INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les escargots qui ont été séparés les uns des autres par l'in termédiaire du tambour tournant 11 et de la channe å rouleaux 26 sont amenés sur le dispositif de transport 9 qui est représenté plus en détails par les figures 5 et 6. La channe 26 est munie d'aiguilles 27 qui sont perpendiculaires a la ligne moyenne de la channe et sont fixées sur les maillons. Ces aiguilles 27 se trouvent dans le plan médian de la channe et sont régulièrement espacées le long de la channe, environ huit centimètres. Ces aiguilles dépassent le plan supérieur de la channe 26 d'environ un centimètre. Le dispositif de transport 9 est constitué, comme le montre la figure 5, par un système de poulies 33 et 34 reliées par des courroies 32a et 32b.Ces courroies plates 32a et 32b circulent entre les poulies 33a et 34a, d'une part, 33b et 34b, d'autre part. Les poulies 33a et 33b sont entratnêes respectivement en rotation autour des axes 35a et 35b qui forment entre eux un angle d'environ 600 comme le montre la figure 6 et qui forment un angle d'environ 300 avec le plan vertical. Les poulies 34a et 34b tournent autour d'un axe 36 qui est horizontal.
L'ensemble formé par les deux courroies 32, des poulies 33 et 34, est symétrique par rapport au plan vertical qui contient l'axe médian de la channe 26. Les bords 37a et 37b des courroies 32a et 32b sont parallèles entre eux et laissent entre eux un intervalle 38 qui permet a la channe 26 de passer.
Le silicofluorure de sodium entrant dans la composition de l'amie du fil sert à lier l'hydrogène, se trouvant dans la zone de l'arc, en un composé(hydrogène fluoré)insoluble dans le métal liquide. La présence, dans l'âme, de silicofluorure de sodium à un taux au-dessous de la limite inférieure indiquée entraine la formation de pores dus à l'hydrogène. Si le taux de silicofluorure de sodium dépasse la limite supérieure indiquée, l'arc devient moins stable, les projections du métal de l'électrode augmentent.
La présence de ferromanganèse et de ferrosilicium aux taux indiqués assure la désoxydation et l'alliage nécessaires pour que le jdht soudé ait les caractéristiques de résistance et de plasticité prescrites. La présence de ferrotitane aux taux indiqués contribue à l'affinement de la structure du métal du cordon, ce qui accrott la plasticité, notamment la résilience.
Les avantages du fil proposé, comparativement aux fils connus, sont mis en évidence par les exemples concrets mais non limitatifs donnés ci-après.
Fil-électrode de 2,5 mm de diamètre, constitué par une gaine en acier doux (80%) et une ame contenant (en poids): concentré de titane réduit 62,0% feldspath 9,446 silicofluorure de sodium 9,0% ferromanganèse 18,0% ferrosilicium 1,6%.
Avec un tel fil, le soudageen régime: courant 600 ampères, tension d'arc 35 volts, débit de gaz C02 30 à 40 1/ mn, assure l'obtention d'un cordon d'angle de bonne qualité, à côté de 5 mm, à une vitesse de 100 m/h; en régime r courant 800 A, tension 42 volts, même débit de gaz C02, le soudage permet d'obtenir un cordon d'angle de bonne qualité, à côté de 7 mm, à une vitesse de 80 m/h.Enossoesou avec le fil connu faisant l'objet du certificat d'auteur d'invention N 280801 délivré en URSS, un cordon d'angle de bonne qualité, à côté de 5 mm, est obtenu à une vitesse de 50 m/h avec un courant de 500 ampères.
Les propriétés mécaniques du métal du cordon et du joint soudé réalisés avec un tel fil sur acier doux (à bas carbone) contenant (en poids) 0,11% de carbone, 0,6% de manganèse 0,2% de silicium, 0,02% de soufre et 0,02% de phosphore, sont caractériséos par les indices suivants
Régime de oudage Résistance à la Allongement Résilience en kgm/cm, traction relatif % aveo entaille arrondie, kg/mm à une température de Courant Tension A V +20 C -20 C -40 C 600 35 57,3-58,1 21,2-23,0 10,5-11,7 8,5-9,6 7,5-8,1 57,6 22,1 10,8 9,1 8,3 800 42 55,3-56,2 20,1-21,7 9,5-10,2 7,8-9,2 5,2-6,3 55,9 20,8 9,8 8,6 5,4 Exemple 2.
