Brevet FR3145881A1 — publié le 20240823

PROCEDE DE NETTOYAGE CRYOGENIQUE Le procédé de nettoyage d’un élément d’un moteur aéronautique selon l’invention, ledit élément étant pollué par des dépôts, ledit procédé est caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : positionnement d’un pistolet de pulvérisation sur une zone à nettoyer, projection de pellets de glace carbonique sous pression sur une zone à nettoyer jusqu’à détachement complet des dépôts, évacuation des dépôts par ventilation sèche ou par une manœuvre à bas régime du moteur. Ainsi, ce nettoyage cryogénique utilise du gaz carbonique sous forme solide généralement sous forme de pellets de glace carbonique (dioxyde de carbone solide) qui peuvent, par exemple, avoir un diamètre de 3 mm et d’une longueur de 15 mm. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 PROCEDE DE NETTOYAGE CRYOGENIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des moteurs aéronautiques et plus particulièrement un procédé de nettoyage d’éléments dans ces moteurs. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Un moteur aéronautique se présente, par exemple, sous la forme d’un turboréacteur comprenant un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. En fonctionnement des éléments tels que des aubes mobiles peuvent présenter des dépôts sous forme de particules ou de morceaux. Ces particules ou ces morceaux peuvent, lors de manœuvres de type plein gaz et sous l’effet de la force générée par les gaz, se désolidariser et venir impacter les pièces plus en aval de la turbine. Ces impacts peuvent être acceptables dans certains cas, mais, dans d’autres cas, ils génèrent des déposes du moteur pour réparer ces pièces. Certaines de ces pièces sont particulièrement fragiles et peuvent se casser. Il est donc nécessaire non seulement de nettoyer mais aussi d’évacuer les particules et/ou les morceaux pour éviter d’avoir à changer les pièces endommagées et à déposer le moteur. Aujourd’hui, une technique mise en place pour nettoyer les moteurs in situ est le lavage à l’eau (« water wash » en anglais) qui a pour objectif de nettoyer par une eau à forte pression l’ensemble du moteur pour le faire gagner en performance et qui permet des nettoyages manuels. Les inconvénients du lavage à l’eau sont la présence de déchets secondaires, le risque de corroder les aubes dû à la présence d’eau et enfin le fait que cette technique est utilisée globalement sur l’ensemble du moteur mais ne permet pas de nettoyer localement et donc de façon plus précise une pièce. Quant au nettoyage manuel, celui-ci prend du temps et est abrasif ce qui entraine un risque de perdre de la matière sur la pièce. D’autres techniques de nettoyage existent tel que le sablage et le bain chimique : l’inconvénient principal de ces techniques est qu’elles ne sont pas applicables in situ mais uniquement quand la pièce est sortie du moteur. Le sablage présente aussi l’inconvénient d’être abrasif et le bain chimique est en plus toxique et polluant. Toutes ces techniques ne sont donc pas satisfaisantes car elles présentent toutes un défaut. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de nettoyer des éléments du moteur de façon ciblée et d’éliminer les débris, sans risque pour d’autres éléments du moteur placé en aval grâce à un procédé non polluant et non abrasif. Le procédé de nettoyage selon l’invention consiste au nettoyage d’un élément d’un moteur aéronautique, l’élément étant pollué par des dépôts, ledit procédé est caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : positionnement d’un pistolet de pulvérisation sur une zone à nettoyer, projection de pellets de glace carbonique sous pression sur la zone à nettoyer jusqu’à détachement complet des dépôts, évacuation des dépôts par ventilation sèche ou par une manœuvre à bas régime du moteur. Ce nettoyage cryogénique utilise du gaz carbonique sous forme solide généralement sous forme de pellets de glace carbonique (dioxyde de carbone solide) qui peuvent, par exemple, avoir un diamètre de 3 mm et d’une longueur de 15 mm. Ces pellets sont projetés sur les surfaces à traiter par un flux d’air comprimé envoyé par un