INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Avec ce mode de chargement préféré, un profil convexe du lit catalytique en cours de chargement peut être obtenu en diminuant la vitesse de rotation de l'équipage mobile du dispositif Densicat, tandis
qu'un profil concave est obtenu par une augmentation de cette vitesse de rotation, par rapport à la vitesse nominale nécessaire et habituellement utilisée pour obtenir un profil de chargement horizontal.
La modification des conditions de chargement de l'enceinte, en vue de faire varier localement le profil de la surface du lit de particules en cours de formation, peut intervenir une ou plusieurs fois lorsque le niveau du lit de particules chargées dans cette enceinte atteint un niveau prédéterminé dans la colonne.
Une forme de mise en oeuvre de l'invention va être décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés.
Sur ces dessins : - la figure 1 est une coupe verticale d'un réacteur chimique en cours de chargement avec des particules de catalyseur, illustrant un premier type de modification locale temporaire de la surface du lit catalytique ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, illustrant un autre type de modification locale temporaire de la surface du lit catalytique.
L'actionneur est caractérisé d'abord par une combinaison d'un système à vis et écrou et un système à bielle et manivelle ; le moteur fait tourner la vis et la manivelle fait tourner 1 axe d'articulation. Ces deux mécanismes sont connus séparément depuis très longtemps pour effectuer des conversions de mouvements, et le mécanisme à et écrou a déjà retenu l'attention en robotique en raison de sa grande réduction de vitesse, de sa précis' et de sa résistance nominale aux efforts ; et la manivelle forme moyen robuste et commode de convertir les poussées des bielles en rotations de l'articulation. Mais vis comme les bielles sont des pièces peu rigides et aptes à se déformer facilement par flambage ; et les incertitudes de dimensions de position de montage des pièces de ces mécanismes font apparaltre des jeux ou des précontraintes, des excentrements, des porte-à-faux, etc. qui engendrent des contraintes supplémentaires considérables en service. Ces facteurs défavorables conduisent les fabricants de systèmes de transmission à vis et écrou à admettre que leurs produits ne résistent, dans des conditions réelles d'utilisation, qu'à une fraction de leur résistance nominale, obtenue par calcul ou me@rrée dans des bonnes conditions d'essai. Tout cela explique pourquoi de tels mécanismes n'ont pas connu succès auquel on aurait pu s'attendre et que les actionneurs volumineux du brevet 5 159 988 n'ont pas véritablement été supplantés.
La combinaison des mécanismes vis et écrou à bielle et manivelle est faite d'après l'invention, en les montant sur les éléments de structure reliés par l'articulation de façon que les défauts montage se corrigent d'eux-mêmes, ce qui fait disparaître les efforts supplémentaires imprévisibles et surtout les efforts dissymétriques responsables du flambement. Les pièces de l'actionneur ne sont guère soumises qu'aux efforts prévus par calcul pour commander les mouvements d'articulation et peuvent donc être prévues assez fines.
Ces avantages ne dépendent pas des structures articulées reliées par l'actionneur, et c'est pourquoi l'invention est relative d'abord à un actionneur en tant que tel. Toutefois, il est certain que cet actionneur sera particulièrement avantageux sur les membres de robot et particulièrement les jambes de robots marcheurs, qui seront simplifiées, allégées et auront un aspect plus agréable. L'application de l'actionneur à ces robots est donc un autre sujet de l'invention.
De façon plus explicite, l'actionneur, agissant sur une articulation entre un premier élément de structure et un seconà élément de structure, comprend un moteur fixé au premier élément, une vis que le moteur fait tourner, un écrou engagé sur la v@É-r et il original en ce qu'il comprend un chariot assujetti à l'écrou en direction de la vis, une glissiere sensiblement parallèle à la vis, fixée au premier élément et- sur laquelle le chariot est monté, une paire de biellettes parallèles, s'étendant symétriquement à la vis et articulées au chariot par une extrémité et à un axe de basculement de l'articulation assujetti au second élément par l'autre extrémité, l'axe de basculement étant sensiblement perpendiculaire à la vis, le chariot étant assujetti à l'écrou avec une liberté de translation perpendiculairement à la vis et l'axe étant assujetti à l'articulation avec une liberté de rotation.