Fil-électrode de 3,0 mm de diamètre, constitué par une gaine en acier doux(75%) et une ame contenant (en poids): concentré de titane réduit 81,0% feldspath 2,0% silicofluorure de sodium 1,8% ferromanganèse 14,6% ferrosilicium 0,6%.
Avec un tel fil, le soudage d'un acier faiblement allié, de composition indiquée ci-dessus, permet d'obtenir une soudure d'angle de bonne qualité à côté de 7 mm, à une vitesse de 90 m/h, avec un courant de 780 ampères, une tension de 45 volts et un débit de gaz C02 de 30 à 40 ijmn.
Les propriétés mécaniques du métal du cordon et du joint soudé réalisés avec un tel fil sur acier faiblement allié, contenant (en poids) 0,15% de carbone, 0,77% de manganèse, 0,78% de silicium, 0,85% de chrome, 0,7% de nickel, 0,5% de cuivre, 0,02% de soufre et 0,028% de phosphore, sont caractérisées par les indices suivants
Résistance à Allongement Résilience, kgm/cm2 la traction relatif (entaille arrondie) kg/mm % l +20 C -200C -400C 58.7-59ç6 22.4-23.1 9.6-11.3 6,2-10.1 6.9-8,7 59,1 22,7 10,8 9,2 7,8 À De la @orte, comparativement aux fils-étrectrodes connus pour le soudage sous gaz carbonique, on obtient un accroisBement de la productivité des travaux de soudage de 1,5 à 2,0 fois, gracie à l'augmentation de la quantité de métal déposé lors du soudage avec des courants allant jusqu'à 800 A et à l'augmentation des vitesses linéaires de soudage.
L'accroissement de la plasticité du métal du cordon, notamment de la résilience, quand du ferrotitane est ajouté à l'ame du fil, est mis en évidence par les exemples ci-après, EXEMPLES 3 et 4 Fil-électrode de 2,5 mm de diamètre, constitué par une gaine en acier doux (80%) et une âme contenant (en poids) Exemple 3 Exemple 4 concentré de titane réduit 61,0% 61,0% feldspath 9,4% 9,4% silicofluorure de sodium sous 9,0% ferromanganèse 17,0% 15,0% ferrosilicium 0,8% 0,6% ferrotitane 2.8% 5,0% Le soudage, avec un tel fil-électrode1 d'un acier faiblement allié de 16 mm d'épaisseur, contenant (en poids) 0,10% de carbone, 1,8% de manganèse, 0,7% de silicium, 0,022% de soufre et 0,022% te phosphore, a permis d'obtenir, comparativement au fil d t 'exemple 1, les valeurs de résilience suivantes
Fil de soudage Résilience en kgm/cm2 (entaille arrondie) à une température de +200C -200C -40 C selon l'exemple 1 10,2-11,6 9.1-10.3 7.8-8.9 10,8 9,5 8,1 selon l'exemple 3 12,0-13.4 11,3-12,4 10,4-11.6 12,6 11,8 10,8 selon l'exemple 4 14.1-15.3 12.1-13.7 10.9-11,7 14,6 12,8 11,2 Régime de soudage : courant de soudage = 720 A, tension = 39 V.
De la sorte, l'utilisatIon du ferrotitane permet d'accrottre la résilience et d'améliorer la qualité du métal du cordon et du joint soudé.
La description de l'invention et les exemples donnés montrent que le fil-électrode proposé par la présente invention pour le soudage sous gaz carbonique des acier doux (à bas carbone) et des aciers faiblement alliés assure un accroissement de la productivité des travaux de soudage et une amélioration de la qualité du métal du cordon et du joint soudé.
les ressorts de rappel sont ici constitués par des ressorts spiraux enroulés autour des axes d'articulation et prenant appui d'une part sur le bâti, ou sur le support d'artieulation fixé au bâti, et d'autre part sur le bras.
