INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une pile à combustible à membrane échangeuse de protons, comportant un empilement d’une pluralité de cellules, l’empilement étant pris en sandwich entre une première plaque de serrage et une deuxième plaque de serrage, pour appliquer une pression de serrage prédéterminée sur l’empilement, la pluralité de cellules comportant une première cellule à une première extrémité de l’empilement et une dernière cellule à une deuxième extrémité de l’empilement, chaque cellule de la pluralité comportant une plaque anodique et une plaque cathodique prenant en sandwich un Assemblage Membrane Electrodes, l’une des plaques de la première cellule formant avec l’une des plaques d’une autre des cellules, un premier circuit intercellulaire de refroidissement, l’autre des plaques de la première cellule définissant une première plaque d’extrémité, l’une des plaques de la dernière cellule formant avec l’une des plaques d’une autre des cellules, un dernier circuit intercellulaire de refroidissement, l’autre des plaques de la dernière cellule définissant une dernière plaque d’extrémité, la pile comportant une plaque de distribution comprenant une première face de collecte de courant électrique destinée à faire face à une première plaque collectrice de courant électrique et une face de distribution destinée à faire face à la face de refroidissement de la première plaque d’extrémité, la plaque de distribution comportant un collecteur de distribution d’un fluide formé au travers de la plaque, la pile comportant une plaque d’interface interposée entre la première plaque de serrage et la plaque de distribution, la plaque d’interface ayant une face externe en vis-à-vis de la première plaque de serrage et une face interne opposée à la face externe, la plaque d’interface comportant un premier orifice de distribution formé au travers de la plaque pour le passage du fluide entre la première plaque de serrage et la plaque de distribution, le premier orifice de distribution débouchant par une première section au niveau de la face externe et par une deuxième section au niveau de la face interne, la première section et la deuxième section ayant des formes distinctes.
Une telle configuration permet d’assurer une étanchéité correcte vis-à-vis du fluide indépendamment de la configuration de la pile au niveau de son raccordement à une tuyauterie externe et indépendamment de la force de serrage appliquée par des plaques de serrage sur l’empilement.
Selon une configuration, la surface de la première section est inférieure à la surface de la deuxième section, notamment inférieure à la moitié de la surface de la deuxième section.
Selon une configuration, la première section a sensiblement la forme d’un disque.
Selon une configuration, la deuxième section a au moins un côté comportant un segment de droite.
Selon une configuration, la deuxième section a la même forme que la section du collecteur de distribution, pour que le collecteur de distribution et le premier orifice de distribution puissent être alignés bord à bord.
Selon une configuration, la pile comporte au moins un manchon pour le raccordement de la pile à une tuyauterie pour la circulation d’un fluide.
Selon une configuration, le manchon a une forme sensiblement cylindrique notamment au niveau du raccordement à la tuyauterie.
Selon une configuration, le manchon comporte une première extrémité dont la section est sensiblement de la même forme que celle de la première section pour que le manchon vienne s’ajuster dans le premier orifice de distribution.
Selon une configuration, la première extrémité du manchon ou le premier orifice de distribution comporte une première gorge annulaire pour l’interposition d’un joint.
Selon une configuration, la pile comporte un joint, notamment un joint torique ou à lèvre, interposé entre le premier orifice et le manchon, pour permettre une étanchéité vis-à-vis du fluide.
Le Tableau 1 ci-dessous présente des données d’intérêt pour des matériaux céramique pouvant être utilisés pour la fabrication des plaques chauffantes 95, et notamment les coefficients de dilatation thermique.
Céramique Coefficient dilatation thermique linéaire 25-1000°C (10 -6 .K -1 ) Conductivité thermique (W/m.K) Température maximale d'utilisation (°C) sous air Résistance aux chocs thermiques Alumine (94%-99,8%) 7,5 à 9,5 18 à 30 1500 à 1700 + Composite alumine-zircone 8 25 1500 ++ Zircone MgO & Y-TZP 10 2 à 2,5 1000 à 2000 ++ Nitrure d’aluminium 5,5 140 à 180 800 ++ Carbure de silicium fritté 4 à 5 80 à 125 1400 à 1900 +++ Nitrure de silicium fritté 3 à 4 20 à 25 1200 à 1500 +++ Quartz 0,5 1,5 950 à 1150 - Vitrocéramique 13 1,5 800 -
En outre, afin de pouvoir contrôler chaque plaque chauffante 95, chaque plaque de serrage 45, 46 comporte des rainures internes 100, 101, par exemple réalisées sous forme de perçages, afin d’insérer deux dispositifs de thermocouple par plaque 45, 46.