Sous une forme particulière de l'actionneur, la glissière est fixée au premier élément par liaison permettant un réglage de position de la glissière sur le premier élément ; notamment, il est préconisé que la glissière soit plate et portée sur une surface plate du premier élément, la liaison comprenne une paire de vis de fixation à tête plate engagées dans des trous taraudés du premier élément à travers encoches de la glissière dans lesquelles elles jouent et le chariot soit assujetti à l'écrou avec une liberté de translation perpendiculairement à la surface plate. Par ailleurs, on conseille que l'axe soit assujetti a l'articulation par un pivot autour duquel l'axe est articulé.
Les divers aspects d'une réalisation particulière de l'inventions et de certaines de ses applications préférées seront maintenant décrz-.t-s, au moyen des figures que voici # la figure 1 est une vue genérale d'un actionneur, # les figures 2 et 3 représentent deux détails de l'actionneur, # la figure 4 est une vue d un actionneur double, # la figure 5 illustre un robot équipé des actionneurs précédents, # et les figures 6 et 7 représentent deux portions de ce robot.
Sur les figures 1 à 3 est représenté un actionneur simple conforme à l'invention. I1 est entrainé par un moteur 1 meut en rotation, au-delà d'une transmission 2, une vis sans fin 3 sur laquelle un écrou 4 est engagé. bague 5 est solidaire de l'écrou 4, et ils retiennent entre eux un arceau 6 uni à un chariot 7 ; l'arceau est muni de deux ergots 8 qui pénètrent dans deux rainures 9, opérées à travers deux portions opposées de périphérie de l'écrou 4 en direction de la vis 3. Le chariot 7 porte deux paires de galets 10 qui permettent de le guider sur un rail 11 posé sur une surface plate 12 d'un segment 13 de structure (ici, un membre artificiel de robot) formé pour la plus grande partie d'une plaque plane ; le rail 11 faisant office de glissière est fixé au segment 13 par une paire de vis à tête plate 14 engagées dans des taraudages du segment 13 et jouant dans des encoches 56 du rail 11, à travers lesquelles elles sont engagées.
L'arceau 6 comprepd encore deux manetons 15 latéraux opposés et en prolongement auxquels sont articulées deux biellettes 16 (une seule étant
représentée à la figure 1) dont la dirion d'extension est voisine de celle de la sans fin 3 et du rail 11 ; les extrémités des biellettes 16 qui sont opposées aux manetons 15 sont articulées aux deux bouts d'un axe 17 engagé à travers un trou oblong 18 d'un second segment 19 de la structure, retenu au premier segment 13 par une articulation 20. De plus, un pivot 21 est engagé dans le second segment 19 et traverse le trou oblong 18 ainsi que l' 17 en lui permettant de pivoter dans le trou oblong 18. Le second segment 19 est de forme coudée entre l'axe 17 et l'articulation 20 et constitue là une manivelle. Quand le moteur 1 tourne, la rotation de la ' 3 élève ou abaisse l'écrou 4 et concomitamment le chariot 7, ce qui déplace encore les biellettes 16 et fait tourner le second segment 19 rapport au premier 13. Le fonctionnement convenable de 'actionneur, sans hyperstaticité donc sans contraintes internes superflues, est toutefois garanti d'autres moyens précédemment décrits. Le rail 11 est ainsi mobile en direction latérale si les vis à tête plate 14 sont desserrées. Au cours un réglage préliminaire, on fait parcourir une grande partie de sa course totale au chariot 7, de manière les galets 10 orientent le rail 11 parallèlement à la sans fin 3, après quoi les vis à tête plate 14 sont serrées, et l'actionneur devient apte à assurer sa fonction sans qu'on craigne que des contraintes ne soient produites dans l'écrou 4 ou le chariot 7 à cause d un décalage latéral entre la vis sans afin 3 et le rail 11. Le mouvement correcteur d'orientation du rail 11 est possible puisqu'il est posé sur la surface plate@- -2- du premier segment 13 et que les vis à tête plate 14 n'exercent pas de centrage et peuvent donc être serrées sur tout endroit du rail 11, dont la face apparente est aussi plate.