En position de stockage et pendant toute la trajec toire de la fusée jusgu'à la verticale du point de chute souhaité pour la mine, c'est-à-dire avant l'explosion de la charge de séparation du propulseur, les bras sont maintenus en position repliée, en comprimant les ressorts de rappel, par le simple fait qu'ils sont contenus à l'intérieur de l'enveloppe 40.Cependant, l'enveloppe 40 peut Autre réalisée en matière plastique et donc risquer d'erre déformée par la force de rappel élevée des ressorts des brus, et il peut entre soutaitable de prévoir une chape métallIque entourant les extrémités des bras à l'inté- rieur de l'enveloppe et susceptible entre libérée lors de l'explosion de la charge de séparation du propulseur.
Il est à noter en effet que la force de rappel des ressorts des bras articulés doit etre de préférence élevée pour que malgré les incertitudes du sol au point dtatterri5sagc, les bras viennent bien s'appliquer au sol de manière à former une structure plane en croix.
Lors de 11 explosion de la charge de séparation 38, l'enveloppe 4(i, solidement fixée au corps de propulseur 18 par les vis 42 et faiblement retenue au b ti *8 de la mine éclairante par des goupilles cisaillables 80 (par exemple), tend à se séparer de la mine en restant accrochée au propulseur et en libérant les bras articulés.
En méme temps, un parachute 46, également contenu dans l'enveloppe tubulaire et classiquement isolé de la charge explo sive 38 par des demi-oquilles métalliques intérieures à l'en- veloppe, est libéré (les demi-coquilles s'écartant naturellement dès elles cessent d'être retenues par l'enveloppe).
Il se déploie pour amortir la chute de la mine éclairan- te à laquelle il est accroché. Le parachute est fixé à l'extrémité d'une tige 82 qui s'étend sur toute la lcngueur de la mine, en passant entre les bras articulés 20, 22, 24, 26 et qui est fixé soit directement au bâti 48 de la mine, soit comme dans l'exemple représenté à la figure 2 au dbme 44 qui lui-mEme est fixé au bati 48 sur toute la périphérie de celui-ci. Cette disposition d'accrochage du paramhute 46 est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet d'abaisser suffisamment le centre de gravité de la structure par rapport au parachute lors de la descente de celle-ci.
Par ailleurs, toujours lors de l'opération de sépara tion du propulseur, on prévoit de faire communiquer les gaz chauds d'explosion de la charge de séparation 38 avec des retards pyrotechniques communiquant chacun avec le premier godet de chaque bras articulé de la structure.
Des retards 84 ct86 sont visibles sur la figure 2 et communietlent avec les godets des bras 22 et 24. Ces retards ont une durée variable, le plus court (destiné à la mise à feu des godets alun premier bras) aJ-=lt une durée correspondant au moins au temps de descente en parachute ae la mine jusqu t au sol. Les autres retards ont des durées plus longues pour que la mise à feu des godets d'un deuxième bras n1 ait lieu qu'après la fin de la séquence de lancement de tous les godets du premier Dras, et ainsi de suite pour les troisième et quatrième bras.
La disposition repliée des bras articulés au moment de l'explosion de la charge 38 permet en effet d'amorcer quatre retards différents pour déclencher indépendamment les séquences des différents orras, afin que si l'une des séquences se trouve etre défectueuse, les autres folletionnent quand mime. On pourrait bien entendu prévoir un autre mode de déclenchement des diffé- rentes séquences (par exemple un déclenchement sous 1'effet de l'impact d'arrivée au sol de lamine).
Dans la réalisation représentée aux figures, on fait communiquer les gaz d'explosion de la charge 38 avec un espace 88 en regard des différents retards pyrotechniques 84, 86 etc., par l'intermédiaire de la tige 82 aui est creuse et percée d'ouvertures en regard de la charge 38 et de l'espace 88. La portion de tige comprise entre ces ouvertures traverse le logement du parachute 46 en isolant bien entendu les gaz chauds du parachutc.
