FR3105830A1 - Dispositif et procédé d'évaluation de la teneur en microorganismes d'un liquide d'usinage - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un dispositif d'évaluation de la charge en microorganisme d'un fluide d'usinage, comportant :- deux électrodes (7, 9), destinées à être immergées dans le fluide d'usinage (3), comportant : * une anode (7), dont une portion au moins de la surface est recouverte d'un film bioabsorbant (11), * une cathode (9),- un générateur (G), générant du courant entre les deux électrodes (7, 9),- une unité de mesure (M), évaluant au moins une grandeur électrique (I(t)) variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant (11), - une unité de contrôle (UC), connectée au générateur (G) et à l'unité de mesure, configurée pour déduire des mesures une évaluation de la charge en microorganismes du fluide d'usinage (3). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne un dispositif et le procédé associé de détermination du niveau de pollution par les microorganismes d'un liquide, en particulier un fluide de coupe, de polissage ou d'usinage. L'invention se rapporte aussi à la gestion des fluides d'usinage dans une machine-outil pour optimiser la fréquence de remplacement desdits fluides.
Les machines-outils, de type fraises, polisseuses, extrudeuses etc. ont souvent recours à un fluide dit de coupe, de polissage ou d'usinage selon la nature du procédé de mise en forme de matériau utilisé. Ces fluides contiennent généralement de l'huile et de l'eau mélangées avec différents produits surfactants, produit anticorrosion, biocides etc.
Ces fluides sont injectés au niveau de la surface de contact de la machine-outil avec la pièce à usiner, et servent à lubrifier et refroidir la pièce ainsi qu'à emporter les copeaux et limailles générés lors de l'usinage.
Dans un souci d'économie et d'écologie, les fluides injectés sont généralement récupérés, filtrés et réutilisés au sein de la machine. Ils peuvent donc rester en utilisation pour des durées importantes (plusieurs jours et plus). Durant cette utilisation prolongée, des souches de microorganismes peuvent coloniser le fluide, et en dégrader l'efficacité voire finir par détériorer la machine-outil elle-même.
On connaît différentes méthodes de titrage des microorganismes, telles que la culture sur substrat contrôlé, l'analyse de matériel génétique etc. Ces méthodes sont toutefois généralement longues et coûteuses, et en conséquence peu adaptées à un suivi en temps réel pour optimiser une gestion du fluide de coupe par son remplacement total ou partiel ou bien l'injection de produits biocides.
Il est aussi connu de doser des coproduits des différents microorganismes. Par exemple il est connu de doser l'ATP (adénosine triphosphate) au moyen de luciférine et luciférase. L'ATP des différents microorganismes émet alors de la lumière avec une luminosité indicative de la concentration en réagissant avec la luciférine et la luciférase.
Bien que plus rapide et moins coûteuse, cette méthode d'estimation du contenu en microorganismes du fluide requiert un prélèvement dudit liquide, et quelques minutes de stabilisation de la luminosité après addition de la luciférine et de la luciférase. Le fluide additionné de luciférine/luciférase ne peut pas non plus être réinjecté dans la machine-outil sans précautions.
Cette méthode n'est donc pas non-plus idéale pour un suivi en continu non-destructif du contenu en microorganismes d'un fluide d'usinage.
Il existe donc un besoin d'une méthode permettant un suivi continu du contenu en microorganismes d'un fluide d'usinage sans prélèvement destructif de celui-ci.
Afin de résoudre au moins partiellement le problème précédemment mentionné, l'invention a pour objet un dispositif d'évaluation de la charge en microorganisme d'un fluide d'usinage, comportant :
- deux électrodes, destinées à être immergées dans le fluide d'usinage, comportant :
* une anode, dont une portion au moins de la surface est recouverte d'un film bioabsorbant,
* une cathode,
- un générateur, générant du courant entre les deux électrodes,
- une unité de mesure, évaluant au moins une grandeur électrique variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant,
- une unité de contrôle, connectée au générateur et à l'unité de mesure, configurée pour déduire des mesures une évaluation de la charge en microorganismes du fluide d'usinage.
