INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le dispositif, selon l’invention, est une solution technique pour palier à cette lacune technique. Selon une caractéristique majeure de l’invention, celle-ci est composée d’une partie mesure placée entre le batteur et le pieu à enfoncer, d’une partie électronique et d’un programme informatique. Selon une caractéristique majeure de l'invention, celle-ci a une tête de battage instrumentalisée (TBI) dédiée à l'enfoncement d'un pieu, et qui incorpore les capteurs et moyens d'analyse nécessaires à l'appréciation continue de la portance du sol où l'on enfonce ledit pieu. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite tête de battage instrumentalisée incorpore un capteur de l’énergie exercée sur la tête du pieu lors de chaque battage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite tête de battage instrumentalisée incorpore un capteur de l'accélération de la frappe du pieu consécutivement à chaque battage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite tête de battage instrumentalisée incorpore un capteur de la vibration de la frappe du pieu consécutivement à chaque battage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite tête de battage instrumentalisée incorpore un capteur de la profondeur d’enfoncement du pieu et du rebond consécutivement à chaque battage. Selon une autre caractéristique de l’invention ledit système de contrôle de battage des pieux possède une partie électronique de conditionnement des informations provenant des différents capteurs de ladite tête de battage instrumentalisée. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système de contrôle de battage des pieux possède un moyen informatique, commande à distance (CAD) permettant d'établir en continu la portance du sol en fonction des données recueillies par lesdits capteurs à chaque battage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite commande à distance intègre un programme informatique qui traite les données des capteurs et permet la détermination en temps réel de la portance du pieu ainsi que la structure du sol pénétré par ledit pieu. Selon une autre caractéristique de l’invention ladite tête de battage instrumentalisée est reliée à la commande à distance par fils. Selon une autre caractéristique de l’invention ladite commande à distance permet le stockage des données de battage sur un moyen de stockage portable. Selon une autre caractéristique de l’invention la commande à distance peut afficher en temps réel la courbe de dureté du sol et la charge maximale du pieu. Selon une autre caractéristique de l’invention la commande à distance peut piloter le batteur pour contrôler le nombre de coups par minute, l’arrêt de la frappe voire la puissance de la frappe. Selon une autre caractéristique de l’invention la tête de battage instrumentalisée peut s’adapter physiquement à différents batteurs et à différents types de pieux. Selon une autre caractéristique de l’invention, les différents capteurs de la tête de battage instrumentalisée peuvent être adaptés à l’énergie produite par le batteur. Les dessins annexés illustrent l'invention
Description détaillée Le système de contrôle de battage des pieux, dont le bloc diagramme est en , est un système composé d’une partie mesure, la tête de battage instrumentalisée (TBI) et d’une partie commande à distance (CAD). La « tête de battage instrumentalisée » (TBI) est constituée d’un élément se positionnant entre le marteau et l’élément à enfoncer dans le sol (pieux tubulaire, carré, en H, voire palplanche). La TBI est reliée filairement (LIAISON) à la commande à distance. La commande à distance (CAD) intègre des conditionneurs de signaux permettant d’adapter les informations des capteurs à leurs conversions numériques en vue de leurs traitements par le calculateur permettant de déterminer en temps réel, grâce à un programme informatique, la portance du pieu. La commande à distance (CAD) se présente sous la forme d’un tablette épaisse intégrant la partie électronique des conditionneurs, la partie conversion analogique/numérique, la partie calculateur et l’interface homme/machine (écran tactile). La TBI de forme adaptée au batteur et au pieux est positionnée entre le marteau et le pieu à enfoncer. Des fils la relie à la CAD. Les fils permettent de fournir de l’alimentation électrique