Brevet FR2896708A1 — publié le 20070803

DISPOSITIF DE PREPARATION DE SURFACES PAR INJECTION EXTRACTION D'UN FLUIDE La présente invention concerne un dispositif de préparation par injection extraction d'un fluide sur des surfaces devant présenter un état de propreté poussée. En effet, on sait que des pièces sensibles sorties de fabrication nécessitent un nettoyage poussé afin de leur faire subir ensuite des traitements de surface tels que des collages, des revêtements notamment avec des apprêts et/ou des peintures. En aéronautique par exemple, les pièces sont ensuite enduites de mastic pour assurer des étanchéités, il faut donc que ledit mastic adhère parfaitement en 1 o tous points. Dans ce cas purement explicatif et non limitatif de l'aéronautique, bien que les pièces semblent propres à l'ceil nu, il subsiste des traces de lubrifiants utilisés dans les machines outils, des poussières d'usinage, notamment pour les pièces en carbone, des pollutions dues à l'environnement et engendrées par les transferts 15 et/ou les manipulations manuelles. L'objectif du dispositif est de permettre le retrait de toutes ces traces de pollution sur la surface de ces pièces. Dans le cas d'un revêtement ultérieur des surfaces de ces pièces par peinture, un tel nettoyage poussé est le seul garant pour l'obtention d'un revêtement de 20 qualité. L'absence de défauts d'accroche du revêtement est rendu d'autant plus nécessaire que la pièce est ensuite soumise à des conditions telles de températures maximales, de variations de températures, de déformations de la pièce revêtue elle-même, que le moindre défaut engendré par un nettoyage insuffisant conduit à des conséquences importantes. Dans d'autres cas, ces pièces sensibles sont déjà traitées et portent un apprêt et/ou une peinture avant usinage. Il faut alors impérativement que le nettoyage après usinage évite de provoquer une quelconque dégradation de ces revêtements. La phase de nettoyage de pièces sensibles en retirant toute trace de pollution est donc très importante. Actuellement, cette phase est réalisée manuellement avec des textiles imbibés de solvants de sorte à être certain de la qualité du résultat. On comprend dès lors que le coût de cette phase est totalement disproportionné mais néanmoins mis en oeuvre aujourd'hui du fait des conséquences dont le coût est encore plus élevé. Le nettoyage manuel est également dû au fait que les surfaces présentent généralement des courbes et qu'il faut pouvoir épouser ces courbes. Ce type de nettoyage manuel donne toute satisfaction quant au résultat mais l'émanation de solvant n'est pas satisfaisante ni dans le cadre de la maîtrise des rejets ni pour les opérateurs même en présence de protections individuelles, toujours inconfortables et d'aspirations centralisées. Le coût est rendu élevé par le temps passé mais aussi par la consommation importante de solvant. Aussi, d'autres alternatives ont été mises au point comme le nettoyage à la vapeur. Par contre, dans ce cas, il faut déplacer les pièces à nettoyer dans une cabine adaptée d'une part et la qualité du nettoyage est insuffisante, obligeant à une finition au textile imbibé de solvant d'autre part. Une autre alternative consiste à nettoyer la surface avec des billes de CO2 solide, projetées dans un flux d'air sur la surface à nettoyer. Si la qualité du nettoyage est satisfaisante, ce procédé nécessite une importante quantité d'air et d'énergie, la fourniture de billes de CO2 solide et engendre du bruit. Par contre, la présence d'un solvant est supprimée. On a aussi imaginé assurer un tel nettoyage avec des brosses car le nettoyage est efficace notamment sur les matériaux tels que le carbone dont les poussières d'usinage sont particulièrement difficiles à extraire. Néanmoins, ce procédé présente des limites en rendement lorsqu'il s'agit de surfaces de grandes dimensions, et encore plus dans le cas de surfaces dites 10 complexes ou très complexes dues aux profils. Il serait aussi important de modéliser cette étape de nettoyage de sorte à savoir pour un pièce donnée s'il faut effectuer une passe, deux passes, à quelle vitesse, de sorte à rendre cette phase de nettoyage réellement industrielle et