Un autre mouvement correcteur est offert par la liaison particulière entre l'écrou 4 et l'arceau 6 : les ergots 8, n'entrant pas jusqu'au fond des rainures 9, permettent à l'arceau 6 de se déplacer par rapport à l'écrou 4 si la vis sans fin 3 est orientée obliquement, en s'approchant ou s'éloignant de la surface plate 12 du segment 13. Enfin; le pivotement libre de l'axe 17 autour du pivot 21, oblique à la sans fin 3, permet de corriger une inclinaison éventuelle du chariot 7 et de ses manetons 15, ou fférence de longueur des biellettes 16.
Ces trois raffinements permettent éliminer respectivement les efforts internes latéraux, frontaux et axiaux tout en éliminant fférences de changement des biellettes 16. La précision du guidage est cependant maintenue puisque le jeu dans l'actionneur en direction de la vis 3 est très faible ; en particulier, l'arceau 6 est retenu sans jeu entre la bague 5 et l'écrou 4. L'actionneur est alors parfaitement isostatique, si bien qu'aucun effort interne provenant d'erreurs ou d'imprécisions de montage n'y est développé et qu'il peut être construit plus légèrement pour un effort nominal égal à transmettre.
D'autres systèmes existent pour garantir l'isostaticité de la transmission, notamment si l'arceau 6 est mobile par rapport à l'écrou dans,les directions latérale et frontale à la fois.
La figure 4 montre l'emploi combiné une paire de ces actionneurs (31 et 32) entre deux éléments de structure doublement articulés, comme un pied de robot et une plaque 33 de structure de jambe 'un cardan 57 relie entre eux. Les actionneurs sont montés derrière la plaque 33, côte à côte à gauche et à droite de la structure de jambe des deux côtés d'un plan sagittal passant par le cardan 57 ; ils sont paralleles entre eux. Leurs moteurs 1 sont en haut, sous l'articulation de genou, et leurs vis 3 et biellettes 16 s'étendent vers le bas, jusqu'à deux articulations 35 et 36 dans lesquelles les axes 17 des bielettes sont retenus ; les articulations 35 et 36 se composent de chapes 37 fixées au pied 30 et de paliers 38 articulés aux chapes 37 par des pivots 39 dirigés vers l'avant. Les chapes 37 jouent le même rôle que les trous oblongs 18 et les pivots 39 assurant la même fonction que les pivots 21. Cette structure se prête à deux modes de fonctionnement préférés : si les actionneurs 31 32 sont de la même manière, l'avant du pied 30 s'élève ou s'abaisse ; et s'ils sont mus de quantités différentes, notamment opposées, ou si un seul est mû, le pied 30 s'incline sur le côté. L'inclinaison est rendue possible par la rotation des paliers 38 sur les chapes 37. Une commande facile de l'orientation du pied 30 est ainsi accomplie, et on remarque que même la présence d'un deuxième actionneur ne rend pas la structure très volumineuse. - Un robot bipède et anthropomorphe-@est représenté à la figure 5 ; il comprend une charge utile 40, une structure de tronc 41 portant la charge utile 40, une structure de bassin 55 soutenant la structure de tronc 41 par un cardan d'articulation lombaire 42 et deux jambes 43 et 44 soutenant la structure bassin 55 par des articulations de hanche 45 ; les jambes 43 et 44 comprennent encore des plaques 46 de structure de cuisse qui s'étendent des articulations de hanche 45 aux articulations de genou 34, où elles sont unies aux éléments déjà décrits de la figure 4.
