Machine de nettoyage pour blocs-moteurs et vilebrequins de moteurs diesel marins : solutions de nettoyage robustes pour des composants allant jusqu’à 30 tonnes

Aperçu

Les composants des moteurs diesel marins peuvent être nettement plus volumineux et plus lourds que leurs équivalents automobiles. Les blocs-moteurs peuvent atteindre 30 tonnes en poids , tandis que les vilebrequins peuvent mesurer plusieurs mètres de longueur.

Leur grande taille, leurs cavités internes complexes et leurs importantes résidus d’usinage exigent que les équipements de nettoyage soient spécifiquement conçus pour répondre aux besoins suivants : manutention robuste, couverture complète du nettoyage, élimination des résidus, séchage et sécurité des opérateurs .

Big Bird Industrial a développé des systèmes de nettoyage robustes destinés aux composants de moteurs marins et de groupes électrogènes, notamment les blocs-moteurs et les vilebrequins. Cet article examine les défis liés au nettoyage de ces composants et explique comment le transport, le nettoyage par pulvérisation balayante, le nettoyage ciblé à haute pression, le séchage et la filtration sont configurés pour des pièces de grande taille.

1. Pourquoi les composants des moteurs marins nécessitent-ils des solutions de nettoyage spécialisées ?

Les moteurs diesel marins reposent couramment sur des conceptions de moteurs à grand alésage et à faible régime. Leur bloc-moteur et leur vilebrequin peuvent être nettement plus volumineux et plus lourds que les composants utilisés dans les véhicules particuliers ou commerciaux.

Un bloc-moteur marin peut peser jusqu’à 30 tonnes , tandis que les vilebrequins peuvent atteindre plusieurs mètres de longueur.

Ces composants présentent également généralement :

• Des cavités internes importantes
• Des canaux d’huile de grand diamètre mais complexes
• Des résidus de coulée importants
• Des copeaux d’usinage volumineux
• De grandes surfaces externes
• Des durées de traitement et de manutention longues

Une plus grande surépaisseur d’usinage et de grandes cavités internes peuvent entraîner une quantité considérable de sable résiduel, de copeaux et d’autres contaminants.

Par ailleurs, la valeur élevée et le poids importants des composants rendent une manipulation fiable particulièrement essentielle.

Le système de nettoyage doit donc répondre simultanément à deux exigences :

Couverture de nettoyage efficace + manipulation sécurisée et stable des pièces lourdes

2. Solution pour bloc-moteur : transfert par chariot avec nettoyage par pulvérisation balayante

La machine de nettoyage pour blocs-moteurs diesel marins lourds utilise un système de transport basé sur un chariot.

Un processus typique est le suivant :

Chargement sur chariot → Entrée à vitesse réduite → Nettoyage par pulvérisation balayante → Nettoyage ciblé manuel → Soufflage balayant → Soufflage ciblé manuel → Déchargement à vitesse réduite

Le bloc-moteur pénètre lentement dans la chambre de nettoyage sur un chariot renforcé. L’équipement de pulvérisation balayante se déplace transversalement sur la pièce afin d’assurer une couverture globale de nettoyage.

Des zones difficiles d’accès pour le système de pulvérisation de nettoyage, telles que les ouvertures des passages d’huile et les ouvertures des chemises d’eau, peuvent faire l’objet d’un nettoyage manuel à haute pression supplémentaire.

Paramètres clés

• Temps de cycle : Environ 60 minutes
• Poids maximal de la pièce à usiner : 30 tonnes
• Application : Blocs de moteurs diesel marins lourds
• Transports : Chariot industriel
• Méthode principale de nettoyage : Nettoyage par pulvérisation balayante
• Nettoyage ciblé : Nettoyage manuel à haute pression
• Séchage : Soufflage d’air par balayage + soufflage manuel ciblé

Cet équipement a été exporté au Japon en 2018 , ce qui démontre son application dans le nettoyage des moteurs diesel marins industriels.

Trois considérations importantes en matière de conception

1. Déplacement lent du chariot

Une pièce brute pesant plusieurs dizaines de tonnes présente une inertie importante lors de l’accélération et du freinage.