Lors du déploiement des bras articulés de la structure sous 11 effet de leur ressorts de rappel, les bras s'écartent de 900 par rapport à leur position repliée jusqu'à venir buter par un de leur côtés contre le bâti 48 (ou contre le support d'articulation du bras), comme cela est visible à la figure 4 notamment. La position de butée est à 900 de la position repliée.
Les bras déployés sont alors maintenus dans cette position gracie à un système de blocage qui, dans l'exemple représenté, comprend pour chaque bras un doigt mobile 74 pouvant coulisser dans un cylindre de guidage 78 porté par le-bssti 48, le coulis siemens s'effectuant parallèlement à la direction des bras repliés.
Le doigt 74 est rappelé vers une position en saillie par un ressort 76 mais il est maintenu en position effacée (comme on le voit à la figure 2) lorsque les bras sont en position repliée (un c8.é 60 du bras vient an effet repousser le doigt dans son logement 78).
Lors du déploiement du bras, le doigt peut sortir et venir contre un c8té 82 du bras, perpendiculaire au cOté 80, et empêcher tout mouvement du bras qui sue trouve alors maintenu coincé entre le bAti 48 et le doigt 74 par deux côtés perpendi culaires SO et 82.
La position du doigt et de son logement 78 par rapport à l'axe 56 est bien entendu choisie en fonction de la position de l'axe 56 sur le bras pour que le doigt vienne glisser juste contre le cdté 80 du bras lorsque celui-ci est en position déployée ; le doigt initialement repousse en position effacée par un bord 80 vient glisser le long de ce bord lorsque le bras a tourné de 900.
Ces doigts sont de préférence en matière plastique pour présenter une certaine élasticité et amortir les chocs lors de l'impact de la mine sur le sol, les ressorts de rappel 72 ayant cependant une force suffisante pour appliquer les bras à 900 contre le båti 48 une fois la structure posée à plat sur le sol, afin telle celle-ci ait une position bien stable et bien horizontale.
La réalisation de ces conducteurs superficiels a été soigneusement étudiée dans le but dtoptimiser le compromis impliquant la réduction au minimum de l'interception d'énergie solaire, tout en présentant encore une résistance électrique de sortie relativement réduite pour l'énergie électrique produite. Les contacts superficiels se présentent généralement sous la forme d'un treillis ou d'un peigne de conducteurs minces, par conséquent de grande résistance, sur la plus grande partie de la surface de la cellule, avec un conducteur principal, relativement large, et donc de faible résistance, de préférence en dehors de la surface active de la cellule, c'est à dire le long de sa périphérie, et sur lequel le courant électrique est prélevé.
Jusqu'à présent, les ensembles de concentrateurs optiques et de cellules photovoltaxques ont été réalisés de manière que toute la surface de la cellule soit éclairée avec une uniformité maximale, ou sans tenir compte de l'uniformité d'éclairage. il résulte de ces deux types d'éclairage, que l'énergie électrique produite dans la cellule est prélevée par les minces conducteurs sur le corps de la cellule, pour être transmise au conducteur principal à sa périphérie. Mais, comme cela a été indique cidessus, en raison de leur minceur, la résistance des conducteurs intérieurs est appréciable de sorte qu t il se produit une chute de tension non négligeable entre le centre de la cellule et sa périphérie.Par conséquent, certaines parties de la cellule doivent fonctionner à des tensions qui sont supérieures ou inférieures à la valeur optimale pour la production de puissance, ce dont il résulte que la puissance totale produite est inférieure au maximum possible. En outre, une petite partie de la puissance est perdue par effet Joule dans le treillis collecteur de courant, ce qui réduit encore la puissance de sortie.Une perte d'énergie encore plus importante peut se produire si la cellule n'est pas éclairée de façon uniforme, et que la concentration de la lumière est supérieure au centre, car les courants plus intenses qui sont ainsi produits au centre de la cellule doivent franchir une distance relativement grande dans les minces conducteurs jusqu'au conducteur périphrique, produisant ainsi une plus grande chute de tension dans la cellule.