Des actionneurs semblables à ceux qui ont ' décrits sont seuls utilisés pour commander les mouvements du robot, ainsi qu'il appert mieux des figures 6 et 7. Comme l'articulation lombaire 42 est double, elle est commandée par deux actionneurs 47 et parallèles et symétriques, à la façon actionneurs 31 et 32 des articulations de cheville. Leurs moteurs 1 sont fixés à la structure de tronc , et leurs vis sans fin 3 et biellettes 16 s'étendent vers le bas, au dos du robot, jusqu'à des extrémites libres de bras 49 d'un levier bifurquant 50 qui est fixé à la structure de bassin 55. Le cardan de l'articulation lombaire 42 s'étend entre le n#ud du levier bifurquant 50 et la structure de tronc 41. Si actionneurs 47 et 48 sont mus de la même façon, les bras 49 resteront à un même niveau et la charge utile basculera entre l'avant et l'arrière ; sinon, elle basculera de côté. Les bras 49 sont articulés aux biellettes 16 et à leurs axés 17 par des dispositif à chapes 37 articulées à des paliers 38 semblables 'à=-e-eux de la figure 4.
La plaque 46 de structure de cuisse porte deux actionneurs 52 et 53 pour commander respectivement les articulations de genou 34 et de hanche 45. Contrairement aux situations précédentes ils sont dissymétriques et à des niveaux différents, ce qui n'est pas gênant puisqu'ils travaillent indépendemment sur des articulations simples respectives. Leur description est strictement conforme à celle des figures 1 à 3.
Dans toutes ces réalisations, des transmissions 2 de genres différents peuvent être choisies pour coupler les vis sans fin 3 arbres de sortie des moteurs 1, mais on aura constaté que des systèmes à courroie crantée tendue entre deux poulies en général été adoptés. De telles transmissions. permettent de décaler les axes de l'arbre sortie et la vis sans fin et offrent une grande latitude pour disposer les parties de l'actionneur. Des renvois angle peuvent être introduits, comme on le voit à la figure 6, où les arbres de sortie des moteurs 1 sont orientés vers le haut mais les vis sans fin 3 étendent vers le bas, à côté des moteurs 1. Cette disposition réduit l'encombrement longitudinal de actionneur et convient aux éléments de structure courts et larges, comme la structure de tronc 41 ; mais comme les jambes sont formées d'éléments plutôt longs et fins, il est en général avantageux que les moteurs 1 et les vis sans fin 3 soient en prolongement, comme à la figure 1.
La figure 1 représente une enceinte 1, par exemple un réacteur chimique, dont le diamètre et la hauteur peuvent atteindre plusieurs mètres. Dans cette figure 1, le lit catalytique 2, dont la masse est supportée dans le réacteur 1 par des billes inertes 3, elles-mêmes disposées au-dessus de la crépine 4 de sortie du réacteur, est en cours de chargement. Les grains de catalyseur sont introduits en continu dans la partie haute du réacteur, par exemple par l'intermédiaire d'une trémie d'alimentation 5, puis tombent sur un dispositif de répartition en pluie permettant d'obtenir une distribution homogène de ces grains dans le réacteur 1.
Le dispositif représenté et utilisé d'une manière préférée est dénommé commercialement DENSICAT . Il est décrit en détail dans EP-A-769 462, Ce dispositif comprend des déflecteurs souples 6, constitués ici de lanières en caoutchouc, solidaires à plusieurs niveaux d'un axe mobile 7, dont la vitesse de rotation peut varier de façon commandée, pour ajuster le profil du chargement. Les déflecteurs 6 s'écartent d'autant de l'axe mobile 7 que la vitesse de rotation de celuici augmente. Cette vitesse peut atteindre plus d'une centaine de tours par minute. Les grains de catalyseurs, après leur chute sur ces déflecteurs en rotation, sont répartis à la manière d'une pluie dans la
phase gazeuse sur toute la section transversale du réacteur 1, audessus du lit 2 en cours de formation.
Or un tel réacteur chimique 1 est en général utilisé pour faire réagir une charge liquide, par exemple une charge d'hydrocarbures s'écoulant généralement de haut en bas, avec un gaz, par exemple de l'hydrogène, circulant à co-courant de haut en bas, et il importe donc que les fluides réactionnels ou une partie de ceux-ci, notamment le liquide, n'adoptent pas de chemins préférentiels dans le lit catalytique au détriment d'une réaction chimique complète, préjudiciable à la durée de vie du catalyseur et au rendement de la réaction.