Afin de résoudre au moins partiellement le problème précédemment mentionné, l'invention a pour objet un dispositif d'évaluation de la charge en microorganisme d'un fluide d'usinage, comportant :
- deux électrodes, destinées à être immergées dans le fluide d'usinage, comportant :
* une anode, dont une portion au moins de la surface est recouverte d'un film bioabsorbant,
* une cathode,
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- une unité de mesure, évaluant au moins une grandeur électrique variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant,
- une unité de contrôle, connectée au générateur et à l'unité de mesure, configurée pour déduire des mesures une évaluation de la charge en microorganismes du fluide d'usinage.
La valeur d'une grandeur électrique telle que l'intensité de courant entre les électrodes ou bien leur capacité peut être utilisée en continu, et renseigne sur le contenu en microorganisme.
Les grandeurs électriques et donc l'évaluation de la charge en microorganismes du fluide peut ainsi être effectuées de façon non-destructive, en continu et en direct et potentiellement à distance depuis un poste de contrôle pouvant être éloigné.
En combinaison ou en alternative, le dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Les électrodes peuvent être au moins partiellement réalisées en acier inoxydable.
Le film bioabsorbant peut comporter au moins une couche d'un des produits suivants : des zéolithes, des coraux poreux (naturels ou de synthèse) et des céramiques poreuses, des mousses métalliques à bases de métaux non- biocides, ou des billes de verre de diamètre micrométrique agglomérées permettant la capture et la croissance de bactéries et d’archées.
En particulier, le film bioabsorbant peut présenter des pores avec une taille des pores supérieure à 100µm, notamment compris entre 200µm et 500µm.
Le générateur électrique peut être un générateur électrique à courant continu, la grandeur électrique évaluée peut être la densité de courant entre les électrodes.
Le générateur électrique peut être un générateur électrique à courant alternatif, et la grandeur électrique mesurée est alors l'impédance électrique complexe des deux électrodes couplées.
Le dispositif peut comporter en outre au moins un module biocide, configuré pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant de l'anode.
Le module biocide peut comporter au moins une source de lumière ultraviolette dirigée sur la surface de l'anode recouverte par le film biocide.
Le dispositif peut comporter en outre un dispositif de raclage du film bioabsorbant configuré pour racler un biofilm déposé sur le film bioabsorbant.
L'unité de contrôle peut être configurée pour :
- activer au préalable le module biocide pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant,
- évaluer l'évolution de la grandeur électrique et sa vitesse de variation après l'élimination des microorganismes,
- déduire de la vitesse de variation de la grandeur électrique au moins une plage de valeur de charge en microorganismes du fluide d'usinage.
L'invention se rapporte aussi au procédé d'évaluation de la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage au moyen d'électrodes immergées dans ledit fluide d'usinage dont une anode comportant un film bioabsorbant et une cathode, comportant les étapes :
- évaluer une grandeur électrique des électrodes variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant,
- déduire de la valeur évaluée une charge en microorganismes du fluide d'usinage.
- activer au préalable le module biocide pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant,
- évaluer l'évolution de la grandeur électrique et sa vitesse de variation après l'élimination des microorganismes,
- déduire de la vitesse de variation de la grandeur électrique au moins une plage de valeur de charge en microorganismes du fluide d'usinage.
L'invention se rapporte aussi au procédé d'évaluation de la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage au moyen d'électrodes immergées dans ledit fluide d'usinage dont une anode comportant un film bioabsorbant et une cathode, comportant les étapes :
- évaluer une grandeur électrique des électrodes variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant,
- déduire de la valeur évaluée une charge en microorganismes du fluide d'usinage.
Ledit procédé peut en outre comporter les étapes :
- activer le dispositif biocide pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant,
- évaluer l'évolution de la grandeur électrique et sa vitesse de variation après l'élimination des microorganismes,
- déduire de la vitesse de variation de la grandeur électrique au moins une plage de valeur de charge en microorganismes du fluide d'usinage.