répondre à un cahier des charges, éliminant pour un grande part le caractère 15 estimatif du travail obtenu. L'absence d'émanation de solvant dans l'atmosphère est aussi une contrainte dans le cadre de la diminution des COV, composés organiques volatils, sachant que le solvant utilisé est souvent du méthyl éthyl cétone dont le point éclair est de -4 C. 20 Un autre avantage recherché est la suppression du port des matériels de sécurité tels que les masques et les gants par les opérateurs. Les autres contraintes du dispositif notamment lorsque l'application concerne des pièces de structures aéronautiques, imposent une non modification des propriétés des matériaux constituant les pièces nettoyées. Il est impératif de 25 supprimer toute corrosion, fragilisation ou chute de la température de transition vitreuse des résines par exemple. Un autre objectif est de diminuer la durée du nettoyage en augmentant l'efficacité et en supprimant les passages inutiles de surnettoyage de certaines zones ou de sous nettoyage d'autres zones. Le dispositif selon la présente invention est maintenant décrit en détail suivant un mode de réalisation particulier non limitatif, en regard d'une série de dessins dont les différentes figures représentent : - Figure 1 : une vue en élévation latéral du dispositif complet selon l'invention, - Figure 2 : une vue de dessus du même dispositif complet selon l'invention que celui de la figure 1, - Figure 3 : une vue de dessous de la tête avec mention des flux de circulation, - Figure 4A : une vue en élévation latérale de la tête de la figure 3, - Figure 4B : une vue en coupe partielle, au droit d'une lamelle, de la tête de la figure 3, - Figure 5 : une vue de dessous de la semelle inférieure isolée, - Figure 6 : une vue de dessous des moyens élastiques de compensation, - Figure 7A : une vue de dessus de la platine d'injection/extraction, - Figure 7B : une vue en coupe de la platine d'injection/extraction, dans le sens longitudinal, - Figure 8 : une vue d'un joint de platines, - Figure 9 : une vue de dessus de la platine supérieure, et - Figure 10 : une vue d'une tête applicable notamment aux solvants gras. Sur les figures 1 et 2, le dispositif selon l'invention est représenté avec un support 10 de manoeuvre, rigide, à l'extrémité duquel est rapportée une tête 12 de façon articulée, un tuyau 14 flexible d'aspiration et un tube 16 flexible d'injection d'un fluide. On entend par fluide un solvant adapté pour la préparation de la surface concernée y compris l'eau. Le support 10 de manoeuvre est léger et conduit manuellement dans la version représentée mais il pourrait tout aussi bien être remplacé par un bras de robot. Le tuyau 14 flexible d'aspiration est relié à un réseau central d'aspiration fournissant un débit important avec une faible dépression. En effet, il faut une faible dépression car les particules sont de très faible poids et de faible adhérence en présence de solvant. Le tube 16 d'injection assure l'apport de fluide de type solvant sous faible pression pour permettre une injection comme il sera expliqué ci-après. Ainsi que représenté sur les figures 3, 4A et 4B, on constate que la tête 12 est composée de plusieurs parties, une semelle 18 avec des lamelles 20, une platine 22 élastique de compensation, une platine 24 d'injection/extraction, un joint 26 et une platine 28 supérieure. En se reportant à la figure 5, la semelle 18 est de forme rectangulaire, par exemple en matériau élastomère compact tel que du polyuréthane dense. Cette semelle 18 comprend des fentes 30 et un trou central 32 de passage d'air. Les fentes 30 sont adaptées pour laisser passer des lamelles 20 dont la section est montrée en détail sur la figure 4B. Chaque lamelle présente une section par exemple en T de sorte à laisser passer le pied de lamelle et à retenir la branche horizontale au dessus de la semelle. Le pied est lui-même avantageusement à section biseautée à son extrémité libre destinée à venir au contact de la pièce à préparer comme il sera expliqué plus avant. Le matériau est adapté en fonction de la pièce à préparer mais un matériau neutre, de dureté adaptée et ne laissant pas de traces peut être du nitrile blanc. Les