FR2549746A1 - Method, device and machine for cleaning hollow objects by ultrasound - Google Patents
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- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
Abstract
Description
La présente invention a trait à un procédé, un dispositif et une installation de nettoyage par ultrasons d'objets creux en place, présentant une ouverture. The present invention relates to a method, a device and an installation for ultrasonic cleaning of hollow objects in place, having an opening.
Plus précisément, mais non exclusivement la présente invention se rapporte au nettoyage de vannes ou plus géné- ralement d'éléments ou portions de tuyauterie dont l'intérieur est susceptible d'être le siege de dépôts salissants. More specifically, but not exclusively, the present invention relates to the cleaning of valves or more generally of elements or portions of piping the interior of which is liable to be the seat of dirty deposits.
C'est par exemple le cas de certains éléments de tuyau- teries dans les centrales nucléaïes l'intérieur desdits éléments peut de plus être sujet à une contamination radioactive par le biais des dépôts salissants e Il convient alors de procéder t une décontamination
Au sens de la présente invention, la notion de nettoyage comporte celle de décontamination.This is for example the case of certain piping elements in nuclear power plants, the interior of these elements can also be subject to radioactive contamination by means of dirty deposits. It is then advisable to carry out a decontamination
Within the meaning of the present invention, the concept of cleaning includes that of decontamination.
On connalt des procédés et dispositifs de nettoyage mettant en oeuvre, d'une part un émetteur d'ultrasons com @ortant au moins un générateur d'excitation et un transducteur et, d'autre part, un volume de liquide propre à être l'objet d'une cavitation ultrasonore sous les effets dudit émetteur. Cleaning methods and devices are known which use, on the one hand an ultrasonic transmitter comprising at least one excitation generator and a transducer and, on the other hand, a volume of liquid suitable for being subject to ultrasonic cavitation under the effects of said transmitter.
En effet, on sait que lorsque l'on soumet un liquide à un champ d'onde ultrasonore alternatif, celui-ci provoque au sein du liquide es variations de pression et crée ainsi des zones soumises alternativement à des dépressions et à des surpressions. Dans une zone de dépression, des cavités se créent et se remplissent de gaz. Il est admis que ces cavités prennent naissance au niveau de microbulles en suspension dans le liquide ou piégés à la surface dQune impure- té solide. Au cours des phases successives de surpression et de de pression provoquées par le champ ultrasonore, les diamètres de ces cavités ou bulles de cavitation vont varier. In fact, it is known that when a liquid is subjected to an alternating ultrasonic wave field, this causes pressure variations within the liquid and thus creates zones subjected alternately to depressions and to overpressures. In a vacuum area, cavities are created and filled with gas. It is accepted that these cavities arise at the level of microbubbles suspended in the liquid or trapped on the surface of a solid impurity. During the successive phases of overpressure and pressure caused by the ultrasonic field, the diameters of these cavities or cavitation bubbles will vary.
En régime dit de cavitation de vapeur pendant la phase de dépression créée par l'onde ultrasonore, la bulle de cavitation croît jusqu'a un rayon maximum, qui peut atteindre des valeurs de l'ordre de 40 fois le rayon initial. Dans la phase suivante, de surpression, elle se comprime et implose brutalement, donnant naissance à de multiples effets parmi lesquels
- formation d'une turbulence qui se propage à une vitesse qui peut dépasser celle du son dans le liquide, créant dans le voisinage des champs de pression et de température très élevées
- apparition de sonoluminescences et d'ions particulièrement actifs.In the so-called vapor cavitation regime during the vacuum phase created by the ultrasonic wave, the cavitation bubble grows to a maximum radius, which can reach values of the order of 40 times the initial radius. In the next phase, of overpressure, it compresses and implodes brutally, giving birth to multiple effects among which
- formation of a turbulence which propagates at a speed which can exceed that of sound in the liquid, creating in the vicinity of very high pressure and temperature fields
- appearance of particularly active sonoluminescence and ions.
A l'endroit de l'implosion se trouve un volume de liquide sursaturé en gaz qui rediffuse dans de nouvelles bulles au cycle suivant pendant la dépression et le processus recommence. Des générations de bulles se succèdent ainsi en un même point au rythme de l'onde ultrasonore conduisant très rapidement à l'état de vraie cavitation. Cet état de vraie cavitation se manifeste par un sifflement caractéristique et un nuage de bulles. At the place of the implosion is a volume of liquid supersaturated with gas which re-diffuses into new bubbles in the next cycle during depression and the process begins again. Generations of bubbles succeed one another at the same point at the rate of the ultrasonic wave leading very quickly to the state of true cavitation. This state of true cavitation is manifested by a characteristic hiss and a cloud of bubbles.
En raison de la formation, à la fréquence ultrasonore considérée, de turbulences associées à des champs de pression et de température très élevées, la cavitation ultrasonore a un effet particulièrement érosif sur les surfaces disposées au voisinage immédiat de la zone de cavitation et s'avère, en conséquence, être très efficace pour nettoyer ces surfaces. Due to the formation, at the ultrasonic frequency considered, of turbulence associated with very high pressure and temperature fields, ultrasonic cavitation has a particularly erosive effect on the surfaces arranged in the immediate vicinity of the cavitation zone and is found to be , therefore, be very effective in cleaning these surfaces.