pistolet de pulvérisation relié à une machine de tir. La combinaison du froid intense et du choc mécanique provoque le détachement du dépôt polluant, il ne reste plus qu’un déchet pur et facile à traiter. La glace carbonique ayant la dureté de la craie, ce procédé nettoie les surfaces en douceur et n’est donc pas abrasif. L’évacuation des dépôts est faite par une ventilation sèche par exemple en faisant tourner le moteur à bas régime afin d’évacuer les dépôts à faible vitesse et ainsi éviter que leur énergie d’impact ne soit trop élevée pour les autres pièces du moteur situées en aval. Avantageusement, la projection des pellets est dirigée grâce à un endoscope relié au pistolet de pulvérisation. La machine de tir va donner une certaine vitesse aux pellets qui vont ainsi se charger en énergie cinétique, être projetés sur la pièce par le pistolet de pulvérisation et, lors de l’impact, générer une onde choc localisée qui facilite la décohésion du dépôt sur la surface traitée. L’endoscope permet un positionnement précis du tir du pistolet de pulvérisation sur le dépôt grâce à une vision de la partie traitée. Avantageusement, le procédé comprend une étape d’introduction de l’endoscope et du pistolet de pulvérisation dans le moteur. L’endoscope permet de voir dans les parties internes du moteur et ainsi atteindre et cibler des zones polluées non visibles de l’extérieur. Avantageusement, les pellets sont projetés par un flux d’air comprimé. Avantageusement, les pellets de glace carbonique sont à une température comprise entre -78,2°C et -78,5°C. La différence de température entre les pellets l’élément du moteur entraine une sublimation dues aux caractéristiques physiques du CO 2 . La sublimation est un changement d'état du CO 2 de −78,2°C à 20°C (température normale moyenne) de solide à gazeux sans passer par la phase liquide. Le CO 2 prend alors jusqu'à 500 fois son volume et expulse la pollution, déjà fragilisée, de son support. Avantageusement, l’élément nettoyé est une aube de rotor. Avantageusement, l’aube appartient à une turbine basse pression. Un deuxième aspect de l’invention concerne un dispositif de nettoyage mis en œuvre par un procédé de nettoyage ayant au moins une des caractéristiques précédentes, ledit dispositif est caractérisé en ce qu’il comprend un compresseur, une machine de tir, un pistolet de pulvérisation et un endoscope fixé au pistolet de pulvérisation. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre d’exemple et nullement limitatif de l’invention. est une vue en coupe d’un turboréacteur aéronautique ; est une vue en perspective d’une aube de turbine avec un dépôt ; est montre l’action des pellets de glace carbonique sur un dépôt ; est montre différentes étapes du procédé ; est un exemple de dispositif de nettoyage par cryogénisation ; est une vue en perspective d’un pistolet de pulvérisation avec un endoscope ; illustre les différents mouvements possibles du pistolet de pulvérisation. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Dans toute la description on appellera « amont » la partie en premier en contact avec un flux d’air dans le sens de son écoulement, et « aval », la partie disposé derrière dans le sens de l’écoulement de l’air. La montre un exemple de moteur 1 aéronautique tel qu’un turboréacteur aéronautique qui comprend une soufflante S, un compresseur basse pression C1, un compresseur haute pression C2, une chambre de combustion D, une turbine haute pression T1, une turbine basse pression T2 et une tuyère E. L’écoulement de l’air est illustré par les flèches F, et se fait à partir de la soufflante S, en amont, jusqu’à la tuyère E, en aval. Comme on peut le voir à la , lors du fonctionnement du moteur 1, les aubes mobiles 10 peuvent présenter des dépôts 2, des incrustations, des particules ou des débris apportés par l’air. Ces particules ou ces débris, viennent se déposer à différents endroits sur les différences pièces (ici au pied de l’aube), puis peuvent, lors de manœuvres type plein gaz (sous l’effet de la force générée par les gaz) se désolidariser et venir impacter les pièces situées plus en aval du moteur. Le dispositif de