Brevet FR3114035A1 — publié le 20220318

L’invention concerne un dispositif de nettoyage d’au moins une pièce mécanique, en particulier d’une turbomachine d’aéronef. Le dispositif comprend des moyens de réception (102) de la pièce mécanique (104) à nettoyer, des moyens de nettoyage (106) de la pièce mécanique (104) à nettoyer, des moyens d’évacuation (108) de particules de saleté (114), et des moyens de génération (110) d’un champ électromagnétique (112) adapté pour décoller des particules de saleté conductrices de parois de la pièce mécanique (104) à nettoyer. Figure pour l'abrégé : Figure 1 DISPOSITIF ET PROCEDE DE NETTOYAGE DE PIECES MECANIQUES Domaine technique de l'invention L’invention est relative au domaine des équipements industriels pour le nettoyage de pièces mécaniques et en particulier, des pièces mécaniques de turbomachines d’aéronef. Arrière-plan technique Classiquement, le nettoyage de pièces mécaniques, et notamment de pièces mécaniques de turbomachine d’aéronef, se fait dans des dispositifs fermés du type machine à laver industrielle. Dans une telle machine, les pièces mécaniques à nettoyer sont placées dans un panier rotatif qui les entraîne en rotation alors qu’elles sont aspergées avec un fluide de nettoyage. Plus précisément, un bras d’arrosage arrose les pièces mécaniques de manière continue et le fluide de nettoyage est filtré, lui aussi de manière continue, pour éliminer les particules de saleté qu’il contient et être réutilisé au cours d’un cycle complet de nettoyage des pièces. Le fluide de nettoyage peut être, par exemple, un liquide à base d’eau et d’un produit dégraissant. Son aspersion sur les pièces mécaniques entraîne le décollement des particules de saletés présentes à la surface des pièces mécaniques à nettoyer, c’est-à-dire collées sur leurs parois. Ce type de solution présente toutefois plusieurs limitations. D’une part, l’évacuation de particules de saleté situées dans des zones difficiles d’accès peut être limitée. En particulier, certaines géométries de pièces impliquent l’existence de zones qu’il est particulièrement difficile de bien nettoyer. C’est le cas, par exemple, de pièces mécaniques présentant des conduits longs et de diamètre réduits, des cavités borgnes ou avec une faible section d’évacuation ou encore des structures dites lattices. Dans de telles pièces, les particules de saleté peuvent rester collées, malgré le nettoyage, dès lors qu’elles sont situées dans des zones inaccessibles ou difficilement accessibles pour le fluide de nettoyage. En outre, pour des pièces mécaniques faisant appel à un procédé de fabrication additive, les poudres utilisées pour ladite fabrication additive peuvent présenter un haut pouvoir d’adhésion sur les pièces mécaniques. En d’autres termes, elles peuvent être particulièrement complexes à décoller de la surface de certaines pièces, par exemples des pièces mécaniques en aluminium. De plus, dans ce type de cas, le fluide utilisé pour le nettoyage peut avoir pour effet néfaste d’agglomérer les particules de poudre résiduelles ce qui complexifie d’autant plus leur évacuation. Finalement, les difficultés liées au nettoyage de certaines pièces mécaniques ont pour conséquence de limiter le volume des pièces fabricables et/ou de limiter la propreté des pièces obtenues et/ou d’entraîner un coût élevé lié au temps nécessaire pour obtenir un niveau de propreté suffisant. La présente invention propose une solution permettant de remédier au moins en partie aux inconvénients précités. À cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de nettoyage d’au moins une pièce mécanique, en particulier d’une turbomachine d’aéronef, comprenant : - des moyens de réception de la pièce mécanique à nettoyer ; - des moyens de nettoyage de la pièce mécanique à nettoyer ; et, - des moyens d’évacuation de particules de saleté, ledit dispositif de nettoyage étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens de génération d’un champ électromagnétique adapté pour décoller des particules de saleté conductrices de parois de la pièce mécanique à nettoyer. Grâce à l’invention, il est ainsi possible de décoller des particules de saleté initialement indécollables ou difficilement décollables via l’utilisation de méthodes de nettoyage de l’état de la technique. En particulier, l’utilisation d’un système du type séparateur à courant de Foucault permet d’améliorer l’efficacité de décollement de particules de saleté conductrices et en conséquence, d’améliorer, dans un temps donné, l’efficacité du nettoyage d’une pièce mécanique à nettoyer. Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - les moyens de nettoyage sont choisis parmi un ou plusieurs des dispositifs suivants : - un dispositif d’arrosage ; - un dispositif d’aspiration ; - un dispositif de soufflage ; - un dispositif de vibration ; - un dispositif de mise en rotation ; et, - un dispositif d’émission d’ultrasons. - les moyens de génération d’un champ électromagnétique sont choisis parmi un ou plusieurs des dispositifs suivants : - un aimant permanent mobile, de préférence en rotation ; - un électro-aimant ; et, - un magnétron. - le dispositif comprend un bac de support des moyens de réception dans lequel est contenu un fluide de nettoyage de sorte que, lorsque la pièce mécanique à nettoyer est placée dans lesdits moyens de réception, au moins une partie de la pièce mécanique à nettoyer est immergée dans ledit fluide de nettoyage. - le dispositif comprend en outre des moyens de filtration d’un fluide de nettoyage conçus pour retenir des particules contenues dans ledit fluide de nettoyage. - les moyens de génération sont configurés pour générer un champ électromagnétique constant. - les moyens de génération sont configurés pour générer un champ électromagnétique variable, par exemple impulsionnel. Selon un second aspect, l’invention concerne aussi un procédé de nettoyage d’au moins une pièce mécanique comprenant les étapes suivantes, mises en œuvre par un dispositif de nettoyage selon le premier aspect : - la réception de la pièce mécanique à nettoyer ; - la génération d’un champ électromagnétique adapté pour décoller des particules de saleté conductrices de parois de la pièce mécanique à nettoyer ; - le nettoyage de la pièce mécanique à nettoyer ; et, - l’évacuation de particules de saleté. Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la pièce mécanique à nettoyer étant réalisée au préalable par un procédé de fabrication additive, le champ électromagnétique généré est adapté pour décoller des particules de saleté conductrices issues du procédé de fabrication additive. - la pièce mécanique à nettoyer est une pièce d’une turbomachine d’aéronef. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de nettoyage de pièces mécaniques selon un mode de réalisation de l’invention ; la figure 2 est un diagramme d’étapes d’un procédé de nettoyage de pièces mécaniques selon un mode de mise en œuvre de l’invention ; et, la figure 3 est une vue en perspective d’exemples de pièces mécaniques nettoyées par un procédé de nettoyage tel que décrit en référence à la figure 2. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différents modes de réalisation ont les mêmes références dans les figures. Description détaillée de l'invention En référence à la figure 1 nous allons maintenant décrire un mode de réalisation d’un dispositif de nettoyage de pièces mécaniques selon l’invention. Le dispositif de nettoyage décrit s’applique en particulier à des pièces mécaniques de turbomachine d’aéronef. En outre, dans l’exemple non-limitatif décrit, les pièces mécaniques 104 à nettoyer sont au nombre de trois mais, de manière plus générale, l’invention s’applique à un nombre de pièces mécaniques à nettoyer supérieur ou égal à l’unité. Dans ce qui suit, le nettoyage désigne le fait d’éliminer de la surface de pièces mécaniques à nettoyer, des particules dites de saleté c’est-à-dire des particules ne faisant pas partie de la forme souhaitée pour la pièce mécanique concernée. En particulier, les particules de saleté peuvent être conductrices ou non-conductrices et l’expression particules de saleté, sans autre mention particulière, peut désigner l’une, l’autre ou les deux. Le dispositif de nettoyage 100 comprend des moyens de réception 102 des pièces mécaniques 104 à nettoyer, des moyens de nettoyage 106 des pièces mécaniques 104 à nettoyer, des moyens d’évacuation 108 de particules de saleté et des moyens de génération 110 d’un champ électromagnétique 112. Les moyens de réception 102 peuvent être, par exemple, un panier dans lequel sont placées les pièces mécaniques à nettoyer pour y être maintenues au cours du nettoyage. Le panier peut lui-même être intégré à un système de chariotage permettant de placer les pièces mécaniques à nettoyer dans le dispositif et de les retirer facilement du dispositif. Dans l’exemple représenté, les moyens de réception 102, comme les moyens de nettoyage 106 et les moyens de génération 110 d’un champ électromagnétique sont situés dans une enceinte fermée 120 qui est reliée aux moyens d’évacuation 108. Les moyens de nettoyage 106 sont un dispositif d’arrosage, plus particulièrement un bras d’arrosage, conçu pour permettre l’aspersion de toutes les pièces mécaniques 104 situées dans les moyens de réception 102 de manière à décoller des particules de saleté 114 de leur surface. En outre, les moyens de réception 102 sont aussi compris dans un bac de support dans lequel est contenu du fluide de nettoyage 116 de sorte qu’une partie des pièces mécaniques 104 à nettoyer est immergée dans le fluide de nettoyage 116. Dans différents modes de réalisation du dispositif de nettoyage 100, les moyens de nettoyage peuvent être, par exemple : un dispositif d’aspiration ou de soufflage, conçus pour aspirer ou souffler sur les pièces mécaniques situées dans les moyens de réception de manière à décoller des particules de saleté de leur surface ; un dispositif de