Un déplacement contrôlé à faible vitesse permet de réduire les chocs mécaniques et d’assurer une manipulation plus stable lors de l’entrée et de la sortie de la chambre de nettoyage.

Le système de transport doit donc être considéré comme une composante intégrale de l’équipement de nettoyage, et non simplement comme un accessoire de manutention.

2. Projection balayée comme méthode principale de nettoyage

Un cadre mobile de projection balaye le bloc-moteur afin de couvrir ses surfaces externes.

Cette approche convient aux pièces brutes de grande taille, car le système de nettoyage peut couvrir progressivement l’ensemble du composant sans nécessiter une rotation complète de la pièce.

3. Nettoyage manuel des zones critiques

Les blocs-moteurs de grande taille comportent des zones qui peuvent ne pas être entièrement accessibles au système de projection balayée.

Les ouvertures de passage d’huile, les ouvertures de chemise d’eau et autres emplacements critiques peuvent donc faire l’objet d’un nettoyage supplémentaire ciblé à l’aide d’un pistolet de nettoyage haute pression.

Cette combinaison de nettoyage global automatisé + nettoyage manuel ciblé offre une solution pratique pour des composants extrêmement volumineux.

3. Solution pour vilebrequin : nettoyage par balayage avec nettoyage ciblé des passages d’huile à haute pression

Les exigences de nettoyage d’un vilebrequin marin de grande taille diffèrent de celles d’un bloc-moteur.

Comme le vilebrequin est un composant en forme de long arbre, le système utilise une configuration de transport différente et accorde une attention particulière au nettoyage des passages d’huile.

Un procédé représentatif est :

Levage et chargement manuels → nettoyage par pulvérisation balayante global → nettoyage robotisé ciblé des passages d’huile → nettoyage haute pression à 10 MPa → soufflage d’air balayant global → déchargement sur convoyeur à rouleaux parallèles

Paramètres clés

• Temps de cycle : Environ 20 minutes, hors chargement et déchargement
• Propreté globale : ≤ 40 mg
• Critère de propreté maximale de la pièce usinée : ≤200 mg
• Pression de nettoyage des canaux d’huile : 10 MPa
• Transports : Convoyeur à rouleaux parallèles
• Nettoyage ciblé : Petit robot équipé d’une buse spécialisée
• Séchage : Soufflage à air comprimé avec balayage

Ce type d’équipement a été livré en 2017 .

Pourquoi utiliser une pression de 10 MPa pour les canaux d’huile des vilebrequins marins ?

La pression de nettoyage requise pour un vilebrequin marin ne peut pas être comparée simplement à celle d’un vilebrequin automobile.

Les vilebrequins automobiles peuvent présenter des canaux d’huile relativement plus petits et plus complexes. Par exemple, une application sur vilebrequin de véhicule commercial peut utiliser environ 50 MPa un nettoyage par insertion à haute pression.

Les canaux d’huile des vilebrequins marins peuvent avoir des diamètres plus grands et des trajets d’écoulement relativement plus droits. Dans cette configuration, un processus de nettoyage ciblé à 10 MPa associé à un positionnement robotisé de la buse, il peut assurer une action de nettoyage suffisante pour l’application spécifiée.

Toutefois, la pression ne doit pas être évaluée de façon isolée.

La pression de nettoyage appropriée dépend de :

• Le diamètre du passage à huile
• La longueur et la géométrie du passage
• Matériau de composant
• Caractéristiques de la contamination
• Conception de la buse
• Positionnement des buses
• Niveau de propreté requis

Le procédé final doit donc être défini par une validation du procédé et des essais de propreté.

4. Pourquoi les critères de propreté sont-ils ≤ 40 mg et ≤ 200 mg ?

L’application de vilebrequin maritime utilise deux critères de propreté :

Propreté globale : ≤ 40 mg

Critère maximal par pièce : ≤ 200 mg

Les composants marins de grande taille peuvent varier considérablement en dimensions et en volume interne.

Appliquer exactement la même limite absolue de contamination à chaque vilebrequin pourrait conduire à un critère d’acceptation inadapté pour des composants de tailles différentes.