fentes 30 sont orientées de sorte à guider l'air aspiré, grâce aux lamelles 20, de la périphérie extérieure de la semelle vers le trou central d'aspiration en créant un effet vortex pour assurer une extraction de qualité. Les flux sont représentés par des flèches sur la figure 3. Des trous 34 de passage de corps de vis (non représentées) sont ménagés entre ces fentes 30, sensiblement à la périphérie de la semelle. Ces trous 34 permettent de loger les têtes de ces vis de sorte qu'elles soient intégrées dans l'épaisseur de ladite semelle. La semelle comporte un avant dans le sens de déplacement ALLER suivant la flèche F et un arrière dans le sens de déplacement RETOUR suivant la flèche R. La platine 22 élastique de compensation est représentée sur la figure 6. Elle est constituée d'un matériau disposant de capacités élastiques de rappel, tel qu'une mousse de néoprène de quelques millimètres d'épaisseur. Cette mousse vient au contact de la semelle 18 sur laquelle elle est avantageusement collée de sorte à maintenir en place les lamelles dont la branche horizontale vient en appui sur cette platine 22. Ainsi chaque lamelle est montée sur des moyens élastiques de rappel qui exercent un appui élastique sur sa partie supérieure, autorisant son déplacement en translation dans la fente. Un tel agencement autorise les lamelles à épouser parfaitement la surface à préparer comme cela sera expliqué plus avant. La platine 22 de compensation comporte aussi un trou 32-1 central de passage d'air et des trous 34-1 de passage de tête de vis, ces différents trous étant de diamètre identiques et au droit des trous 32 et 34 de la semelle. Les semelle, lamelles et platine de compensation forment un ensemble monolithique et les vis permettent de solidariser cet ensemble sur la platine 28 supérieure et donc sur le support 10 comme indiqué par la suite. En variante, la face libre de la platine de compensation de cet ensemble peut recevoir une liaison de type Velcro afin de permettre une fixation amovible suffisante durant les phases de travail et un démontage facile pour changer ledit ensemble. La platine 22 de compensation est munie de lumières 36 rectilignes périphériques débouchantes. Sur la figure 7A, la platine 24 d'injection/extraction est constituée d'une plaque de métal en alliage léger par exemple en aluminium. Cette plaque porte des trous 32-2 de passage central d'air et 34-2 de passage des vis, uniquement des corps de vis cette fois, tous disposés au droit des autres trous 32 et 34 de la semelle et de la platine de compensation. Il est en outre prévu dans cette platine des trous 37 taraudés pour recevoir des vis V de serrage. Cette platine 24 porte sur sa face supérieure une rainure 38 d'alimentation périphérique sensiblement au droit des lumières 36. Cette rainure est discontinue de sorte à obtenir une équirépartition de la pression de distribution et surtout de sorte à éviter au solvant de couler même après interruption de l'alimentation. Dans cette rainure, des ajutages 40 de faible diamètre, comportant un tube de quelques dixièmes de millimètres pour donner un ordre de grandeur, sont 15 ménagés et répartis de façon adaptée. Ces ajutages sont de deux sortes, soit à flux droit c'est-à-dire que l'ajutage et le tube qui en est solidaire sont normaux au plan de la plaque constituant la platine 24 d'injection/extraction et donc à la surface à nettoyer, soit à flux incliné et l'ajutage et le tube qui en est solidaire sont inclinés vers l'avant. 20 Les ajutages disposés sur le bord longitudinal avant comprennent de façon mixte des flux droits et inclinés. De façon perfectionnée dans le mode préférentiel de réalisation, les ajutages sont doublés lorsqu'ils se situent en tête de lamelle de sorte à augmenter le débit de fluide. 