Brevet FR3080303A1 — publié le 20191025

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général du nettoyage de cuve, et plus particulièrement au nettoyage d'une cuve de propergol. Afin de fabriquer du propergol, les différents composants du propergol sont mélangés dans une cuve, puis le propergol est coulé dans son réceptacle final à l'aide d'un piston. A la fin de la fabrication, la surface interne de la cuve est recouverte par une pâte de propergol. Afin de pouvoir stocker et réutiliser la cuve, la cuve est nettoyée afin que la surface interne de ladite cuve ne soit plus recouverte de propergol. Afin de nettoyer la cuve, il est connu de racler manuellement la surface interne afin de nettoyer ladite cuve. Toutefois, en plus d'être une tâche difficile physiquement, le raclage manuel rencontre un problème de sécurité pour l'opérateur. En effet, le raclage du propergol présente un risque d'incendie, le propergol étant un matériau pyrotechnique. Afin de permettre un nettoyage à distance de la cuve, il est connu de nettoyer la surface interne de la cuve par hydro-gommage, c'est-à-dire par projection d'air, d'eau et de billes non abrasives pour les parois de la cuve. Toutefois, une telle méthode de nettoyage par hydrogommage peut rencontrer des difficultés pour certaines formes de cuves, 25 notamment les cuves qui comprennent un fond plat. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant une solution permettant de nettoyer de 30 manière satisfaisante une cuve comprenant des parois recouvertes par une pâte de propergol, sans exposer un opérateur à un risque pyrotechnique. Selon un premier aspect, l'invention propose un procédé de nettoyage d'une cuve comprenant une surface interne recouverte par une 35 couche de pâte de propergol, caractérisé en ce que le procédé comprend 2 une étape de raclage de la surface interne de la cuve avec un racloir installé sur un bras robot articulé durant laquelle : - le racloir applique une force normale à la surface interne de la cuve supérieure ou égale à 50 Newton ; et 5 - le racloir est déplacé par le bras robot le long de la surface interne à une vitesse inférieure ou égale à 500 millimètre/seconde. Le procédé peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison suivant les possibilités techniques : - le racloir applique une force normale à la surface interne de la 10 cuve inférieure ou égale à 600 Newton ; - le racloir est déplacé par le bras robot le long de la surface interne à une vitesse supérieure ou égale à 50 millimètre/seconde ; - le racloir est déplacé par le bras robot le long de la surface interne à une vitesse supérieure ou égale à 100 millimètre/seconde ; 15 le racloir est déplacé par le bras robot le long de la surface interne à une vitesse comprise entre 200 millimètre/seconde et 350 millimètre/seconde, et le racloir applique une force normale à la surface interne de la cuve comprise entre 150 Newton et 350 Newton ; - la couche de pâte de propergol recouvrant la surface interne de la 20 cuve possède une épaisseur comprise entre 1 millimètre et 70 millimètres ; - la pâte de propergol a une viscosité dynamique comprise entre 200 Pascal-seconde et 5000 Pascal-seconde ; - le racloir est maintenu incliné par rapport à la surface interne de la 25 cuve selon un angle compris entre 00 et 60° par rapport à un axe normal à la surface interne ; - l'étape de raclage est répétée une pluralité de fois ; - le procédé comprend une étape de grattage effectuée après l'étape de raclage, l'étape de grattage étant réalisée en grattant la surface 30 interne de la cuve avec un tampon abrasif, et en projetant un plastifiant sur ladite surface interne ; - le procédé comprend une étape d'essuyage effectuée après l'étape de raclage, l'étape d'essuyage étant réalisée en frottant la surface interne de la cuve avec un tissu. 