- activer le dispositif biocide pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant,
- évaluer l'évolution de la grandeur électrique et sa vitesse de variation après l'élimination des microorganismes,
- déduire de la vitesse de variation de la grandeur électrique au moins une plage de valeur de charge en microorganismes du fluide d'usinage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
Les réalisations décrites en faisant référence aux figures sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres modes de réalisation.
Les termes tels que "premier" et "deuxième" utilisés plus bas sont donnés pour un simple référencement sans indiquer de préférence ou d'ordre de montage particulier.
Un certain nombre de qualificatifs de position tels que "au-dessus" ou "au-dessous", "gauche/droite" etc. sont aussi utilisés en lien avec les figures. Ces qualificatifs sont définis à partir des figures, mais la disposition finale des éléments peut être différente vis-à-vis de la gravité.
La figure 1 représente schématiquement un réservoir 1 de fluide d'usinage pour machine-outil d'usinage de métal, par exemple une extrudeuse, une perceuse, une fraise ou un tour.
Le réservoir 1 accueille un fluide d'usinage 3 liquide, comprenant notamment un mélange d'eau et d'huile hydrosoluble, avec d'éventuels additifs tels que des tensioactifs, des biocides, des correcteurs de pH etc. La portion aqueuse du fluide d'usinage 3 permet d'évacuer de la chaleur du fait d'une capacité thermique importante. La portion huileuse dudit fluide 3 permet de lubrifier et de réduire la corrosion.
Le fluide d'usinage 3 est prélevé du réservoir puis acheminé jusqu'aux machines-outils, et dirigé sur l'outil et la pièce en cours d'usinage. Le fluide d'usinage 3 refroidit et lubrifie l'outil et la pièce, et emporte les copeaux. Tout ou une portion du fluide d'usinage 3 peut alors être récupérée et recyclée, en particulier par réinjection dans le réservoir. Au cours de son stockage, ledit fluide se trouve à une température légèrement plus élevée que la température ambiante du, typiquement de 25 à 35°C. Cette température, ainsi que la composition du fluide d'usinage 3 le rendent propice au développement de souches bactériennes de type Geobacter, qui métabolisent les hydrocarbures de l'huile et peuvent même oxyder des métaux.
Le réservoir 1 comporte un dispositif d'évaluation d'un contenu en microorganismes 5, destiné à évaluer un contenu en microorganismes du fluide d'usinage 3.
Le dispositif d'évaluation 5 comporte deux électrodes, dont une anode 7 et une cathode 9, immergées, lors des mesures, dans le fluide d'usinage 3. Les électrodes 7, 9 peuvent notamment être des électrodes en acier inoxydable pour résister aux acides et tensioactifs utilisés dans le fluide d'usinage 3.
Les deux électrodes 7, 9 sont reliées aux pôles d'un générateur G, en particulier ici un générateur de courant continu. L'anode 7 est recouverte au moins partiellement d'un film bioabsorbant 11. Ce film bioabsorbant 11 comporte des aspérités ou pores permettant une capture des microorganismes entrant en contact avec ledit film 11.
Un tel film bioabsorbant 11 peut comporter au moins une couche d'un des produits suivants : des zéolithes, des coraux poreux (naturels ou de synthèse), des céramiques poreuses, des mousses métalliques à base de métaux non-biocides, ou des billes de verre de diamètre micrométrique agglomérées (par exemple par une colle) permettant la capture et la croissance de bactéries et d’archées.
En particulier, le film bioabsorbant peut présenter des pores avec une taille des pores supérieure à 100µm, notamment compris entre 200µm et 500µm.
Il forme en particulier une surface sur laquelle les microorganismes viennent adhérer. Lorsque lesdits microorganismes sont en quantité suffisante, du fait d'une accumulation et/ou de leur multiplication, ils forment des biofilms, d'épaisseur proportionnelle à leur nombre.
La conductance dudit biofilm diminue avec son épaisseur, et est inférieure à la conductance de la couche équivalente de fluide d'usinage 3. En conséquence, l'intensité de courant entre les électrodes 7, 9 diminue avec l'épaisseur du biofilm sur le film bioabsorbant 11.
