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WO 2011/051192 PCT/EP2010/066000
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DISPOSITIF ET PROCEDE DE RECUPERATION DE PARTICULES
MAGNETIQUES PIEGEES SUR UN BOUCHON MAGNETIQUE
L'invention concerne un dispositif et un procédé de récupération de
particules magnétiques piégées sur un bouchon magnétique destiné à
retenir, au moyen d'un aimant, les particules magnétiques entraînées par un
liquide et résultant de l'usure de pièces, telles que par exemple les pièces
rotatives disposées dans un carter d'équipement ou de moteur d'aéronef.
De façon connue, un bouchon magnétique est placé dans un circuit de
liquide (typiquement de l'huile, du liquide de refroidissement ou du
carburant)
à l'intérieur d'un carter contenant des pièces en mouvement, telles que des
engrenages ou des roulements, qui baignent dans ledit liquide.
De façon générale, la fonction du circuit de liquide est de permettre la
lubrification et/ou le refroidissement des pièces en mouvement (typiquement
les pièces rotatives). Il se trouve que les pièces en mouvement sont
amenées à s'user au cours de leur vie, par exemple en raison du frottement
résultant du contact entre deux roues dentées ou de roulements, ou bien en
raison de chocs ou frottements intenses entre pièces rotatives dus à des
vibrations intenses et anormales se propageant dans le carter. Quelle que
soit sa cause, l'usure des pièces entraine la formation de particules qui se
détachent des pièces et sont entrainées par le liquide dans le circuit de
liquide. Dans la mesure où les pièces rotatives sont généralement
métalliques, les particules résultant de l'usure des pièces sont conductrices
et se présentent généralement sous la forme de limaille. Qui plus est, les
pièces sont le plus souvent réalisées en un métal du type ferromagnétique
comme le fer, c'est-à-dire apte à être attiré par un élément magnétique tel
qu'un aimant.
De manière connue et tel qu'illustré schématiquement en figure 1, un
bouchon magnétique 1 comporte à une extrémité une tête ou support 2 et un
aimant permanent formé par un barreau magnétique 3 plongé dans le circuit
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de liquide, ledit barreau 3 attirant les particules métalliques 4 lors de la
circulation du liquide.
Les opérateurs sur site doivent alors vérifier périodiquement l'état de
ces bouchons magnétiques, prélever les particules piégées sur le barreau
magnétique et faire analyser ces particules, par exemple par des analyses
du type microscopie électronique à balayage MEB et spectroscopie EDS
( Energy Dispersive Spectroscopy en anglais). A partir de ces analyses, il
est possible d'identifier la nature et la géométrie des particules prélevées ;
en
fonction du lieu de prélèvement du bouchon, on peut alors circonscrire le ou
les éléments affectés par l'usure et prendre les mesures qui garantiront
l'intégrité de la machine et la sécurité du vol. On notera que les bouchons
magnétiques sont le plus souvent couplés avec des filtres, ces derniers
servant à piéger les particules non ferromagnétiques.
On connait différentes techniques permettant aux opérateurs de
prélever les particules piégées sur le bouchon magnétique.
Une première technique consiste à utiliser un ruban adhésif que
l'opérateur met en contact avec le barreau magnétique du bouchon.
Une telle solution n'est pas entièrement satisfaisante dans la mesure
où les particules restent collées sur l'adhésif et difficile à extraire (par
dissolution) pour l'analyse. Il demeure donc un reliquat de particules
inexploitables pour l'analyse qui entraîne une perte d'informations. En outre,
l'adhésif peut générer une pollution de surface des particules susceptible de
fausser les résultats de l'analyse de matière.
Une seconde technique consiste à utiliser un chiffon pour prélever les
particules sur le barreau magnétique.
Une telle solution pose également certaines difficultés. En effet, il est
nécessaire de nettoyer le chiffon en l'immergeant dans un solvant puis de
filtrer le produit obtenu pour récupérer les particules. Par ailleurs,
l'utilisation
d'un chiffon rend difficile la récupération de l'intégralité des particules ;
dès
lors, la totalité des particules n'est plus disponible pour réaliser l'analyse
et
un reliquat de particules reste présent sur le barreau magnétique, ce reliquat
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étant susceptible de fausser l'indication de pollution lors d'un contrôle
ultérieur. Enfin, l'utilisation d'un chiffon potentiellement pollué peut
entraîner
une suspicion de pollution parasite.
