Brevet FR2725642A1 — publié le 19960419

L'invention concerne un procédé de nettoyage de la surface de matériaux tels que, par exemple, de l'acier, de l'inox, de la fonte, du plastique et autres, salis ou revêtus par une couche ou un dépôt de matières parasites, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé, utilisant un générateur de vibrations mécaniques couplé au matériau à nettoyer. De nombreuses installations sont polluées en raison de leur fonctionnement et/ou de leur séjour dans un milieu salissant, voire agressif. C'est le cas, par exemple, d'une chaudière à combustion, dont les pièces constitutives ou situées à proximité sont progressivement recouvertes de particules solides issues de la combustion, par exemple d'un carburant fossile. Ces particules forment à terme un dépôt solide à la surface des pièces, pouvant favoriser une amorce de corrosion ou gêner le mouvement de pièces mobiles. De même, l'intérieur des tubes de la chaudière peut être progressivement obstrué par des dépôts de calcaire ou d'autres particules en suspension dans les fluides, en particulier dans l'eau, circulant dans les tubes. Ces dépôts nuisent gravement à la sécurité de l'installation de chauffage en étant responsables, localement, de surpressions pouvant entraîner, dans les cas les plus dramatiques, la rupture de la canalisation. Le fonctionnement sûr et efficace d'installations du type chaudières, échangeurs thermiques, tours de refroidissement, conduites de transport de fluides et autres nécessite donc que celles-ci soient régulièrement et efficacement nettoyées. A cet égard, on connait à ce jour plusieurs procédés de nettoyage de la surface de matériaux. Il est, par exemple, connu d'utiliser des moyens mécaniques tels que, notamment, la projection de matières abrasives pulvérulentes ou de fluides sous 2 2725642 pression ou encore l'application, sur le matériau à nettoyer, de chocs mécaniques répétés et souvent violents destinés à provoquer le décollement de la couche de saleté incrustée. Il est également connu d'utiliser des moyens chimiques tels que, par exemple, des attaques acides. Ces techniques, coûteuses en temps de mise en oeuvre et, pour certaines d'entre elles, en produit nettoyant, ne garantissent pas pour autant un nettoyage parfait de la saleté déposée. En effet, certains endroits de l'installation à nettoyer restent inaccessibles au jet de matière pulvérulente ou de fluide sous pression. Par ailleurs, ces techniques ne garantissent pas l'intégrité de la surface à nettoyer, leur action étant difficile à limiter à la seule couche de saleté. Enfin, les techniques utilisant un produit de nettoyage tel que, par exemple, une matière pulvérulente ou un acide, augmentent considérablement les quantités finales de déchets, souvent très polluants, recueillies et qu'il est nécessaire de traiter, ce qui augmente d'autant les coûts de mise en oeuvre. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de nettoyage de matériaux consistant à communiquer des vibrations mécaniques entretenues à la couche ou au dépôt de matières parasites recouvrant, au moins partiellement, les surfaces des matériaux à nettoyer. Sous l'effet de ces vibrations, la couche ou le dépôt polluant est décollé de la surface des matériaux à nettoyer et pulvérisé. Le procédé selon la présente invention ne nécessite aucun produit additionnel du type, par exemple, matière pulvérulente ou acide. Il est donc simple, peu coûteux à mettre en oeuvre et peu polluant, les déchets produits étant limités aux seules particules décollées des surfaces nettoyées. 3 2725642 Par ailleurs, ce procédé n'altère pas l'état de surface des matériaux nettoyés, les vibrations mécaniques étant interrompues dès que la surface du matériau à nettoyer est propre. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, la fréquence des vibrations mécaniques est adaptée à la nature physico-chimique des dépôts à enlever, située à l'intérieur du spectre d'absorption du (ou des) matériau(x) polluant(s) formant une couche superficielle sur la surface du matériau à nettoyer et, de préférence, égale à la fréquence propre de la couche ou du dépôt parasite. Les fréquences propres des matériaux polluants étant généralement très différentes de celles des matériaux à nettoyer, ces derniers ne sont que très faiblement excités, à des niveaux de vibrations très inférieurs à leurs limites d'élasticité et de résistance mécanique à la rupture ce qui, ici encore, élimine tout risque d'endommager le matériau nettoyé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention en référence au dessin accompagnant dans lequel: 25. la figure 1 est une vue schématique du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprenant un générateur de fréquences relié à un générateur d'oscillations mécaniques solidaire de la pièce à nettoyer; 30. la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention appliqué au nettoyage d'une chemise en inox d'une cheminée d'une tour de refroidissement; la figure 3 est une vue en perspective du même dispositif appliqué au nettoyage d'un brûleur. Une forme de réalisation particulière et non limitative du dispositif de mise en oeuvre du procédé 4 2725642 selon l'invention est représentée sur la figure 1. Un générateur de fréquences 1, par exemple un générateur de bruit blanc, alimente, le cas échéant après amplification du signal, un générateur d'oscillations mécaniques 2 du type, par exemple, "pot vibrant", apte à transformer les oscillations, de préférence périodiques, du courant électrique produit par le générateur de fréquences 1 en mouvements d'oscillations mécaniques. Le générateur d'oscillations 2 est à son tour relié de façon rigide à un matériau à nettoyer 3 recouvert d'une couche superficielle de matériaux polluants 4 au moyen d'un dispositif de fixation 5, par exemple une tige métallique rigide 6, fixée à l'une de ses extrémités 7 à un moyen d'actionnement mécanique oscillant 8 du générateur d'oscillations 2 et à une autre extrémité 9 au matériau à nettoyer 3. L'extrémité de la tige métallique rigide 6 peut aussi être fixée directement, par exemple sur une structure mécanique telle qu'une chemise en inox 10 d'une cheminée 11 d'une tour de refroidissement (figure 2) ou bien encore sur une conduite de fluide 12 d'un brûleur 13 (figure 3). Le moyen d'actionnement mécanique 8 du générateur d'oscillations 2 oscille entre deux positions extrêmes et opposées symétriques par rapport à une position de repos, à une fréquence déterminée par la fréquence du courant d'alimentation produit par le générateur de fréquences 1. La tige métallique rigide 6, montée fixe à ses deux extrémités 7 et 9, transforme ensuite le mouvement d'oscillation du moyen d'actionnement mécanique 8 en vibrations mécaniques entretenues qui se propagent jusqu'à la couche de matériaux polluants 4 par l'intermédiaire du matériau à nettoyer 3. Sous l'effet de ces vibrations, la couche de matériaux polluants 4 se décolle de la surface du matériau 3 et 2725642 se fractionne en particules plus ou moins petites que l'on peut ensuite retirer, par exemple par aspiration. Selon un résultat intéressant de l'invention, les vibrations mécaniques peuvent être interrompues dès que la surface du matériau 3 est propre, ce qui permet de ne pas altérer celle-ci. En outre, les vibrations mécaniques se propageant dans la totalité du volume du matériau ou de la structure mécanique à nettoyer, le nettoyage des surfaces polluées est total, aucun endroit de la pièce ou de l'installation n'étant inaccessible au procédé de nettoyage selon l'invention. La fréquence du courant d'alimentation produit par le générateur de fréquences 1 peut être fixe. Néanmoins, cette fréquence pourra être réglable sur une gamme étendue de valeurs, préférentiellement comprise entre 10 Hz et 50 kHz. A cette fin, le générateur de fréquences 1 peut être équipé de deux filtres passe-bas et passe-haut dont les fréquences de coupure respectives correspondent aux limites inférieure et supérieure de l'intervalle recherché. Ainsi, la fréquence du courant d'alimentation fourni par le générateur de fréquences 1 pourra être réglée de telle sorte que la fréquence des vibrations mécaniques induites par le générateur d'oscillations mécaniques 2 se situe à l'intérieur du spectre d'absorption de la couche ou du dépôt de matières parasites 4 à éliminer. De preférence, la fréquence du courant d'alimentation fourni par le générateur de fréquences 1 sera réglée de telle sorte que la fréquence des vibrations mécaniques soit sensiblement égale à la fréquence propre de cette couche. Dans ce cas, la couche de matériaux polluants 4 est excitée à la résonnance et son décollement et sa volatilisation sont optimisés. 