aux divers capteurs et de transmettre les informations des mesures vers la partie conditionneur de la CAD. La TBI intègre divers capteurs tels que pression, accéléromètre, déplacement, niveau qui servent à acquérir tous les paramètre permettant de contrôler le batteur et de s’assurer de la portance du pieux enfoncé. Au travers l’interface de la CAD, il est possible d’entrer les paramètres des pieux pour le calcul de la surface de frottement et de la surface de pointe qui va être essentiel pour la détermination de la portance et de la ou des couches traversées par le pieu. Une fois programmé le type de pieux et la profondeur mise à zéro, le pieu peut commencer à être battu par le marteau du batteur. Le logiciel de la CAD calcule et affiche alors et en temps réel la résistance du sol et la portance du pieu. Le calcul combine les informations données par les capteurs. Ainsi on a l’énergie, le déplacement, l’accélération et les vibrations. En fonction de la longueur des tronçons de pieux, il se peut qu’une ou plusieurs rallonges soient nécessaires pour atteindre la bonne portance. Le logiciel de la CAD doit seulement être ajusté au niveau de la profondeur d’enfoncement pour reprendre en compte le nouveau tronçon. Quand la portance désirée est atteinte, le logiciel de la CAD émet une alarme visuelle et sonore pour prévenir l’opérateur que le pieu est arrivé à la bonne portance. Pour chaque enfoncement le logiciel crée un fichier de battage avec tous les paramètres enregistrés ainsi que la position grâce au GPS intégré à la CAD. A la fin d’implantation de tous les pieux, il est possible de créer un rapport à destination du client et de l’assurance certifiant de la bonne portance. Le fichier peut être exporté vers un support numérique pour exploitation et impression. Chaque année les capteurs de la TBI doivent être étalonnés par un laboratoire agréé.
Avantages apportés
Le SCBP contrôle dynamiquement la portance des pieux pendant le battage ce qui permet : De s’affranchir du coût de l’étude de sol De mettre la juste longueur de pieu ce qui réduit les coûts De certifier la portance de chaque pieu D’envisager l’utilisation des pieux battus dans les constructions individuelle et les petits ensembles car grandement compétitif.
représente les fonctions de chaque élément constituant le système de contrôle de battage de pieux. représente le système de contrôle de battage installé sur un batteur mobile à chenille (BAT) avec un exemple de pieu tubulaire.
Procédé de fabrication d’un élément comprenant un cycle d’activation d’un coulis La présente invention porte sur le domaine de la fabrication in situ d’éléments dans un sol, par exemple des écrans de soutènement provisoires ou des écrans d’étanchéité.
L’invention porte notamment sur la fabrication de parois au coulis dans un sol à une grande profondeur.
On connait un procédé de formation d’une paroi au coulis dans un sol dans lequel l’excavation destinée à recevoir la paroi est forée tout en injectant un coulis de ciment dans l’excavation. Lors du forage, le coulis de ciment joue le rôle d’un fluide de forage et permet notamment d’exercer une pression hydrostatique sur les parois de l’excavation afin d’éviter qu’elles ne s’effondrent. Le coulis de ciment durcit ensuite dans l’excavation pour former la paroi.
Un inconvénient de ce procédé est que le temps de durcissement du coulis de ciment est difficile à maitriser et est parfois insuffisant pour permettre la réalisation d’excavations profondes ou de plusieurs excavations successives. Aussi, il existe un risque important que l’outil d’excavation reste piégé dans le coulis durcit, auquel cas il est nécessaire de détruire la paroi fabriquée où d’abandonner l’outil de coupe dans l’excavation. En conséquence, pour la mise en œuvre de ce procédé, les pelles et bennes, pourtant moins efficaces, sont privilégiées aux hydro-fraises dont le coût est nettement supérieur et dont l’abandon serait davantage préjudiciable.
On connait par ailleurs un procédé de fabrication d’un élément dans lequel l’excavation est réalisée tout en injectant un fluide de forage inerte. On substitue ensuite le fluide de forage par un coulis de ciment préparé hors-sol. Ceci permet d’éviter la prise du coulis lors du forage et permet donc de s’affranchir du risque de blocage de l’outil d’excavation dans le coulis durcit.