Le dispositif d'évaluation 5 comporte une unité de mesure M, comportant en particulier un ampèremètre mesurant le courant traversant les électrodes 7, 9. En outre, l'unité de mesure M peut comporter un voltmètre mesurant la différence de potentiel entre les électrodes 7, 9.
L'unité de mesure M et le générateur G sont reliés à une unité de contrôle UC, comportant notamment une mémoire électronique et des moyens de calcul. L'unité de contrôle UC peut soit être une unité dédiée, par exemple un module de type circuit intégré spécifique ("Application Specific Integrated Circuit" ASIC) ou système sur puce ("System on Chip" SoC).
L'unité de contrôle UC peut aussi être intégrée dans un terminal, ordinateur ou téléphone portable, partagé avec d'autres fonctions, telles que le contrôle numérique de la ou des machines-outils. Le terminal ordinateur peut alors soit être physiquement relié à l'unité de mesure M par des câble et situé dans le même bâtiment que le réservoir 1, soit être connecté via un réseau (WiFi, BlueTooth®) et peut alors être distant.
La figure 2 est un graphe schématique d'une grandeur électrique, notamment la densité de courant I en fonction du temps t, tel que la mesurerait l'unité de contrôle UC. En alternative, l'unité de contrôle UC pourrait mesurer d'autres grandeurs déduites du courant et de la tension mesurés ou évalués au niveau des électrodes 7, 9.
Dans le graphe de la figure 2, l'intensité de courant I passant entre les électrodes 7, 9 est mesurée au cours du temps t. En particulier, l'intensité de courant I est initialement à une valeur de référence I0, correspondant au courant passant dans un fluide d'usinage 3 et des électrodes 7, 9 exempts de microorganismes.
Dans les heures suivant l'introduction du fluide d'usinage 3 dans le réservoir 1, des microorganismes (bactéries, archées etc.) le colonisent. Initialement en suspension dans ledit fluide d'usinage 3, les bactéries sont chargées électriquement au niveau de la cathode 9, et attirées par l'anode 7, ce qui est représenté par des flèches de la cathode 9 à l'anode 7 parallèles au sens global de migration des bactéries ou autres microorganismes. Les microorganismes se fixent alors sur l'anode 7 du fait de la présence du film bioabsorbant 11.
Les bactéries forment ensuite un biofilm déposé sur l'anode 7. Ce biofilm est d'épaisseur croissante avec la reproduction des bactéries et le dépôt de microorganismes supplémentaires qui le composent. Il diminue l'intensité de courant du fait d'une résistance plus importante que le fluide d'usinage 3.
En conséquence, la densité de courant I(t) mesurée diminue au cours du temps. Lorsque la différence Δ = |I0 - I(t)| de densité de courant I(t) atteint une valeur seuil, matérialisée en figure 2 par une droite horizontale pointillée, l'unité de contrôle UC déclenche des mesures de réponse à une dégradation du fluide d'usinage 3.
Ces mesures de réponse peuvent par exemple être l'injection d'une substance biocide dans le réservoir 1, la mise en marche d'un système de filtration, un cycle de stérilisation etc. En particulier, l'unité de contrôle UC peut aussi déclencher l'affichage d'un message d'alerte sur un terminal ou un écran connecté au dispositif 5.
La figure 3 illustre un premier mode de réalisation de procédé 100 d'évaluation de la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage 3. La figure 3 est un organigramme reprenant les principales étapes dudit procédé 100.
La première étape 101 est la mesure de la valeur initiale de l'intensité de courant I0 lorsque le fluide neuf est injecté dans le réservoir. Cette valeur initiale I0 sert ultérieurement au calcul des valeurs de la différence Δ avec une valeur I(t) à un instant t.
En alternative, la valeur initiale I0 peut être enregistrée ou calculée dans l'unité de contrôle UC. Par exemple, une mémoire de l'unité de contrôle UC peut contenir une table de valeurs d'intensités de courant initiales I0 pour plusieurs types de fluides d'usinage 3 à différentes températures. La mesure ou l'estimation de la différence Δ se fait alors en direct sans initialisation ou temps d'attente.