35 Selon un deuxième aspect, l'invention propose un système de nettoyage d'une cuve comprenant une surface interne recouverte par une 3 couche de pâte de propergol, caractérisé en ce que le système de nettoyage comprend un bras robot articulé comprenant un porte-outil, le système de nettoyage comprenant également un racloir configuré pour être fixé au porte-outil, le système de nettoyage comprenant en outre une 5 unité de commande qui est configurée pour mettre en oeuvre le procédé de nettoyage selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 10 ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 représente un système de nettoyage d'une cuve de propergol selon un mode de réalisation possible ; 15 - la figure 2 représente le système de nettoyage illustré sur la figure 1 en train de racler une surface interne d'une cuve de propergol ; - la figure 3 est une représentation schématique de différents paramètre d'application d'un racloir par le système de nettoyage sur une paroi d'une cuve de propergol ; 20 - la figure 4 illustre schématiquement les différentes étapes d'un procédé de nettoyage d'une cuve de propergol selon un mode de réalisation possible. Description détaillée de l'invention Comme illustré sur la figure 1, un système de nettoyage 1 d'une cuve de propergol 2 comprend un bras robot 3 articulé sur lequel un porte -outil 31 est monté afin de fixer un outil sur ledit bras robot 3. La cuve de propergol 2 comprend une surface interne 21 formée par une paroi de fond 22 et une paroi latérale 23. Le système de nettoyage 1 comprend également une unité de commande 4 qui est reliée au bras robot 3 et qui est configurée pour commander ledit bras robot 3. Dans la variante illustrée sur la figure 1, le bras robot 3 peut par exemple être articulé selon 6 axes de rotation, permettant ainsi de facilement donner la position souhaitée à l'outil installé sur le bras robot 3. Le bras robot 3 peut cependant comprendre un nombre d'axe différents. 4 Comme illustré sur les figures 1, 2 et 3, l'outil installé sur le porte-outil 31 peut être un racloir 5 afin de racler une couche de pâte de propergol 6 qui est située sur la surface interne 21 de la cuve 2. Typiquement, le racloir 5 est formé par une lame. L'outil installé sur le 5 porte-outil 31 peut également être un tampon abrasif afin de gratter la couche de pâte de propergol 6, ou bien également un tissu afin d'essuyer la surface interne 21 de ladite cuve 2. Une buse peut également être installée sur le porte-outil 31 afin d'appliquer un fluide sur la surface interne 21 de ladite cuve 2, comme par exemple un plastifiant afin de 10 liquéfier la couche de pâte de propergol 6. L'unité de commande 4 comprend un processeur 41 qui est configurée pour mettre en oeuvre un procédé de nettoyage dont les instructions sont enregistrées sur une mémoire 42, comme par exemple un disque dur. 15 L'unité de commande 4 peut également comprendre un dispositif de contrôle 43, comme par exemple une manette ou un joystick, qui est configuré pour permettre à un utilisateur de contrôler directement le bras robot 3. Comme illustré sur la figure 4 le procédé de nettoyage du 20 propergol comprend une étape de raclage El dans laquelle la couche de pâte de propergol 6 située sur la surface interne 21 de la cuve 2 est raclée avec le racloir 5 installé sur le bras robot 3. Pour ce faire, le racloir 5 est déplacé par le bras robot 3 le long d'au moins une portion de la surface interne 21. 25 Durant l'étape de raclage El, le bras robot 3 est contrôlée par l'unité de commande 4 de manière à ce que d'une part le racloir 5 applique une force normale F à la surface interne 21 supérieure ou égale à 50N, et d'autre part ledit racloir 5 est déplacé le long de ladite surface interne 21 à une vitesse qui est inférieure ou égale à 500 30 millimètre/seconde. De tels paramètres permettent d'assurer un bon raclage de la couche de pâte de propergol 6 avec le racloir 5 installé sur le bras robot 3. Le racloir 5 doit suffisamment appuyer sur la couche de pâte de propergol 6 et ne pas se déplacer trop vite afin de ne pas glisser sur la couche de pâte de propergol 6 sans retirer de matière. 