur le corps
acier 240 et par sa périphérie radialement interne sur le fourreau en acier
inoxydable 260.
La rondelle 264 est placée sur l'extrémité radialement
externe de la frette interne en cuivre 250. Elle est de préférence soudée
par sa périphérie radialement interne sur le fourreau en acier inoxydable
260.
Toutefois, la rondelle 260 présente de préférence un rayon
externe inférieur au rayon R2 de l'alésage borgne 246.
Cette disposition a pour but de permettre l'assemblage de la
frette interne en cuivre 250 et de la rondelle 264 dans l'alésage borgne
246, en garantissant un contact étroit entre la paroi externe de la frette
interne en cuivre 250 et la paroi interne du corps en acier 240 formée par
l'alésage borgne 246, malgré la différence de coefficient de dilatation
entre le cuivre composant la frette 250 et l'acier inoxydable composant v
rondelle 264.
Pour garantir une bonne étanchéité sur l'extrémité axialement
externe de la frette interne en cuivre 250 malgré la section de la rondelle
264 inférieure à celle de l'alésage 246, comme indiqué précédemment, il
est prévu selon l'invention de disposer un joint compressible 270 entre le
fond 247 de l'alésage 246 et la rondelle 264.
Le joint 270 est de préférence un joint conçu pour être sujet à
une expansion radiale lorsqu'il subit une compression axiale. .
Le joint 270 est adapté à la géométrie du fond 247 de
l'alésage 246.
il s'agit de préférence, d'un joint silicone à lèvres.
On a représenté sur la figure 3, un premier mode de
réalisation d'un joint 270 adapté à un fond 247 d'alésage plat et orthogonal
à l'axe 202.
Le joint 270 représenté sur la figure 3 comprend essentielle-
ment un anneau 271 muni d'une première lèvre 272 dirigée généralement
radialement vers l'intérieur et axialement vers l'intérieur du rouleau et
d'une deuxième lèvre 273 dirigée généralement radialement vers
l'extérieur et axialement vers l'extérieur du rouleau.
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L'homme de l'art comprendra aisément que lorsqu'une
compression axiale est exercée sur ce joint 270, celui-ci est sujet à
expansion radiale. La première lèvre 272 tend à être plaquée contre la
surface externe du fourreau en acier inoxydable 260 et sur la surface
axialement externe de la rondelle 264. De façon symétrique, la seconde
lèvre 273 tend à être plaquée contre la surface interne de l'alésage 246 et
le fond 247 de celui-ci.
On a représenté sur la figure 4 une seconde variante de
réalisation d'un joint compressible 270 adapté à un fond 247 d'alésage de
section droite pyramidale. '
Le joint 2?0 représenté sur la ïigure 4 comprend un bloc
annulaire 274 possédant une face 275 axialement interne plane qui repose
sur la surface axialement externe de la rondelle 264. Le bloc annulaire 274
possède une surface 276 radialement interne cylindrique de révolution '
autour de l'axe 202 et généralement complémentaire de la surface externe
du fourreau 260. Le bloc annulaire 274 possède une surface radialement
externe 277 de rayon inférieur à L'alésage 246. Enfin, le bloc annulaire 274
est délimité par deux facettes 278, 279, axialement externes, inclinées par
rapport à l'axe 202 pour être généralement parallèles aux facettes
délimitant le fond 247 de l'alésage 246. Ces facettes 278, 279, sont munies
d'une pluralité de lèvres annulaires 2790 conçues pour venir reposer sur les
facettes associées du fond 247 de l'alésage 246. ; . .
Bien entendu de nombreuses autres variantes de réalisation
peuvent être envisagées pour le joint 270.
Pour procéder à l'assemblage du rouleau conducteur qui vient
d'être décrit, on procède essentiellement comme suit.
Le fourreau 260 en acier inoxydable est assemblé par frettage
à l'intérieur de la frette interne en cuivre 250 (chauffage frette 250 et
refroidissement fourreau 260). La rondelle en acier inoxydable 264 est
engagée sur l'extrémité axialement externe du fourreau 260 et soudée sur
celui-ci.
