Brevet FR3081170A1 — publié le 20191122

INSTALLATION DE TRAITEMENT CHIMIQUE DOMAINE [1] La présente invention concerne une installation de traitement chimique sous atmosphère agressive d'un objet tel qu'un fil de carbone ou céramique pour la fabrication d'aubes. CONTEXTE [2] Les matériaux composites à matrices céramiques (CMC) sont mis en oeuvre à des températures de fonctionnement relativement élevées et dans un environnement agressif. Ces matériaux comportent un renfort fibreux 10 formé de fils en matériau céramique ou carbone. [3] Lors de la réalisation de pièce en CMC, une texture fibreuse destinée à former le renfort fibreux est obtenue par tissage tridimensionnel. Cette texture fibreuse est ensuite mise en forme afin d'obtenir une préforme de fibreuse ayant une forme voisine de la pièce à fabriquer. La préforme est 15 alors densifiée afin de former la matrice et ainsi d'obtenir la pièce finale. La matrice peut être formée intégralement ou partiellement par un procédé d'infiltration chimique en phase vapeur (CVI) ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les fils peuvent avant l'étape de tissage avoir été revêtus d'un revêtement d'interphase permettant de retarder la rupture par fissure. Le 20 revêtement d'interphase peut par exemple être formé par infiltration chimique en phase vapeur (CVI) ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) au sein d'une enceinte de traitement chimique sous atmosphère agressive de bobines de fil céramique. [4] Des installations de traitement chimique aptes à réaliser le revêtement 25 continu de fils ont été proposées dans la technique antérieure. Les fils à revêtir sont entrainés par des moyens de convoyage des fils au sein de l'enceinte de traitement chimique, ces moyens de convoyage étant reliés à un moteur électrique de type « brushless », également communément 2 appelé moteur sans balais ou machine synchrone autopilotée à aimants permanents, conçu pour travailler dans des environnements sous vide partiel avec une atmosphère résiduelle agressive. [5] Toutefois, la présence d'un moteur dans une enceinte de traitement 5 chimique n'est pas souhaitable pour de nombreuses raisons que ce soit l'encombrement du moteur dans l'enceinte de traitement chimique, ou la pollution solide du moteur sous forme de poudre ou de résidu qui peuvent impacter son fonctionnement nominal. [6] Il pourrait alors être considéré de placer le moteur à l'extérieur de l'enceinte et de transmettre la rotation à la bobine de fil à l'intérieur de l'enceinte par le biais d'un arbre traversant une paroi de l'enceinte. Toutefois, un tel agencement conduit à des problèmes d'étanchéité de l'enceinte sous atmosphère agressive, au niveau de la traversée de la paroi. En effet, si l'utilisation d'un joint dynamique est envisageable, l'usure et la dégradation de celui-ci du fait de l'environnement chimique ne sont en pratique pas souhaitables. [7] L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique aux problème liés à la mise en rotation de moyens de convoyage convoyant un fil destiné à être traité chimiquement dans une 20 enceinte sous atmosphère agressive. RESUME DE L'INVENTION [8] A cet effet, elle propose une installation de traitement chimique sous atmosphère agressive comprenant : - une enceinte hermétique logeant au moins une bobine de fil destiné 25 à être traité chimiquement par des procédés de traitement chimique de dépôt ou infiltration chimique en phase vapeur, la bobine étant entrainée en rotation par un premier arbre, - le premier arbre porte la bobine de fils et forme avec ladite bobine de fils un premier rotor, 3 - un moteur agencé à l'extérieur de l'enceinte et entrainant mécaniquement en rotation un second rotor, caractérisée en ce que le premier rotor et le second rotor sont couplés magnétiquement en rotation l'un avec l'autre. 