Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
-
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/FRg~ ~_331
Rouleau-d~flecteur pour un produit en bande
L'invention est du domaine du traitement de
surface et concerne une installation de traitement
d'un produit en bande passant sur au moins un rouleau
déflecteur au moins partiellement immergé dans un bain
de traitement tel qu'un métal liquide ou un liquide
agressif comme un acide. Cependant, l'invention
s'applique plus spécialement à une installation de
galvanisation par passage d'une bande métallique dans
un bain de métal liquide, en particulier du zinc en
fusion.
Dans une ligne de galvanisation, on fait
descendre la bande de métal à traiter à l'intérieur
d'un bain à base de zinc liquide en la faisant passer
sur au moins un rouleau déflecteur immergé dans le
bain et limité par une enveloppe cylindrique dont
l'axe est perpendiculaire à la direction de défilement
de la bande. Le rouleau prend appui sur deux
tourillons placés à ses extrémités et montés rotatifs
sur deux supports fixes écartés, par l'intermédiaire
de deux paliers centrés sur l'axe du rouleau.
Le rouleau déflecteur s'étend sensiblement sur
toute la largeur du bac contenant le bain de métal
liquide.
Dans certains cas, les deux tourillons
traversent les parois latérales du bac, les paliers de
support et de centrage de l'arbre étant ainsi placés à
l'extérieur du bain. Mais les parois du bac sont
percées d'orifices de passage des tourillons et il est
difficile d'assurer l'étanchéité nécessaire. De plus,
la position du rouleau ne peut pas etre modifiée.
C'est pourquoi l'on préfère, généralement,
monter les tourillons du rouleau déflecteur aux
extrémités de deux bras écartés plongeant dans le bain
de traitement. De la sorte, on évite de percer des
orifices dans les parois du bac et il est possible, en
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/FR9~6J'(i C331
cas de besoin, de régler la position du rouleau
déflecteur.
Les tourillons sont alors immergés dans le
bain et l'on ne peut, généralement, pas éviter la
pénétration à l'intérieur des paliers d'une certaine
quantité du liquide de traitement.
on a constaté, cependant, que le liquide de
traitement pouvait parfois servir de lubrifiant, en
particulier dans les installations de galvanisation
dans lesquelles la bande passe dans un bain de métal
liquide tel que du zinc. Dans ce cas, on favorise la
circulation du métal à l'intérieur du palier.
Dans une disposition décrite, par exemple,
dans le document DE-A-1129796, chaque tourillon du
rouleau est logé dans un large orifice ménagé à
l'extrémité du bras de support et prend appui sur
celui-ci par l'intermédiaire d'une série d'éléments de
roulement écartés les uns des autres de façon à
faciliter la circulation du métal. Ces éléments sont
réalisés en un matériau céramique pour résister à la
corrosion et à l'usure.
En effet, le métal fondu se trouve, à une
température assez élevée et est souvent relativement
agressif et corrosif, même dans le cas du zinc.
Etant donné que la bande passe, normalement,
sur la partie inférieure de l'enveloppe du rouleau,
celui-ci est sollicité vers le haut et les éléments de
roulement peuvent donc être disposés simplement sur
une face d'appui demi-circulaire, au dessus du
tourillon.
Dans un mode de réalisation plus récent,
décrit dans le document EP-A-0556833, chaque tourillon
est muni d'une portée cylindrique réalisée en
céramique et prenant appui sur le support fixe par
l'intermédiaire de barrettes ou d'éléments demi-
CA 02220029 1997-10-31
W097/00334 PCT~R9G~-931
circulaires accolés. Mais, on peut aussi utiliser un
palier de type classique, comprenant une bague interne
enfilée sur le tourillon et une bague externe montée
sur le support fixe, entre lesquelles sont interposés
des éléments de roulement.
Dans ce document, les parties actives du
palier sont réalisées en une matibre composite
constituée d'un matériau céramique fritté et d'un
matériau lubrifiant solide tel que du graphite, de
facon à résister à la corrosion et à l'usure.
Dans toutes ces dispositions connues, on
utilise donc, pour réaliser le palier, un matériau à
base de céramique. or, de telles pièces en céramique
sont, normalement, assez couteuses et fragiles.
De plus, les paliers sont montés dans des
parties métalliques soumises à la corrosion. Il est
donc nécessaire de permettre un démontage facile du
rouleau et de ses paliers pour des opérations de
maintenance et, éventuellement, le remplacement des
parties usées.