25 Les tubes passent à travers des ajutages et sont dépassants de quelques millimètres également pour passer à travers la platine 22 de compensation, plus précisément à travers les lumières 36 ménagées à cet effet. On note que ces mêmes tubes débouchent de la platine 22 de compensation mais à affleurement de sorte que le fluide issu de chaque tube soit éjecté au droit de l'interface platine 22 de compensation/semelle 18. Le joint 26 d'étanchéité et de fermeture de la rainure 38 est une feuille de matériau d'étanchéité comme celui connu sous la marque commerciale Viton, de dimensions identiques à celles de la platine 24 d'injection/extraction et comportant un trou 34-3 d'aspiration central et des trous 36-3 de passage des corps des vis ainsi que des trous 37-1 de passage des corps des vis V de serrage. La platine 28 supérieure est également une plaque en aluminium avec une zone de mêmes dimensions que la platine d'injection/extraction. Cette plaque porte un trou 34-4 d'aspiration centrale et des trous 36-4 de passage des corps de vis ainsi que des trous fraisés pour recevoir les têtes des vis V. Cette plaque est débordante sur ses bords transversaux et comprend deux oreilles 42 de plus forte épaisseur pour pouvoir ménager des trous 44 taraudés prévus pour recevoir les moyens de fixation articulée de la tête 12. Dans cette platine 28 supérieure, on trouve un piquage 46 destiné à recevoir le tube 16 d'alimentation en fluide sous pression. Ce piquage 46 passe à travers le joint 24 par un trou 46-1 pour déboucher directement dans la rainure 38. Le dispositif est complété par un capteur C de pression mécanique ou fonctionnant par mesure de la dépression dans le flexible, non représenté car à la portée de l'homme de l'art. Ce capteur permet de commander une vanne, également non représentée car non significative, disposée sur le tube 16 d'alimentation en fluide sous pression. Ce capteur C permet d'ouvrir la vanne et ainsi d'alimenter la rainure et de délivrer du fluide uniquement lorsque le dispositif est en appui sur la pièce à préparer et engendrant une dépression plus importante. De plus, comme la rainure 38 est discontinue, lorsque l'alimentation est interrompue, le solvant cesse immédiatement de jaillir des ajutages et ne goutte pas. Le dispositif selon la présente invention et qui vient d'être décrit est mis en 5 oeuvre de la façon qui va maintenant être indiquée en pointant au fur et à mesure les avantages en découlant. Dans la version manuelle, l'opérateur manipule le support et pose la tête sur la surface à préparer. On peut prévoir un assistance mécanique mais le poids d'un tel dispositif reste faible et n'engendre pas de contraintes physiques 10 importantes sur l'opérateur. La tête est posée sur la surface et le poids même de cette tête provoque le placage des lamelles sur la surface à préparer. Le capteur C détectant le contact provoque l'ouverture de la vanne et délivre du fluide de type solvant. Le flux d'air en dépression est continu et l'aspiration 15 centrale, une fois la tête plaquée, provoque une circulation comme l'indiquent les flèches de la figure 3. L'orientation est telle que le flux sensiblement laminaire lorsque la tête n'est pas plaquée, devient tourbillonnant, générant un vortex dès que la tête se trouve en position de travail. 20 Le débit est important mais la dépression est faible, si bien que la tête n'est pas plaquée avec un effet de succion engendrant des difficultés de maniement. La dépression est uniquement adaptée pour aspirer le solvant injecté et pour l'extraire avec les particules de pollution qu'il véhicule. L'opérateur assure un premier déplacement de la tête dans le sens avant suivant 25 la flèche F. Dans ce cas, les ajutages inclinés dispensent des flux de fluide à l'avant de la tête, assurant un prétraitement des particules puis les ajutages droit dispensent un flux immédiatement en amont des lamelles, ce flux circulant alors sous l'effet de la dépression le long de chaque lamelle vers le trou d'aspiration centrale, nettoyant lesdites lamelles et entraînant les particules polluantes. Les lamelles assurent bien sûr un travail mécanique avec le bord au contact de la surface à préparer mais en milieu solvant et avec un nettoyage permanent de chaque lamelle par le flux de solvant. Dans le cas où le second passage de la tête sur la pièce, dans le sens retour, est effectué selon le même trajet, le premier passage évite d'avoir besoin de solvant en amont de la tête dans le sens retour. Les ajutages peuvent donc être des flux droit orientés perpendiculairement à la surface. Ainsi, la tête peut travailler