L'invention a donc pour but d'améliorer le mauvais rendement d'un ensemble de concentrateur et de cellule photovoltaque, dû aux pertes de puissance par manque d'uniformité de tension et par les résistances en série. L'invention a aussi pour but de réaliser un ensemble perfectionné de concentrateur et de cellule photovoltatque, de tirer profit d'une caractéristique inhérente d'un concentrateur optique qui était jusqu'à présent considérée comme un inconvénient, d'optimiser le rendement de l'ensemble de concentrateur et de cellule, et de réaliser un ensemble dans lequel la précision de la courbure du miroir peut ttre diminuée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ap parattront au cours de la description qui va suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif la figure 1 est une sue de dessus montrant la disposition de la surface d'une cellule photovoltatque courante, la figure 2 est un diagramme géométrique de la disposition d'un ensemble de concentrateur et de cellule photovoltalque, la figure 3 représente des diagrammes d'illumination radiale dans les plans des cellules de différents concentratours, et la figure 4 est un schéma d'un ensemble de concentrateur et de cellule photovoltatque, de disposition compacte améliorée et avec une moindre sensibilité aux écarts de courbure du miroir.
La figure 1 montre la disposition d'une cellule photovoltaïque 10 qui comporte un contact extérieur commun 11, relativement large-et de faible résistance, des contacts 12 étroits et de résistance relativement élevée, et formant un treillis sur la surface active de la partie intérieure de la cellule. Un large contact uniforme est généralement prévu sur la face inférieure de la cellule, non représenté, et un conducteur de sortie 14 lui est connecté. Un autre conducteur de sortie 16 est connecté au contact commun 11.
La cellule photovoltarque de la figure 1 est fabriquée de préférence avec des composés et éléments III-V mentionnés cidessus, son diamètre peut aller jusqu'à 2 ou 3 cm, avec une épaisseur de 100 à 150 microns. Son rayon est désigné par "r" et sera examine par la suite.
En fonctionnement, quand de l'énergie solaire tombe directement sur la surface supérieure de la cellule 10, une conversion optique-électrique se produit selon les principes bien connus, et une différence de potentiel apparaît entre les conducteurs 14-16, permettant de prélever un courant électrique. La quantité d'énergie produite est à peu près proportionnelle à l'éclairement de la surface de la cellule.
Si une quantité donnée E d'énergie optique est répartie uniformément sur la surface de la cellule, une conversion uniforme d'énergie se produit dans toute la cellule et des courants uniformes circulent dans tolite les parties des minces conducteurs 12. Les courants qui sont fournis aux conducteurs du treillis au centre de la cellule doivent évidemment franchir un plus long trajet que ceux qui sont produits près du conducteur commun Il de sorte qu'il est perdu davantage d'énergie par effet Joule avec les courants produits au centre de la cellule qu'avec les courants produits au voisinage du conducteur commun 11. De plus, les courants qui produisent des chutes de tension aux bornes des conducteurs 12 produisent des variations de tension entre les différentes parties de la cellule.Ces régions subissent ainsi des tensions qui ne sont pas optimales pour la production d'éner- gie, ce qui réduit encore le rendement.
Selon l'invention, il est fait en sorte que l'énergie Z se distribue de façon non uniforme sur la cellule, avec une plus grande proportion près du conducteur commun 11 à la périphérie de la cellule qu'en son centre; il est ainsi évident que moins d'énergie est perdue pour échauffer les conducteurs 12, car des courants plus t faibles sont produits au centre de la cellule En outre, la résistance série effective de la cellule est réduite et la non uniformité de tension due à la circulation du courant de sortie est également réduite. Les courants plus intenses développés par le plus grand éclairement à la périphérie de la cellule, près du conducteur commun il, doivent franchir des plus courtes distances et ne rencontrent donc pas une résistance aussi élevée.La quantité d'énergie produite par la cellule pour la même énergie d'entrée E est ainsi augmentée.
Selon un autre aspect de l'invention, il est tiré profit de la caractéristique d'aberration des concentrateurs optiques sphériques pour créer l'éclairement non uniforme voulu de la cellule 10.
Selon un autre aspect encore de l'invention, un miroir dont la courbure est moins précise peut convenir.