Dans les dispositions connues, les opérations
de montage d'entretien et de maintenance restent
relativement compliquées et délicates.
De plus, les conditions de fonctionnement
génèrent des contraintes importantes, liées aux
déformations et aux dilatations des différents
éléments, pouvant dégrader la qualité de
fonctionnement du rouleau.
En particulier, les deux tourillons du rouleau
sont maintenus axialement par des butées sur les
r extrémités des bras de support des paliers qui
s'étendent chacun vers le bas à partir d'une poutre
transversale passant au dessus du bac et il est
difficile d'éviter totalement les vibrations.
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/F'R96/00931
Par ailleurs, le métal liquide qui sert de
lubrifiant doit pénétrer librement à l'intérieur de
chaque palier et, à cet effet, il faut laisser, entre
les différentes parties actives du palier, des jeux
qui augmentent les risques de vibrations.
De plus, on sait qu'il peut se former à
l'intérieur du zinc, des particules d'oxydes ou
d'alliages formés avec le fer, qui ont tendance a
grossir au cours du temps et peuvent entrainer le
blocage du palier ou, du moins, perturber son
fonctionnement.
Pour remédier à ces inconvénients, dans une
autre disposition connue par le document JP-A-4-83858,
le rouleau est muni de joints d'étanchéité annulaires
interposés entre les parties fixes et tournantes et
qui sont prévus, théoriquement, pour éviter toute
pénétration du métal liquide à l'intérieur des
paliers.
Lorsque le tourillon est solidaire du rouleau
et tourne avec celui-ci, le palier prend appui sur le
support fixe et doit être muni de joints d'étanchéité
sur ses deux côtés.
Les tourillons peuvent aussi être fixés sur
les bras de support, le rouleau étant alors constitué
d'une enveloppe tubulaire sur laquelle sont montés les
paliers enfilés sur les deux tourillons fixes.
Dans les deux cas, cependant, pour avoir une
efficacité suffisante, le système d'étanchéité qui
doit être placé entre le rouleau et le support fixe
doit être constitué d'un ensemble de joints accolés
couvrant une certaine longueur du tourillon ce qui
conduit à limiter la longueur de la partie active du
rouleau par rapport à l'écartement entre les supports
fixes.
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/P'R96/00931
L'invention a pour objet de remédier à
l'ensemble de ces inconvénients et permet, en
particulier, de réaliser, à la température de
fonctionnement, une auto-compensation des ~eux
assurant le serrage des paliers de façon à éviter les
vibrations sans risques de détérioration des paliers.
De plus, grâce à un montage particulièrement simple
des différents organes, les opérations de maintenance,
notamment, pour le démontage et l'entretien des
paliers sont facilitées.
L'invention s'applique donc, d'une façon
générale, à un rouleau déflecteur pour un produit en
bande défilant dans un bain de liquide de traitement
contenu dans un bac, ledit rouleau comprenant une
enveloppe cylindrique ayant un axe perpendiculaire à
la direction longitudinale de défilement et montée
rotative sur deux supports fixes écartés, par
l'intermédiaire de deux tourillons associés chacun à
un palier comprenant au moins deux parties tournant
l'une dans l'autre et centrées sur ledit axe,
respectivement une partie interne montée sur le
tourillon et une partie externe, l'une desdites
parties étant solidaire du support fixe correspondant
et l'autre partie étant solidaire du rouleau et
tournant avec celui-ci.
Conformément à l'invention, chacun des deux
paliers est logé à l'intérieur d'un boitard annulaire
entourant le tourillon et dans lequel peut pénétrer le
liquide de traitement, chaque palier étant entièrement
constitué d'éléments réalisés en une matière céramique
susceptible de résister à l'usure et à la corrosion du
liquide de traitement et ledit boitard est associé à
des moyens de maintien du palier susceptibles de
compenser les dilatations différentielles des éléments
du palier par rapport au boitard de facon à réaliser,
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCTIFR9GI!~C331
à la température de fonctionnement, un serrage des
deux parties du palier, respectivement, dans le
boitard et sur le tourillon, sans risque de rupture
des éléments en céramique.
En particulier, le boitard est réalisé en un
métal ayant un coefficient de dilatation supérieur à
celui de la céramique constituant les éléments du
palier et est associé à des moyens de compensation de
la dilatation relative du boitard par rapport au
palier pour le serrage de la partie externe du palier
dans le boitard.