6 2725642 On est alors assuré que la valeur de la fréquence du courant d'alimentation fourni par le générateur de fréquences 1 est telle que la fréquence des vibrations mécaniques soit toujours différente de la fréquence propre du matériau à nettoyer 3, de telle sorte que celui-ci ne soit que faiblement excité, à des niveaux de vibrations sensiblement inférieurs à ses limites d'élasticité et de résistance mécanique à la rupture. Lorsque cette condition est respectée, le procédé de nettoyage selon l'invention peut être appliqué au matériau 3 le temps nécessaire à l'élimination totale de la couche de matériaux polluants 4, sans risque d'endommager le matériau 3, voire de le détruire. La fréquence propre de la couche de matériaux polluants 4 peut être déterminée de manière rigoureuse, par une étude de ses caractéristiques physico-chimiques déterminées par la nature de ses composés et leurs concentrations relatives. Cette disposition est particulièrement avantageuse lorsque le dispositif selon l'invention est dédié à un matériau 3 particulier, toujours recouvert d'une couche de matériaux polluants 4 de même composition. Dans le cas o le dispositif selon l'invention est appliqué au nettoyage de matériaux 3 différents, la fréquence optimale de nettoyage peut être avantageusement déterminée selon des approches successives, par augmentation, à pas réduit, de la fréquence du courant produit par le générateur de fréquences 1, tout en observant le comportement de la couche de matériaux polluants 4 à la surface du matériau à nettoyer. Lorsque celle-ci se décolle sans difficulté du matériau 3, on est assuré que la fréquence des vibrations mécaniques qui lui sont appliquées est proche de sa fréquence propre. On peut alors relever la fréquence du courant délivré par le générateur de fréquences 1 pour laquelle ce phénomène 7 2725642 est observé et renouveler l'opération pour les autres matériaux 3 à nettoyer. Enfin, la fréquence du courant d'alimentation produit par le générateur de fréquences 1 pourra avantageusement être réglée tout au long du nettoyage du matériau 3, étant donné que la fréquence propre de la couche de matériaux polluants 4 évolue au fur et à mesure de son élimination et qu'il est donc nécessaire, pour un nettoyage optimum, d'adapter continûment la valeur de la fréquence des vibrations mécaniques. 8 2725642 REVENDICATIONS 1. Procédé de nettoyage d'un matériau (3) recouvert d'un dépôt ou d'une couche de matières parasites (4), caractérisé en ce que l'on applique au matériau à nettoyer (3) une vibration mécanique entretenue dont la fréquence est différente de la fréquence propre du matériau (3) à nettoyer. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les niveaux de vibrations mécaniques appliqués au matériau à nettoyer (3) sont inférieurs à ses limites d'élasticité et de résistance mécanique à la rupture. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la fréquence de la vibration mécanique est comprise à l'intérieur du spectre d'absorption du dépôt de matières parasites (4) à éliminer. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence de la vibration mécanique est égale à la fréquence propre du dépôt de matières polluantes (4) à éliminer. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence de la vibration mécanique est comprise entre Hz et 50kHz. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence de la vibration mécanique est ajustée sur celle de la fréquence propre du dépôt de matières polluantes (4) au fur et à mesure de son élimination. 7. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'oscillations mécaniques (2) alimenté par un 9 2725642 générateur de fréquences (1), le moyen d'actionnement mécanique (8) du générateur d'oscillations (2) étant relié à la pièce à nettoyer (3) de manière fixe et rigide au moyen d'un dispositif de fixation (5). 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le générateur de fréquences (1) est du type générateur de bruit blanc. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur d'oscillations mécaniques (2) est du type pot-vibrant. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que le générateur de fréquences (1) est équipé de deux filtres passe-bas et passe-haut dont les fréquences de coupure correspondent respectivement aux limites inférieure et supérieure de l'intervalle de fréquences recherché. 11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (5) est une tige métallique rigide (6).