Une troisième technique peut consister à prélever directement les
particules sur le barreau à l'aide d'un aimant plus puissant que l'aimant du
barreau magnétique.
Une telle solution est toutefois difficilement exploitable car elle
entraînerait un risque d'altération du bouchon magnétique par modification
du champ rémanent de ce dernier.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de remédier aux
inconvénients précités. Dans ce contexte, la présente invention vise à fournir
un dispositif permettant une récupération rapide, fiable et complète des
particules magnétiques piégées sur un bouchon magnétique.
A cette fin, l'invention porte sur un dispositif de récupération de
particules magnétiques piégées sur un bouchon magnétique, ledit bouchon
magnétique comportant une extrémité support et un élément aimanté destiné
à retenir les particules magnétiques entraînées par un liquide et résultant de
l'usure de pièces avec lesquelles ledit liquide a été en contact, ledit
dispositif
de récupération comportant :
- des moyens d'aimantation
- une enceinte intégrant :
o une ouverture, ladite enceinte étant apte à recevoir ledit
bouchon magnétique via ladite ouverture de sorte que ledit
élément aimanté soit logé à l'intérieur de ladite enceinte et
ladite extrémité support se situe à l'extérieur de ladite enceinte,
ladite ouverture étant dimensionnée de sorte que ladite
extrémité support obture ladite ouverture ;
o au moins une buse d'injection apte à injecter un fluide gazeux à
l'intérieur de ladite enceinte, ladite buse étant orientée de sorte
que le flux de fluide gazeux chasse les particules magnétiques
retenues sur ledit élément aimanté vers le fond de ladite
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enceinte, lesdits moyens d'aimantation étant agencés pour
piéger par aimantation lesdites particules chassées vers le fond
de ladite enceinte.
Grâce à l'invention, on utilise une injection sous pression de gaz
(préférentiellement de l'air comprimé filtré et déshuilé, injecté par exemple
à
6 bars) via au moins une buse. Le flux de gaz va permettre de détacher les
particules magnétiques se trouvant sur le bouchon magnétique et d'envoyer
ces particules au fond de l'enceinte du dispositif. La présence de moyens
d'aimantation agencés préférentiellement à proximité du fond de l'enceinte et
à l'extérieur de celle-ci va permettre le piégeage de ces particules (i.e. les
particules ne peuvent pas remonter puisqu'elles sont piégées par les moyens
d'aimantation). Le dispositif selon l'invention est donc un outillage à
destination des opérateurs permettant de récupérer de façon fiabilisée
l'intégralité des particules magnétiques, ces dernières étant désolidarisées
du bouchon magnétique sous l'effet d'un jet d'air lorsque le bouchon est
placé dans l'enceinte de l'outillage.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées
dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter
une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires ci-dessous, considérées
individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles
- le dispositif selon l'invention comporte une pluralité de buses
d'injection montées sur ladite enceinte ;
- ledit élément aimanté dudit bouchon magnétique est un barreau
magnétique ; ladite enceinte est dimensionnée pour recevoir ledit
barreau magnétique à l'intérieur de ladite enceinte et lesdites buses
sont disposées latéralement sur ladite enceinte de sorte qu'elles se
situent de part et d'autre dudit barreau lorsque ce dernier est en
position à l'intérieur de ladite enceinte ;
- chacune desdites buses est inclinée de 45 par rapport à l'axe du
barreau lorsque ce dernier est en position à l'intérieur de ladite
enceinte ;
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- lesdits moyens d'aimantation sont disposés à l'extérieur de ladite
enceinte à proximité du fond de ladite enceinte ;
- lesdits moyens d'aimantation sont montés de façon amovible sur la
face externe du fond de ladite enceinte ;
5 - lesdits moyens d'aimantation sont agencés de façon à être situés à
une distance comprise entre 2 et 5 cm dudit élément aimanté lorsque
ce dernier est à l'intérieur de ladite enceinte ;
- le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'étanchéité tels
qu'un joint torique aptes à assurer l'étanchéité entre ladite extrémité
support et ladite ouverture lorsque ladite extrémité support obture
ladite ouverture.
