FR3114259A1

FR3114259A1 - dispositif de récupération de poussières générées lors d’opérations de contre-perçage ou d’alésage dans une structure

Info

Publication number: FR3114259A1
Application number: FR2009688A
Authority: FR
Inventors: Stéphane ESCUDER
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: FR3114259B1

Abstract

Dispositif de récupération de poussières générées lors d’opérations de contre-perçage ou d’alésage dans une structure L’invention concerne un dispositif (9,11) pour récupérer les poussières engendrées lors des opérations de contre-perçage et/ou d’alésage de trous (8) débouchants de panneaux (3, 4a, 4b) de structure (1). Le dispositif (9, 11) comprend au moins une coupelle (10) conforme pour être positionnée sur une face interne du panneau (3, 4a, 4b), au droit d’au moins un des trous (8) réalisés lors de l’opération de perçage sur le panneau (3, 4a, 4b), la coupelle étant en contact avec ledit panneau (3, 4a, 4b). Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

dispositif de récupération de poussières générées lors d’opérations de contre-perçage ou d’alésage dans une structure

Domaine

L’invention concerne un dispositif de récupération de poussières générées lors d’opérations de contre-perçage ou d’alésage dans une structure.

Certaines structures constitutives d’un aéronef se présentent sous la forme d’un caisson fermé. De tels caissons sont composés de panneaux latéraux et de panneaux supérieurs et inférieurs aussi appelés longerons. Un mât de turboréacteur d’aéronef est typiquement une telle structure caissonnée. Les différents panneaux constitutifs du mât doivent être percés de trous utilisés, par exemple, pour la fixation de supports de systèmes hydrauliques ou électriques nécessaires au fonctionnement du turboréacteur. Ces trous peuvent avoir le diamètre final souhaité ou un diamètre inférieur. Dans ce dernier cas, ils sont appelés avant trous. Ces avant trous doivent alors être ensuite contre-percés avant d’être alésés afin qu’ils présentent le diamètre final attendu.

Le processus de fabrication de ces structures caissonnées comporte différentes étapes et notamment :

Etape A : perçage des panneaux et longerons d’avant trous débouchant,
Etape B : assemblage des panneaux et longerons pour former la structure caissonnée,
Etape C : contre-perçage des avant trous des panneaux et longerons pour mise au diamètre final des avant-trous,
Etape D : alésage des trous pour finalisation de la mise au diamètre des trous,
Etape E : démontage des panneaux et longerons pour nettoyage des panneaux,
Etape F : ré-assemblage final de la structure caissonnée.

Les outils (forets) utilisés durant les étapes C et D sont refroidis grâce à un mélange d’air sous pression et d’huile de lubrification amené par des canaux de lubrification ménagés dans les outils. Le document FR287204 présente, par exemple, un outil muni d’un tel dispositif de lubrification. Cette lubrification a pour but de limiter l’échauffement du foret causé par son frottement sur la matière.

Lors des étapes C et D et parce que les avant trous sont débouchants, des copeaux de matière et des projections d’huile de lubrification sont éjectés dans la structure caissonnée, polluant l’intérieur de la structure et rendant obligatoire un nettoyage final afin de supprimer toute trace de pollution interne.

Enfin, les panneaux et longerons peuvent être fabriqués dans le même matériau ou dans des matériaux différents. Par exemple, le longeron supérieur peut être constitué par un empilement d’une couche de matériau composite en carbone et d’une couche de titane. Dans ce cas, avant d’assembler les panneaux et longerons (étape B), il est nécessaire d’installer, sur les faces internes des panneaux et longerons, des mousses ou matériau équivalent pour absorber la poussière de carbone engendrée par le contre-perçage et/ou l’alésage des avant trous. Cette installation est effectuée entre l’étape A et l’étape B.

Les opérations de contre-perçage ou alésage de l’art antérieur présentent les désavantages suivants :

nécessité d’installation des mousses d’absorption, ce qui augmente le temps de préparation de la structure caissonnée et de nettoyage en fin de processus,
imprégnation des mousses par huile de lubrification et poussières de carbone, rendant les mousses inflammables par une étincelle provoquée par le frottement du foret sur la matière lors du contre-perçage ou de l’alésage.