De même, chaque tourillon est réalisé en un
métal ayant un coefficient de dilatation supérieur ~
celui de la céramique constituant les éléments du
palier et la partie interne du palier est enfilée sur
une portée lisse du tourillon avec un jeu de montage à
froid qui peut être compensé en service par les
dilatations différentielles de la partie interne du
palier en céramique et du tourillon en métal, ledit
jeu étant déterminé en fonction des dimensions des
pièces et de la nature des matériaux de telle sorte
que, à la température du bain de liquide, la partie
interne du palier soit serrée sur le tourillon sans
risque de rupture.
Selon une autre caractéristique
particulièrement avantageuse de l'invention, le
boitard annulaire comprend une paroi latérale
cylindrique et deux flasques muni chacun d'un orifice
de passage du tourillon et les moyens de maintien du
palier comportent une bague de blocage interposée,
avec un simple jeu de montage à froid, entre la partie
externe du palier et la paroi latérale du boitard et
réalisée en un métal ayant un coefficient de
dilatation supérieur à celui du boitard, ladite bague
étant munie d'au moins une fente radiale permettant un
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/F'R96~C ~331
allongement circonférentiel de la bague sous l'effet
de la dilatation à la température de fonctionnement,
avec compensation des jeux pour le serrage du palier
dans le boitard.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la
bague annulaire de blocage est constituée d'une série
de plots couvrant chacun un secteur circulaire et
régulièrement répartis autour de l'axe de facon à
entourer complètement la partie externe du palier,
chaque plot étant séparé des plots adjacents par des
espaces permettant la dilatation circonférentielle de
l'ensemble de la bague à la température de service.
En particulier, la bague annulaire de blocage
peut être réalisée en acier inoxydable austénitique et
le boitard en un acier inoxydable ferritique ou
martensitique.
Chaque plot présente, avantageusement, une
forme sensiblement parallélépipédique ayant une face
interne incurvée ayant un rayon de courbure
correspondant au diamètre externe de la partie externe
du palier à la température de service.
De préférence, le palier est un palier à
roulement comprenant une bague interne enfilée sur le
tourillon, une bague externe logée dans le boitard et
une pluralité d'éléments de roulement interposés entre
la bague interne et la bague externe.
Par ailleurs, le boitard annulaire comprenant
au moins une paroi latérale cylindrique et deux
flasques, les moyens de maintien du palier dans le
boitard comportent une rondelle élastique prenant
appui dans le sens axial, d'un côté sur la partie
externe du palier et de l'autre sur l'un des flasques
du boitard pour l'application du palier contre l'autre
flasque.
~ = = = ~
CA 02220029 1997-10-31
W097/00334 PCT~R96/00931
Selon une autre caractéristique très
avantageuse de l'invention, le boitard annulaire
_rend au moins un orifice de passage du tourillon
associé à au moins un joint annulaire filtrant
permettant la pénétration à l'intérieur du boitard du
liquide de traitement en bloquant les particules
solides telles que des oxydes ou des impuretés, de
~; ~~ions supérieures à une limite donnée.
En particulier, chaque joint filtrant peut
être constitué de deux bagues enfilées l'une sur
l'autre, respectivement une bague interne montée sur
le tourillon et une bague externe montée sur le
boitard, les deux bagues étant séparées par un espace
annulaire dont la largeur correspond à la limite de
passage des particules solides. De préférence, les
deux bagues du joint filtrant sont réalisées en un
matériau céramique.
De plus, la bague externe du joint peut
constituer une butée de maintien axial prenant appui
sur la partie interne du palier.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les
deux tourillons sont fixés, respectivement sur les
deux supports et les deux boitards sont enfilés
respectivement dans des alésages ménagés aux deux
extrémités du rouleau, de telle sorte que ce dernier
s'étende sur pratiquement toute la largeur disponible
entre les deux supports fixes.
Chaque boitard comprend une coupelle fermée
par un couvercle et limitée par un fond et une paroi
latérale cylindrique, limitant un logement pour le
palier et enfilée sans jeu dans un alésage ménagé à
l'extrémité correspondante de l'enveloppe du rouleau,
le boitard étant muni de moyens d'application
élastique du palier contre le fond de la coupelle en
prenant appui sur le couvercle.