La frette interne en cuivre 250 est alors assemblée par
frettage dans l'alésage 246 du corps en acier 240 (chauffage corps 240 et
refroidissement frette 250). Grâce à sa dimension inférieure, la rondelle
g
264 ne perturbe pas cet assemblage par frettage malgré la différence de
coefficient de dilatation thermique entre l'acier inoxydable et le cuivre, et
malgré l'étroite complémentarité prévue entre la frette interne en cuivre
250 et l'alésage 246 (rectitude et cote précise de la surface externe de la
frette 250 et de l'alésage 246, sur une grande longueur).
A la fin de l'engagement de la frette interne en cuivre 250, le
joint 270 subit une compression axiale qui provoqua une expansion radiale
de ce joint apte à garantir une bonne étanchéitê sur l'extrémité axialement
externe de la frette interne en cuivre 250.
La rondelle en acier inoxydable 262 peut alors être placée sur
l'extrémité axialement interne du fourreau 260 et soudée sur celui-ci et sur
le corps en acier 240.
On notera que selon l'invention, le corps en acier 240 est
monobloc. I1 ne présente pas d'embout similaire à l'embout 180 précité en _
regard de la figure 1. La résistance mécanique du rouleau 200 est ainsi
renforcée. Celui-ci peut supporter des efforts de torsion important, en
particulier tors d'un arrêt brutal de la rotation.
Selon l'invention, l'un au moins des deux tourillons 220 est
muni axialement sur l'extérieur de la frette interne en cuivre 250 d'au
moins un alésage traversant 249 s'étendant dans une direction générale
radiale par rapport à l'axe 202. Cet alésage est conçu pour déboucher dans
une boîte à eau destinée à récupérer l'eau de refroidissement circulant
dans le passage central 230 du rouleau. Une telle boîte à eau a été
esquissée sur la figura 2 sous la référence 300. Elle peut faire l'objet de
nombreux modes de rëalisation connus de l'homme de l'art et ne sera donc
pas décrite plus en détail par la suite. De préférence, chaque tourillon 220
possède au moins deux alésages radiaux 249 débouchant dans la boîte à eau .
300.
L'utilisation d'une telle boîte à eau 300 permet de libérer
l'extrémité axialement externe du tourillon 220, pour équiper par exemple
celle-ci de moyens d'entraînement à rotation.
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Plus précisément, de préférence, il est prévu des alésages
radiaux 249 sur un seul des deux tourillons 220, à savoir celui équipé des
moyens d'entraînement à rotation.
Dans ce cas, le fluide de refroidissent est introduit axiale
s ment, par le passage central 230 dans l'un des tourillons, et ressort au
niveau du second tourillon par les passages radiaux 249, dans la boîte à eau
300.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, pour
renforcer le contact électrique, il est prévu en outre un dépôt d'argenture
LO entre le corps en acier 240 et la frette interne en cuivre 250.
Ce dépôt d'argenture peut être formé soit sur la surface
interne de l'alésage 246, soit sur Ia surface externe de la frette 250.
De préférence, la surface externe du tourillon 240 est
chromée. _
IS Comme schématisé sur la figure 2 annexée, la surface externe
des corps en acier 240 peut être munie de portées 290, 292 pour des joints
associés à un roulement placé entra ces portées. La surface externe des
corps en acier 240 peut être munie également d'un .filetage 280 destiné à
recevoir un écrou servant au serrage de ce roulement. Les portées 290, 292
20 peuvent être formées par exemple en chrome, ou à l'aide d'une bague en
acier inoxydable, ou encore à l'aide d'une bague en acier inoxydable . .
revêtue d'oxyde de chrome.
Les filetages 280 peuvent être formés dans la masse des corps
en acier 240.
25 L'extrémité axiale des corps en acier 240 est adaptée de façon
connue en soi pour recevoir les moyens d'entraînement à rotation. A 'titre
d'exemple non limitatif, l'extrémité des corps en acier 240 peut être munie
d'un taraudage 2400, dans l'alésage 245, et d'un filetage externe 2402.
. Le taraudage 2400 et destiné à recevoir un bouchon
30 d'étanchéité.
Le filetage 2402 est destiné à recevoir un écrou de serrage de
la boîte à eau, et les moyens d'entraînement.
LO
Une portée de collecteur 294 peut être formée entre le
filetage 280 et la boîte à eau. Cette portée de collecteur 294 peut être
formée par dépôt d'argenture ou de cuivre par électrolyse par exemple.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode
de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes
variantes conformes à son esprit.
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