Un inconvénient de ce procédé est que le contraste de densité entre le fluide de forage et le coulis de ciment est faible. Lors de la substitution, une partie du fluide de forage se mélange au coulis de ciment de manière inhomogène et non maitrisée. Ceci a pour conséquence de détériorer les propriétés physiques de l’élément formé par durcissement de ce mélange inhomogène. Ce dernier s’avère notamment moins résistant.
Il est également connu de réaliser une excavation tout en injectant un fluide de forage puis d’introduire dans l’excavation un coulis de ciment fortement dosé, et de mélanger in situ le fluide de forage et le coulis de ciment fortement dosé, afin de former un élément dans le sol.
Cet élément piézoélectrique est alors prêt à être utilisé dans des dispositifs électrotechniques comme émetteur d’ultrasons. L’émission des ultrasons se fait par la face avant, la face arrière servant à la connexion électrique. Comme cela est visible sur la , ladite première et deuxième électrode ont chacune la forme d’un disque de forme sensiblement circulaire.
Comme indiqué ci-dessus, c’est au niveau des contacts électriques que l’invention apporte une modification à la structure du dispositif et à son procédé de fabrication. La illustre de manière schématique un mode de réalisation de l’invention. Elle montre la face arrière d’une plaquette piézoélectrique 21 avec sa deuxième électrode 24 (en l’occurrence la phase) et la zone de prolongement 23 de la première électrode (déposée sur la face avant de plaquette, non visible sur la figure) qui a été déposée sur la tranche de la plaquette. Ladite zone de prolongement de la première électrode sert comme zone de contact pour un premier fil de connexion.
Selon l’invention, ladite deuxième électrode 24 forme un disque qui comporte au moins deux zones de prolongement 33 , 34 sur la deuxième face. Lesdites zones de prolongement 33 , 34 s’étendent chacune dans une direction sensiblement radiale. Sur chacune de ces zones de prolongement 33 , 34 est fixé un fil de connexion électrique 35 , 36 . Ladite deuxième électrode est la phase. Ainsi, le courant de l’électrode de phase est réparti sur deux connexions. La demanderesse a constaté que cela diminue le taux de défaillance des connexions ainsi que le nombre de connexions défaillantes. Cela est surprenant dans la mesure où dans l’élément piézoélectrique selon l’invention, le nombre de connexions électriques est augmenté, ce qui serait susceptible d’augmenter le nombre de défaillances. Il semble que le taux de défaillance des éléments piézoélectriques soit directement lié à la quantité de courant (exprimée en Ampères) qui passe par un point de soudure.
Par ailleurs, on observe que dans le cas où dans l’élément piézo-électrique selon l’invention une connexion vient à être défaillante, la présence d’un deuxième point de connexion sur l’électrode de phase prolonge la durée de vie de cet élément piézoélectrique.
La demanderesse a observé que cet effet du nombre de points de connexion sur la durée de vie de l’élément piézoélectrique ne se montre que pour l’électrode de phase. Les défaillances de la connexion à l’électrode de masse sont en tous les cas rares. Par rapport à la contrainte de devoir dupliquer les connexions positives (ce qui engendre un surcoût lors de la fabrication de la plaquette et lors de son câblage) la duplication des connexions de masse ne présente pas d’intérêt significatif.
La face arrière de la plaquette montrée sur la peut ensuite recevoir un revêtement, comme cela a été expliqué en relation avec la .
Dans un mode de réalisation particulier, comme montré sur la , les zones de prolongement 33 , 34 se situent en positions opposées sur l’électrode de phase 24 (par exemple à des positions radiales qui diffèrent d’environ 140° à 220°, et plus spécialement d’environ 180°, comme sur la figure). Cette dernière présente avantageusement (et de manière connue en tant que telle) la forme d’un disque circulaire dans le cas où la plaquette piézoélectrique 21 présente une forme de disque circulaire. Afin de pouvoir donner une superficie aussi grande que possible à l’électrode de phase 44 , le point de connexion 33 le plus proche sur cette électrode de phase par rapport à la zone de prolongement 23 de l’électrode de masse se situe en décalage par rapport à ce dernier (par exemple à environ 45°).