Précisément, comme visible sur la , une première rainure interne 100 de sécurité et une deuxième rainure interne 101 de régulation sont formées dans la plaque de serrage supérieure 45, permettant respectivement l’insertion d’un premier dispositif de thermocouple de sécurité et d’un deuxième dispositif de thermocouple.
Le premier dispositif de thermocouple de sécurité de la plaque chauffante 95 est placé au plus près de la zone à contrôler, à savoir au plus proche de la résistance chauffante afin d’éviter sa surchauffe et sa détérioration. Le deuxième dispositif de thermocouple de régulation de la plaque chauffante 95 est situé dans la zone d’intérêt permettant d’obtenir une information sur le transfert de chaleur à l’empilement 20, ou stack.
Il est important de noter que la dilatation doit également être prise en compte, mais comme les efforts de serrage se font au niveau des alésages des plaques de serrage, il faut s’assurer que les plaques ne se courbent pas car les plaques chauffantes, préférentiellement en céramique, se briseraient.
Afin de pouvoir réaliser un calcul aux éléments finis, un logement 90 de 86 mm x 8 mm dans le milieu de la plaque de serrage a été choisi. Il s’agit alors de vérifier que sous un effort de serrage de 500 N par tirant, la flèche de la plaque de serrage permet d’insérer ou de retirer la plaque chauffante 95 lorsque le stack 20 est sous serrage. Le calcul a été effectué à 800°C avec comme matériau de la plaque de serrage 45, 46 de l’acier 310S.
Il a alors été observé qu’on obtient une flèche de l’ordre du micron, ce qui ne pose aucun problème particulier pour permettre le montage et le démontage de la plaque chauffante 95.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l’homme du métier.
Module électronique avec élément de connexion amélioré La présente invention concerne un ensemble électronique d’une machine électrique d’un véhicule automobile, et par exemple une machine électrique tournante. Plus précisément, l’invention concerne l’amélioration du passage de courant dans un module électronique de l’ensemble électronique.
L’invention trouve des applications dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les générateurs, alternateurs, les alterno-démarreurs, dont les tensions sont comprises entre 10 et 60V, et par exemple sont égales ou supérieures à 48V.
L’ensemble électronique, disposé dans un logement électronique, comporte au moins un module électronique. Le module électronique comporte de façon classique des au moins élément de connexion plan pour le passage de courant sur lesquels sont disposés des éléments électroniques.
Un inconvénient de ce type de module électronique, provient du fait que la quantité de courant circulant via les éléments de connexion est dépendante de la taille de ces éléments. Il est ainsi nécessaire d’augmenter la taille des éléments de connexion pour permettre le passage de plus de courant, ce qui nécessite d’augmenter la taille du boitier dans lequel est disposé le module électronique, et augmente son encombrement.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l’art antérieur en proposant un module électronique amélioré, permettant d’augmenter la quantité de courant transportée par les éléments de connexion sans augmenter l’encombrement du module électronique.
Pour cela la présente invention propose un module électronique comportant au moins un élément de connexion formé par une plaque, la plaque formant l’élément de connexion comportant deux parties planes disposées l’une par rapport à l’autre de façon à former un angle α compris entre 30 et 100 degrés.
Des étapes g) d’épitaxies successives destinées à élaborer le (ou les) composant(s) optoélectronique(s), en l’occurrence des composants de type VCSEL, peuvent ensuite être appliquées à la structure semi-conductrice 150, en utilisant la première couche 10 comme germe d’épitaxie ( ). Ces étapes, connues de l’état de la technique, mènent en particulier à la formation de la région active 2 du VCSEL en sandwich entre deux miroirs de Bragg 3a,3b, à base d’arséniure de gallium.
Selon une variante du premier mode de réalisation de la structure semi-conductrice 150, la première couche 10 forme tout ou partie d’un composant VCSEL, la deuxième couche 40 étant toujours le substrat support 40 de haute transparence optique à la longueur d’onde nominale de fonctionnement du composant optique et optionnellement de faible qualité cristalline. Dans cette variante, la première couche 10 comprend donc une pluralité de sous-couches.
A l’étape a), le substrat donneur 11, comprend par exemple la couche active 2 et les deux miroirs de Bragg comme illustré sur la , ou une partie de cet empilement. Tout ou partie du composant VCSEL est ainsi transféré en tant que première couche 10 à l’issue de l’étape f) ( ).