L'invention a également pour objet un procédé de récupération de
particules magnétiques piégées sur un bouchon magnétique à l'aide d'un
dispositif selon l'invention, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- mise en place du bouchon magnétique dans le dispositif de
récupération via l'ouverture de l'enceinte de sorte que l'élément
aimanté du bouchon retenant les particules magnétiques soit logé à
l'intérieur de l'enceinte et l'extrémité support du bouchon soit située à
l'extérieur de l'enceinte de façon à obturer l'ouverture de l'enceinte ;
- injection d'air comprimé préférentiellement filtré via la ou les buses
d'injection de sorte que les particules retenues sur l'élément
magnétique soient évacuées vers le fond de l'enceinte ;
- piégeage des particules évacuées vers le fond de l'enceinte par
lesdits moyens d'aimantation ;
- récupération des particules piégées par lesdits moyens d'aimantation.
Avantageusement, l'étape de récupération des particules comporte les
étapes suivantes :
- retrait du bouchon magnétique et des moyens d'aimantation montés
de manière amovible sous le fond de l'enceinte ;
- récupération des particules à l'aide d'un barreau aimanté monté
coulissant dans un tube.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront
clairement de la description qui en est donnée ci-après, à titre indicatif et
nullement limitatif, en référence aux figures annexées ci-jointes parmi
lesquelles :
- la figure 1 représente, de façon schématique, un bouchon
magnétique ;
- la figure 2 représente, de façon schématique, un dispositif de
récupération de particules selon l'invention ;
- les figures 3 à 7 illustrent les différentes étapes d'un procédé de
récupération de particules selon l'invention ;
- la figure 8 représente l'enchainement des étapes illustrées aux
figures 3 à 7.
Pour des raisons de clarté, seuls les éléments utiles pour la
compréhension de l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de
l'échelle et de manière schématique. En outre, les éléments similaires situés
sur différentes figures comportent des références identiques.
La figure 1 a déjà été décrite en référence à l'état de la technique.
La figure 2 représente schématiquement un dispositif 100 de
récupération de particules magnétiques selon l'invention.
Le dispositif 100 selon l'invention comporte :
- une enceinte 101 en T munie d'une ouverture 102 sur sa partie
supérieure et d'un réceptacle sensiblement cylindrique 108 d'axe
vertical 00' ;
- des moyens d'étanchéité 103 sous la forme d'un joint torique disposé
autour de l'ouverture 102 ;
- une pluralité de buses d'injection 104 traversant les parties latérales
de l'enceinte 101 ;
- un support 105 agencé au contact de la surface externe du fond de
l'enceinte 101 ;
- un aimant cylindrique 106 monté de façon amovible dans le support
105 ;
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- un tuyau d'évent 107.
Chacune des buses 104 est inclinée d'un angle de 45 par rapport à
l'axe vertical 00'.
L'enceinte 101 peut être réalisée dans un matériau plastique
transparent.
Nous allons décrire en référence aux figures 3 à 7 un exemple de
procédé de récupération de particules ferromagnétiques piégées sur un
bouchon magnétique 1 tel que celui représenté en figure 1 à l'aide du
dispositif de récupération 100 selon l'invention tel que représenté en figure
2.
La figure 8 représente l'enchainement des étapes 201 à 205 du procédé 200.
On notera que ces étapes 201 à 205 seront préférentiellement mises en
oeuvre sur site par un opérateur.
Selon la première étape 201 illustrée en figure 3, le bouchon
magnétique 1, après avoir été récupéré par l'opérateur pour analyse des
particules 4 piégées, est mis en place dans le dispositif 100. Plus
précisément, le barreau magnétique 3 (sur lequel les particules magnétiques
4 sont retenues) est inséré dans l'enceinte 101 et l'extrémité support 2 (ou
tête) du bouchon 1 vient obturer l'ouverture 102. L'ouverture 102 du
dispositif
1 doit donc être dimensionnée pour que son diamètre soit inférieur au
diamètre de la tête 2 du bouchon 1.
Le joint torique 103 assure l'étanchéité entre l'extrémité support 2 et
l'ouverture 102.