L'unité de contrôle UC attend alors pendant un intervalle de temps dt dépendant de la résolution temporelle souhaitée dans le procédé 100 de typiquement quelques secondes à quelques minutes.
À l'issue de ce temps d'attente dt, l'unité de contrôle UC mesure à l'étape 103 de nouveau l'intensité I(t) de courant à l'instant t et calcule la différence Δ à la valeur I0 de référence.
Lors de l'étape 105 suivante, l'unité de contrôle UC compare la différence Δ à une valeur seuil, par exemple obtenue par étalonnage pour la composition spécifique du fluide d'usinage 3 à des valeurs de charge en microorganismes connues.
Si la différence Δ est inférieure à la valeur seuil, le procédé reprend à l'étape d'attente d'un intervalle de temps dt.
Si la différence Δ est supérieure à la valeur seuil, l'unité de contrôle UC déclenche à l'étape 107 une alerte, l'affichage d'un message de sécurité ou bien la mise en place de mesures de régénération de la composition du fluide d'usinage 3.
La mesure de l'intensité de courant I(t) permet donc d'estimer en direct le contenu en microorganismes d'un fluide d'usinage 3. Cette mesure peut se faire de façon automatisée et continue.
En particulier, il est possible d'estimer la quantité de microorganismes dans un fluide d'usinage 3 à partir de l'étude non plus de la différence Δ d'intensité de courant I(t) mais la pente initiale de la courbe de la densité de courant I(t) (ligne pointillée de la figure 2).
En effet, en partant d'électrodes 7, 9 initialement dépourvues de biofilm, la croissance du biofilm se fera initialement par dépôt de microorganismes qui se trouvent en suspension dans le fluide d'usinage 3.
La pente initiale (quelques minutes à dizaines de minutes selon le taux de croissance) est alors essentiellement proportionnelle à la concentration en microorganismes du fluide d'usinage 3.
La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de dispositif d'évaluation 5 basé sur l'étude de la pente des variations de la densité de courant I(t) au cours du temps. En particulier, la figure 4 montre un réservoir 1 de fluide d'usinage 3 avec un dispositif d'évaluation de la charge en microorganismes dudit fluide 3.
Le dispositif d'évaluation 5 comporte en plus des dispositifs biocides, ici une pluralité de lampes ultraviolettes 13 et un dispositif de raclage 15. Les dispositifs biocides 13,15 sont reliés à l'unité de contrôle UC qui contrôle leur activation.
Les lampes ultraviolettes 13 comportent par exemple des sources de lumière ultraviolette de forte puissance, par exemple des diodes électroluminescentes, et des dispositifs dirigeant et focalisant le faisceau généré sur la surface de l'anode 7 couverte par le film bioabsorbant 11. Lorsque les lampes ultraviolettes 13 sont allumées, leur rayonnement inhibe et détruit les microorganismes présents sur le film bioabsorbant 11.
Le dispositif de raclage 15 comporte une lame souple ou métallique, mobile en translation parallèlement à la surface du film bioabsorbant 11. Le dispositif de raclage 15 évacue alors le biofilm de microorganismes morts ou inhibés par le rayonnement ultraviolet lors de son actionnement.
La figure 6 illustre la densité de courant I(t) au cours du temps t telle que mesurée par l'unité de contrôle UC du dispositif 5.
La densité de courant I(t) décroit à partir d'une valeur de référence I0 avec une pente p1 dont la valeur est calculable à partir des mesures et liée à la concentration de microorganismes en suspension dans le fluide 3 pendant l'intervalle de temps considéré. Après un intervalle de temps déterminé en fonction du taux de croissance des microorganismes, l'unité de contrôle UC déclenche à un instant t1 les dispositifs biocides 13, 15. Les dispositifs biocides débarrassent l'anode 7 du biofilm.
Pendant l'activation des dispositifs biocides 13, 15, la densité de courant I(t) augmente donc brusquement jusqu'à retourner à une valeur proche de la valeur initiale I0.
Une fois les dispositifs biocides 13, 15 désactivés, l'intensité de courant I(t) diminue à nouveau avec une pente p2 dont la valeur est liée à la concentration de microorganismes en suspension dans le fluide 3 pendant l'intervalle de temps considéré. Après un deuxième intervalle de temps, les dispositifs biocides 13, 15 sont à nouveau activés à l'instant t2.