Dans le premier mode de réalisation et sa variante, le fait que la couche intermédiaire 50 présente un coefficient d’atténuation très faible (proche de 0) et un indice de réfraction proche de celui de la première couche 10 (ou de celui d’une sous-couche de la première couche 10, adjacente à la couche intermédiaire 50) et de celui du substrat support 40, autorise une émission du signal laser du composant VCSEL par la face arrière 150b de la structure semi-conductrice 150, sans perturbation et atténuation du signal du fait de la traversée de la couche intermédiaire 50 et du substrat support 40.
Bien sûr, la structure semi-conductrice 150 selon ce premier mode de réalisation est également adaptée à d’autres types de composants optoélectroniques, transmettant ou recevant un signal optique, tant par la face avant 150a que par la face arrière 150b.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention , la structure semi-conductrice 150 est également destinée à accueillir un composant de type VCSEL. Mais cette fois, la première couche 10 forme une région active 2 d’un VCSEL, et la deuxième couche 40 forme un miroir de Bragg 3a en multicouches ( ).
Typiquement, le matériau semi-conducteur de la première couche 10 comprend au moins une couche de phosphure d’indium (InP), présentant une densité de défauts de type dislocations inférieure à 5000/cm². L’épaisseur de la première couche 10 est comprise entre 10 et 1500 nm. Pour une longueur d’onde du signal lumineux de l’ordre de 1,55 micron, la première couche 10 présente un indice de réfraction égal à 3,1.
La deuxième couche 40 comprend de l’arséniure de gallium et est formée d’une pluralité de sous-couches empilées présentant des dopages et des compositions (se référer notamment à l’article de A.Syrbu cité en introduction) définis pour former un miroir de Bragg pour un signal lumineux de longueur d’onde 1,55 micron. Les sous-couches sont par exemple formées à partir de GaAs (indice de réfraction optique de l’ordre de 3,37 à la longueur d’onde considérée), d’arséniure d’aluminium (AlAs) (indice de réfraction de l’ordre de 2,89) et de composés ternaires GaAlAs. L’épaisseur de la deuxième couche 40 est comprise entre 1 et 6 µm.
Le matériau de la couche intermédiaire 50 est le phosphure de zinc germanium (ZnGeP 2 ) ou le carbure de bore (B 4 C) ou l’arséniure de zinc silicium (ZnSiAs 2 ). Pour une longueur d’onde du signal lumineux de l’ordre de 1,55 micron, une couche intermédiaire 50 en ZnGeP 2 , en B 4 C ou en ZnSiAs 2 présente respectivement un indice de réfraction égal à 3,17, 3,25 ou 3,26 et un coefficient d’atténuation inférieur à 10.
L’épaisseur de la couche intermédiaire 50 peut varier entre 1 nm et 100 nm.
On choisit de positionner au plus proche de la première couche 10, c’est-à-dire adjacente à la couche intermédiaire 50, une sous-couche de la deuxième couche 40 qui présente l’indice de réfraction le plus proche de la première couche 10 (c’est-à-dire avec une différence d’indice de réfraction inférieur à 0,3).
Dans le deuxième mode de réalisation, la structure semi-conductrice 150 comprend avantageusement un substrat support 41 disposé sous la deuxième couche 40 ( ). Le substrat support 41 ne nécessite pas une haute qualité cristalline en ce qu’il joue essentiellement un rôle de support mécanique. Il peut être formé en InP ou en GaAs. Son épaisseur est par exemple comprise entre 250 à 1000 microns suivant son diamètre. Dans le cas où le substrat support 41 doit être traversé par le signal lumineux, par exemple pour une émission par la face arrière 150b du composant VCSEL, le substrat support 41 est choisi avec un coefficient d’extinction optique k (ou coefficient d’atténuation) le plus faible possible et idéalement égal à 0, afin de limiter l’absorption du signal lumineux et par conséquent de favoriser l’efficacité du composant VCSEL.
Une deuxième couche intermédiaire 52, de même nature que la couche intermédiaire 50, peut être intercalée entre le substrat support 41 et la deuxième couche 40 ; cette option est notamment avantageuse dans le cas où le signal lumineux doit traverser le substrat support 41, pour limiter les perturbations et atténuation du signal. Une deuxième interface de collage 51’ est située dans la deuxième couche intermédiaire 52, ou est adjacente à cette dernière.