Une approche fondée sur deux critères permet donc de distinguer l’exigence générale de production du niveau maximal de contamination autorisé pour les composants plus volumineux.

La méthode d’échantillonnage précise, le procédé d’extraction, la zone d’inspection, les exigences relatives à la taille des particules et les critères d’acceptation doivent toujours être définis dans l’accord technique relatif à l’équipement.

5. Quatre exigences spécifiques pour le nettoyage des moteurs marins

Les équipements de nettoyage destinés aux moteurs marins lourds répondent à plusieurs exigences qui revêtent moins d’importance dans le nettoyage conventionnel des composants automobiles.

1. Manipulation sécurisée des pièces lourdes

Les composants pesant plusieurs dizaines de tonnes nécessitent des équipements de levage adaptés, des opérateurs qualifiés, un espace de chargement suffisant ainsi que des structures fiables de positionnement et de guidage.

L’agencement de l’équipement doit prévoir un dégagement suffisant pour les opérations de chargement et de déchargement.

2. Transport stable

Les chariots et les convoyeurs à rouleaux doivent permettre une accélération et une décélération contrôlées.

Pour les composants extrêmement lourds, un démarrage ou un arrêt brutal peut générer des forces d’inertie importantes, affectant à la fois l’équipement et la pièce usinée.

3. Grande capacité de résidus

Les pièces moulées de grande taille peuvent produire des quantités importantes de sable, de copeaux et d’autres résidus d’usinage.

Le système de filtration et d’évacuation des résidus doit donc disposer d’une capacité suffisante pour traiter la pièce la plus volumineuse et la charge de contamination attendue.

Des options telles que la filtration automatisée et l’évacuation automatisée des résidus peuvent contribuer à réduire les temps d’arrêt inutiles liés au nettoyage manuel.

4. Séchage complet

De grandes cavités et des passages profonds peuvent retenir d’importantes quantités d’eau après le nettoyage.

Un seul procédé de soufflage d’air peut ne pas suffire pour toutes les géométries.

Un soufflage d’air par balayage combiné à un soufflage manuel ciblé peut être utilisé pour traiter les zones difficiles et améliorer l’état général de séchage.

6. Comment sélectionner les équipements de nettoyage pour moteurs marins et moteurs-générateurs ?

Lors de la sélection des équipements de nettoyage pour moteurs marins ou moteurs-générateurs, la première étape consiste à définir le poids maximal et les dimensions de la pièce à traiter .

Ces paramètres déterminent les éléments suivants :

• Méthode de levage
• Conception du chariot ou du convoyeur
• Capacité de chargement de l’équipement
• Dimensions de la chambre
• Système de Positionnement
• Dégagement de sécurité

L’étape suivante consiste à établir précisément les critères d’acceptation de propreté.

Par exemple, déterminer si la propreté est évaluée :

• Comme une valeur globale de composant
• Par zones spécifiques
• Par passages internes
• À l’aide d’un critère de pièce maximale
• Conjointement à une limite de taille de particule

Cela détermine si un nettoyage ciblé des passages d’huile ou d’autres procédés de nettoyage spécialisés sont requis.

Le temps de cycle de production doit ensuite être évalué par rapport aux exigences réelles de production.

Pour les composants marins de grande taille, un cycle de processus de 20 à 60 minutes n’est pas nécessairement un inconvénient. Les composants volumineux présentent des exigences de traitement et de manutention sensiblement différentes de celles des pièces automobiles à forte cadence, et tenter d’optimiser uniquement en fonction du cycle le plus court peut entraîner une complexité inutile de l’équipement.

Enfin, les infrastructures de l’usine doivent être évaluées, notamment :

• Capacité des ponts roulants
• Capacité de charge au sol
• Espace disponible en usine
• Les itinéraires de manutention des matériaux
• L’espace libre pour le chargement et le déchargement
• Les exigences en matière d’évacuation des eaux usées et de traitement de l’eau

Big Bird Industrial a fourni des équipements de nettoyage robustes pour des applications marines et de moteurs de groupes électrogènes, y compris des systèmes conçus pour des blocs-moteurs dans la classe des 30 tonnes .

FAQ

Pourquoi les cycles de nettoyage des blocs-moteurs et des vilebrequins marins sont-ils si longs ?