5 [009] Une telle installation permet de transmettre un mouvement rotatif au sein de l'enceinte sans toutefois avoir à placer le moteur au sein de l'enceinte, la bobine de fil agencée à l'intérieur de l'enceinte étant entrainée en rotation par le moteur agencé à l'extérieur de l'enceinte, par l'intermédiaire de moyens de couplages magnétiques. 10 [010] Selon une caractéristique de l'invention, une extrémité axiale du premier rotor porte des premiers moyens magnétiques aptes à être couplés en rotation à des seconds moyens magnétiques portés par une extrémité axiale du second rotor. [11] L'enceinte peut comprendre un élément de paroi formé d'une paroi et 15 d'un manchon tubulaire à fond fermé fixé à ladite paroi de manière à former un renfoncement dans lequel une extrémité axiale du premier rotor ou du second rotor est engagée. Dans une réalisation possible, il est ainsi possible de monter l'extrémité du premier rotor, par exemple, dans un renfoncement d'une paroi de l'enceinte sans perdre la fonction hermétique de l'enceinte. Ainsi, le manchon tubulaire fait saillie de la paroi de l'enceinte et peut ainsi être facilement couplée magnétiquement avec des seconds moyens magnétiques agencés à l'extérieur de l'enceinte et placés autour du premier manchon fixé à la paroi de l'enceinte. [12] De cette manière, les seconds moyens magnétiques peuvent être 25 formés avec un second manchon tubulaire engagé avec un jeu annulaire autour du premier manchon. [13] Avantageusement, le second manchon comprend les seconds moyens magnétiques de mise en rotation complémentaires aux premiers moyens magnétiques. Ainsi, le second manchon est placé autour du premier 30 manchon afin de permettre le couplage magnétique entre les premiers et seconds moyens magnétiques. L'entrainement mécanique en rotation du 4 second rotor induit la rotation du second manchon et en conséquence, par couplage magnétique, le premier rotor entraine en rotation la bobine. [014] Le premier manchon comprend une bride annulaire fixée par boulonnage sur ladite paroi de l'enceinte. 5 [015] Préférentiellement, la fixation du premier manchon par boulonnage au niveau d'un orifice de la paroi comprend un joint torique pour maintenir l'enceinte hermétique tout en permettant à l'extrémité du premier arbre de déboucher vis-à-vis de la paroi de l'enceinte. [16] Le second rotor peut être engagé dans un organe annulaire de 10 support et de guidage en rotation, cet organe étant fixé à l'enceinte. [17] Avantageusement, le second rotor comprend un organe annulaire de guidage en rotation afin d'éviter que le second manchon ne puisse venir en contact avec le premier manchon et génère des frottements et une usure par frottements des premier et second manchons. 15 [018] On comprend également que l'enceinte peut également loger des moyens de convoyage du fil de la bobine. [019] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une installation selon une réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective et avec éclatement depuis l'extérieur de l'enceinte de l'installation selon l'invention ; - la figure 3 est une vue éclatée en perspective selon une ligne brisée des premier et second rotors ; - la figure 4 est un agrandissement de la zone délimitée en pointillés sur la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE 5 [20] La figure 1 concerne une installation 1 de traitement chimique sous atmosphère agressive qui comprend une enceinte 3 fermée hermétiquement et portée par un bâti 5 ainsi qu'un moteur 7 placé en dehors de l'enceinte 3 également fixé à un bâti 9. Le moteur 7 peut être un moteur électrique et plus 5 particulièrement un moteur « brushless » ou machine synchrone à aimants permanents. L'enceinte 3 loge un premier rotor 11, des bobines 13 de fil 15 et des moyens de traitement chimique 19 du fil. L'enceinte 3 comprend un élément de paroi 21 comprenant une paroi 23 et un premier manchon 25 tubulaire à fond fermé. La paroi 23, qui peut être plane dans l'exemple 10 représenté, est munie d'un orifice 27 traversé par une