Une structure semi-conductrice 150 selon ce deuxième mode de réalisation peut être élaborée à partir d’un procédé de transfert de couches par collage et amincissement connu de l’état de la technique, en particulier le procédé Smart Cut TM détaillé en référence au premier mode de réalisation.
Des étapes similaires à celles précédemment évoquées sont mises en œuvre, et potentiellement répétées dans le cas d’une deuxième interface de collage 51’.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les étapes g) d’épitaxies successives destinées à élaborer le (ou les) composant(s) de type VCSEL, consistent en la formation du deuxième miroir de Bragg 3b sur la première couche 10 (laquelle consiste en la région active 2 du VCSEL). Alternativement, les étapes d’épitaxie sont remplacées par le transfert d’une couche formant le deuxième miroir de Bragg 3b, par l’intermédiaire d’une troisième couche intermédiaire 53, de même nature que la couche intermédiaire 50 ( ). Une troisième interface de collage 51’’ est située dans la troisième couche intermédiaire 53, ou est adjacente à cette dernière.
Selon une configuration, le joint est inséré dans la première gorge annulaire.
Selon une configuration, le manchon comporte un premier épaulement annulaire pour permettre l’ajustement du manchon sur la plaque d’interface.
Selon une configuration, la première plaque de serrage comporte un deuxième épaulement pour s’emboiter sur le premier épaulement en maintenant en place le manchon lorsque la pile est assemblée.
Selon une réalisation, la pile comporte un premier joint plat interposé entre la plaque de distribution et la plaque d’interface.
Selon une réalisation, le premier joint plat comporte au moins un deuxième orifice de distribution pour le passage du fluide entre la plaque d’interface et la plaque de distribution.
Selon une réalisation, la première plaque collectrice comporte une languette faisant saillie par rapport au plan de la première plaque collectrice et le premier joint plat comportant une fente pour le passage de la languette à travers le premier joint plat.
Selon une réalisation, la pile comporte au moins un tirant pour appliquer la pression de serrage sur l’empilement, le premier joint plat comportant au moins un trou traversant pour le passage du tirant.
Selon une réalisation, la plaque d’interface comporte un trou traversant pour le passage du tirant.
Selon une réalisation, la deuxième section a la même forme que la section du deuxième orifice de distribution, pour que le premier orifice de distribution et le deuxième orifice de distribution puissent être alignés bord à bord.
La machine peut fonctionner en circuit fermé.
La machine selon l’invention est particulièrement destinée à fournir de l’énergie. Cette énergie accumulée est propre. La machine selon l’invention peut continuer à fournir de l’énergie même en cas de coupure de courant.
PROCEDE DE FABRICATION D’UN CARTER POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne la fabrication d’un carter, en particulier de soufflante, pour une turbomachine d’aéronef.
Arrière-plan technique L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A1-2 997 725, FR-A1-2 997 726, et FR-A1-3 005 100.
De manière connue, une turbomachine à double ou triple corps comprend d’amont en aval, c'est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, au moins un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, au moins une turbine basse pression, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant des turbines. Un rotor du compresseur haute pression est relié à un rotor de la turbine haute pression par un arbre haute pression et ces rotors forment ainsi un corps haute pression. Au moins un rotor d’un compresseur basse pression est relié à un rotor d’une turbine basse pression par un arbre basse pression, et ces rotors forment ainsi au moins un corps basse pression. L’arbre basse pression traverse coaxialement l’arbre haute pression et entraine, directement ou par l’intermédiaire d’un réducteur, un rotor de la soufflante.
La soufflante comporte une roue à aubes qui est entourée par un carter de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci, ou en cas d’entrée de débris dans la soufflante. Un tel carter est composé d’une enveloppe annulaire axiale qui s'étend autour des aubes de soufflante de la turbomachine et qui comporte un tronçon annulaire amont portant intérieurement des panneaux acoustiques amont, un tronçon aval portant intérieurement des panneaux acoustiques aval, et un tronçon intermédiaire, agencé axialement entre les tronçons amont et aval, comportant une première surface annulaire interne à laquelle est fixée une cartouche annulaire de matière abradable, réalisée d’un seul tenant ou sectorisée. Le carter de soufflante est lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air à l’aval, à une virole d’un carter intermédiaire de la turbomachine.