vibration, conçu pour faire vibrer les moyens de réception ou directement les pièces mécaniques de manière à décoller des particules de saleté de leur surface ; un dispositif de mise en rotation, conçu pour décoller des particules de saleté de la surface des pièces mécaniques par effet centrifuge ; ou, un dispositif d’émission d’ultrasons, conçu pour décoller des particules de saleté de la surface des pièces mécaniques qui sont atteintes par ces ultrasons. En outre, le dispositif de nettoyage peut comprendre un ou plusieurs des moyens de nettoyage énumérés plus haut ou tout autre moyen de nettoyage conçu pour décoller des particules de saleté de la surface de pièces mécaniques. Une particularité du dispositif de nettoyage 100 est l’inclusion de moyens de génération 110 d’un champ électromagnétique 112. Plus précisément, les moyens de générations 110 permettent de générer un champ électromagnétique 112 qui est adapté pour décoller des particules de saleté conductrices 114 des parois des pièces mécaniques 104 à nettoyer. Les moyens de génération 110 forment ainsi un dispositif de type séparateur à courants de Foucault. En effet, de manière connue, un séparateur à courants de Foucault utilise un puissant champ magnétique pour séparer les matériaux réagissant à un flux électromagnétique des autres. Le champ électromagnétique généré est responsable de l'apparition d'une force électromotrice à l'intérieur du milieu conducteur. Cette force électromotrice induit des courants dans la masse et ces courants ont notamment pour effet de créer un champ magnétique qui s'oppose à la cause de la variation du champ extérieur. Finalement, les particules conductrices qui sont soumises à ce champ électromagnétique sont mises en mouvement et, par conséquent, décollées de la surface de l’élément auquel elles adhèrent initialement. Dans différents mode de réalisation du dispositif de nettoyage, les moyens de génération d’un champ électromagnétique peuvent être, par exemple, un aimant permanent mobile, par exemple monté sur un arbre en rotation, un électro-aimant ou encore un magnétron. Dans tous les cas, l’homme du métier saura adapter les caractéristiques des moyens de génération pour permettre de générer un champ électromagnétique dont les propriétés entraînent le décollement de particules conductrices ciblées. Par exemple, dans le cas d’une pièce mécanique à nettoyer réalisée au préalable par un procédé de fabrication additive, le champ électromagnétique 112 généré peut être adapté pour décoller des particules de saleté conductrices issues de ce procédé de fabrication additive. En outre, dans différents modes de réalisation, le champ électromagnétique généré peut être constant ou variable, comme par exemple de type impulsionnel. Dans l’exemple représenté, les moyens d’évacuation 108 sont ceux d’un système fermé (non-représenté) dans lequel le fluide de nettoyage 116 contenant les particules de saleté 114 décollées des parois des pièces mécaniques est entraîné. Le système intègre des moyens de filtration 118 du fluide de nettoyage 116 conçus pour retenir les particules de saleté contenues dans le fluide. De cette façon, le fluide filtré peut être réinjecté au niveau du bras d’arrosage 106 pour contribuer à nouveau au nettoyage des pièces mécaniques. En référence à la figure 2 nous allons maintenant décrire un mode de mise en œuvre d’un procédé de nettoyage de pièces mécaniques selon l’invention. Le procédé de nettoyage s’applique à au moins une pièce mécanique à nettoyer et notamment, à une pièce mécanique de turbomachine d’aéronef. Le procédé est mis en œuvre par un dispositif de nettoyage tel que celui décrit en référence à la figure 1. Lors d’une étape 202, la pièce mécanique à nettoyer est réceptionnée par les moyens de réception du dispositif de nettoyage. Lors d’une étape 204, un champ électromagnétique, adapté pour décoller des particules de saleté conductrices des parois de la pièce mécanique à nettoyer, est généré par les moyens de génération . Lors d’une étape 206, la pièce mécanique à nettoyer est nettoyée par les moyens de nettoyage du dispositif de nettoyage. Les étapes 204 et 206 de décollement des particules de saletés conductrices et de nettoyage de la pièce peuvent être séquentielles ou concomitantes dans différentes mode de mise en œuvre de l’invention. Enfin, lors d’une étape 208, les particules de saleté décollées sont évacuées par les moyens d’évacuation du dispositif. En outre, dans un mode de mise en œuvre particulier, la pièce mécanique à nettoyer a été réalisée au préalable par un procédé de fabrication additive et le champ électromagnétique généré au cours de l’étape 204 est adapté pour décoller des particules de saleté conductrices issues de ce procédé de fabrication additive. La figure 3 illustre deux exemples de pièces mécaniques à nettoyer 302 et 304 présentant des géométries particulières pour lesquelles les méthodes de nettoyage connues sont confrontées aux limites