Brevet FR2941918A1 — publié le 20100813

P:ROCEDE DE DEGIVRAGE D'UNE PIECE OU DE PREVENTION DE FORMATION DE GIVRE SUR CELLE-CI DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait à un procédé de dégivrage d'une pièce ou de prévention de formation de givre sur celle-ci destiné à être appliqué à des pièces soumises à des conditions givrantes. En particulier, ce procédé est tout particulièrement adapté pour traiter des pièces d'aéronefs, où la probabilité de formation de givre en conditions de vol est très élevée, ces pièces pouvant être des éléments de turboréacteur, tels que le cône d'entrée de l'air, le carter d'entrée, des bords d'attaque de voilure, des pales d'hélicoptères. Le domaine général de l'invention est donc ce_ui du dégivrage et des techniques permettant l'élimination du givre voire empêchant sa formation. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La formation de givre résulte du dépôt de microgouttelettes d'eau surfondue sur la surface d'une pièce lorsque la température se situe au-dessous du point de congélation, lesquelles gouttelettes se transforment spontanément en givre au contact de ladite surface. De telles conditions givrantes se rencontrent notamment en altitude et concernent tout naturellement les dispositifs destinés à se déplacer en altitude tels que les aéronefs. 2 L'accumulation de givre à la surface d'une pièce peut engendrer la formation de blocs de glace qui, sous l'effet de la pesanteur, peuvent se détacher et venir, en percutant d'autres pièces endommager ces dernières. Cela peut être le cas notamment de l'accumulation de glace sur un cône d'entrée d'air d'un turboréacteur, laquelle glace en se détachant peut venir endommager les aubes de soufflante. L'accumulation de glace sur certaines pièces peut contribuer également à obstruer celles-ci (notamment, lorsque la pièce en question est un venturi de moteur), ce qui peut engendrer un dysfonctionnement voire un arrêt de fonctionnement de ces pièces. Enfin, l'accumulation de glace sur des pièces aérodynamiques, telles que des bords d'attaque d'aile, peut perturber, même pour des faibles épaisseurs, l'écoulement d'air sur lesdites pièces et engendrer, ainsi, une perte de portance considérable et une détérioration marquée de la maniabilité de l'appareil porteur desdites pièces. C'est pour ces différentes raisons que de nombreuses solutions ont déjà été envisagées pour p::évenir la formation de givre ou provoquer l'élimination de celui-ci sur des pièces mécaniques. Une façon d'éliminer la glace formée en surface d'une pièce, notamment pour les pièces d'aéronefs, peut consister à pratiquer un dégivrage s-=atique de la pièce au sol, par exemple, en projetant sur cette pièce un produit dégivrant abaissant le point de fusion de la glace. Cette solution ne permet toutefois pas d'empêcher la formation de givre en 3 conditions de vol, dans la mesure où les produits appliqués au sol n'ont pas d'effet retard sur la formation du givre. Pour surmonter cet inconvénient, il a été mis en place des procédés de prévention de formation du givre ou des procédés de dégivrage pour des pièces placées dans des conditions givrantes. Ainsi, certains procédés font intervenir une étape de chauffage destinée à faire fondre la glace formée à la surface de la pièce concernée. Le chauffage peut résulter d'un phénomène d'effet Joule dû au passage d'un courant électrique au travers de fils électriques disposés dans ou à proximité de la pièce à traiter (telle que le bord d'attaque d'une aile) ou d'L.n courant d'air chaud circulant (tel que dans le carter d'entrée d'un turboréacteur). Toutefois, ce type de procédé présente l'inconvénient de consommer une quantité substantielle d'énergie et nécessite également la. mise en place d'éléments complémentaires (fils électriques ou dispositif de circulation d'air chaud) sur les pièces à dégivrer. D'autres solutions consistent à éliminer la glace formée à la surface de pièces par un traitement par vibrations, qui permet un décollement de la glace et un détachement de celle-ci évitant ainsi tout encombrement. Par exemple, le traitement par vibrations peut provenir d'un choix approprié de matériau à appliquer sur la pièce à traiter. Ainsi, dans le cas des bords de voilure, il peut être envisageable de constituer celles-ci à partir de plaques de poLyuréthane présentant une capacité à se déformer 4 facilement en conditions à vol et, ainsi, à être soumis spcntanément à un mouvement vibratoire, qui va empêcher