extrémité 29 axiale du premier rotor 11. Le premier rotor 11 comprend un arbre 31 comportant une première extrémité 33 et une seconde extrémité 35. La première extrémité 33 porte une bobine 13 de fil 15. Comme cela est déjà connu, le fil 15 convoyé est destiné à être traité chimiquement par un procédé CVD ou CVI. 15 Ce traitement est réalisé par les moyens de traitement chimique 19. [21] La seconde extrémité 35 du premier arbre 31 porte des premiers moyens magnétiques 37 cylindriques aptes à être couplés avec des seconds moyens magnétiques 39. [22] La seconde extrémité 35 du premier arbre 31 traverse ainsi l'orifice 27 20 de la paroi 23. Comme cela est bien représenté sur les figures, l'orifice 27 de la paroi 23 est recouvert par un premier manchon 25 tubulaire à fond fermé qui fait ainsi saillie vers l'extérieur de l'enceinte 3, plus particulièrement qui est solidarisé sur la paroi 23 de l'élément de paroi 21. Le premier manchon 25 comprend une bride 41 annulaire de fixation par boulonnage sur la paroi 25 de l'élément de paroi de l'enceinte. Ce premier manchon 25 tubulaire est dimensionné de manière à pouvoir loger à rotation la seconde extrémité 35 du premier arbre 31 et les premiers moyens magnétiques 37. [23] L'installation comprend également un second rotor 43 agencé en dehors de l'enceinte 3 hermétique et aligné avec le premier rotor 11, de 30 manière à être coaxial avec ce dernier. Ce second rotor 43 comprend un 6 second arbre 45 portant, à sa première extrémité 47, des seconds moyens magnétiques 39 et à sa seconde extrémité 49 une poulie 51. [24] Les seconds moyens magnétiques 39 sont représentés sous la forme d'un second manchon 53 tubulaire engagé avec un jeu annulaire autour du 5 premier manchon 25 tubulaire. [25] La poulie 51 est montée au niveau de la seconde extrémité 49 du second arbre 45, de manière à ce que le second rotor 43 soit couplé en rotation au moteur 7 à l'aide d'une courroie 55. De la sorte, le moteur 7 entraine le second rotor 43 en rotation, et le second rotor 43 entraine en 10 rotation le premier rotor 11 par l'intermédiaire d'un couplage des premiers et seconds moyens magnétiques 37, 39. [26] La figure 2 est une vue éclatée en perspective plus détaillée d'une représentation, à titre d'exemple, de l'installation 1 de traitement chimique précédemment décrite. La paroi 23 a une section en forme de disque venant 15 obturer l'enceinte 3 qui a une forme cylindrique. L'enceinte 3 comprend un élément de paroi 21 un autre élément de paroi 57 cylindrique. L'élément de paroi 21 recouvre une extrémité de l'élément de paroi 57 cylindrique et est fixé à l'élément de paroi 57 cylindrique préférentiellement par boulonnage. [27] Le second manchon 53, illustré schématiquement en figure 1 et mieux 20 visible sur les figures 2 à 4, comprend un épaulement 59 annulaire de jonction d'une première et d'une seconde parois cylindriques 61, 63, la première paroi 61 cylindrique étant à section plus grande que la seconde paroi 63 cylindrique. La première paroi 61 cylindrique du second manchon 53 tubulaire est montée autour du premier manchon 25 tubulaire. La seconde 25 paroi 63 cylindrique est reliée à son extrémité opposée à l'épaulement 59 à une paroi radiale 65 comprenant une encoche 67 radiale dans laquelle vient se loger un organe 69 du second arbre 45 pour l'accouplement en rotation du second arbre 45 avec le second manchon 53 tubulaire. [28] L'installation 1 comprend en outre un organe 71 annulaire de support 30 et de guidage en rotation disposé autour du second arbre 45 et axialement entre la poulie 51 et la paroi 23 de l'élément de paroi 21 de l'enceinte 3. 7 L'organe 71 de forme générale cylindrique comporte une première partie 73 et une seconde partie 75. La première partie 73 présente une pluralité d'ouvertures 77 et une bride 79 annulaire radiale fixée sur la paroi 23 de l'élément de paroi 21 de l'enceinte 3. La seconde partie 75 a la forme d'un 5 corps tubulaire. [029] La seconde partie 75 comprend à son extrémité faisant face à la première partie 73, une paroi 81 radiale comportant une pluralité d'orifices 83 de passage d'éléments de fixation, tels que des vis, sur la première partie 73 entourant une partie de l'arbre du second rotor 43. 