en aller et retour, sans avoir besoin de faire pivoter ladite tête pour le retour. On note aussi que les flux de solvant sont projetés à distance de la surface et en périphérie de sorte qu'ils ne soient pas aspirés par la dépression au moment de leur émission mais qu'ils aient le temps de prendre une vitesse suffisante et d'atteindre la surface sur laquelle ils sont projetés. Dans le cas contraire, on pourrait assister à une circulation des flux de solvant non pas le long du bord de chaque lamelle en contact avec la surface à préparer mais le long de chaque lamelle sur la face inférieure de la semelle qui les porte. L'agencement sur la platine de compensation avec les lamelles montées indépendantes les unes des autres, permet de suivre parfaitement les profils et d'épouser la surface de sorte à provoquer cette circulation du solvant le long des bord biseautés de chacune des nervures avec une grande efficacité de guidage. Du fait des dimensions de la tête, il est possible de traiter des surfaces importantes mais aussi de venir assurer la préparation de zones particulièrement complexes. Dès que la tête est soulevée, l'alimentation en solvant est interrompue et l'opérateur peut alors changer de zone ou interrompre son travail. Cette même tête peut être positionnée à l'extrémité d'un bras robotisé avec un programme de déplacement lié au profil de la pièce à préparer. Ainsi, il est possible d'optimiser le nettoyage de pièces connues et d'obtenir une répétitivité et donc un travail industriel. On note que le dispositif fonctionne sur toute surface placée à l'horizontale mais aussi verticale et même à l'envers, en plafond. Selon une variante perfectionnée de l'invention, il est possible de prévoir un prolongement de chaque lamelle jusque dans le trou central d'aspiration pour mieux guider encore le solvant et la pollution qu'il draine, assurant ainsi une meilleure extraction. On peut noter qu'un tel dispositif permet de diminuer fortement les consommations de fluide. Pour donner un ordre d'idée avec des dimensions de 200 mm x 80 mm, la consommation est de 1 litre environ par heure comparé à plusieurs litres pour un 15 nettoyage au chiffon. La tête décrite dans le cadre de la présente invention peut être utilisée en tandem si nécessaire. Il est un problème particulier celui du recours à des solvants gras, ayant un point éclair élevé, pour retirer les produits d'usinage et les souillures résiduelles. Ce 20 retrait nécessite une action mécanique plus importante liée à une dépression adaptée plus puissante. En effet, dans le cas des solvants gras, la présente invention prévoit une tête représentée sur la figure 10, les références identiques portant les mêmes références augmentées de 100. 25 Cette tête reprend les éléments de la tête décrite ci-avant avec quelques modifications permettant de répondre aux impératifs liés à l'utilisation de solvants gras. Ainsi la tête 112 est de dimensions plus limitées pour une même puissance d'aspiration disponible. Cette tête 112 comporte des lamelles 120 en nombre plus réduit et disposées différemment. Seules deux lamelles 120A, avant, sont orientées vers le trou central 132 d'aspiration. Ce trou central d'aspiration comporte en réalité un pont qui sépare ce trou 132 en deux trous 132A, avant et 132R, arrière. Les lamelles 120A, avant, oriente le mélange solvant/souillures vers la partie avant 132A du trou d'aspiration. Sur cette tête, il est prévu une seule lamelle 120R, arrière, en forme de croissant, perpendiculaire au sens d'avancement F et venant se positionner sur le pont de séparation du trou 132. Des patins permettent aussi un réglage en hauteur de la tête par rapport à la surface. En effet, dans ce mode de réalisation particulier la partie arrière est un peu plus haute que la partie avant. Sur la partie avant de la tête 112, les ajutages 140 assurent la distribution de fluide, les ajutages en partie arrière étant supprimés. De plus, les ajutages sont orientés perpendiculairement par rapport au plan sur lequel se déplace la tête car il n'y a pas de besoin de préparer le déplacement de la tête. Le solvant gras permet un déplacement très aisé de la tête. De fait, pour extraire cette composition