CA 02220029 1997-10-31
W097/00334 PCT~R96/00931
De préférence, le rouleau est alors constituée
d'une simple enveloppe cylindrique entourant un arbre
fixe qui relie les deux bras de support de façon à
constituer un cadre rigide, les paliers étants enfilés
sur deux tourillons ménagés aux deux extrémités de
l'arbre fixe et placés chacun dans un boitard enfilé
dans l'extrémité correspondante de l'enveloppe
cylindrique.
Mais l'invention peut également s'appliquer à
toute disposition dans laquelle les deux tourillons
sont montés respectivement aux deux extrémités du
rouleau et tournent avec celui-ci, chaque boitard
étant alors monté sur le support fixe correspondant.
L'invention est applicable spécialement à une
installation de galvanisation dans laquelle le liquide
de traitement est un métal en fusion, en particulier
du zinc.
Cependant, l'invention peut aussi trouver
d'autres applications, en particulier dans tous les
cas, où le liquide de traitement est un milieu
corrosif à une température relativement élevée, par
exemple supérieure à 250~C.
Divers autres avantages et caractéristiques de
l'invention ressortiront de la description suivante
donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif,
en regard des dessins annexés, sur lesquels:
La Figure l représente un croquis d'une
installation de traitement d'un produit en ~ande.
La Figure 2 représente en coupe transversale
l'installation de la Figure l.
La Figure 3 est une vue en coupe axiale d'une
réalisation particulière d'une des extrémités du
rouleau déflecteur.
La Figure 4 est une vue en coupe suivant la
ligne IV-IV de la Figure 3.
CA 02220029 ls97-lo-3
W097/00334 PCT~R96/00931
La Figure 5 est une vue de face partielle du
roulement de la Figure 4.
La Figure 1 montre schématiquement une
installation de traitement d'un produit A en bande,
comprenant un bac 1 rempli d'un bain lO de liquide de
traitement et des moyens non représentés de commande
du défilement du produit A en bande, à l'intérieur du
bain lO.
Dans le cas le plus courant d'une installation
de galvanisation, le bain lO est constitué d'un métal
en fusion tel que du zinc.
Le produit A en bande passe sur un rouleau
déflecteur 2 immergé dans le bain lO et sort du bain
. suivant une direction sensiblement verticale.
Des rouleaux décalés 12, 13 placés à la sortie
du bain lO, de part et d'autre de la bande A,
permettent de stabiliser celle-ci tout en fixant sa
position verticale de défilement.
Le rouleau déflecteur 2 est monté rotatif sur
deux tourillons 4, 4', par l'intermédiaire de deux
paliers 3, centrés sur l'axe 20 du rouleau, qui est
perpendiculaire à la direction longitll~;n~le D du
défilement du produit A.
Généralement, les tourillons sont ménagés aux
deux extrémités du rouleau et tournent donc avec
celui-ci, dans des paliers portés par les extrémités
de deux bras de support ll, ll' plongeant dans le
bain.
Cependant, dans le mode de réalisation
préférentiel représenté sur la figure 2, les deux
tourillons 4, 4' sont fixés sur les extrémités de deux
bras de support 11, les paliers 3, 3' étant intégrés,
respectivement dans les deux extrémités du rouleau 2.
Les deux tourillons 4, 4' sont ménagés, de préférence,
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/F'R96/00931
aux extrémités d'un arbre fixe 40 qui s'étend entre
les extrémités des deux bras de support 11, 11'.
Ainsi, l'ensemble des deux bras 11, 11' fixés
à leur partie supérieure sur une traverse 14
s'étendant au-dessus du bac 1 et reliés à leur partie
inférieure par l'arbre 40, forme un cadre rigide. Une
telle disposition est donc beaucoup plus stable que
les dispositions habituelles.
Le rouleau déflecteur 2 est alors constitué
d'une enveloppe cylindrique creuse en forme de virole
21, enfilée sur l'arbre fixe 40 dont les deux
extrémités 4, 4' forment les deux tourillons sur
lesquels sont montés les deux paliers 3, 3' logés
chacun dans un boitard 5, 5' enfilé dans l'extrémité
correspondante du rouleau 21.
De ce fait, l'enveloppe cylindrique 21
constituant la surface active du rouleau couvre
pratiquement toute la largeur disponible entre les
deux bras de support 11, 11'.
Chaque boitard 5 forme un logement annulaire
pour le palier 3, limité par une paroi latérale 51 et
deux flasques 52, 53, percés chacun d'un orifice
central 34, 34' de passage du tourillon 4.