10 [030] La seconde partie 75 de l'organe 71 de support et guidage entoure une portion 85 du second arbre 45 dont la section est plus importante qu'en ses extrémités 87, 89 coopérant d'une part avec le second manchon 53 d'autre part avec la poulie 51. Cette augmentation de la section de l'arbre 45 garantit un meilleur guidage de ce dernier au sein de l'organe 71 de guidage 15 et de support, limitant les possibilités de débattements liés à des problèmes inhérents tels que les vibrations du second rotor 43 lorsque ce dernier est entrainé en rotation. [31] La poulie 51 comprend une saillie 91 orientée axialement vers la paroi 23 de l'enceinte 3, telle que la saillie 91 est d'une section plus faible que la 20 gorge 93 de la poulie destinée à recevoir la courroie 55. La saillie 91 sous la forme d'un disque est munie d'un orifice 95 en son centre permettant le montage de la poulie 51 sur l'arbre 45. [32] La figure 3 représente également un joint 97 torique intercalé entre la paroi 23 de l'élément de paroi 21 de l'enceinte 3 et la bride 41 annulaire 25 radiale du premier manchon 25 afin de garantir l'étanchéité de l'enceinte 3. Ce type d'étanchéité est simple à réaliser et s'avère très résistant dans le temps en comparaison des joints dynamiques de la technique antérieure. La figure 4 est une vue de détail du premier manchon 25, du second manchon 53 et des premiers moyens magnétiques 37. Les premiers moyens 30 37 magnétiques comprennent une pluralité d'aimants 99 permanents régulièrement répartis autour de l'axe REVENDICATIONS1. Installation (1) de traitement chimique sous atmosphère agressive comprenant : - une enceinte (3) hermétique logeant au moins une bobine (13) de fil (15) destiné à être traité chimiquement par des procédés de traitement chimique de dépôt ou infiltration chimique en phase vapeur, la bobine (13) étant entrainée en rotation par un premier arbre (31), - le premier arbre (31) porte la bobine (13) de fils (15) et forme avec ladite bobine (13) de fils (15) un premier rotor (11), - un moteur (7) agencé à l'extérieur de l'enceinte (3) et entrainant mécaniquement en rotation un second rotor (43), caractérisée en ce que le premier rotor (11) et le second rotor (43) sont couplés magnétiquement en rotation l'un avec l'autre. 2. Installation (1) selon la revendication 1, dans laquelle une extrémité (29) axiale du premier rotor (11) porte des premiers moyens magnétiques (37) aptes à être couplés en rotation à des seconds moyens magnétiques (39) portés par une extrémité axiale du second rotor (43). 3. Installation (1) selon la revendication 2, dans laquelle l'enceinte (3) comprend un élément de paroi (21) formé d'une paroi (23) et d'un manchon tubulaire (25) à fond fermé fixé à ladite paroi (23) de manière à former un renfoncement dans lequel une extrémité axiale du premier rotor (11) ou du second rotor (43) est engagée. 4. Installation (1) selon la revendication 3, dans laquelle les seconds moyens magnétiques (39) sont formés avec un second manchon (53) tubulaire engagé avec un jeu annulaire autour du premier manchon (25). 5. Installation (1) selon l'une des revendications 3 ou 4, dans laquelle le premier manchon (25) comprend une bride (41) annulaire fixée par boulonnage sur ladite paroi (23) de l'enceinte (3). 9 6. Installation (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle le second rotor (43) est engagé dans un organe (71) annulaire de support et de guidage en rotation, cet organe (71) étant fixé à l'enceinte (3). 7. Installation (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans 5 laquelle l'enceinte (3) loge des moyens de convoyage du fil (15) de la bobine (13).