En activant cycliquement les dispositifs biocides 13, 15 et en mesurant la pente ou vitesse de variation de la densité de courant I(t) entre les activations successives, on accède à une suite pnde pentes au nièmecycle.
La figure 7 est un organigramme du procédé 200 dérivé du dispositif 5 de la figure 5, exécuté par exemple par l'unité de contrôle UC lors du calcul et de l'interprétation de la pente lors des différents cycles successifs précédemment décrits.
La première étape 201 est une étape de mesure de valeur de référence I0, mesurée par l'unité de contrôle UC notamment en s'assurant que le film bioabsorbant 11 est exempt de biofilm.
L'unité de contrôle UC attend alors un intervalle de temps prédéterminé dt et mesure à l'étape 203 à nouveau la valeur de la densité de courant I(t) et en déduit la pente p.
Cette valeur de pente p est comparée à l'étape 205 à une valeur seuil p0. La valeur seuil p0 peut notamment être stockée sur une mémoire, sous forme de tables de valeurs en fonction, par exemple, de la composition du fluide d'usinage 3, de la température, des matériaux usinés etc.
Si la valeur de la pente p est supérieure à la valeur seuil p0, l'unité de contrôle UC déclenche à l'étape 207 une alarme ou des mesures de régénération du fluide d'usinage 3.
Si la valeur de la pente p est inférieure à la valeur seuil p0, l'unité de contrôle UC procède à l'étape 209 à une activation des dispositifs biocides 13, 15 puis recommence le procédé 200 à l'étape 201 de mesure de valeur de référence.
Il est aussi possible de déduire d'une valeur de pente ou de vitesse de variation de la densité de courant une plage de valeur de la concentration en microorganismes du fluide d'usinage 3. Ces valeurs peuvent en particulier être envoyées, stockées ou affichées sur un écran indépendamment des alarmes et mesures de régénération du fluide d'usinage 3. Les valeurs ainsi collectées peuvent notamment servir à des fins d'analyses.
La figure 7 est une représentation schématique d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif 5 d'évaluation de la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage 3. La figure 7 représente en particulier un réservoir 1 de fluide d'usinage 3, pourvu d'un dispositif 5 représenté de façon analogue aux figures 1 et 4.
Dans ce mode de réalisation, le générateur G est un générateur de courant alternatif. Dans ce mode de réalisation, les deux électrodes 7, 9 sont pourvues d'un film bioabsorbant 11.
Le générateur G fournit en particulier du courant alternatif à des fréquences variables, et l'unité de mesure M, en mesurant le courant et la différence de potentiel entre les électrodes 7, 9 permet à l'unité de contrôle UC de calculer l'impédance, en particulier l'impédance complexe, des électrodes 7, 9 couplées par le fluide d'usinage 3.
En étudiant de façon similaire dans des procédés 100, 200 l'impédance complexe au cours du temps et/ou sa vitesse de variation, on peut estimer des plages de valeur de la charge en microorganismes du fluide d'usinage 3.
Le dispositif 4 et les procédés 100, 200 selon l'invention permettent donc d'évaluer en temps réel la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage 3 sans prélèvement destructif. En outre, l'évaluation peut se faire de façon automatisée, sans intervention humaine. Le dispositif 5 de l'invention peut en particulier être réalisé sous forme de sonde compacte, aisément transportable ou bien pouvant être directement intégrée dans un réservoir 1 de fluide d'usinage 3.
Le dispositif 4 et les procédés 100, 200 selon l'invention permettent donc d'évaluer en temps réel la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage 3 sans prélèvement destructif. En outre, l'évaluation peut se faire de façon automatisée, sans intervention humaine. Le dispositif 5 de l'invention peut en particulier être réalisé sous forme de sonde compacte, aisément transportable ou bien pouvant être directement intégrée dans un réservoir 1 de fluide d'usinage 3.