La figure 2 illustre la géométrie d'un ensemble courant de cellule photovoltatque avec un concentrateur à miroir. Bien qu'un concentrateur à miroir cnncave 20 soit représenté, il est évident que l'invention peut aussi s'appliquer à des concentrateurs à lentille biconvexe ou à lentille de Fresnel, placées entre la source lumineuse et la cellule.
La -lumière L provenant du soleil, ou autre source d'énergie optique 18 tombe sur la surface réfléchissante du miroir 20.
L'axe du miroir 20 devrait titre aligné ou orienté directement sur la source 18, mais cette source est représentée décalée pour simplifier la figure. Le miroir 20 réfléchit la lumière et la dirige vers la surface de la cellule photovoltarque 10 qui est montée sur l'axe 22 du miroir 20, en un point situé entre ce miroir et son centre de courbure. Le miroir 20 est constitué de la façon la plus économique par une section de sphère de rayon R. L'angle T sous-tendu par l'axe du miroir et un rayon entre le centre de courbure sur l'axe et le bord du miroir 20 est appelé demi-ouverture angulaire du miroir.
La figure 3 indique l'éclairement radial dans un plan qui coincide avec la surface supérieure de la cellule 10 par suite de la réflexion de la lumière de la source 18 par le miroir 20, avec des miroirs de différentes demi-ouvertures angulaires T et différents écartements D de la cellule. Le paramètre D est le rapport entre X, c'est à dire la distance entre le centre de courbure du miroir et la cellule, et R, ceest à dire le rayon de courbure du miroir. La figure 3 montre les distributions d'éclairement radial pour deux valeurs favorables de D (0,540 et 0,537).
Selon l'un de ses aspects, l'invention tire profit du fait que l'éclairement dans le plan de la surface de la cellule, résultant de la réflexion par un miroir, n'est pas uniforme en raison de l'aberration sphérique. Comme cela apparattra ci-après, il est apparu que la caractéristique d'aberration sphérique pour certaines demi-ouvertures angulaires T entratne une augmentation générale de l'éclairement à partir du centre de la cellule, représenté par le point d'abscisse zéro, jusqu'au bord de la cellule, après quoi il diminue rapidement. Cet éclairement non uniforme pour des raisons décrites ci-dessus, réduit les pertes par effet Joule et les chutes de tension résultantes dans les conducteurs en treillis 12 et augmente par conséquent le rendement de la conversion optique-électrique.
Sur les courbes de la figure 3, les nombres en ordonnée indique une concentration normalisée d'énergie solaire, représentant l'intensité lumineuse réelle divisée par l'intensité sur la cellule si elle était inversée et en l'absence de concentrateur. Il apparatt que les chiffres en ordonnée vont de zéro à mille. Les abscisses portent la distance radiale normalisée à partir de l'axe du miroir, avec R, ou rayon du miroir, pris égal à l'unité. La concentration est indiquée jusqu'à une distance égale à o,016R. Les courbes de la figure 3 ont été obtenues mathématiquement, avec un programme de calculateur approprié, et en supposant une luminosité uniforme de la source, par exemple en supposant que, si la source 18 est le soleil, sa luminosité en tout point est identique.La luminosité réelle du soleil n'est pas tout à fait uniforme mais cela n'affecte pas notablement les résultats.
La courbe supérieure de la figure 3 représente l'éclairement radial produit dans le plan de la cellule solaire, à D=0,540, par un miroir 20 d'une demi-ouverture angulaire de 21,50. Il apparatt que près du point d'abscisse zéro, au centre de la cellule, la concentration est de l'ordre de 400. Il apparaît aussi que le long d'un rayon de la cellule, l'intensité augmente d'abord rapidement, puis plus progressivement jusqu'à un point qui se trouve environ à 0,005 R. Ensuite la concentration diminue légèrement et augmente ensuite rapidement jusqu'à une crête à environ 0,011 R pour diminuer ensuite très rapidement jusqu' zéro à 0,016 R.
Ainsi, selon cet aspect de l'invention, 1P dimension de la cellule et la dimension du miroir sont choisies de manière que la cellule soit éclairée de façon non uniforme, avec une plus grande concentration d'éclairement près du contact commun de faible résistance et une moindre concentration d'éclairement sur les autres régions de la cellule.