décrites en introduction. En particulier, la pièce 302 comprend un conduit interne avec un diamètre d’un millimètre intégré dans la paroi d’un tube et la pièce 304 une cavité borgne 306 partiellement remplie d’une structure lattice. Dans le cas de la pièce 302, les particules de saletés conductrices 308 sont mises en mouvement, sous l’effet d’un champ électromagnétique tel que celui généré par un séparateur à courants de Foucault, et se déplacent de manière hélicoïdale pour finalement quitter la structure. Dans le cas de la pièce 304, les particules de saletés conductrices 310 subissent une agitation sous l’effet d’un champ électromagnétique tel que celui généré par un séparateur à courants de Foucault. Dans les deux cas, l’utilisation d’un champ électromagnétique puissant, généré par un dispositif de type séparateur à courants de Foucault, permet de décoller les particules de saletés conductrices et améliore donc l’efficacité du nettoyage des pièces mécaniques concernées. Avantageusement, ce procédé de nettoyage permet d’améliorer le rendement des machines à laver industrielles et ainsi d’obtenir un niveau de propreté plus élevé, ou un niveau de propreté équivalent avec une durée de lavage réduite. En outre, ce procédé de nettoyage est applicable à tous types de machine à laver industrielle et peut être associé avec les différentes technologies existantes de nettoyage telles que l’aspersion, l’immersion, les vibrations, l’effet centrifuge et les ultrasons. Avantageusement encore, ce procédé de nettoyage permet d’exploiter les possibilités offertes par la fabrication additive, notamment en matière de géométrie des pièces, tout en limitant les contraintes dues au dépoudrage des pièces fabriquées ainsi et en améliorant le niveau de propreté final de ces pièces. Enfin, le procédé de nettoyage pourrait également permettre de s’affranchir de certains procédés utilisés actuellement, comme le décapage chimique, dont l’objectif est de dissoudre les particules résiduelles. Dispositif (100) de nettoyage d’au moins une pièce mécanique, en particulier d’une turbomachine d’aéronef, comprenant : - des moyens de réception (102) de la pièce mécanique (104) à nettoyer ; - des moyens de nettoyage (106) de la pièce mécanique (104) à nettoyer ; et, - des moyens d’évacuation (108) de particules de saleté (114), ledit dispositif de nettoyage (100) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens de génération (110) d’un champ électromagnétique (112) adapté pour décoller des particules de saleté conductrices de parois de la pièce mécanique (104) à nettoyer. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de nettoyage (106) sont choisis parmi un ou plusieurs des dispositifs suivants : - un dispositif d’arrosage ; - un dispositif d’aspiration ; - un dispositif de soufflage ; - un dispositif de vibration ; - un dispositif de mise en rotation ; et, - un dispositif d’émission d’ultrasons. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les moyens de génération (110) d’un champ électromagnétique (112) sont choisis parmi un ou plusieurs des dispositifs suivants : - un aimant permanent mobile, de préférence en rotation ; - un électro-aimant ; et, - un magnétron. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel il comprend un bac de support des moyens de réception (102) dans lequel est contenu un fluide de nettoyage (116) de sorte que, lorsque la pièce mécanique à nettoyer est placée dans lesdits moyens de réception (102), au moins une partie de la pièce mécanique à nettoyer est immergée dans ledit fluide de nettoyage (116). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre des moyens de filtration (118) d’un fluide de nettoyage conçus pour retenir des particules contenues dans ledit fluide de nettoyage. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de génération (110) sont configurés pour générer un champ électromagnétique (112) constant. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de génération (110) sont configurés pour générer un champ électromagnétique (112) variable, par exemple impulsionnel. Procédé de nettoyage d’au moins une pièce mécanique comprenant les étapes suivantes, mises en œuvre par un dispositif de nettoyage selon l’une des revendications 1 à 7 : la réception (202) de la pièce mécanique à nettoyer ; la génération (204) d’un champ électromagnétique adapté pour décoller des particules de saleté conductrices de parois de la pièce mécanique à nettoyer ; le nettoyage (206) de la pièce mécanique à nettoyer ; et, l’évacuation (208) de particules de saleté. Procédé selon la revendication 8, dans lequel, la pièce mécanique à nettoyer étant réalisée au préalable par un procédé de fabrication additive, le champ électromagnétique (112) généré est adapté pour décoller des particules de saleté conductrices issues du procédé de fabrication additive. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la pièce mécanique à nettoyer est une pièce d’une turbomachine d’aéronef.