solvant gras/souillures, il faut en plus de la dilution du solvant un important effet mécanique de raclage. Afin de le générer, il est prévu des lamelles de très faible hauteur de l'ordre de 3 à 4 millimètres pour donner un ordre d'idées et de forte raideur, par exemple 80 shore. Aussi, les lamelles 130 sont montées fixes par rapport à la platine 118 qui les portent, la platine 122 élastique de compensation permettant une compensation des mouvements de la platine 118 dans son ensemble. Le nombre réduit de lamelle, la raideur et la forte dépression provoquent un raclage mécanique important de la surface. Le mélange solvant gras/souillures facilite le déplacement de la tête sur la surface car il limite les frottements si bien que la tête reste facile à déplacer bien que la dépression ait augmenté et que l'effort de raclage soit plus important. Le séchage est amélioré pour deux raisons, la première étant que le volume d'air d'aspiration est séparé en deux si bien que le mélange solvant gras /souillure est aspiré pour la majeure partie par le trou 132A avant et que le flux d'air aspiré par le second trou 132R arrière permet un séchage de la surface de façon très efficace. Il est rappelé que l'avant étant plus bas, le débit est réduit mais la dépression est augmentée tandis que l'arrière étant plus haut le volume d'air aspiré est plus important avec une plus faible dépression, ceci pour une même dépression générée dans le tuyau 14 flexible. L'effet vortex reste maintenu comme précédemment. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préparation d'une surface par injection/extraction d'un fluide sur ladite surface, caractérisé en ce qu'il comprend une tête (12,112) apte à être déplacée sur ladite surface comportant une semelle (18,118) équipée d'au moins une lamelle (20,120) prévue pour venir au contact de ladite surface à préparer, des moyens (40) pour générer des flux de fluide dirigés vers cette surface et des moyens (32,132) d'aspiration dudit fluide après qu'il a circulé le long de cette au moins une lamelle (20,120). 2. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration comprennent au moins un trou (32,132) d'aspiration central et les lamelles (20,120) sont orientées sensiblement vers ledit trou d'aspiration central. 3. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (132) d'aspiration comprennent deux trous (132A) avant et (132R) arrière séparés par un pont. 4. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lamelle (20) est montée sur des moyens (22) élastiques de rappel et mobile par rapport à la semelle (18) qui la porte. 5. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour générer des flux de fluide comprennent des ajutages (40,140) répartis sur au moins une partie de la périphérie de ladite semelle (18,118). 6. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ajutages (40) sont orientésnormalement à la surface à nettoyer pour certains et inclinés vers l'avant de la tête pour d'autres. 7. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (12,112) comprend une semelle (18,118) avec au moins une lamelle (20,120), une platine (22,122) élastique de compensation, une platine (24) d'injection/extraction, un joint (26) et une platine (28) supérieure rapportée sur ladite platine d'injection/extraction. 8. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon la revendication 7, caractérisé en ce que la semelle (22) comprend des fentes (30) pour le passage des lamelles et la platine (24) élastique de compensation est en matériau avec des capacités élastiques de rappel qui exercent un appui élastique sur la partie supérieure de chaque lamelle indépendamment. 9. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la platine (24) d'injection/extraction comprend une rainure (38) d'alimentation en fluide, périphérique et discontinue, munie d'ajutages, un piquage (46) d'alimentation en fluide lié à la platine (28) supérieure. 10. Dispositif de préparation de surfaces par injection/extraction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un support (10) recevant de façon articulée la tête (12,112), un tuyau (14) flexible d'aspiration et un tube (16) flexible d'injection d'un fluide.