Ces deux orifices 34, 34' sont équipés de
joints 7, 7' mais il faut noter que ces joints, qui
seront décrits en détails plus loin, n'ont pas pour
objet d'assurer une étanchéité suffisante pour éviter
la pénétration du liquide 10 dans le boitard 5 et sont
prévus seulement pour retenir des particules solides
ou impuretés de dimensions supérieures à une limite
donnée et qui pourraient perturber le fonctionnement
du palier.
Cependant, même dans le cas d'un métal
liquide, si l'on autorise la pénétration de celui-ci
dans le logement contenant le palier, on ne cherche
CA 02220029 1997-10-31
W097/00334 pcT~Rs6/oo93l
pas à lui donner un rôle de lubrifiant. Il en résulte
que, pour éviter les risques d'usure et de corrosion,
toutes les parties actives du palier doivent être
réalis~es en une matière céramique adéquate.
Toutefois, les autres parties du dispositif
doivent être réalisées en métal et, même si l'on
utilise un acier inoxydable et susceptible de résister
à la corrosion du liquide de traitement, on ne peut
éviter une certaine usure et il est nécessaire de
pouvoir remplacer facilement et rapidement les pièces
détériorées.
Il faut donc menager, à froid, des jeux de
montage, respectivement entre le palier 3 et le
boitard 5 et entre le boitard 5 et le rouleau 2.
Dans le sens axial, le palier 3 peut être
applique contre le fond 53 du boitard 5 par une
rondelle elastique 63 prenant appui, d'un côte sur le
couvercle 6 et de l'autre sur la bague externe 31 du
palier 3.
Dans le sens radial, en revanche, on a
constate qu'il etait essentiel de tenir compte des
dilatations differentielles entre le palier en
ceramique et les parties metalliques.
En effet, la matière ceramique constituant les
divers elements du palier qui est coûteuse et
relativement fragile, presente, en outre, un
coefficient de dilatation assez inférieur à celui du
metal utilise pour realiser les differentes parties du
rouleau.
Il va donc se produire des dilatations
differentielles entre les pièces metalliques et le
palier.
Le tourillon 4 sur lequel est enfilee la bague
interne 32 se dilate plus que celle-ci et les
.--
CA 02220029 lss7-l0-3l
W097/00334 PCT~R~6i~_331
contraintes radiales qui en résultent pourraient
entrainer la rupture de la bague.
En revanche, la bague externe 31 se dilate
moins que le boitard annulaire qui l'entoure et les
jeux peuvent augmenter avec un risque de dé-
solidarisation du palier.
Dans le cas le plus courant où le liquide de
traitement est un métal en fusion, l'ensemble du
rouleau 5 est soumis à des conditions de température
relativement élevée. Par exemple, dans le cas d'un
traitement de galvanisation par trempage dans un bain
de zinc, la température sera de l'ordre de 450 C. La
température varie en fonction du métal utilisé peut
être inférieure dans le cas d'un étamage. Cependant
dans tous les cas, le paramètre de la température est
un élément parfaitement maîtrisé et la bonne
conductivité thermique des matériaux utilisés assurant
ainsi une répartition homogène de la température de
tous les éléments du rouleau 2 qui est totalement
immergé dans le bain du liquide de traitement qui peut
pénétrer dans le boitard 5 par des orifices 34, 34' de
passage du tourillon 4.
D'ailleurs, l'enveloppe 21 du rouleau 2 peut
avantageusement être munie d'orifices 24 permettant au
liquide de traitement de s'introduire à l'intérieur du
rouleau, de façon que l'ensemble du rouleau 2, de
l'arbre 40 et des paliers 3 baigne à l'intérieur du
liquide de traitement.
La température de fonctionnement à laquelle
sont soumise les différentes pièces étant ainsi
homogène et sensiblement constante, il est possible de
choisir, pour réaliser les différentes parties du
dispositif, des matériaux ayant des coefficients de
dilatation différents et de calculer avec précision
les dimensions des pièces de façon à ménager, à froid,
CA 02220029 1997-10-31
14
WO 97/00334 PCT/FR96/00931
des jeux permettant un montage facile et qui seront
compensés, à la température de fonctionnement, par les
dilatations différentielles pour réaliser, en service,
le serrage du palier sans risque de blocage ni de
détérioration des éléments du palier.
on va donc choisir la matière des matériaux et
les ~im~n~ions des pièces pour éviter, d'une part un
serrage excessif pouvant entrainer la rupture d'un
élément en céramique et, d'autre part, une
augmentation des jeux pouvant entrainer un desserrage
du palier.