Il pourrait être envisagé d’installer un dispositif d’aspiration ou un dispositif d’extinction à l’intérieur de la structure caissonnée, mais cette opération supplémentaire rendrait le processus de fabrication encore plus complexe, tant au niveau de l’installation de tels dispositifs qu’au niveau de la complexité des dispositifs eux-mêmes.

RESUME

Un objet de la présente invention est de résoudre tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessus

La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ces problèmes. Elle concerne un dispositif de récupération de poussières générées lors d’opérations de contre-perçage et/ou d’alésage de trous débouchants de panneaux de structure caissonnée, ledit dispositif étant remarquable en ce qu’il comprend au moins une coupelle conforme pour être positionnée sur une face interne du panneau, au droit d’au moins un des trous réalisés lors de l’opération de perçage sur le panneau, la coupelle étant en contact avec ledit panneau.

Un tel dispositif permet de supprimer la pollution interne consécutive au contre-perçage ou alésage des trous ou avant trou débouchants grâce à la récupération des poussières dues à leur contre/perçage et/ou alésage. Grâce à ce dispositif, on observe une meilleure évacuation des éléments polluants (copeaux de matière, poussière de carbone et huile de lubrification) car l’air sous pression utilisé pour la lubrification de l’outil de perçage ou d’alésage est bloqué par la présence de la coupelle et est renvoyé vers l’extérieur de la structure, évacuant avec lui les éléments polluants générés par le contre-perçage et/ou l’alésage. On observe aussi que les outils de perçage ou d’alésage sont mieux refroidis, l’huile de lubrification stagnant plus longtemps dans le trou avant d’être évacuée en dehors du trou ou de l’avant trou. Ceci a pour conséquence d’augmenter la durée de vie des outils. Enfin, la présence de la coupelle évite que les copeaux et l’huile de lubrification (éventuellement les poussières de carbone) ne tombent à l’intérieur de la structure caissonnée. L’opération de nettoyage consécutive à l’étape E de l’art antérieur n’est alors plus nécessaire. Dans le cas de présence de matériau composite en carbone, il n’est plus nécessaire d’installer au préalable des mousses pour absorber les poussières de carbone engendrées par le contre-perçage et/ou l’alésage. Le processus de contre-perçage et/ou d’alésage est donc simplifié et plus rapide.

Selon des modes particuliers de réalisation, le dispositif comporte d’autres caractéristiques remarquables prises séparément ou en combinaison :

la coupelle est intégrée sur une première face d’une plaque perforée, en vis-à-vis d’au moins une perforation de ladite plaque, la seconde face de la dite plaque étant apposée directement contre la face interne lors de l’opération de contre/perçage et/ou d’alésage ;
la coupelle comprend un rebord recouvert d’un matériau adhésif ;
la plaque comporte au moins un bras flexible ajustable sur lequel est fixée la coupelle ;
la plaque comprend une face recouverte d’un matériau adhésif ;
La plaque est réalisée dans un matériau en caoutchouc ;
la plaque comporte des découpes pour faciliter sa mise en place ou son retrait.

L’invention concerne un procédé de récupération de poussières engendrées lors des opérations de contre-perçage et/ou d’alésage de trous débouchants de panneaux de structure caissonnée, ledit procédé étant remarquable en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