Dans un autre mode de réalisation, montré sur la , les zones de prolongement se situent à des positions radiales d’environ 90° (± 30°) et 180° (±30°) par rapport à la zone de prolongement de l’électrode de masse. Le mode de réalisation montré sur cette figure comporte deux autres caractéristiques avantageuses qui sont compatibles avec tous les modes de réalisation de la présente invention. La plaquette 61 , après avoir reçu les revêtements de protection (non montrés sur cette figure) sur la première et deuxième électrode, est entourée d’un joint souple 62 , par exemple en silicone. Ce joint protège la tranche de la plaquette, et il peut également servir comme élément d’étanchéité dans le dispositif (par exemple un dispositif de nébulisation) dans lequel est incorporé ledit élément piézo-électrique.
Par ailleurs, un tube 63 souple ou semi-rigide réunit les trois fils électriques pour éviter leur déplacement incontrôlé qui peut conduire à leur arrachement. Dans le mode de réalisations selon la , ce tube 63 assure le passage des fils à travers le joint.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, montré sur la , on utilise trois points de connexion sur l’électrode de phase 44 . Cette deuxième électrode 44 présente donc trois zones de prolongement 52 , 53 , 54 . Par rapport au mode de réalisation avec deux connexions de la , on n’a pas constaté une diminution supplémentaire du taux de défaillance qui serait significative ; le surcoût de cette solution ne se justifie que dans des cas particuliers.
L’invention s’applique en particulier aux systèmes de nébulisation destinés à générer un brouillard dit sec avec une taille de gouttelettes typiquement comprise entre environ 1 µm et environ 10 µm. Elle est avantageusement réalisée avec des éléments piézoélectriques présentant la forme d’une plaquette cylindrique, dont le diamètre circulaire est compris entre environ 10 mm et environ 30 mm, de préférence entre environ 12 mm et environ 25 mm, et encore plus préférentiellement entre 12 mm et 25 mm. Leur épaisseur détermine leur fréquence de résonance ; elle est avantageusement comprise entre environ 0,5 mm et environ 2 mm, de préférence entre environ 0,8 mm et environ 1,3 mm. Dans un mode de réalisation avantageux, la plaquette présente un diamètre circulaire compris entre 15 mm et 25 mm et une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2,0 mm, et de préférence entre 0,6 mm et 1,7 mm.
A titre d’exemple, pour une épaisseur d’environ 1 mm la fréquence de résonance est de l’ordre de 1,7 MHz. Un tel élément piézoélectrique d’un diamètre de 20 mm peut absorber un courant qui se situe typiquement entre environ 2 A et environ 2,5 A, la puissance absorbée étant de l’ordre de 40 W à 50 W. D’une manière générale, pour utilisation dans un dispositif de nébulisation on choisit avantageusement un élément piézo-électrique avec une fréquence d’émission acoustique comprise entre 0,5 MHz et 10 MHz.
MICROBATTERIE A IONS DE LITHIUM A TRES FORTE DENSITE DE PUISSANCE Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine des systèmes électrochimiques pour le stockage d’énergie électrique, et plus particulièrement celui des batteries à ions de lithium. L’invention porte sur une nouvelle batterie de ce type qui présente une forte densité de puissance, une bonne stabilité, et qui peut être utilisée dans une très large gamme de température, au-dessous de -20 °C et au-dessus de +85 °C. Elle présente des électrodes poreuses, avec un choix de matériaux particulier.