Les composants volumineux possèdent des surfaces beaucoup plus étendues ainsi que des volumes internes bien plus importants.

Les systèmes de pulvérisation par balayage peuvent nécessiter plusieurs passages pour assurer une couverture suffisante, tandis que les grandes cavités exigent un temps supplémentaire pour la circulation du fluide de nettoyage, l’évacuation et le séchage.

La manutention elle-même peut également prendre un temps considérable lorsque le composant pèse plusieurs dizaines de tonnes.

Pour le système de bloc-moteur représentatif décrit ci-dessus, le cycle de 60 minutes comprend intégralement les phases d’entrée, de nettoyage et de sortie .

Pour le système de vilebrequin, le cycle de 20 minutes n’inclut pas le temps de chargement et de déchargement .

10 MPa constituent-ils une pression suffisante pour le nettoyage des passages d’huile sur les vilebrequins marins ?

La pression requise dépend du diamètre, de la longueur, de la géométrie des passages d’huile, du matériau du composant, de la nature des contaminations et de la configuration de la buse.

Pour l’application marine de vilebrequin référencée, un nettoyage ciblé à 10 MPa est réalisé avec positionnement robotisé de la buse.

Les critères d’acceptation pour cette application comprennent la propreté globale de ≤ 40 mg , avec un critère maximal concernant la pièce à traiter de ≤200 mg .

En fin de compte, l’adéquation de la pression doit être vérifiée par des essais réels de propreté et par la validation du procédé.

Faut-il utiliser un chariot ou un convoyeur à rouleaux pour les composants de moteurs marins ?

La méthode de transport appropriée dépend principalement de la taille, du poids, de la géométrie et du type de déplacement requis pour le composant.

Le transport par chariot convient aux composants extrêmement volumineux et lourds disposant d’une surface d’appui stable. Il offre une grande capacité de charge et un déplacement maîtrisé.

Le transport par convoyeur à rouleaux convient aux composants dont la géométrie permet un transport continu ou indexé stable.

Les vilebrequins longs peuvent être transportés axialement à l’aide de rouleaux parallèles, ce qui réduit la nécessité de faire pivoter la pièce pendant le traitement.

Comment la propreté doit-elle être spécifiée pour les équipements de nettoyage des moteurs marins ?

Une spécification technique d’acceptation doit définir clairement la méthode de mesure de la propreté et les critères d’acceptation.

Pour les composants volumineux présentant des volumes très différents, une combinaison d’un critère global de propreté et d’un critère maximal par pièce peut être utilisé.

Pour le système de nettoyage lourd référencé destiné aux vilebrequins marins, les critères sont ≤ 40 mg au total et ≤ 200 mg dans la condition « pièce maximale » .

La norme finale d’acceptation doit toujours être convenue dans la spécification technique de l’équipement.

Conclusion

Le nettoyage des composants des moteurs diesel marins exige une approche matérielle fondamentalement différente de celle utilisée pour le nettoyage conventionnel des composants destinés aux véhicules particuliers ou commerciaux.

Abloc-moteur de classe 30 tonnes nécessite un transport sur chariot lourd, un déplacement contrôlé, un nettoyage par pulvérisation à grande surface et un nettoyage ciblé des ouvertures critiques.

Un grand vilebrequin marin nécessite une configuration différente, combinant le nettoyage par balayage avec un nettoyage ciblé des passages d’huile à 10 MPa , suivi d’un soufflage d’air par balayage et d’un déchargement contrôlé.

Dans les deux applications, la conception de l’équipement doit tenir compte de bien plus que de la pression de nettoyage et du temps de cycle. Le poids de la pièce, ses dimensions, sa géométrie interne, sa stabilité lors du transport, sa capacité à retenir les résidus, son séchage, les infrastructures de l’usine ainsi que les critères d’acceptation en matière de propreté doivent tous être pris en compte conjointement.

Big Bird Industrial fournit des solutions industrielles de nettoyage robustes pour les moteurs diesel marins, les moteurs de générateurs et autres composants à grande échelle, avec des configurations d’équipements développées autour des dimensions spécifiques des pièces, des exigences de procédé et des conditions de production.