Mise en place d’un dispositif selon l’invention, comportant au moins une coupelle,
Positionnement d’au moins une coupelle en vis-à-vis d’au moins un trou débouchant,
Contre-perçage et/ou alésage dudit au moins un trou débouchant,
Retrait dudit dispositif en fin de contre-perçage ou d’alésage.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :
représente une vue éclatée d’une structure sur lequel peut être appliqué un dispositif selon l’invention.
représente un vue agrandie d’une partie de la structure caissonnée présentée sur la figure 1.
représente schématiquement une vue en coupe d’un panneau de structure caissonnée équipé d’un dispositif selon un premier mode de réalisation de l’invention.
représente schématiquement une vue en coupe du dispositif selon un premier mode de réalisation de l’invention.
représente schématiquement une vue de face du dispositif selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
représente schématiquement une vue en coupe d’un panneau de structure caissonnée équipé d’un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
représente schématiquement une vue de face du dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
représente schématiquement différentes étapes d’un procédé de récupération des poussières engendrées lors des opérations de contre-perçage et/ou d’alésage de trous débouchants de panneaux de structure caissonnée selon l’invention.

En référence à , il est représenté, selon une vue éclatée, un mât de turboréacteur qui assure la fixation du turboréacteur d’un aéronef sous son aile. Ce mât 1 est composé d’une structure primaire 2, de deux panneaux latéraux 3, d’un longeron supérieur 4a et d’un longeron inférieur 4b. La structure primaire 2 est fabriquée en titane afin de reprendre les efforts liés au poids du turboréacteur ainsi que les efforts de poussée qu’il engendre durant son fonctionnement. Les panneaux latéraux 3, le longeron supérieur 4a et le longeron inférieur 4b sont utilisés pour fermer le mât en une structure caissonnée 1 et servent de support pour les systèmes hydrauliques, électriques nécessaires au fonctionnement du turboréacteur. Ces éléments sont généralement fabriqués en titane, acier ou matériau composite de carbone.

Les panneaux 3 et les longerons 4a, 4b sont percés d’avant trous ou de trous pour la fixation des supports de systèmes dont il a précédemment été fait référence. Lorsque l’épaisseur et la matière des panneaux 3 et longerons 4a, 4b le permettent, les trous sont réalisés directement au bon diamètre. Cependant, il arrive parfois, que les moyens de perçage ne soient pas assez puissants pour percer le trou directement au bon diamètre en une seule passe. Dans ces conditions, les panneaux et longerons sont pré-percés de trous (on parle alors d’avant trous) avant de contre-percer ces avant trous au diamètre final. Ce contre-perçage peut être réalisé par une unité automatique de perçage, une fois tous les éléments constitutifs du mât 1 assemblés ensemble. Une ultime opération d’alésage est ensuite réalisée pour finaliser la mise au diamètre final du trou.

Dans un souci d’allègement du mât 1, le longeron supérieur 4a peut être fabriqué en matériau composite en carbone. Dans ce cas, la partie supérieure 7 du longeron supérieur 4a est particulière dans le sens où les avant trous 8 réalisés dans cette zone sont pratiqués à la fois dans le matériau composite en carbone du longeron 7 et dans le titane de la partie supérieure 2a de la structure primaire 2. Des opérations de contre-perçage et d’alésage permettent de finaliser le diamètre des avant trous. Avant de réaliser ces opérations, il est nécessaire d’installer, sur les faces internes des panneaux 3 et des longerons 4a, 4b, des mousses ou matériau équivalent pour absorber la poussière de carbone engendrée par le contre-perçage ou l’alésage des trous. L’installation de ces mousses engendre les désavantages précédemment cités.

Le dispositif 9 selon l’invention permet de se dispenser de l’installation de telles mousses ainsi que des opérations de nettoyage fastidieuses et longues.

Le dispositif 9, selon un premier mode de réalisation de l’invention, est représenté sur et [Fig. 4]. Il comporte une plaque 12 comportant une première face 12a, une deuxième face 12b, quatre cavités 12c. Ces cavités peuvent être débouchantes, auquel cas une coupelle 10 est associée à chacune des cavités 12c, afin d’obturer la cavité.

Dans une variante de réalisation, la cavité 12c peut ne pas déboucher. Dans ce cas, la coupelle est formée par la paroi de la deuxième face 12b de la plaque 12.

Le nombre de coupelles 10 dépend du nombre de trous 8 percés dans un panneau 3, 4a ou 4b de la structure caissonnée 1. Il a d’ailleurs été représenté, sur et à titre d’exemple non limitatif, 5 cavités 12c auxquelles seront intégrées 5 coupelles 10.