Claims (12)
- Dispositif d'évaluation de la charge en microorganisme d'un fluide d'usinage, comportant :
- deux électrodes (7, 9), destinées à être immergées dans le fluide d'usinage (3), comportant :
* une anode (7), dont une portion au moins de la surface est recouverte d'un film bioabsorbant (11),
* une cathode (9),
- un générateur (G), générant du courant entre les deux électrodes (7, 9),
- une unité de mesure (M), évaluant au moins une grandeur électrique (I(t)) variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant (11),
- une unité de contrôle (UC), connectée au générateur (G) et à l'unité de mesure, configurée pour déduire des mesures une évaluation de la charge en microorganismes du fluide d'usinage (3). - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes (7, 9) sont au moins partiellement réalisées en acier inoxydable.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film bioabsorbant comporte au moins une couche d'un des produits: des zéolithes, des coraux poreux, et des céramiques poreuses, des mousses métalliques à base de métaux non-biocide, ou des billes de verre de diamètre micrométrique agglomérées permettant la capture et la croissance de bactéries et d’archées.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film bioabsorbant présente des pores avec une taille des pores supérieure à 100µm, notamment compris entre 200µm et 500µm.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur électrique (G) est un générateur électrique à courant continu, et en ce que la grandeur électrique évaluée est la densité de courant (I(t)) entre les électrodes.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le générateur électrique (G) est un générateur électrique à courant alternatif, et en ce que la grandeur électrique mesurée est l'impédance électrique complexe des deux électrodes couplées (7, 9).
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un module biocide (13, 15), configuré pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant (11) de l'anode (7).
- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module biocide (13, 15) comporte au moins une source de lumière ultraviolette (13) dirigée sur la surface de l'anode (7) recouverte par le film biocide (11).
- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de raclage (15) du film bioabsorbant (11) configuré pour racler un biofilm déposé sur le film bioabsorbant (11).
- Dispositif selon la revendication 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est configurée pour :
- activer au préalable le module biocide (13, 15) pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant (11),
- évaluer l'évolution de la grandeur électrique (I(t)) et sa vitesse de variation après l'élimination des microorganismes,
- déduire de la vitesse de variation de la grandeur électrique (I(t)) au moins une plage de valeur de charge en microorganismes du fluide d'usinage (3). - Procédé d'évaluation de la charge en microorganismes d'un fluide d'usinage (3) au moyen d'électrodes (7, 9) immergées dans ledit fluide d'usinage (3) dont une anode (7) comportant un film bioabsorbant (11) et une cathode (9), comportant les étapes :
- évaluer une grandeur électrique (I(t)) des électrodes (7, 9) variant avec la présence et l'épaisseur d'un film de microorganismes se formant sur le film bioabsorbant (11),
- déduire de la valeur évaluée une charge en microorganismes du fluide d'usinage (3). - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes :
- activer le dispositif biocide (13, 15) pour éliminer les microorganismes présents sur le film bioabsorbant (11),
- évaluer l'évolution de la grandeur électrique (I(t)) et sa vitesse de variation après l'élimination des microorganismes,
- déduire de la vitesse de variation de la grandeur électrique (I(t)) au moins une plage de valeur de charge en microorganismes du fluide d'usinage (3).
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6054030A (en) * | 1996-06-28 | 2000-04-25 | Enel S.P.A. | System for monitoring biocide treatments |
| US20140048424A1 (en) * | 2011-04-27 | 2014-02-20 | Ohio University | Methods and devices for the detection of biofilms |
-
2019
- 2019-12-30 FR FR1915722A patent/FR3105830B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246560A (en) * | 1991-10-04 | 1993-09-21 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus for monitoring biofilm activity |
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| SAHA RATUL ET AL: "Determination of the effectiveness of UV radiation as a means of disinfection of metalworking fluids", ANNALS OF MICROBIOLOGY, DISTAM, MILAN, IT, vol. 64, no. 2, 8 October 2013 (2013-10-08), pages 831 - 838, XP037138536, ISSN: 1590-4261, [retrieved on 20131008], DOI: 10.1007/S13213-013-0722-X * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3105830B1 (fr) | 2023-12-08 |
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