Etat de la technique L’industrie électronique a besoin de microbatteries secondaires pour assurer par exemple des fonctions de backup d’horloge (i.e. de sauvegarde), des fonctions de protection contre la perte de puissance (« power loss protection » en anglais) pour les mémoires, ou des fonctions de stockage tampon d’énergie pour les capteurs autonomes, les smart-cards (i.e. cartes à puce) et étiquettes RFID. En effet, ces dispositifs électroniques comportent souvent une source de production d’énergie électrique basée sur différentes technologies de captation de l’énergie environnante. Il peut s’agir par exemple de cellules photovoltaiques ou d’antennes redresseuses (mieux connues sous leur terme anglais « rectenna ») permettant de transformer les ondes électromagnétiques en courant électrique, ou encore de thermopiles.
Cependant, toutes ces sources de production d’énergie sont peu puissantes et leur fonctionnement dépend de leur environnement. Aussi, pour garantir le fonctionnement des dispositifs, il est nécessaire de pouvoir stocker de manière fiable cette énergie et la conserver une fois produite jusqu’à ce que le dispositif électronique en ait besoin pour assurer une fonction spécifique, qui peut par exemple être l’émission d’un signal ou la réalisation d’un calcul. Ces fonctions spécifiques, de communication ou autre, demandent généralement des courants importants sur des temps courts. Par exemple, pour réaliser une communication sur un réseau, le dispositif électronique peut avoir besoin de quelques dizaines de milliampères pendant quelques centaines de millisecondes.
Par ailleurs, des capteurs ou autre dispositifs électroniques sont souvent placés à l’extérieur, et doivent pouvoir fonctionner dans une très large gamme de température, allant typiquement de -40°C à +85°C. A ce jour, il n’existe pas de composant électronique capable d’assurer toutes ces fonctions. Pour que les batteries et piles puissent délivrer les courants demandés, leur capacité doit être relativement élevée, de l’ordre de plusieurs dizaines ou centaines de mAh. Il s’agit essentiellement de piles boutons ou de minibatteries. Quant aux supercondensateurs, ils sont très encombrants du fait de leur faible densité d’énergie volumique, et présentent par ailleurs une autodécharge importante.
Le masque peut être réalisé ex situ, c’est-à-dire en dehors du bâti où est réalisée la croissance. Ce masque est par exemple réalisé à partir d’une plaque (wafer) de silicium sur laquelle est déposé du SiN afin de limiter la contamination du wafer grâce au faible taux de collage des flux atomiques sur le SiN, et à travers lequel les ouvertures sont réalisées par exemple par lithographie. Cette lithographie peut également former des nervures afin de conférer une bonne rigidité mécanique au masque.
Des portions 128 de semi-conducteur inorganique dopé selon un deuxième type de conductivité, ici d’AlN dopé p, sont ensuite réalisées par croissance sur les portions 108, 116, 124 et 126. Comme pour la réalisation des portions 106, aucun masque n’est utilisé pour la croissance de ces portions 128.
Le dopage de type p est ici avantageusement obtenu en incorporant des atomes de magnésium et d’indium dans les portions 128. De manière avantageuse, la concentration atomique de magnésium dans le semi-conducteur de ces portions 128 est comprise entre 10 17 at/cm 3 et 10 21 at/cm 3 , et avantageusement comprise entre 10 20 at/cm 3 et 10 21 at/cm 3 .
Pour la croissance du semi-conducteur des portions 128 par MBE, des flux d’aluminium, d’azote actif, d’indium et éventuellement de gallium sont envoyés sur la surface de croissance qui correspond à la surface supérieure des portions émissives 108, 116, 124, 126. Un flux de magnésium est également envoyé pour que le semi-conducteur réalisé soit dopé p par les atomes de magnésium. Les valeurs de ces flux, c’est-à-dire la quantité d’atomes envoyés de chacun de ces éléments chimiques, sont choisies en fonction de la composition souhaitée pour le semi-conducteur des portions 128 et notamment de telle façon que la concentration atomique d’indium soit comprise entre 0 et 1% et préférentiellement égale à 0,1%. En présence de ce flux d’indium, la concentration atomique de magnésium dans le semi-conducteur des portions 128 est proportionnelle à la quantité d’indium incorporée dans ce semi-conducteur et est par exemple comprise entre 10 17 at/cm 3 et 10 21 at/cm 3 , et avantageusement comprise entre 10 20 at/cm 3 et 10 21 at/cm 3 , soit une concentration atomique de magnésium comprise entre 0,1 % et 1 %.