Les appareils de nettoyage par ultrasons connus consistent en général, en des cuves contenant un liquide soumis à un champ d'ondes ultrasonores y créant une cavitation. Known ultrasonic cleaning devices generally consist of tanks containing a liquid subjected to an ultrasonic wave field creating cavitation therein.
Les objets à nettoyer ou à décontaminer y sont dispo sés. Objects to be cleaned or decontaminated are available there.
Dans d'autres domaines, comme par exemple celui des soins dentaires, les procédés mis en oeuvre consistent à créer un jet de liquide et à soumettre ce jet à un champ d'ondes ultrasonores. Les appareils mettant en oeuvre ce procédé se présentent sous forme de sondes que le chirurgien tient à la main et approche des zones à traiter. In other fields, such as dental care for example, the methods used consist in creating a jet of liquid and subjecting this jet to an ultrasonic wave field. The devices implementing this process are in the form of probes which the surgeon holds in his hand and approaches the areas to be treated.
Ni l'une, ni l'autre de ces techniques ne sont facilement applicables au nettoyage objets creux, notamment lorsque ces objets ne peuvent être déplacés. Neither of these techniques is easily applicable to cleaning hollow objects, especially when these objects cannot be moved.
En effet, les cuves ultrasonores présentent les limites de leurs dimensions. De plus, s'agissant du nettoyage d'élé ment s de tuyauterie ne pouvant être déplacés pour être plongés dans les cuves en question, ce procédé de nettoyage est tout-à-fait inadapté. Indeed, the ultrasonic tanks have the limits of their dimensions. In addition, as regards the cleaning of pipe elements that cannot be moved to be immersed in the tanks in question, this cleaning method is entirely unsuitable.
Il en est pratiquement de même pour des appareils du type de sondes de dentisterie dont les caractéristiques auraient été extrapolées de manière à permettre le nettoyage d'éléments industriels. En effet, s'agissant notamment d'élément de tuyauterie de forme passablement compliquée, on ne voit pas comment un opérateur pourrait introduire les sondes et procéder à un nettoyage efficace de l'intérieur de ces éléments de tuyauterie. It is practically the same for apparatuses of the type of probes of dentistry whose characteristics would have been extrapolated so as to allow the cleaning of industrial elements. Indeed, as it is a fairly complicated form of piping element, it is not clear how an operator could introduce the probes and carry out effective cleaning of the interior of these piping elements.
La présente invention a pour objet un procédé permettant d'effectuer le nettoyage d'objets creux présentant au moins un orifice principal et dont le volume intérieur est difficilement accessible pour un nettoyage adéquat par la méthode usuelle ou par des méthodes faisant appel aux techniques d'ultrasons telles que celles qui viennent d'être exposées succinctement ci-dessus. The subject of the present invention is a method for cleaning hollow objects having at least one main orifice and the interior volume of which is difficult to access for adequate cleaning by the usual method or by methods using the techniques of ultrasounds such as those which have just been briefly described above.
D'une manière plus précise, le procédé selon la présen- te invention qui est du genre mettant en oeuvre au moins un émetteur d'ultrasons et au moins un volume de liquide propre à être l'objet d'une cavitation ultrasonore sous les effets dudit émetteur est notamment caractérisé en ce que l'on confine le liquide dans le volume intérieur de l'objet, on insère l'émetteur dans ledit orifice en sorte qu'une partie au moins de cet émetteur est plongée dans le liquide. More specifically, the method according to the present invention which is of the type employing at least one ultrasound emitter and at least one volume of liquid suitable for being subjected to ultrasonic cavitation under the effects of said transmitter is in particular characterized in that the liquid is confined in the interior volume of the object, the transmitter is inserted into said orifice so that at least part of this transmitter is immersed in the liquid.
Suivant une autre caractéristique, on renouvelle le liquide dans le voluige intérieur de l'objet a nettoyer. According to another characteristic, the liquid is renewed in the interior of the object to be cleaned.
Grâce à ces dispositions il est possible de nettoyer de manière efficace l'intérieur de certains objets--ereux sans avoir, par exemple, à les démonter. Le procédé selon la présente invention est particulièrement facile à mettre en oeuvre s'agissant notamment de certains éléments de tuyauterie. Thanks to these provisions it is possible to effectively clean the interior of certain objects - erous without having, for example, to dismantle them. The method according to the present invention is particularly easy to implement, especially with regard to certain piping elements.
Ainsi, pour des vannes, et suivant un aspect de la présente invention1 il est possible d'en nettoyer l'intérieur du "corps" en place, après avoir enlevé leur partie dite "châteautt, comportant notamment l'obturateur. On dégage ainsi un orifice principal par lequel on introduit d'une part des moyens d'obturation des orifices d'arrivée et de départ de la vanne et d'autre part, un émetteur ultrasonore. Thus, for valves, and according to one aspect of the present invention1 it is possible to clean the interior of the "body" in place, after having removed their so-called "châteautt" part, notably comprising the shutter. main orifice through which is introduced on the one hand means for closing the inlet and outlet orifices of the valve and on the other hand, an ultrasonic transmitter.
La présente invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre le procédé succinctement décrit ci-dessus, ce dispositif étant notamment caractérisé en ce qu'il comporte un support adapté à venir obturer l'orifice que présente l'objet creux à nettoyer, ce support étant également adapté à porter un émetteur ultrasonore. The present invention also relates to a device implementing the process succinctly described above, this device being in particular characterized in that it comprises a support adapted to seal the orifice that the hollow object to be cleaned has, this support being also suitable for wearing an ultrasonic transmitter.