la formation de glace ou provoquer, le cas échéant, le décollement de celle-ci en cas de formation. Le traitement par vibrations peut également être mis en oeuvre par un générateur de vibrations adjoint à la pièce à traiter avec toutefois l'inconvénient de devoir ajouter un élément complémentaire à ladite pièce. Il a également été envisagé d'appliquer un traitement de surface à la pièce de sorte à empêcher l'adhérence de la glace sur celle-ci, ce traitement de surface pouvant consister en l'application d'un revêtement en téflon sur la pièce ou encore d'une peinture polyuréthane anti-adhérente. Toutefois, ces revêtements présentent une tenue faible en fonction du tenps et doivent être renouvelés régulièrement. Pour le revêtement en téflon, le renouvellement de celui-ci nécessite de démonter la pièce et de la revêtir de nouveau dans des ateliers spécifiques, par des techniques lourdes, telles que la technique de colmatage d'oxydation anodique. Ainsi, au vu de ce qui précède, il existe donc un véritable besoin pour un procédé de dégivrage d'une pièce ou de prévention de formation de givre sur celle-ci ne présentant pas les inconvénients suivants : - la présence d'éléments mécaniques complémentaires à la pièce à traiter nécessaires au dégivrage ou à la prévention de formation de givre, tels que des éléments de chauffage ou des éléments vibrationnels ; - la mise en place de revêtements spécifiques nécessitant pour leur remplacement le démontage de la pièce, tel que cela est le cas des revêtements en téflon. 5 EXPOSÉ DE L'INVENTION Ainsi, les inventeurs ont mis au point un nouveau procédé de dégivrage ou de prévention de formation de givre permettant de surmonter les inconvénients des procédés de l'art antérieur. L'invention a donc trait à un procédé de dégivrage d'une pièce ou de prévention de formation de givre sur celle-ci comprenant au moins un cycle d'étapes comprenant les étapes suivantes : - une étape de dépôt sur ladite pièce d'un revêtement consistant à appliquer sur celle-ci une composition comprenant un composé filmogène et un produit antigivrant et/ou dégivrant, ladite étape de dépôt étant réalisée sur une pièce non recouverte de givre ; - une étape de libération dudit produit antigivrant et/ou dégivrant par rupture dudit revêtement dans des conditions givrantes. Avant d'entrer plus en détail dans la description, on précise que, par conditions givrantes, on entend, classiquement, des conditions atmosphériques, qui génèrent au contact d'une pièce la formation de givre, lequel peut être visualisé à l'oeil nu ou par toucher de la pièce. Grâce aux caractéristiques du revêtement 30 apte à se rompre et à libérer de ce fait le produit antigivrant et/ou dégivrant, 1a pièce recouverte de ce 6 revêtement, une fois placée dans des conditions givrantes, libère un produit antigivrant et/ou dégivrant qui empêche la formation du givre ou assure rapidement le décollement de celui-ci une fois formé. Ce procédé est de mise en oeuvre simple, car il nécessite une simple étape de dépôt avec la composition mentionnée ci-dessus. Qui plus est, le remplacement du revêtement ne nécessite pas de démonter la pièce à revêtir et un passage dans un atelier spécifique, le dépôt pouvant se faire par des techniques simples de dépôt. Comme mentionné ci-dessus, la composition conprend un composé filmogène et un produit antigivrant et/ou dégivrant, le composé filmogène ayant la capacité une fois déposé de former un revêtement piégeant de façon concomitante le produit antigivrant et/ou dégivrant. Par composé filmogène, on entend classiquement, dans ce qui précède et ce qui suit, un composé donnant naissance à un film, une fois déposé sur la surface d'une pièce, la formation du film pouvant résulter de l'évaporation d'un solvant coexistant dans la composition comprenant ledit composé et,'ou de la transformation chimique dudit composé (laquelle transformation peut être une réaction de po-_ymérisation, une réaction de polycondensation, une réaction de polyaddition, une réaction d'oxydation ou encore une réaction de vulcanisation). Dans le contexte de l'invention, le film devra présenter la capacité de se rompre dans des conditions givrantes, dans lesquelles il est placé. 