Dans un réacteur de ce type, chargé dense, c'est-à-dire avec des grains de catalyseurs répartis préférentiellement à l'horizontale, il est connu que la porosité apparente du catalyseur devient maximale au contact de la paroi interne du réacteur et que le liquide emprunte préférentiellement ces chemins ainsi créés, subissant ensuite une accélération de la vitesse d'écoulement due à la hauteur du lit catalytique ainsi traversé. La distribution du liquide dans le lit catalytique en est donc perturbée, avec des écoulements plus importants au contact des parois du réacteurs, provoquant par conséquent une réaction chimique incomplète.
Conformément à l'invention, on compense cette variation d'homogénéité en augmentant temporairement la vitesse de rotation de l'équipage mobile du dispositif Densicat de façon à ce que le profil de la surface 8 du lit de particules fasse au moins à la périphérie de cette surface, un angle a négatif avec l'horizontale compris entre 60 et 250 et de préférence compris entre 100 et 20 , afin de redistribuer le liquide vers l'axe longitudinal de la masse catalytique. Cette modification des conditions de chargement intervient préférablement quand la hauteur du lit catalytique restant à charger est comprise entre 0,75 et 2,5 fois le diamètre du réacteur et, de façon encore plus préférée, entre 1 et 2 fois ce diamètre.
C'est ainsi que, dans le cas de la figure 1, après une première partie chargée dense horizontale obtenue avec une vitesse de rotation de l'équipage mobile de, par exemple 80 tours par minute, un effet préférentiel d'écoulement du liquide réactionnel dans la zone des parois du réacteur est compensé par un dépôt temporairement majoré de grains de catalyseur dans ces zones, visant à obtenir un profil concave
de la surface du lit catalytique, réalisé par une augmentation de la vitesse de rotation de l'appareil Densicat égale par exemple à 120 tours par minute.
Suivant les besoins, comme représenté sur la figure 2, où les organes déjà décrits sont désignés par les mêmes chiffres de référence, on peut aussi modifier les conditions de chargement du réacteur 1 en provoquant une diminution temporaire du chargement au voisinage des parois, pour que le profil de la surface du lit catalytique 9 fasse au moins à la périphérie de celle-ci un angle a positif avec l'horizontale compris entre 60 et 250 et, de préférence, compris entre 100 eut 200. Ce type de modification des conditions de chargement des grains de catalyseurs pour, non plus obtenir un profil horizontal du lit catalytique, mais favoriser un profil convexe 9, est utilisé de préférence pour éviter l'effet de la crépine tel que décrit précédemment. Généralement, ce profil de chargement convexe est mis en oeuvre par diminution de la vitesse de rotation de l'équipage mobile de l'appareil Densicat, par exemple 50 tours par minute, dès le chargement des premiers grains de catalyseurs au voisinage de la crépine, ou quand la hauteur de chargement du lit catalytique est inférieure à 0,5 fois le diamètre du réacteur, et de préférence à 0,2 fois ce diamètre.
Bien entendu, ces modifications différentes du profil de chargement peuvent intervenir une seule fois au cours du chargement, mais aussi séquentiellement au cours d'un même chargement d'un même réacteur, ou encore être réalisées successivement pour obtenir un même profil conjuguant les formes concaves et convexes.
Généralement, la hauteur de la portion du lit catalytique chargée non horizontale, c'est-à-dire avec des conditions particulières de chargement, est comprise entre 0,2 et 0,5 fois la hauteur du réacteur, et de préférence entre 0,3 et 0,4 fois cette hauteur.
Si ces modifications engendrent un profil symétrique de la surface du lit catalytique par rapport à l'axe horizontal, elles peuvent également, pour une application particulière et grâce aux adaptations possibles du dispositif Densicat, être décentrées et réalisées avec un sommet ou un creux en-dehors de l'axe longitudinal.