Suivant une autre caractéristique, des moyens d'obturation d'orifices secondaires sont associés audit support. According to another characteristic, means for closing secondary orifices are associated with said support.
Grâce a ces dispositions, le procédé selon l'invention peut être facilement mis en oeuvre, notamment s'agissant du nettoyage d'éléments de tuyauterie et plus particulièrement de vannes. Thanks to these provisions, the method according to the invention can be easily implemented, in particular with regard to the cleaning of piping elements and more particularly of valves.
Les moyens d'obturation, qui peuvent avantageusement se présenter sous forme de tampons pneumatiques ou hydrauliques, peuvent être facilement mis en place par l'orifice dégagé après démontage du-château de la vanne à nettoyer. The sealing means, which can advantageously be in the form of pneumatic or hydraulic buffers, can be easily put in place by the orifice released after disassembly of the castle from the valve to be cleaned.
Le support peut avantageusement se présenter sous forme d'une plaque adaptée à porter l'émetteur ultrasonore et venant obturer de façon hermétique, par exemple par vissage, ledit orifice.The support can advantageously be in the form of a plate adapted to carry the ultrasonic transmitter and closing off hermetically, for example by screwing, said orifice.
La présente invention concerne également une installation de nettoyage comportant le dispositif de nettoyage tel qu'exposé succinctement ci-dessus. The present invention also relates to a cleaning installation comprising the cleaning device as briefly described above.
Les caractéristiques et avantages de lá présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue schématique dlune installation mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention pour le nettoyage d'une vanne
la figure 2 est une vue schématique en coupe partielle à plus grande échelle, du dispositif de nettoyage de la figure 1
la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III III de la figure 2 du support du dispositif de la figure 2;
la figure 4 illustre le procédé selon la présente invention appliqué au nettoyage d'un autre objet creux, représenté schématiquement en coupe.The characteristics and advantages of the present invention will become apparent from the description which follows, with reference to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a schematic view of an installation implementing the method according to the present invention for cleaning a valve
Figure 2 is a schematic view in partial section on a larger scale, of the cleaning device of Figure 1
Figure 3 is a sectional view along line III III of Figure 2 of the support of the device of Figure 2;
FIG. 4 illustrates the method according to the present invention applied to the cleaning of another hollow object, represented diagrammatically in section.
Suivant la forme de réalisation choisie et représentée aux figures 1 à 3, une installation 10 de nettoyage comporte un dispositif de nettoyage 1 raccordé à un circuit 92 de circulation d'un liquide de nettoyage. Cette installation 10 est ici mise en oeuvre pour le nettoyage d'une portion de tuyauterie en place dans une centrale nucléaire. According to the embodiment chosen and shown in Figures 1 to 3, a cleaning installation 10 comprises a cleaning device 1 connected to a circuit 92 for circulating a cleaning liquid. This installation 10 is used here for cleaning a portion of piping in place in a nuclear power plant.
Plus précisément, dans cet exemples il s'agit de nettoyer l'intérieur du corps d'une vanne 14 comportant un premier orifice ou orifice principal 15 portant en temps normal un ensemble d'éléments, non représentes, couramment appelé "château" et comportant notamment l'obturateur de la vanne0
Le château est, selon un aspect de la présente invention1 préalablement démonté avant les opérations de nettoyage
Le corps de la vanne 14 comporte bien entendu deux orifices d'arrivée et de départ 16, 16', ces orifices étant, au sens de l'invention, des orifices secondaires.Les orifices 96, 1b' sont ici respectîvemènt raccordés à des portions de tuyauterie 17, 17'. Dans cet exemple, les portions de tayaut terie 17, 17' et la vanne 14 ne peuvent être démontées et doivent donc astre nettoyées en place, l'orifice 15 étant par contre accessible après démontage du château pour permettre le nettoyage par le procédé selon la présente znven- tion.More specifically, in this example it is a question of cleaning the inside of the body of a valve 14 comprising a first orifice or main orifice 15 normally carrying a set of elements, not shown, commonly called "castle" and comprising especially the valve shutter0
The castle is, according to one aspect of the present invention1 previously dismantled before the cleaning operations
The body of the valve 14 naturally includes two inlet and outlet ports 16, 16 ′, these orifices being, within the meaning of the invention, secondary orifices. The orifices 96, 1b 'are here respectively connected to portions of piping 17, 17 '. In this example, the tayaut terie portions 17, 17 ′ and the valve 14 cannot be dismantled and must therefore be cleaned in place, the orifice 15 being on the other hand accessible after dismantling the castle to allow cleaning by the method according to the presents znven- tion.