De plus, pour diminuer les risques de
vibrations, on utilise, de préférence, un palier à
roulement comprenant des éléments de roulement tels
que des rouleaux 33 ou des billes montés sur une cage
35 et interposés entre une bague interne fixe 32 et
une bague externe tournante 31.
Il faut donc que le serrage du palier d~ aux
dilatations différentielles ne supprime pas les ~eux
fonctionnels nécessaires à la rotation de la partie
tournante.
Le choix des matériaux dans lesquels sont
réalisés les différents organes et les ~;m~-~ions de
ceux-ci, notamment les jeux laissés à froid pour le
montage, vont donc dépendre de la position et de la
fonction desdits organes.
Comme le montre la figure 3 qui est une vue de
détail, en coupe axiale, d'une extrémité du rouleau 2,
chaque palier 3 qui, dans l'exemple représenté est du
type à roulement, comprend une bague externe 31
enfilée dans le boitard annulaire 5 et une bague
interne 32 qui est enfilée sur une portée lisse 41
ménagé sur le tourillon 4, et vient en butée contre un
épaulement 42 de l'arbre 40.
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/FRg6/'~ _931
Le boitard 5 est constitué, de préférence,
d'une coupelle 54 limitée par une paroi cylindrique 51
et un fond 53, qui est enfilée dans un alésage 22
ménagé à l'extrémité correspon~nte de l'enveloppe 21
du rouleau et ayant un diamètre égal au diamètre
externe de la paroi latérale 51, au jeu de montage
près. De plus, la coupelle 54 est munie d'un rebord
annulaire formant une bride 55 qui est appliquée
contre l'extrémité 23 de l'enveloppe cylindrique 21 du
rouleau.
L'ensemble est fermé par un couvercle 6 ayant
un rebord circulaire 61 qui recouvre la bride 55 de la
coupelle et une partie interne 62 qui s'engage dans un
alésage correspondant 56 de la coupelle 54 avec, à
froid, le jeu simplement nécessaire au montage.
L'ensemble du boitard 5 est ainsi intégré dans
l'extrémité de l'enveloppe 21 et fixé de façon
amovible sur celle-ci par des vis 24 prenant appui sur
le rebord périphérique 61 du couvercle 6.
Cependant, ce mode de fixation n'est prévu
qu'à titre de sécurité car, selon l'invention, on
utilise les dilatations différentielles pour réaliser
une solidarisation parfaite, à chaud, des différentes
pièces entre lesquelles sont ménagés, à froid, les
jeux de montage nécessaires.
En particulier, la coupelle 54 du boitard 5,
qui est enfilée dans l'alésage 22 de l'enveloppe 21,
peut être réalisée dans le même métal que celle-ci,
par exemple un acier inoxydable ferritique ou
martensitique.
En revanche, le couvercle 6 dont la partie 62
est enfilée dans l'alésage 56 de la coupelle 54 est
réalisé, de préférence, dans un métal ayant un
coefficient de dilation un peu plus élevé, par exemple
un acier inoxydable austénitique. Ainsi, les
CA 02220029 l997-lO-3l
16
WO 97/00334 PCT/~R9~ 931
dilatations différentielles déterminent un blocage de
l'ensemble du boitard sur l'enveloppe 21 à la
température de service alors que, à froid, on peut
laisser, entre les pièces un jeu m; n; ~1 permettant un
montage et un démontage facile.
Le palier 3 comprend une bague interne 32
enfilée sur la portée 41 du tourillon 4. Celui-ci est
réalisé, comme l'arbre 40, en un acier inoxydable dont
le coefficient de dilatation est plus élevé que celui
de la céramique. On détermine donc les diamètres
relatifs de la portée 41 et de la face intérieure de
la bague interne 32 de façon à bénéficier à froid d'un
jeu qui facilite le montage et est annulé à la
température du bain 10 par la dilatation relative du
tourillon 4, ce jeu étant, cependant, calculé en
fonction de la température et de la nature des
matériaux de façon que les contraintes de serrage
résultant de la dilatation ne soient pas excessives et
ne risquent pas d'entrainer la rupture de la bague
interne 32.
Inversement, la dilatation du boitard 5 est
plus forte que celle de la bague externe 31 du palier
3 et pourrait déterminer un jeu entrainant le
desserrage du palier et un risque de vibrations.