35 Afin de mesurer la force normale F à la surface interne 21 par le racloir 5 lors de l'étape de raclage El, le bras robot 3 peut comprendre un 5 capteur de force 32, qui peut être disposé sur le porte-outil 31. Le capteur de force 32 est relié à l'unité de commande 4. La force normale F appliquée par le bras robot 3 sur la surface interne 21 via le racloir 5 peut également être déterminée par l'unité de commande 4 en mesurant les 5 courants électriques d'alimentation des vérins ou des servomoteurs du bras robot 3. La vitesse de l'extrémité du bras robot 3 sur laquelle est installé le racloir 5 peut être mesurée avec des capteurs de vitesse qui sont reliés à l'unité de commande 4, ou bien la vitesse de déplacement du racloir 5 10 peut être déterminée à partir de mesures en temps réel de la position des vérins ou des servomoteurs du bras robot 3. Selon une variante possible, le bras robot 3 peut comprendre un dispositif applicateur de pression qui assure que la force normale F appliquée par le racloir 5 est égale à une valeur prédéterminée. Le dispositif 15 applicateur de pression peut par exemple être un ressort ou un vérin, qui est typiquement installé dans le porte-outil 31. Un tel dispositif applicateur de pression permet de simplifier l'asservissement du bras robot 3. De préférence, la force normale F appliquée par le racloir 5 sur la surface interne 21 est inférieure ou égale à 600 Newton. Les inventeurs 20 se sont en effet aperçu qu'au-delà de 600 Newton, l'augmentation de la force ne permet pas de retirer d'avantage de propergol. De manière encore plus préférentielle, la force normale F appliquée par le racloir 5 sur la surface interne 21 est inférieure ou égale à 400 Newton. Les inventeurs se sont en effet aperçu qu'au-delà de 400 25 Newton, l'augmentation de la force a un impact faible sur la quantité de propergol retirée. Comme illustré sur la figure 3, par force normale F on comprend ici la composante de la force appliquée par le racloir 5 qui est normale à la surface interne 21. Lorsque le racloir 5 est appliqué sur une surface 30 courbée, comme cela peut être le cas lorsque la paroi latérale 23 est raclée avec ledit racloir 5, on comprend que la direction normale est considérée par rapport à la tangente au point d'application du racloir 5 sur la surface interne 21. Le racloir 5 est de préférence déplacé le long de la surface 35 interne 21 de la cuve 2 par le bras robot 3 avec une vitesse supérieure ou 6 égale à 50 millimètre/seconde. Une telle vitesse permet de réduire la durée de l'étape de raclage El. De manière encore plus préférentielle, la vitesse de déplacement du racloir 5 est supérieure ou égale à 100 5 millimètre/seconde. Une telle vitesse du déplacement du racloir 5 le long de la surface interne 21 de la cuve 2 permet un meilleur retrait du propergol. De manière encore plus préférentielle, la vitesse de déplacement du racloir 5 le long de la surface interne 21 est comprise 10 entre 200 millimètre/seconde et 350 millimètre par seconde, et le racloir 5 applique une force normale F à la surface interne 21 comprise entre 150 Newton et 350 Newton. L'étape de raclage El de la couche de pâte de propergol 6 est réalisée lorsque l'épaisseur E de ladite couche de pâte de propergol est 15 comprise entre 1 millimètre et 70 millimètres. En dessous d'un millimètre d'épaisseur E de la couche de pâte de propergol 6, le raclage ne permet pas de retirer d'avantage de propergol, et au-delà de 70 millimètres d'épaisseur E de la couche de pâte de propergol 6, le raclage n'est pas adapté. 20 Le propergol de la couche de pâte de propergol 6 comprend une viscosité dynamique comprise entre 200 Pascal-seconde et 5000 Pascal-seconde. Les paramètres de l'étape de raclage El donnés précédemment sont particulièrement adaptés pour le raclage d'une couche de pâte de propergol 6 avec une telle viscosité dynamique. La viscosité est mesurée à 25 l'aide d'un viscosimètre Brookfield de type RVT à la vitesse de 5 tours/minute et avec un axe E. Le racloir 5 est incliné de sorte que l'extrémité biseautée du racloir 5, qui correspond à l'extrémité opposée au porte-outil 31, soit dirigée vers l'avant lors du déplacement dudit racloir 5 le long de la 30 surface interne 21. Le raclage peut être réalisé en maintenant le racloir 5 incliné par rapport à la surface interne 21 de cuve 2 selon un angle 0 compris entre 0° et 60° par rapport à un axe A qui est normal à la surface interne 21, ledit axe A correspondant à une valeur d'angle de 0°. Une telle valeur 35 d'angle 0 permet de mieux maitriser le raclage de la couche de pâte de 7 propergol 6. De préférence, l'angle O d'inclinaison du racloir 5 est compris entre 300 et 45°. Lorsque la surface interne 21 est courbée, l'axe A est normal par rapport à la tangente à ladite surface interne 21 au point d'application 5 du racloir 5. Selon une variante possible, l'étape de raclage El de la