Le dispositif de nettoyage ll comporte d'une part un support 20 adapte à venir obturer l'orifice principal 15 de la vanne 14 à nettoyer et d'autre part un transducteur su émetteur ultrasonore 21 qui est ici cylindrique;
Le tr@nsducteur 21 comporte deux céramiques piézoélectriques 22, 23 montées en sandwich entre une niasse dite "arrière" 24 et un adaptateur d'impédance acoustique "quart d'onde" 25, de taille axiale égale au quart de la longueur d'onde ultrasonore dans le métal considéré;L'ensemble des éléments 22, 23, 24, 25 constitue, ce que l'on appellera une "tête ultrasonore" 26. Gette tête ultrasonore 26 est suivie d'un premier amplificateur acoustique 27 dit nsonotrode". Ce sonotrode e-st un solide métallique de révolution dont l'axe est celui de la tête acoustique et comporte une partie cylindrique 28 et une partie en forme de bec 29 réalisant une diminution progressive de section. La hauteur du sonotrode est égale à la moitié de la longueur d'onde ultrasonore dans le métal considéré (ici 26 cm à 20 kHz).The cleaning device ll comprises on the one hand a support 20 adapted to close off the main orifice 15 of the valve 14 to be cleaned and on the other hand a transducer on the ultrasonic emitter 21 which is here cylindrical;
The tr @ nsducteur 21 comprises two piezoelectric ceramics 22, 23 sandwiched between a so-called "rear" mass 24 and a "quarter wave" acoustic impedance adapter 25, of axial size equal to a quarter of the wavelength ultrasonic in the metal considered; The set of elements 22, 23, 24, 25 constitutes, what will be called an "ultrasonic head" 26. This ultrasonic head 26 is followed by a first acoustic amplifier 27 called nsonotrode. This sonotrode is a metallic solid of revolution whose axis is that of the acoustic head and comprises a cylindrical part 28 and a beak-shaped part 29 achieving a progressive reduction in section. The height of the sonotrode is equal to half of the ultrasonic wavelength in the metal considered (here 26 cm at 20 kHz).
Son gain en amplitude dans le sens axial est sensiblement égal au rapport des surfaces d'entrée 30 et de sortie 31.Its gain in amplitude in the axial direction is substantially equal to the ratio of the inlet 30 and outlet 31 surfaces.
Dans cet exemple le gain en amplitude est environ de 3.In this example, the gain in amplitude is approximately 3.
Le premier amplificateur acoustique 27 est suivi d'un second amplificateur acoustique 32 identique au premier et comportant une partie cylindrique 33 suivie d'une partie en forme de bec 34 réalisant une diminution progressive de section. La hauteur de ce second amplificateur acoustique est également égale à la moitié de la longueur d'onde dans le métal considéré et son gain est égal au rapport entre sa surface d'entrée 35 et celle de sortie 36. Ce gain est ici aussi de 3 environ. The first acoustic amplifier 27 is followed by a second acoustic amplifier 32 identical to the first and comprising a cylindrical part 33 followed by a spout-shaped part 34 achieving a progressive reduction in section. The height of this second acoustic amplifier is also equal to half the wavelength in the metal considered and its gain is equal to the ratio between its input surface 35 and that of output 36. This gain is here also 3 about.
Le transducteur ultrasonore 21 comporte deux bornes, signalées ici par les signes "+" et "-, le "+" étant raccordé aux céramiques piézo-électriques 22, 23, tandis que le "-" est raccordé à l'adaptateur d'impédance quart d'onde 25. The ultrasonic transducer 21 has two terminals, indicated here by the signs "+" and "-, the" + "being connected to the piezoelectric ceramics 22, 23, while the" - "is connected to the impedance adapter quarter wave 25.
Ces bornes sont raccordées à des bornes portant des références identiques à la sortie d'un générateur amplificateur ultrasonore 40 à fréquence variable. L'ensemble du transducteur 21 et du générateur amplificateur 40 constitue un émetteur d'ultrasons proprement dit. These terminals are connected to terminals bearing identical references to the output of an ultrasonic amplifier generator 40 with variable frequency. The assembly of the transducer 21 and the amplifier generator 40 constitutes an actual ultrasound emitter.
Toutefois, on considérera qu'un simple transducteur ultrasonore ou tout simplement sa surface d'émission, ici la surface 36, constitue déjà en soi un émetteur ultrasonore au sens de la présente invention. However, it will be considered that a simple ultrasonic transducer or simply its emission surface, here the surface 36, already constitutes in itself an ultrasonic transmitter within the meaning of the present invention.
Le support 20 comporte d'une part un plateau annulaire 43, une portion cylindrique taraudée 44 par lesquels il est adapté, avec le transducteur 21, à venir obturer l'orifice 15 de la vanne 14. Le plateau annulaire comporte un alésage central 45 muni d'un joint annulaire 46. Le diamètre intérieur du joint annulaire 46 -est sensiblement inférieur au diamètre du deuxième amplificateur 32 du transducteur 21 en sorte que ce dernier est maintenu en place sur le support 20, comme représenté sur les figures, par la réaction du caoutchouc du joint annulaire 46. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, le support 20 est également muni d'un deuxième joint annulaire 47 permettant de parfaire l'étanchéité au niveau de l'orifice 15. The support 20 comprises on the one hand an annular plate 43, a tapped cylindrical portion 44 by which it is adapted, with the transducer 21, to close off the orifice 15 of the valve 14. The annular plate comprises a central bore 45 provided of an annular seal 46. The internal diameter of the annular seal 46 is substantially less than the diameter of the second amplifier 32 of the transducer 21 so that the latter is held in place on the support 20, as shown in the figures, by the reaction rubber of the annular seal 46. In the embodiment shown in the figures, the support 20 is also provided with a second annular seal 47 making it possible to perfect the seal at the orifice 15.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure ls et suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de nettoyage ll comporte des moyens d'obturation 50, 50' des orifices secondaires i6, 16' associés audit support 20. In the embodiment shown in FIG. 1s and according to another characteristic of the invention, the cleaning device 11 comprises means for closing 50, 50 ′ of the secondary orifices i6, 16 ′ associated with said support 20.