C'est pourquoi, le palier 3 est maintenu
radialement dans le logement du boitard 5 par une
bague de blocage 8 interposée entre la bague externe
31 et la paroi latérale 51 et réalisée en un métal
dont le coefficient est plus élevé que celui du
boitard, par exemple un acier inoxydable austénitique,
le boitard étant en acier ferritique.
L'épaisseur de cette bague 8 a donc tendance à
augmenter et à compenser la dilatation relative de la
paroi latérale 51, en déterminant un serrage du palier
qui est, cependant, limité de façon à éviter le risque
CA 02220029 1997-10-31
WO 97/00334 PCT/F'R~G/'1~_3.31
de L ~ Lu~ e des parties en céramique et à conserver le
jeu fonctionnel nécessaire au roulement du palier.
Cependant, la bague 8 est munie d'au moins une
fente permettant d'absorber la dilation de la bague 8,
qui se produit essentiellement dans le sens
circonférentiel.
De façon particulièrement avantageuse, la
bague de blocage 8 est constituée, comme le montre la
figure 4, d'une série de plots 81 disposés l'un à la
suite de l'autre, chaque plot étant séparé des plots
adjacents par un espace 82.
Chaque plot 81 a une forme sensiblement
parallépipédique et couvre un secteur circulaire de
façon que les faces incurvées des plots successifs
venant en contact avec la bague externe 31 du palier 3
et la face interne de la coupelle 54 se raccordent
tangentiellement pour reconstituer une bague annulaire
dont la longueur circonférentielle peut varier grace
aux espaces 83 laissés entre les plots. Ces derniers
sont centrés séparément sur le fond 53 du boitard 5,
chacun par une goupille 84 qui s'engage dans un
alésage correspondant ménagé dans le fond 53.
Les plots 81 sont ainsi maintenus et répartis
uniformément dans la coupelle 54, autour de la bague
extérieure 31. Le montage à froid de ces goupilles 24
est réalisé avec un jeu déterminé de façon à etre
compatible avec les dilatations différentielles des
éléments constitutifs à la température de
fonctionnement.
De préférence, on donne à la face interne
incurvée 85 de chaque plot un rayon de courbure égal à
celui qui est atteint, à la température de service,
par la face extérieure de la bague externe 31. Compte
tenu des dilatations on assure ainsi une répartition
CA 02220029 1997-10-31
18
W097/00334 PCT~R96/00931
uniforme des contraintes de serrage sur toute la
périphérie du palier 3.
Les éléments roulants 33 interposés entre la
bague interne 32 et la bague externe 31 du palier 3
peuvent être des billes sphériques ou bien des
rouleaux dont le profil est avantageusement déterminé
pour permettre une déflection angulaire en cas de
désalignement entre les tourillons 4, 4' et
l'enveloppe 21 du rouleau 2. Par exemple, les éléments
roulants peuvent avoir une forme cylindrique arrondie
à ses extrémités ou bien une forme en tonneau.
Selon une autre caractéristique
particulièrement avantageuse de l'invention, les
orifices 34, 34' ménagés respectivement sur le
couvercle 6 et le fond 53 du boitard 5 pour le passage
du tourillon 4 sont munis chacun d'un joint filtrant
7, 7' constitué de deux bagues enfilées l'une dans
l'autre avec un faible jeu qui laisse passer le métal
liquide en retenant les particules solides ou
impuretés de dimensions supérieures à l'épaisseur
dudit jeu et correspondant à une limite donnée.
Du côté externe, le joint filtrant 7 comprend
une bague 71 enfilée sur la portée 41 du tourillon 4
et une bague 72 montée sur le couvercle 6 du boitard.
Du côté interne, le joint filtrant 7' comprend
une bague fixe 71' enfilée sur l'épaulement 42 de
l'arbre 40 et une bague tournante 72' montée sur le
pourtour de l'orifice 34' ménagé sur le fond 53 de la
coupelle 54.
~es deux paires de bagues 71, 72 et 71', 72',
constituant, respectivement, les deux joints filtrants
7, 7' sont réalisées, de préférence, en un matériau
céramique de même nature que le palier 3. Ce dernier
est appliqu~ contre le fond 53 de la coupelle 54 par
une rondelle élastique 63 qui est centrée sur la bague
CA 02220029 lss7-l0-3l
W097/00334 PCT~R96~D~31
tournante 72 et vient en appui, d'un côté sur le
couvercle 6 du boitard 5 et de l'autre sur la bague
externe 31 du palier 3 dont la bague interne 32 est
appliquée contre l'épaulement 42 de l'arbre 40.