Outre sa fonction de rétention, le carter de soufflante permet d’assurer la continuité de la veine aérodynamique par l’intermédiaire de la cartouche annulaire en matériau abradable. Il permet également d’assurer une continuité mécanique des efforts et des moments entre la manche d’entrée d’air et la virole du carter intermédiaire. Il permet aussi la fixation de divers équipements et supports, d’assurer le respect des spécifications de règlementation au feu et aux fuites, et de permettre une continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre de la turbomachine.
La cartouche annulaire de matériau abradable est par exemple réalisée sous la forme d’une virole produite par moulage par injection ou sous la forme d’un assemblage de secteurs.
La cartouche annulaire est conventionnellement immobilisée axialement par rapport à l’enveloppe de manière à coïncider axialement avec le tronçon intermédiaire de l’enveloppe qui est prévu à cet effet. Pour ce faire, le tronçon intermédiaire de l’enveloppe comporte conventionnellement, à au moins une ses extrémités, une série de butées axiales qui sont fixées sur une circonférence intérieure de l’enveloppe, pour recevoir en butée la cartouche annulaire, afin de définir sa position.
Puis la cartouche annulaire est bridée dans l’enveloppe et soumise à une étape de collage sur la première surface annulaire interne, au cours de laquelle le carter est chauffé et maintenu et comprimé par l’intermédiaire d’un système amovible disposé au moins en partie à l’intérieur du carter. Grâce au système amovible, un effort de pression mécanique est appliqué sur la cartouche annulaire, permettant le maintien en position de la cartouche annulaire lors de l’étape de chauffage. Le collage est réalisé dans un autoclave.
Conventionnellement les butées axiales sont rapportées à l’enveloppe. Par exemple, l’enveloppe reçoit des patins présentant chacun une portion longitudinale s’étendant le long première surface annulaire interne et une portion transversale s’étendant perpendiculairement à la portion longitudinale et formant butée axiale. La portion longitudinale comporte des perçages qui sont destinés à être traversés par des vis permettant la fixation de chaque patin à l’enveloppe.
Cette solution technique implique un perçage préalable de l’enveloppe selon un positionnement rigoureux, puis un montage de chacun des patins, ce qui grève le coût de fabrication d’un tel carter.
Il existe donc un besoin pour un carter de turbomachine équipé d’un ou plusieurs moyens de butée axiale de conception simple ne nécessitant pas d’opérations complexes de montage.
L’invention répond à ce besoin en proposant un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine comportant un ou plusieurs moyens de butée axiale intégrés directement à l’enveloppe lors de sa fabrication.
Dans ce but, l’invention propose un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef, comportant au moins :
- une première étape de fabrication d’une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe A et comportant au moins un tronçon intermédiaire destiné à recevoir une cartouche annulaire en matériau abradable, au cours de laquelle on dispose une préforme annulaire d’axe A de l’enveloppe, réalisée en matériau composite comportant des fibres tissées en 3 dimensions, dans un moule qui comporte une cavité annulaire de réception complémentaire de la préforme puis au cours de laquelle on injecte une résine dans ladite cavité, puis on polymérise la résine,
Le logement 90 est formé à l’intérieur de la plaque de serrage 45, 46 correspondante, la traversant selon un axe longitudinal en passant par le milieu de la plaque. Il est donc centré à l’intérieur de la plaque de serrage 45, 46. En particulier, comme visible sur la relative à la plaque de serrage supérieure 45, le logement 90 est formé à égale distance des orifices de serrage 54, entre ceux-ci. De même, comme visible sur la relative à la plaque de serrage inférieure 46, le logement 90 est formé à égale distance des trous de passage 97 d’entrée et/ou de sortie des gaz. Chaque logement 90 est ainsi destiné à recevoir une plaque chauffante 95, comme visible sur la . Chaque plaque chauffante 95 est alimentée par le biais de cordons d’alimentation 98 visibles sur la . Le positionnement des plaques chauffantes 95, munies de telles arrivées électriques sous forme de câbles 98 peut se faire de sorte que ceux-ci soient situés à l’extérieur du côté générant le moins de perturbations.
De façon privilégiée, chaque logement 90 et chaque plaque chauffante 95 se présentent sous une forme sensiblement parallélépipédique, et notamment ici une forme sensible de pavé mais ce pourrait également être une forme cubique, voire une autre forme.
Avantageusement, l’invention permet donc l’utilisation de plaques chauffantes démontables et interchangeables. Aussi, en cas de détérioration d’une plaque chauffante, elle peut être aisément remplacée.
Les dimensions du logement 90 et de la plaque chauffante 95 peuvent varier selon les différents besoins et notamment selon la nature des plaques chauffantes utilisées.