Dans la forme de réalisation représentée, les moyens d'obturation 50, 50' sont constitués par les tampons pneumatiques réalisés ici en baudruche, introduits dans les éléments de tuyauterie 17, l7' au-delS des orifices secondaires 16, 16' et gonflés par ton circuit d'air schématisé en figure 1 par les conduits 51, 51' raccordés à une source d'alimentation en air comprimé schématisée par la flèche 52. In the embodiment shown, the sealing means 50, 50 'are constituted by the pneumatic buffers produced here in a balloon, introduced into the pipe elements 17, 17' beyond the secondary orifices 16, 16 'and inflated by your air circuit shown schematically in Figure 1 by the conduits 51, 51 'connected to a compressed air supply source shown schematically by the arrow 52.
En figure 2, le conduit 51 a été représenté en trait plein taudis que le conduit 51, disposé en avant du plan de coupe, est représenté en traits mixtes.In FIG. 2, the duct 51 has been shown in full slum line as the duct 51, disposed in front of the cutting plane, is shown in phantom.
Dans le mode de réalisation choisi et représenté aux figures, le dispositif de nettoyage ll comporte une conduite d'arrivée de liquide de nettoyage 53 et une conduite de départ de liquide de nettoyage 54, respectivement raccordées à des conduites 530 et 540 du circuit de liquide de nettoyage 12, figure 1. In the embodiment chosen and shown in the figures, the cleaning device ll comprises a supply line for cleaning liquid 53 and a supply line for cleaning liquid 54, respectively connected to pipes 530 and 540 of the liquid circuit 12, figure 1.
Dans l'exemple représenté le transducteur ultrasonore 21 est protégé par un caissonnage comportant deux enceintes cylindriques coaxiales 58, 59. Ces deux enceintes sont réunies par un plateau annulaire 60 d'où émergent des conduites 51, 51', 53 et 54. In the example shown, the ultrasonic transducer 21 is protected by a casing comprising two coaxial cylindrical enclosures 58, 59. These two enclosures are joined by an annular plate 60 from which emerge conduits 51, 51 ', 53 and 54.
Le circuit de liquide de nettoyage 12 comporte, ici, un filtre de séparation de solution de nettoyage 70 raccordé à la conduite de départ de liquide 540 issue du dispositif de nettoyage ll. En aval, le filtre est raccordé à une centrifugeuse 71 permettant de séparer les particules soli des du reste de la solution. La sortie de liquide de cette centrifugeuse est raccordée à un bac de solution de nettoyage 72, lui-même raccordé à un mélangeur 73. Le filtre 70 comporte une sortie d'eau raccordée à une conduite 74, ellemême raccordée à un bac à eau 75. La sortie de ce bac à eau 75 est raccordée à l'entrée du mélangeur 73. La sortie de ce mélangeur 73 est raccordée à une pompe 76 dont la sortie est raccordée à la conduite 530 d'arrivée de liquide dans le dispositif de nettoyage.Dans une autre forme de réalisation, le filtre 70 peut comporter une deuxième sortie d'eau et est directement raccordé au mélangeur 73, cette-liaison étant schématisée en 77 par une ligne en traits interrompus. The cleaning liquid circuit 12 here includes a cleaning solution separation filter 70 connected to the liquid starting line 540 coming from the cleaning device 11. Downstream, the filter is connected to a centrifuge 71 making it possible to separate the soli particles from the rest of the solution. The liquid outlet of this centrifuge is connected to a tank of cleaning solution 72, itself connected to a mixer 73. The filter 70 has a water outlet connected to a pipe 74, itself connected to a water tank 75 The outlet of this water tank 75 is connected to the inlet of the mixer 73. The outlet of this mixer 73 is connected to a pump 76, the outlet of which is connected to the pipe 530 for supplying liquid to the cleaning device. .In another embodiment, the filter 70 may include a second water outlet and is directly connected to the mixer 73, this link being shown diagrammatically at 77 by a line in dashed lines.
Le fonctionnement de l'installation 10 de nettoyage-va maintenant être décrit. The operation of the cleaning installation 10 will now be described.
Comme dans cet exemple, l'objet creux à nettoyer est le corps de la vanne 18 comportant deux orifices secondaires 16 et î6', la première opération consiste à introduire les tampons pneumatiques en baudruche 50, 50' dans ledit corps. On visse ensuite le support 20 sur le filetage de l'orifice 15. Ce dernier se trouve donc obturé d'une part par le support 20, et d'autre part par le transducteur ultrasonore 21 qui bouche avec le joint 46 l'alésage central 45 du plateau 43. On notera qu'une partie du transducteur 21, plus particulièrement ici le second amplificateur 32, se trouve plongée dans le volume interne de la vanne 14 à nettoyer. As in this example, the hollow object to be cleaned is the body of the valve 18 comprising two secondary orifices 16 and 16 ′, the first operation consists in introducing the pneumatic buffers 50, 50 ′ into said body. The support 20 is then screwed onto the thread of the orifice 15. The latter is therefore closed on the one hand by the support 20, and on the other hand by the ultrasonic transducer 21 which plugs with the seal 46 the central bore 45 of the plate 43. It will be noted that part of the transducer 21, more particularly here the second amplifier 32, is immersed in the internal volume of the valve 14 to be cleaned.