La bague 72 permet de limiter le déplacement
axial de l'enveloppe 21 du rouleau par rapport au
tourillon 4 et assure ainsi la fonction de butée
axiale.
En outre, l'espace annulaire 73 qui est laissé
entre la bague fixe 71 et la bague tournante 72 permet
la circulation du métal liquide à l'intérieur du
boitard mais présente une épaisseur assez réduite pour
assurer une filtration des oxydes et des impuretés
contenus dans le métal.
On peut ainsi éviter l'introduction à
l'intérieur du boitard des alliages de fer et de zinc,
appelés "dross" qui auraient tendance à se déposer
entre les parties actives du palier.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation
encore plus avantageux les bagues tournantes 72, 72'
peuvent être munies, sur leurs faces intérieures, de
gravures hélicoïdales orientées de facon à provoquer
une mise en circulation du liquide vers l'extérieur du
logement du palier.
De la sorte, on évite le confinement du zinc à
l'intérieur du logement et les oxydes ou impuretés qui
auraient pu s'y former sont évacués avant d'avoir pu
grossir.
Tout risque de blocage est ainsi évité.
Comme on l'a indiqué les parties fixes et
tournantes du rouleau sont réalisées, normalement, en
acier inoxydable.
L'enveloppe 21 du rouleau 2, l'arbre 40, et la
coupelle 54 du boitard, sont réalisés dans des aciers
inoxydables ferritiques ou martensitique, le couvercle
CA 02220029 1997-10-31
W097/00334 PCT~6/00931
6 pouvant, lui-même, être en acier inoxydable
austénitique, ainsi que les plots 23, constituant la
bague de serrage.
Tous les éléments du palier 3 ainsi que
l'ensemble des bagues 71, 72, 71', 72', formant joints
sont réalisés en céramique.
Pour les pièces métalliques, on pourrait aussi
utiliser des métaux spéciaux, par exemple le titane.
Dans la forme préférée de l'invention,
l'installation permet de réaliser une galvanisation.
Dans ce cas, le bain de traitement est à base de zinc
liquide et la température de fonctionnement est
généralement comprise entre 445 C et 460 C et ne doit
pas dépasser 480~C.
Dans le cas d'un étamage, le bain de
traitement est à base d'étain et sa température de
fonctionnement est généralement comprise entre 250 ~ C
et 300 ~ C .
Dans le cas d'un aluminiage, le bain de
traitement peut être à base de plomb, à une
température comprise entre 330 C et 350 C, OU à base
de nickel, à une température de l'ordre de 450 C, OU
encore à base d'aluminium, à une température
supérieure à 650 ~ C .
D'ailleurs, l'invention ne se limite
évidemment pas aux détails des modes de réalisation
décrits précédemment mais couvre également les
variantes employant des moyens équivalents et restant
dans le cadre de la protection défini par les
revendications.
En particulier, dans le mode de réalisation
préférentiel qui vient d'être décrit, les tourillons
sont fixes, les paliers étant intégrés, avec leurs
boitard, dans les extrémités du rouleau. L'invention
peut cependant s'appliquer à la disposition inverse,
CA 02220029 l997-lO-3l
21
WO 97/00334 PCT/FR96/00931
dans laquelle les tourillons ménagés aux deux
extrémités du rouleau, tournent avec celui-ci, les
paliers étant alors logés dans les boitards fixés sur
les supports fixes.
Par ailleurs, si l'utilisation de paliers à
roulement permet d'éviter les vibrations, l'invention
pourrait s'appliquer à d'autres types de paliers, par
exemple, des paliers lisses comprenant simplement deux
bagues enfilées l'une dans l'autre et associées à des
moyens pour assurer la circulation du métal liquide
entre la partie fixe et la partie tournante.
D'autre part, dans la mesure où l'on ne
cherche pas particulèrement à utiliser le liquide de
. traitement comme lubrifiant, l'invention pourrait
s'appliquer à d'autres installations comportant un ou
plusieurs rouleaux immergés dans un liquide de
traitement par exemple pour le décapage à l'acide ou
un traitement par électrolyse.
Les signes de référence insérés après les
caractéristiques techniques mentionnées dans les
revendications, ont pour seul but de faciliter la
compréhension de ces dernières, et n'en limitent
aucunement la portée.