Lors d’une réalisation des portions 128 par croissance par MOCVD, les éléments utilisés pour la croissance du semi-conducteur sont des précurseurs organométalliques, par exemple du triméthylaluminium ou du triéthylaluminium servant de source d’aluminium, de l’ammoniac servant de source d’azote, du triméthylindium ou du triéthylindium servant de source d’indium, et éventuellement du triméthylgallium ou du triéthylgallium servant de source de gallium. Les atomes de magnésium sont obtenus par un précurseur approprié, par exemple une solution de magnésocène ou Mg(Cp)2. Les concentrations d’indium et de magnésium pouvant être obtenues par MOCVD peuvent être similaires à celles obtenues par MBE.
La dimension selon l’axe Z de chacune des portions 128 est avantageusement très courte de façon à optimiser l’injection de courant au sein des pixels 101 réalisés, et par exemple comprise entre 50 nm et 300 nm, et avantageusement entre 50 nm et 100 nm.
De manière avantageuse, la structure de nanofils réalisée est achevée en réalisant par croissance une courte portions 130 de GaN fortement dopé p, ce qui permet de faciliter la prise de contact électrique des LEDs réalisées. L’épaisseur (dimension selon l’axe Z) de la portion 130 est par exemple comprise entre 20 nm et 30 nm.
Le diamètre de chaque nanofil formé par les portions 104, 106, 108 (ou l’une des portions 116, 124, 126) et 128 est par exemple compris entre 100 nm et 150 nm. La période, ou le pas de répétition, avec laquelle les nanofils sont réalisés, qui correspond à la distance entre les centres de deux nanofils voisins, est par exemple comprise entre 150 nm et 300 nm. Selon un exemple de réalisation particulier, la valeur de la période peut être égale au double de celle du diamètre d’un des nanofils.
Selon un exemple de réalisation particulier, les portions 128 et 130 réalisées peuvent être localisées sur les parties centrales des portions émissives 108, 116, 124, 126 de diamètres d eff , pour éviter une éventuelle différence d’intensité d’émission qui serait due aux différences de propriétés entre ces parties centrales et le reste des portions émissives 108, 116, 124, 126.
Un contact électrique 131 peut ensuite être déposé sur la structure réalisée. Ce contact électrique 131 comporte un matériau électriquement conducteur et transparent, par exemple de l’oxyde d’indium et étain (ITO).
Cette étape de réalisation du contact électrique 131 peut être précédée d’une étape de passivation et de planarisation, correspondant par exemple à un dépôt de matériau électriquement isolant entre les nanofils. Ce dépôt est par exemple de type ALD (dépôt de couche atomique). Le matériau déposé est par exemple de l’oxyde d’aluminium, ou du SiO 2 , ou tout autre matériau électriquement isolant adapté pour un tel dépôt. Le dépôt de ce matériau isolant permet de passiver les surfaces latérales des nanofils et limiter les recombinaisons non radiatives de porteurs sur les défauts de surface qui sont préjudiciables à l’efficacité des LEDs 100. Ce dépôt de matériau isolant permet également de donner une certaine résistance mécanique à l’ensemble des nanofils. Une étape de polissage peut ensuite être mise en œuvre pour former un surface plane facilitant le dépôt du contact électrique 131.
La représente schématiquement une des LEDs 100 obtenues après la mise en œuvre des étapes décrites ci-dessus.