L'Exemple qui suit illustre une forme de mise en oeuvre de l'invention et n'a pas de caractère limitatif.
Exemple Trois séries d'essais de chargement dense de grains de catalyseur avec le procédé Densicat, tel que décrit dans le brevet EP-A-769 462, (repérés 1,2 et 3 dans le Tableau ci-dessous), ont été réalisés au laboratoire avec le même catalyseur, sur une colonne en acier inoxydable dont les dimensions sont les suivantes : - diamètre 0,4 m, - hauteur de la colonne : 2,0 m.
Le fond de la colonne a été cloisonné en 3 zones distinctes concentriques de même surface, repérées, en partant de la position de l'axe de la colonne, Centre n, Milieu et Extérieur dans le tableau ci-dessous. Ces 3 zones permettent de recueillir sélectivement la plus grande partie du liquide introduit en haut de colonne.
Le catalyseur utilisé pour les essais est constitué principalement d'alumine et se présente sous forme d'extrudés trilobes secs dont les dimensions moyennes sont les suivantes : - diamètre équivalent : 1,6 mm - longueur : 3,7 mm Pour chacun des essais, l'eau qui simule le liquide réactionnel est introduite de façon homogène dans la partie supérieure du réacteur, au-dessus du lit catalytique. Les essais sont réalisés avec du catalyseur neuf.
Pour conditionner un article avec l'emballage 1, on place l'article entre les deux feuilles 2 et 2', les faces internes de chaque feuille 2 et 2' étant orientées l'une vers l'autre, puis on assemble les feuilles 2 et 2' par collage ou soudure haute fréquence des deux feuilles sur tout leur pourtour. On obtient alors l'emballage de la figure 1 dans lequel les deux demi-coques 3 forment un logement pour l'article et les deux protubérances 4 sont positionnées en vis-à-vis l'une de l'autre et forment un organe de suspension 4' longiligne.
Plus particulièrement, dans l'exemple illustré, cet organe de suspension 4' présente en section un profil en V, avec deux surfaces porteuses 4a. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, les deux feuilles 2 et 2' sont thermoformées de manière séparée. Dans une autre variante, on pourrait également obtenir l'emballage 1 par thermoformage d'une seule et même feuille en sorte de réaliser deux éléments comparables aux feuilles 2 et 2' de la figure 1, séparées par une zone charnière, l'ensemble étant ensuite replié selon cette zone charnière en sorte d'amener ces deux éléments l'un contre l'autre et de former un emballage comparable à celui de la figure 1.
L'emballage 1 de la figure 1 est prévu pour être suspendu sur une broche 6 qui est formée par un profilé métallique formant un tube creux 6'. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'un profilé à section carrée ou rectangulaire. La section du tube 6' est sans importance pour l'invention. II pourrait par exemple également s'agir d'un tube 6' à section circulaire. Dans la variante de la figure 1, dans la paroi inférieure 6a de la broche 6
est prévue une fente longitudinale 7 qui selon une caractéristique de l'invention débouche au moins dans l'une des deux faces latérales d'extrémité 6b du profilé 6, en sorte de permettre l'enfilage de l'emballage 1 sur la broche 6. Cette face latérale d'extrémité 6b est dite par la suite face avant. A l'extrémité 6c de la broche 6, opposée à la face avant 6b, la broche 6 se termine par un crochet 6d qui permet l'accrochage de la broche 6 sur une barre 8 d'un présentoir (figure 3).
On a représenté sur la figure 3 un présentoir conforme à l'invention qui comporte essentiellement une pluralité de barres d'accrochage 8, qui sont destinées à être fixées horizontalement soit directement sur un mur ou sur une paroi verticale de présentoir. Sur ces barres 8 sont accrochées une pluralité de broches 6 parallèles les unes aux autres. Chaque broche 6 permet la suspension d'un article 9 conditionné dans un emballage 1. Dans une application particulière, mais non limitative de l'invention, l'article 9 est un article textile volumineux, tel que par exemple des housses de véhicules automobiles.