Afin d’assurer la position de la plaque 12 du dispositif 9 durant toutes les opérations de contre-perçage et/ou d’alésage, la face 12a de ladite plaque apposée contre la face interne 42 d’un panneau 4a de structure caissonnée est recouverte d’un matériau adhésif. De cette manière, elle reste fixée à l’endroit où elle a été placée, assurant ainsi aux coupelles 10 de rester en vis-à-vis des trous 8.

La plaque 12 peut être réalisée dans un matériau en caoutchouc. Sa texture souple lui permet ainsi de s’adapter à toute géométrie du panneau 3, 4a, 4b sur laquelle elle doit être apposée. Elle est facilement manipulable par un opérateur.

La plaque 12 peut présenter des encoches et des excroissances 12d comme représenté sur . Ces encoches et excroissances 12d permettent à l’opérateur une meilleure accroche de la plaque 12, notamment lors de son retrait. Il sera alors plus simple, pour l’’opérateur de décrocher la plaque 12 du panneau 3, 4a ou 4b.

représente de manière schématique l’application du dispositif 9 sur un panneau de structure caissonnée 1, comme dans cet exemple le longeron 4a. La première face 12a est appliquée sur la surface interne 42 du longeron 4a. Le dispositif 9 peut évidemment être appliqué sur n’importe quel panneau 3, 4a, 4b d’une structure caissonnée 1.

Nous précisons ici que la surface interne 42 du longeron 4a est la surface dirigée vers l’intérieur de la structure caissonnée 1. La surface externe 41 est, quant à elle, la surface du longeron 4a dirigée vers l’extérieur de la structure caissonnée 1.

Un opérateur met en place le dispositif 9 en l’appliquant sur la surface interne 42 du longeron 4a. Il veillera à ce que les coupelles 10 soient disposées en vis-à-vis des trous 8.

Lorsque tous les dispositifs 9 nécessaires ont été mis en place par l’opérateur, l’outil 14 de perçage et/ou d’alésage est positionné et les opérations de contre-perçage et/ou d’alésage peuvent débuter.

Durant ces opérations, l’air sous pression utilisé pour la lubrification de l’outil 14 de perçage et/ou d’alésage est envoyé au travers de l’outil 14 et est bloqué par la présence de la/des coupelle(s) 10. Il s’évacue alors vers l’extérieur du trou 8, en dehors de la structure, évacuant dans le même temps les éléments polluants générés par le contre-perçage ou l’alésage. Pour rappel, ces éléments polluants sont constitués de poussières de carbone et/ou de copeaux de titane issus de la matière qui est enlevée pour l’outil 14 ainsi que de l’huile de lubrification provenant dudit outil.

La forme des coupelles offre un dégagement pour l’outil 14 lorsque celui-ci arrive en fin de contre-perçage et/ou d’alésage. Ainsi, l’outil 14 dispose de la place nécessaire pour terminer l’opération en cours (contre-perçage et/ou alésage) sans endommager les coupelles 10.

Quelques copeaux de titane, des poussières de carbone et de l’huile de lubrification peuvent ne pas être évacués vers l’extérieur des trous 8 notamment en fin de contre-perçage ou d’alésage, lorsque l’outil 14 arrive en fin de course. Ceci n’a aucune conséquence, ces éléments étant capturés par les coupelles 10. Ils restent piégés dans lesdites coupelles et sont retirés en même temps que le dispositif 9, lors du retrait de celui-ci.

représente un deuxième mode de réalisation d’un dispositif 11 conforme à l’invention. Sur cette figure, les éléments communs au premier mode de réalisation conservent les mêmes références.

Le dispositif 11 conforme à l’invention comprend une plaque 16 comportant une première face 16a et une deuxième face 16b. Des coupelles 10 sont fixées sur la deuxième face 16b de la plaque 16 par l’intermédiaire de bras flexibles ajustables 16c.