Selon la deuxième étape 202 illustrée en figure 4, on injecte, pendant
quelques secondes, via les buses 104, de l'air comprimé filtré et déshuilé
(pour éviter toute pollution des particules 4) à l'intérieur de l'enceinte
101.
L'inclinaison à 45 par rapport à l'axe vertical des buses 104 permet de
diriger le jet d'air comprimé vers l'extrémité du barreau magnétique 3 sur
lequel sont retenues les particules 4. L'ensemble des particules 4 se trouvant
sur le barreau 3 sont dés lors chassées vers le fond de l'enceinte 101 et sont
piégées par l'aimant 106 qui est suffisamment puissant pour les retenir au
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fond de l'enceinte 101 et éviter qu'elles ne remontent vers le haut de
l'enceinte.
Dans la mesure où une injection d'air comprimé est effectuée au sein
de l'enceinte 101, une mise à l'air libre est assurée par le tuyau d'évent 107
afin d'éviter une surpression.
On choisira de préférence un aimant 106 présentant une aimantation
(comprise typiquement entre 50 et 100 A/m) plus puissante que celle de
l'aimant permanent du bouchon (comprise généralement entre 25 et 30 A/m).
En outre, la hauteur de l'enceinte 101 est ajustée de sorte que la distance d
séparant l'aimant 106 de l'extrémité du barreau magnétique 3 soit comprise
entre 2 et 5 cm : cette distance d est suffisante pour que l'aimantation de
l'aimant 106 ne perturbe pas l'aimantation du barreau 3 qui doit demeurer
sensiblement constante pour une utilisation ultérieure.
Selon l'étape 203 illustrée en figure 5, on extrait le bouchon
magnétique 1 du dispositif 100 selon l'invention puis on retire l'aimant 106
du
support 105 (pour mémoire, l'aimant 106 est monté amovible sur le support
105), les particules 4 se trouvant toujours au fond de l'enceinte 101.
L'étape 204 illustrée en figure 6 va consister à récupérer les particules
4 au fond du réceptacle 101. Pour ce faire, on utilise par exemple un cylindre
112 en cuivre coulissant dans un tube 111 en verre et muni à son extrémité
inférieure d'un aimant 110. En plongeant au fond de l'enceinte 101 le cylindre
112 inséré dans le tube 111, les particules 4 sont aimantées par l'aimant
110.
Selon l'étape 205 illustrée en figure 7, on récupère alors les particules
4 dans un sachet plastique113 en faisant coulisser vers le haut (dans le sens
de la flèche) le cylindre 112 dans le tube 111 ; le fait de faire remonter le
cylindre 112 supprime le champ magnétique exercé par l'aimant 110 sur les
particules 4. Le sachet 113 peut ensuite être transmis par l'opérateur à un
laboratoire pour analyse des particules 4.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui
vient d'être décrit.
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Notamment, l'étape de récupération des particules au fond de
l'enceinte du dispositif selon l'invention a été décrite dans le cadre de
l'utilisation d'un cylindre coulissant dans un tube. Il est également
parfaitement possible de récupérer les particules en retournant le dispositif
selon l'invention afin de transférer directement les particules (qui ne sont
plus
piégées par l'aimant 106 préalablement retiré) dans un sachet.
De même, le dispositif a été décrit plus spécifiquement avec un aimant
106 amovible. On peut également utiliser un électroaimant non amovible
dont l'aimantation sera contrôlée selon que l'on souhaite ou non maintenir les
particules piégées.
Par ailleurs, même si le dispositif comporte préférentiellement une
pluralité de buses réparties autour de l'enceinte, on peut également
envisager de n'utiliser qu'une seule buse d'injection en faisant tourner le
bouchon à l'intérieur du dispositif selon l'invention de façon à ce que le jet
d'air comprimé atteigne toute la surface du barreau sur laquelle les
particules
sont piégées.
Le dispositif selon l'invention qui vient d'être décrit trouve une
application particulièrement intéressante dans un emploi avec des bouchons
magnétiques utilisés sur toutes les machines pour lesquelles il est important
de pouvoir détecter une usure, notamment sur les turbomachines
aéronautiques. Sur ces dernières, l'utilisation de plusieurs bouchons
magnétiques, sur les différents circuits d'huile, peut permettre de localiser
rapidement une pièce présentant un début d'usure.