surface interne 21 de la cuve 2 peut être répétée une pluralité de fois. Pour ce faire, le racloir 5 est déplacé sur une portion de la surface interne 21 sur lequel ledit racloir 5 est déjà passé, permettant ainsi d'assurer un meilleur 10 nettoyage de la surface interne 21 de la cuve 2. L'étape de raclage El peut par exemple être répétée jusqu'à ce que l'épaisseur E de la couche de pâte de propergol 6 passe en dessous d'une valeur prédéterminée, typiquement 1 millimètre. Le fait de répéter ainsi l'étape de raclage El jusqu'à atteindre une épaisseur E 15 prédéterminée est intéressant lorsque la couche de pâte de propergol 6 à retirer est épaisse. Par ailleurs, une fois un premier passage du racloir 5 effectué, le racloir 5 peut être commandé par un utilisateur via le dispositif de contrôle 43 afin de racler des zones de la surface interne 21 sur lesquelles 20 l'épaisseur E de la couche de pâte de propergol 6 reste trop importante. Même lorsque le bras robot 3 est commandé par l'utilisateur grâce au dispositif de commande 43, l'unité de commande 4 impose une valeur de force normale F conforme aux valeurs données précédemment. Lorsque le bras robot 3 est commandé par l'utilisateur grâce au dispositif de 25 commande 43, l'unité de commande 4 impose une vitesse de déplacement du racloir 5 le long de la surface interne 21 inférieure ou égale à 500 millimètre/seconde, et ladite unité de commande 4 peut autoriser que la vitesse de déplacement du racloir 5 le long de la surface interne 21 soit inférieure à 50 millimètre/seconde. La vitesse du racloir 5 est commandée 30 par l'utilisateur via le dispositif de commande 43, mais avec une vitesse maximum de 500 millimètre/seconde. Selon une variante possible de l'invention, et comme illustré sur la figure 4, le procédé de nettoyage de la cuve 2 peut comprendre une étape de grattage E2 de la surface interne 21 de ladite cuve qui est 35 réalisée après l'étape de raclage El. 8 L'étape de grattage E2 est réalisée en appliquant contre la surface interne 21 et en déplaçant le long de ladite surface interne 21 un tampon abrasif qui est fixé au porte-outil 31 du bras robot 3. Le bras robot 3 applique une pression normale F à la surface interne 21 qui est 5 supérieure ou égale à 50 Newton. De préférence, le tampon abrasif applique une force normale F à la surface interne 21 de la cuve 2 inférieure ou égale à 600 Newton. De manière encore plus préférentielle, le tampon abrasif applique une force normale F à la surface interne 21 de la cuve 2 qui est comprise entre 150 Newton et 350 Newton. 10 Le tampon abrasif peut typiquement être réalisé par un substrat fibreux sur lequel sont déposées des particules abrasives. Le substrat fibreux peut par exemple comprendre du nylon, et les particules abrasives peuvent par exemple être un oxyde métallique (comme par exemple un oxyde d'aluminium). 15 De plus, l'étape de grattage E2 comprend l'application d'un plastifiant sur la couche de pâte de propergol 6 avec une buse installée sur le porte-outil 31, afin de liquéfier le propergol. Un plastifiant est un matériau qui est utilisé pour la fabrication du propergol. Le plastifiant utilisé dans l'étape de grattage E2 est polyester. Le fait de liquéfier le 20 propergol permet d'éviter que ledit propergol reste collé sur le tampon abrasif et comble les rugosités dudit tampon abrasif, ce qui peut amener à réduire l'efficacité du grattage du propergol par le tampon abrasif. Cette étape de grattage E2 permet de retirer la couche de pâte de propergol 6 lorsque l'épaisseur E est inférieure à 1 millimètre. L'étape 25 de grattage E2 permet typiquement de réduire l'épaisseur E de la couche de pâte propergol 6 de 1 millimètre à une épaisseur E inférieure à un dixième de millimètre. Selon une variante possible, le procédé de nettoyage de la cuve 2 peut comprendre une étape d'essuyage E3 qui est réalisée après 30 l'étape de raclage El. De préférence, l'étape d'essuyage E3 est réalisée après l'étape de grattage E2. L'étape d'essuyage E3 est réalisée en appliquant contre la surface interne 21 et en déplaçant le long de ladite surface interne 21 un tissu qui est fixé au porte-outil 31 du bras robot 3. Le fait de frotter le 35 tissu contre la paroi interne 21 permet de finir le nettoyage de la cuve 2 en retirant les derniers micromètres de la couche de pâte de propergol 6. 