Le dispositif 11 est apposé sur un panneau de structure caissonnée 1, par exemple le longeron 4a. La première face 16a est appliquée sur une surface interne d’un panneau proche des trous 8. Ce panneau peut être celui pour lequel le dispositif 11 est utilisé. Ce pourra aussi être un panneau adjacent ou opposé au panneau sur lequel le dispositif 11 est apposé, comme représenté sur .

Comme pour le premier mode de réalisation, le dispositif 11 peut être utilisé sur n’importe quel panneau 3, 4a, 4b d’une structure caissonnée 1.

Lorsque le dispositif 11 est appliqué sur la surface interne de la structure primaire 2, un opérateur manipule les bras flexibles 16c de manière à disposer les coupelles 10 en vis-à-vis des trous 8. Les bras 16c sont par exemple composés d’un tube flexible métallique leur permettant d’être orientés suivant toutes positions angulaires et hauteur. Grâce à cette structure flexible, les bras 16c peuvent se plier et se déplier rapidement pour faciliter la mise en place des coupelles 10.

Lorsque tous les dispositifs 11 nécessaires ont été mis en place par l’opérateur, les coupelles 10 recouvrant tous les trous 8, l’outil 14 de perçage et/ou d’alésage est mis en place et les opérations de contre-perçage et/ou d’alésage peuvent débuter.

La présence des coupelles 10 empêche les copeaux de titane, les poussières de carbone et l’huile de lubrification de pénétrer à l’intérieur de la structure caissonnée 1, évitant ainsi la pollution de ladite structure.

La forme des coupelles 10 offre un dégagement pour l’outil 14 lorsque celui-ci arrive en fin de contre-perçage et/ou d’alésage. Ainsi, l’outil 14 dispose de la place nécessaire pour terminer l’opération en cours (contre-perçage et/ou alésage) sans endommager les coupelles 10.

Quelques copeaux de titane, des poussières de carbone et de l’huile de lubrification peuvent ne pas être évacués vers l’extérieur des trous 8 notamment en fin de contre-perçage et/ou d’alésage. Comme pour le premier mode de réalisation de l’invention, ces éléments sont capturés par les coupelles 10. Ils restent piégés dans les coupelles 10 et sont retirés en même temps que le dispositif 11, lors du retrait de celui-ci.

Afin d’assurer la position du dispositif 11 durant toutes les opérations de contre-perçage et/ou d’alésage, la face 16a de ladite plaque apposée contre la face interne du panneau de structure primaire 2 est recouverte d’un matériau adhésif. De cette manière, elle reste fixée à l’endroit où elle a été placée, assurant ainsi à la plaque 16 de rester en position durant toutes les opérations de contre-perçage et/ou d’alésage.

Cette plaque 16 peut être fabriquée en caoutchouc. Sa texture souple lui permet ainsi de s’adapter à toute géométrie du panneau 3, 4a, 4b sur laquelle elle doit être apposée. Elle est facilement manipulable par un opérateur.

La plaque 16 peut présenter des encoches et des excroissances 16d similaires aux encoches et excroissances 12d de la plaque 12 du premier mode de réalisation ( ). Ces encoches et excroissances 16d permettent à l’opérateur une meilleure accroche de la plaque 16, notamment lors de son retrait. L’opérateur pourra plus aisément décrocher la plaque 16 du panneau 3, 4a ou 4b.

Afin de s’assurer que les coupelles 10 restent positionnées en vis-à-vis des trous 8 durant toutes les opérations de contre-perçage et/ou d’alésage, les coupelles comprennent un rebord 10a qui peut être recouverte d’un matériau adhésif. Les coupelles resteront donc en place quels que soient les mouvements (vibrations par exemple) appliqués aux panneaux.

Enfin, l’invention a trait à un procédé 18 de récupération de poussières engendrées lors d’opérations contre-perçage et/ou d’alésage de trous débouchants de panneaux de structure caissonnée représenté sur .