On raccorde alors, d'une part les conduites 51, 51' à la source d'air comprimé 52 et d'autre part, les conduites d'arrivée et de départ de liquide de nettoyage 53, 54 aux conduites correspondantes 530, 540 du circuit de nettoyage 12. The pipes 51, 51 ′ are then connected on the one hand to the source of compressed air 52 and on the other hand, the cleaning liquid inlet and outlet pipes 53, 54 to the corresponding pipes 530, 540 of the cleaning circuit 12.
On procède alors au gonflement des baudruches 50, 50'. The balloons 50, 50 'are then inflated.
Lorsque ces dernières sont partiellement gonflées, on introduit alors du liquide de nettoyage dans l'intérieur du volume de la vanne 14. La pression de ce liquide de nettoyage sur les baudruches 50, 50' participe alors à la mise en place de ces dernières dans les conduites 17, 17' au-delà des orifices secondaires 16, 16' de la vanne 14. On peut alors achever le gonflage de ces baudruches en sorte que le volume intérieur de la vanne 14 se trouve hermétiquement fermé.When the latter are partially swollen, cleaning liquid is then introduced into the interior of the volume of the valve 14. The pressure of this cleaning liquid on the balloons 50, 50 ′ then participates in the installation of the latter in the lines 17, 17 'beyond the secondary orifices 16, 16' of the valve 14. It is then possible to complete the inflation of these bladders so that the interior volume of the valve 14 is hermetically closed.
Le transducteur 21 peut être alors excité par une onde ultrasonore issue du générateur-amplificateur 40. Un champ ultrasonore s'établît alors à l'intérieur de la vanne 14. The transducer 21 can then be excited by an ultrasonic wave coming from the generator-amplifier 40. An ultrasonic field is then established inside the valve 14.
Les variations de pression induites par ce champ ultrasonore re provoquent la création et l'implosion de cavités au rythale du champ ultrasonore. Dans cet exemple, la fréquence de l'onde ultrasonore est de 20000 Hz, correspondant à une longueur d'onde de 26 cm dans le métal dont sont réalisés les amplificateurs ultrasonores 27, 32. The pressure variations induced by this ultrasonic field re cause the creation and implosion of cavities in the rythale of the ultrasonic field. In this example, the frequency of the ultrasonic wave is 20,000 Hz, corresponding to a wavelength of 26 cm in the metal from which the ultrasonic amplifiers 27, 32 are made.
Les cavités emplissent la majeure partie du volume intérieur du corps de la vanne 14. L'implosion des cavités venant au contact de la surface intérieure dudit corps per- met d'en arracher des parcelles de dépôt salissantes. La multiplication de ces implosions, au rythme du champ ultrasonore fit que, assez vite, la surface intérieure du corps de la vanne 18 est nettoyée. The cavities fill most of the interior volume of the body of the valve 14. The implosion of the cavities coming into contact with the interior surface of the said body makes it possible to tear off soiled deposits of it. The multiplication of these implosions, at the rate of the ultrasonic field caused that, fairly quickly, the interior surface of the body of the valve 18 is cleaned.
Dans l'exemple choisi et représenté, le courant de li- quide mis en oeuvre e par la pompe 76 permet d'évacuer par le circuit t 12, les portions de dépôt salissantes arrachées. In the example chosen and shown, the liquid current used by the pump 76 makes it possible to evacuate by the circuit t 12, the soiled deposition portions torn off.
L'installation représentés à la figure 1 travaille en circuit fermée Je filtre 70 permet, en aval de la conduite de sortie 5R, de séparer autant que possible la solution de nettoyage de l'eau de nettoyage0 La solution de nettoyage, chargée des particules salissantes, est alors admise dans la centrifugeuse 71 fui a pour fonction de séparer les particules salissantes par centrifugation, une solution relativement pur est récupérée au centre de la centrifu- geuse et admise dans le bac de solution;La sortie du bac de solution et celle du bac à eau 75 convergent vers un mélangeur 73 dont la sortie, dans ce mode de réalisation, est raccordée à l'entrée de la pompe 76. La sortie de cette pompe 76 est raccordée au circuit 530 d'arrivée de liquide de nettoyage.The installation represented in FIG. 1 works in a closed circuit. The filter 70 allows, downstream of the outlet pipe 5R, to separate as much as possible the cleaning solution from the cleaning water. The cleaning solution, laden with dirty particles , is then admitted into the centrifuge 71 which has the function of separating the dirty particles by centrifugation, a relatively pure solution is collected in the center of the centrifuge and admitted into the solution tank; The outlet from the solution tank and that from the water tank 75 converges to a mixer 73, the outlet of which, in this embodiment, is connected to the inlet of the pump 76. The outlet of this pump 76 is connected to the circuit 530 for the arrival of cleaning liquid.
Dans une autre forme de realisation, schématisée par la conduite en traits interrompus 7, la uxième sortie du filtre 70 est raccordée directement à entrée du mélangeur 73. In another embodiment, shown diagrammatically by the dashed line 7, the uxth output of the filter 70 is connected directly to the input of the mixer 73.