nettoyage 4 illustré comprend une alimentation électrique, de la glace carbonique 40, un compresseur 41, une machine de tir 42 et un pistolet de pulvérisation 43. La glace carbonique 40 est versée dans la machine de tir 42 pour être ensuite pulvérisée par le pistolet de pulvérisation 43. Le pistolet de pulvérisation 43 peut s’orienter dans toutes les directions comme on peut le voir , ce qui permet d’atteindre toutes les parties des éléments que l’on souhaite nettoyer. Dans l’exemple de la , le pistolet de pulvérisation 43 est couplé à un endoscope 44 qui va permettre de voir les zones à nettoyer même si celles-ci sont à l’intérieur du moteur 1. L’endoscope 44 comprend un éclairage et un système optique qui véhicule l'image d'un bout à l'autre de l'appareil afin de pouvoir bien positionner le pistolet de pulvérisation 43. Il est ainsi possible d’atteindre des parties non visibles sans devoir démonter le moteur 1. La illustre des étapes du procédé selon l’invention : on positionne le pistolet de pulvérisation 43 à proximité du dépôt 2 de la zone à nettoyer de l’élément du moteur 3 pour y projeter des pellets 5,voir la première image, par effet mécanique, l’impact des pellets 5 de glace carbonique chargés d’énergie cinétique (EC = ½ mv²) va fragilise le dépôt 2, voir la deuxième image. Cette énergie dépend de la vitesse de projection qui est choisie pour s’adapter au besoin selon le type et la taille du débris à enlever ou de la pièce en fonction de la zone à nettoyer ou du matériau de la pièce à nettoyer, elle est comprise entre 60 à 120m/s, et si on utilise une buse de sortie à profil venturi, la vitesse peut aller jusqu’à 290m/s, sous l’effet de la basse température (entre -78,2°C et -78,5°C voire -80°C pour la glace sèche carbonique), le dépôt 2 se fragilise, se contracte en se fissurant et se détache du support. Le différentiel thermique, différence de température entre le dépôt 2 (induite par la glace carbonique) et le support, facilite le décollement du dépôt 2, et au moment de l’impact, la glace carbonique se sublime, c'est-à-dire passe de l’état solide à l’état gazeux en prenant jusqu’à 700 fois son volume, ce qui a pour effet de provoquer le soulèvement du dépôt de la zone à nettoyer, voir la troisième image, évacuation des dépôts par une ventilation sèche F0 avec une faible vitesse pour éviter que les dépôts détachés n’impactent les pièces situées en aval de façon trop violente et sans risque de dégradation. Cette ventilation sèche pourra être obtenue en faisant tourner le moteur à bas régime soit environ 15 à 20% de son fonctionnement maximal. La ventilation va créer une poussée qui va évacuer les dépôts. Ceci est fait en général quand le moteur est au ralentit sol, ou « ground idle » en anglais. Celui-ci est différent selon la taille du moteur et donc l’avion qu’il motorise. Procédé de nettoyage d’un élément (3) d’un moteur aéronautique (1), ledit élément (3) étant pollué par des dépôts (2), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : positionnement d’un pistolet de pulvérisation (43) sur une zone à nettoyer, projection de pellets (5) de glace carbonique sous pression sur la zone à nettoyer jusqu’à détachement complet des dépôts (2), évacuation des dépôts (2) par ventilation sèche ou par une manœuvre à bas régime du moteur (1). Procédé de nettoyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la projection des pellets (5) est dirigée grâce à un endoscope (44) relié au pistolet de pulvérisation (43). Procédé de nettoyage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’introduction de l’endoscope (44) et du pistolet de pulvérisation (43) dans le moteur (1). Procédé de nettoyage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pellets (5) sont projetés par un flux d’air comprimé. Procédé de nettoyage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pellets (5) sont à une température comprise entre -78,2°C et -78.5°C. Procédé de nettoyage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément (3) nettoyé est une aube de rotor. Procédé de nettoyage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’aube appartient à une turbine basse pression.