9 Lorsque l'étape d'essuyage E3 est réalisée après l'étape de grattage E2, ladite étape d'essuyage E3 permet également de retirer le plastifiant. Le tissu utilisé pour l'étape d'essuyage E3 est typiquement un 5 tissu en fibres naturelles, comme par exemple du coton. De telles fibres possèdent une bonne propriété d'absorption afin d'absorber le propergol, et le cas échéant le plastifiant. Le bras robot 3 équipé du tissu applique une pression normale F à la surface interne 21 qui est supérieure ou égale à 50 Newton. De 10 préférence, bras robot 3 équipé du tissu applique une force normale F à la surface interne 21 de la cuve 2 inférieure ou égale à 600 Newton. De manière encore plus préférentielle, le bras robot 3 équipé du tissu applique une force normale F à la surface interne 21 de la cuve 2 qui est comprise entre 150 Newton et 350 Newton. 15 L'étape de grattage E2 et l'étape d'essuyage REVENDICATIONS1. Procédé de nettoyage d'une cuve (2) comprenant une surface interne (21) recouverte par une couche de pâte de propergol (6), caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de raclage (El) de la surface interne (21) de la cuve (2) avec un racloir (5) installé sur un bras robot (3) articulé durant laquelle : - le racloir (5) applique une force normale (F) à la surface interne (21) de 10 la cuve (2) supérieure ou égale à 50 Newton ; et - le racloir (5) est déplacé par le bras robot (3) le long de la surface interne (21) à une vitesse inférieure ou égale à 500 millimètre/seconde. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le racloir (5) 15 applique une force normale (F) à la surface interne (21) de la cuve (2) inférieure ou égale à 600 Newton. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le racloir (5) est déplacé par le bras robot (3) le long de la surface 20 interne (21) à une vitesse supérieure ou égale à 50 millimètre/seconde. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le racloir (5) est déplacé par le bras robot (3) le long de la surface interne (21) à une vitesse supérieure ou égale à 100 millimètre/seconde. 25 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le racloir (5) est déplacé par le bras robot (3) le long de la surface interne (21) à une vitesse comprise entre 200 millimètre/seconde et 350 millimètre/seconde, et le racloir (5) applique une force normale (F) à la 30 surface interne (21) de la cuve (2) comprise entre 150 Newton et 350 Newton. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche de pâte de propergol (6) recouvrant la surface interne 35 (21) de la cuve (2) possède une épaisseur (E) comprise entre 1 millimètre et 70 millimètres. 11 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la pâte de propergol a une viscosité dynamique comprise entre 200 Pascal-seconde et 5000 Pascal-seconde. 5 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le racloir (5) est maintenu incliné par rapport à la surface interne (21) de la cuve (2) selon un angle (8) compris entre 00 et 60° par rapport à un axe (Li) normal à la surface interne (21). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape de raclage (El) est répétée une pluralité de fois. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le procédé comprend une étape de grattage (E2) effectuée après l'étape de raclage (El), l'étape de grattage (E2) étant réalisée en grattant la surface interne (21) de la cuve (2) avec un tampon abrasif, et en projetant un plastifiant sur ladite surface interne (21). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le procédé comprend une étape d'essuyage (E3) effectuée après l'étape de raclage (El), l'étape d'essuyage (E3) étant réalisée en frottant la surface interne (21) de la cuve (2) avec un tissu. 12. Système de nettoyage (1) d'une cuve (2) comprenant une surface interne (21) recouverte par une couche de pâte de propergol (6), caractérisé en ce que le système de nettoyage (1) comprend un bras robot (3) articulé comprenant un porte-outil (31), le système de nettoyage (1) comprenant également un racloir (5) configuré pour être fixé au porte- outil (31), le système de nettoyage (1) comprenant en outre une unité de commande (4) qui est configurée pour mettre en oeuvre le procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.