De façon bien connue de l'homme de l'art, un rendement énergétique optimum est obtenu par un dimensionnement adéquat de l'adaptateur d'impédance 25, dont le rôle est d'adapter le transducteur 21 à l'impédance acoustique du liquide de nettoyage employé, en fonction de la fréquence du champ, ici 20 kHz, et, d'autre part, par celui de la masse arrière 24 qui provoque un renvoi vers l'avant, c'est-à-dire vers l'adaptateur d'bnpédance 25, de l'onde dite "arrière". As is well known to those skilled in the art, optimum energy efficiency is obtained by adequate dimensioning of the impedance adapter 25, the role of which is to adapt the transducer 21 to the acoustic impedance of the liquid of cleaning employed, as a function of the field frequency, here 20 kHz, and, on the other hand, by that of the rear ground 24 which causes a forward referral, that is to say to the adapter d 'bnpédance 25, of the wave called "back".
L'amplitude dans le sens axial du transducteur, de l'onde ultrasonore émisse, est amplifiée dans le rapport des surfaces d'entrée et de sortie des deux sonotrodes 27, 32. Dans cet exemple, ces sonotrodes, qui ont une longueur classique correspondant à la moitié de la longueur d'onde dans le métal considéré, ici 13 cm, ont par ailleurs, un rapport de 3 entre leurs surfaces d'entrée 30, 35, et de sortie 31, 36. The amplitude in the axial direction of the transducer, of the ultrasonic wave emitted, is amplified in the ratio of the input and output surfaces of the two sonotrodes 27, 32. In this example, these sonotrodes, which have a corresponding conventional length at half the wavelength in the metal considered, here 13 cm, have, moreover, a ratio of 3 between their inlet surfaces 30, 35, and outlet 31, 36.
Le gain en amplitude de l'ensemble de ces deux sonotrodes mis en cascade est donc de 9.The gain in amplitude of all of these two cascaded sonotrodes is therefore 9.
Dans l'exemple considéré, la largeur de l'orifice 15 est de 10 cm, tandis que le diamètre de la tête ultrasonore est de 6 cm. La puissance électrique consommée est de l'or- dre de 800 watts à 20 kHz. In the example considered, the width of the orifice 15 is 10 cm, while the diameter of the ultrasonic head is 6 cm. The electrical power consumed is of the order of 800 watts at 20 kHz.
On a déjà noté que la taille axiale des sonotrodes, de l'adaptateur d'impédance et de la masse arrière est fonction de la longueur de l'onde dans le métal dans lequel ces éléments sont fabriqués. Dans l'exemple considéré, aux figures 1 à 3, la fréquence de travail étant de 20 kHz, la taille axiale du transducteur ultrasonore est en conséquence d'environ 42 cm. Un tel transducteur est particulièrement bien adapté pour le nettoyage par le procédé selon la présente invention, de vannes ayant des orifices de 10 cm de diamètre, telles que celles représentées aux figures 1 et 2. It has already been noted that the axial size of the sonotrodes, of the impedance adapter and of the rear mass is a function of the length of the wave in the metal in which these elements are manufactured. In the example considered, in FIGS. 1 to 3, the working frequency being 20 kHz, the axial size of the ultrasonic transducer is therefore approximately 42 cm. Such a transducer is particularly well suited for cleaning by the method according to the present invention, of valves having orifices of 10 cm in diameter, such as those represented in FIGS. 1 and 2.
Ce transducteur est également bien adapté pour le nettoyage de vannes ayant des orifices d'un diamètre supérieur.This transducer is also well suited for cleaning valves having larger diameter orifices.
Par contre, pour des vannes ayant des orifices d'un diamètre inférieur, il convient de réduire la taille du transducteur 21 et par conséquent, comme cette taille est fonction de la fréquence employée, de travailler à une fréquence plus élevée. Ainsi, pour des vannes ayant des orifices de 5 cm de diamètre, on pourra avantageusement utiliser un transducteur d'environ 21 cm de haut et 3 cm de diamètre travaillant à 40 kHz. Dans ce cas, l'énergie consommez est de l'ordre de 200 Watts. On the other hand, for valves having orifices of a smaller diameter, it is necessary to reduce the size of the transducer 21 and consequently, as this size is a function of the frequency used, to work at a higher frequency. Thus, for valves having orifices 5 cm in diameter, it is advantageously possible to use a transducer approximately 21 cm high and 3 cm in diameter working at 40 kHz. In this case, the energy consumed is around 200 Watts.
Selon la présente invention pour nettoyer un ensemble de vannes et de tuyauteries en place dans une usine ou, par exemple, dans une centrale nucléaire, on peut ainsi prévoir un ensemble de supports tel que le support 20 adaptable sur les divers éléments de tuyauterie à nettoyer et un jeu de transducteurs de tailles différentes de manière à pouvoir ainsi couvrir l'ensemble de la gamme des éléments de tuyau terie à nettoyer. According to the present invention for cleaning a set of valves and pipes in place in a factory or, for example, in a nuclear power plant, it is thus possible to provide a set of supports such as the support 20 adaptable to the various elements of piping to be cleaned. and a set of transducers of different sizes so as to be able to cover the whole range of the hose elements to be cleaned.
On va maintenant decrire à l'appui de la figure 4 l'application du procédé selon la présente invention au nettoyage d'un objet creux, autre qu'une vanne. Les éléments communs aux figures 1 à 3 portent les mêmes références que dans ces figures avec un indice a. We will now describe in support of FIG. 4 the application of the method according to the present invention to the cleaning of a hollow object, other than a valve. The elements common to Figures 1 to 3 bear the same references as in these figures with an index a.