7 Des composés filmogènes susceptibles d'être utilisés dans le cadre du procédé de l'invention peuvent être des résines phénoliques, telles que la résine commerciale Hexion Celloband J2027L° activable par chauffage à 50°C, en particulier des résines époxy-phénoliques, auquel cas la composition comprendra, avantageusement, également un compose durcisseur permettant la réticulation de ladite résine. Une fois déposées à la surface d'une pièce, ces résines, après réticulation, présentent la particularité de former un revêtement très adhérent apte à se craqueler dans le contexte dans lequel la pièce est placée dans des conditions givrantes. Le produit antigivrant et/ou dégivrant incorporé dans la composition est un produit antigivrant et/ou dégivrant propre à empêcher la formation de givre et/ou à provoquer la fonte de celui-ci en cas de formation. Ce produit antigivrant et/ou dégivrant se présente classiquement sous forme d'un mélange d'ingrédients dont l'un au moins présente une action antigivrante et/ou dégivrante, lequel produit peut se présenter sous forme de capsules renfermant un liquide antigivrant et/ou dégivrant, qui libéreront le liquide lcrs de la rupture du revêtement dans des conditions givrantes. Le produit antigivrant et/ou dégivrant comprend, avantageusement, de l'éthylèneglycol ou une solution saline, telle qu'une solution de chlorure de sodium, une solution de CaC12 ou un mélange des deux. 8 Les capsules renfermant le produit antigivrant et/ou dégivrant sont classiquement des capsules polymériques, telles que des capsules en polyéthylène, des capsules en polyester, des capsules en polymère phénolique. Préalablement à l'étape de dépôt de la composition sur la pièce à traiter, le procédé peut comprendre une étape de préparation de ladite composition. Classiquement, cette étape de préparation consiste à mettre en contact les différents ingrédients constitutifs de la composition (à savoir le ou les composés filmogènes et le ou les produits antigivrants/dégivrants) et à mélanger l'ensemble résultant. Lorsque le composé filmogène est un composé du type résine, il peut être adjoint, au mélange juste avant l'application, un composé durcisseur qui va permettre à la résine de réticuler et de former ainsi, après application, un film. L'étape de dépôt de la composition susmentionnée peut être réalisée de différentes mar.ières, parmi lesquelles on peut citer : - le dépôt par application au pinceau ; - le dépôt par projection. Le dépôt par projection peut se faire en utilisant une bombe aérosol renfermant ladite composition ou encore par des techniques plus élaborées telles que l'utilisation de camions de projection à air forcé, la composition pouvant être appliquée en l'injectant dans un jet d'air ou en la vaporisant sur le dessus d'un jet d'air. 9 On rappelle que l'étape de dépôt est réalisée sur une pièce qui ne présente pas de givre à sa surface. Le revêtement résultant de l'étape de dépôt peut présenter une épaisseur présentant quelques dixièmes de millimètres, tandis que, le cas échéant, les capsules peuvent présenter un diamètre moyen de quelques centièmes de millimètres. Le procédé de l'invention comprend, enfin, une étape de libération du produit antigivrant et/ou dégivrant par rupture du revêtement formé lors de l'étape de dépôt préalable, cette rupture ayant lieu da-1s des conditions givrantes. Sans vouloir être lié par la théorie, le revêtement, placé dans des conditions givrantes, craquelle, notamment sous l'effet des écarts de dilatation dus au froid et éventuellement de la déformation de la pièce. En craquelant, le revêtement lisère le produit antigivrant et/ou dégivrant (le cas échéant, suite à une déchirure de l'enveloppe des capsules concomitante à la rupture du revêtement). Le produit ainsi libéré exsude à la surface de la pièce empêchant la formation de givre sur celle-ci. Dans le cas où de la glace se serait déjà formée en surface de la pièce avant rupture du revêtement, les contraintes engendrées par celle-ci sur le revêtement pourrait engendrer la rupture de ce dernier libérant ainsi le produit dégivrant et la fonte de la glace formée. Dans le cas où la pièce est soumise à des vibrations (ce qui est le cas des pièces d'aéronefs en vol), la glace déjà formée en surface de la pièce est soumise à un effort 10 d'arrachement engendré par la vibration de la pièce, lequel effort peut provoquer La rupture du revêtement et la libération du produit antigivrant et/ou dégivrant. La libération du produit empêche ainsi la reEDrmation de givre. Dès lors que le revêtement a été rompu une fois soumis à des conditions givrantes, le procédé peut comprendre une nouvelle étape de dépôt pour restaurer le revêtement, cette étape de dépôt étant similaire à celle