Le procédé 18 comprend une première étape de mise en place E1 d’un dispositif 9, 11 sur la surface interne 42 d’un panneau 3, 4a, 4b d’une structure caissonnée 1. La deuxième étape correspond au positionnement E2 d’au moins une coupelle 10 en vis-à-vis d’au moins un trou 8. Cette étape E2 peut être effectuée simultanément à l’étape E1 si le dispositif selon l’invention correspond au premier mode de réalisation. En effet, le positionnement de la plaque 12 entraine le positionnement automatiques des coupelles 10 en vis-à-vis des trous 8. En ce qui concerne le deuxième mode de réalisation, un opérateur devra manipuler les bras flexibles 16c afin de les placer en face des trous 8.

Lorsque toutes les coupelles 10 ont été placées en face des trous 8 nécessitant une reprise de leur diamètre, l’étape E3 de contre-perçage et/ou d’alésage est lancée.

Enfin, lorsque toutes les opérations de contre-perçage et/ou alésage ont été effectuées, l’opérateur peut procéder à l’étape E4 de retrait du dispositif 9, 11.

L’exemple qui a été donné concerne un mât 1 de turboréacteur comportant un longeron supérieur 4a fabriqué en matériau composite de carbone. Cependant, le procédé selon l’invention s’applique à toutes structures caissonnées ou non dans lesquels des opérations de contre-perçage ou d’alésage sont nécessaires, quel que soit le matériau des panneaux.

Claims

Dispositif (9,11) pour supprimer la pollution interne engendrée par le contre-perçage et/ou l’alésage de trous (8) débouchants de panneaux (3, 4a, 4b) de structure (1) caractérisé en ce qu’il comprend au moins une coupelle (10) conforme pour être positionnée sur une face interne du panneau (3, 4a, 4b), au droit d’au moins un des trous (8) réalisés lors de l’opération de perçage sur le panneau (3, 4a, 4b), la coupelle étant en contact avec ledit panneau (3, 4a, 4b).
Dispositif (9, 11) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le au moins une coupelle (10) est intégrée sur une première face (12b) d’une plaque (12) perforée, en vis-à-vis d’au moins une cavité (12c) de ladite plaque (12), la seconde face (12a) de la dite plaque étant apposée directement contre la face interne du panneau (3, 4a, 4b) lors de l’opération de contre/perçage et/ou d’alésage.
Dispositif (9, 11) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la au moins une coupelle (10) est fixée sur une plaque (16) par l’intermédiaire d’un bras (16c) flexible ajustable.
Dispositif (9,11) selon la revendication 1 ou 3 caractérisé en ce que la coupelle (10) comprend un rebord (10a) recouvert d’un matériau adhésif.
Dispositif (9,11) selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que la plaque (12, 16) est apposée contre une face interne d’au moins un panneau (3, 4a, 4b) de la structure (1).
Dispositif (9,11) selon la revendication 2, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce que la face (12a, 16a) de la plaque (12, 16) apposée contre la face interne d’au moins un panneau (3, 4a, 4b) de la structure (1) est recouverte d’un matériau adhésif.
Dispositif (9,11) selon la revendication 2, 3, 4, 5 ou 6 caractérisé en ce que la plaque (12, 16) est réalisée dans un matériau en caoutchouc.
Dispositif (9,11) selon la revendication 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 caractérisé en ce que la plaque (12, 16) comporte des découpes (12d, 16d) pour faciliter la mise en place ou le retrait de la plaque (12, 16).
Procédé de récupération de poussières engendrées lors d’opérations de contre-perçage et/ou d’alésage de trous (8) débouchants de panneaux (3, 4a, 4b) de structure (1) caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
Mise en place (E1) d’un dispositif (9, 11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,

Positionnement (E2) de la au moins une coupelle (10) en vis-à-vis d’au moins un trou (8) débouchant,

Contre-perçage et/ou alésage (E3) dudit au moins un trou (8) débouchant,

Retrait (E4) dudit dispositif (9, 11) en fin de contre-perçage et/ou d’alésage.