Suivant le mode de réalisation choisi et représenté sur cette figure, 1 objet creux à nettoyer est une cuve 100 comportant une partie 101 de forme globale cylindrique et une partie 102, constituant le fond de la cuve, de forme globale semi-sphérique. La cuve comporte un certain nombre d'orifices latéraux 103, pouvant être obturés par des vannes 1040 Elle comporte, à son extrémité supérieure, un orifice principal 1050 Dans l'exemple représenté7 l'intérieur de la cuve 100 est partagé en deux chambres sépares par une cloison intermédiaire 106 s'étendant selon un plan dia métral. According to the embodiment chosen and shown in this figure, 1 hollow object to be cleaned is a tank 100 comprising a part 101 of overall cylindrical shape and a part 102, constituting the bottom of the tank, of overall semi-spherical shape. The tank has a certain number of lateral openings 103, which can be closed by valves 1040 It comprises, at its upper end, a main orifice 1050 In the example shown7 the interior of the tank 100 is divided into two chambers separated by an intermediate partition 106 extending along a metric plane.
Selon l'invention, le dispositif de nettoyage lla comporte un support 20a adapté à venir obturer l'orifice 105 et à porter, dans cet exemple, deux émetteurs ultrasonores 21a et 21'a. According to the invention, the cleaning device 11a comprises a support 20a adapted to close off the orifice 105 and to carry, in this example, two ultrasonic emitters 21a and 21'a.
Les transducteurs ultrasonores 21a et 21'a ont une structure identique à celle du transducteur 21 représenté aux figures 1 et 2. Ils travaillent également à une fréquen ce de 20 iz et ont par conséquent une taille axiale de l'ordre de 42 cm. Ces transducteurs ultrasonores sont ici aussi protégés par un caissonnage 108, 108' que comporte le support 2osa. The ultrasonic transducers 21a and 21'a have a structure identical to that of the transducer 21 shown in Figures 1 and 2. They also work at a frequency of 20 iz and therefore have an axial size of the order of 42 cm. These ultrasonic transducers are here also protected by a box 108, 108 ′ which the 2osa support comprises.
Un ensemble de conduites d'arrivée de liquide de nettoyage 53a et un ensemble de conduites de départ de liquide de nettoyage 54a sont associés au support 20a, une seule des conduites 53a et 54a ayant été représentée sur la figure 4. A set of cleaning liquid inlet pipes 53a and a set of cleaning liquid starting pipes 54a are associated with the support 20a, only one of the pipes 53a and 54a having been shown in FIG. 4.
Dans cet exemple, le support 20a est adapté à être. In this example, the support 20a is adapted to be.
fixé sur la cuve 100 par une collerette annulaire 110 comportant des alésages 111 régulièrement répartis sur sa périphérie, un ensemble de vis 112 assurant la fixation dudit support 2Oa sur la cuve 100.fixed to the tank 100 by an annular flange 110 comprising bores 111 regularly distributed over its periphery, a set of screws 112 ensuring the fixing of said support 2Oa on the tank 100.
Le fonctionnement du dispositif îla est semblable à celui du dispositif 11 des figures 1 à 3. Après avoir fermé les vannes 104 et fixé le support 20a au-dessus de l'orifi- ce 105, on remplit la cuve 100 de liquide de nettoyage en raccordant les conduites 53a et 54a à un circuit de liquide de-nettoyage tel que celui de la figure 1. Les transducteurs 21a et 21'a sont alors excités par un générateur, non repre- senté sur la figure 4, et le nettoyage de l'intérieur de la cuve s'opère alors par cavitation d'une manière substantiellement identique à celle décrite à l'appui des figures 1 à 3. The operation of the device 11 is similar to that of the device 11 of FIGS. 1 to 3. After closing the valves 104 and fixing the support 20a above the orifice 105, the tank 100 is filled with cleaning liquid. connecting the pipes 53a and 54a to a cleaning liquid circuit such as that of FIG. 1. The transducers 21a and 21'a are then excited by a generator, not shown in FIG. 4, and the cleaning of the the interior of the tank is then operated by cavitation in a manner substantially identical to that described in support of FIGS. 1 to 3.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ou représentées, mais englobe toutes variantes d'exécution et/ou de réalisation. Of course, the invention is not limited to the embodiments described or shown, but encompasses all variant embodiments and / or embodiments.
En particulier, on notera que les formes de support tels que les supports 20 ou 20a peuvent être adaptés à tous types d'orifices en sorte que, il est possible d'envisager le nettoyage d'objets creux de formes diverses. In particular, it will be noted that the forms of support such as the supports 20 or 20a can be adapted to all types of orifices so that it is possible to envisage cleaning hollow objects of various shapes.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8312405A FR2549746B1 (en) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | METHOD, DEVICE AND INSTALLATION FOR ULTRA-SOUND CLEANING OF HOLLOW OBJECTS |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8312405A FR2549746B1 (en) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | METHOD, DEVICE AND INSTALLATION FOR ULTRA-SOUND CLEANING OF HOLLOW OBJECTS |
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ID=9291159
Family Applications (1)
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| FR8312405A Expired FR2549746B1 (en) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | METHOD, DEVICE AND INSTALLATION FOR ULTRA-SOUND CLEANING OF HOLLOW OBJECTS |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2549746B1 (en) | 1986-06-20 |
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