décrite ci-dessus. En tout état de cause, avant l'étape de dépt (que ce soit la première étape de dépôt ou une étage de dépôt suite à une étape de rupture), le procédé de l'invention peut comprendre une étape de ne-=toyage de la surface de la pièce soit par action mécanique (par exemple, en frottant la surface de la pièce avec une brosse) soit par action d'un solvant organique, par exemple un solvant chloré (tel que le chL rure de méthylène, le perchloroéthylène, le tri:hloroéthylène), un solvant cétone (tel que l'acétone, le méthyléthylcétone). L'action d'un solvant organique permet d'éliminer le revêtement endommagé par rupture lors d'une étape de libération préalable telle que définie ci-dessus. La pièce susceptible d'être traitée par le procédé de l'invention peut être une pièce d'aéronef, teLle qu'un bord d'attaque de voilure, une pale d'h=_licoptère, un carter d'entrée de moteur ou encore un cône d'entrée d'air d'un turboréacteur. Il est de fait que ce procédé trouve un inrêt extrêmement important dans le domaine de 11 l'aéronautique, dans lequel les pièces d'aéronef sont soumises dans des conditions de vol à des conditions atmosphériques propices à la formation de givre. L'invention va maintenant être décrite en rapport à l'exemple fourni ci-dessous donné à titre il:!'Istratif et non limitatif. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER EXEMPLE DE REALISATION Dans le cadre de cet exemple, la pièce traitée par ce mode de réalisation précis du procédé de l':L:lvention est une pièce de turboréacteur, en l'occurrence la pointe avant, à savoir le capot d'eztrée de la soufflante. Cette pièce est préalablement nettoyée avec un chiffon imprégné d'acétone. Parallèlement, il est procédé à la préparation de la composition destinée à être appliquée sur la pièce, la préparation consistant à mélanger les inq édients respectifs suivants : - une résine phénolique telle que la résine commerciale Hexion Celloband J2027L; - des microcapsules renfermant du liquide antigivrant à base de polyéthylèneglycol; un composé durcisseur de ladite résine, la proportion de microcapsules par rapport à la résine étant de 20 à 50% en masse de manière à obtenir un revêtement présentant une tenue acceptable en érosion. La composition est ensuite immédiatement appliquée au pinceau sur la pièce de sorte à obtenir un fi__m présentant une épaisseur de l'ordre de quelques 12. dixièmes de millimètres et polymérisée à l'air chaud (à une température au moins égale à 50°C de sorte à activer la résine). L'appareil porteur de la pièce traitée est ensuite mis en conditions de vol et par voie de conséquence en conditions givrantes pendant une durée de 3H30. Une fois revenu au sol, on constate que l'appareil porteur de la pièce traitée présente au niveau du revêtement des craquelures et ne présente pas de givre à sa surface. Ceci signifie que le produit antigivrant a été libéré au cours du vol et a ainsi empêché la formation de givre à la surface de la pièce. REVENDICATIONS1. Procédé de dégivrage d'une pièce ou de prévention de formation de givre sur celle-ci comprenant au moins un cycle d'étapes comprenant les étapes suivantes . - une étape de dépôt sur ladite pièce d'un revêtement consistant à appliquer sur celle-ci une composition comprenant un composé filmogène et un produit antigivrant et/ou dégivrant, ladite étape de dépôt étant réalisée sur une pièce non recouverte de givre ; une étape de libération dudit produit an:_igivrant et/ou dégivrant par rupture dudit revêtement dans des conditions givrantes. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé filmogène est choisi parmi les résines phénoliques. 20 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la composition comprend, en outre, un composé durcisseur. 4. Procédé selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, dans lequel le produit antigivrant et/ou dégivrant se présente sous forme de capsules renfermant un liquide antigivrant et/ou dégivrant. 30 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les capsules sont des capsules polymériques.15 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le produit antigivrant et/ou dégivrant comprend du pol'éthylèneglycol ou une solution saline. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce est une pièce d'aéronef. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce est un bord d'attaque de voilure, une pale d'hélicoptère, un carter d'entrée de moteur ou un cône d'entrée d'air d'un turboréacteur.