INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Il comporte ici des conduits fluidiques permettant de raccorder d’une part un port inférieur 12, situé au niveau d’une paroi inférieure de l’enceinte principale 10, à un port supérieur 22 situé en partie haute (à proximité du dégazeur 40) de l’enceinte secondaire 20, et d’autre part le port inférieur 12 à un port inférieur 23 situé au niveau d’une paroi inférieure de l’enceinte secondaire 20. Entre le port inférieur 12 et le port supérieur 22, on trouve (à partir du port inférieur 12) une vanne 51, un filtre 52 (tamis), une vanne trois voies 53 ; puis à partir de la sortie ‘a’ de la vanne trois voies 53, une pompe 54, une vanne trois voies 55 ; et enfin, la sortie ‘a’ de la vanne trois voies 55 est raccordée au port supérieur 22. Par ailleurs, la sortie ‘b’ de la vanne trois voies 53 est raccordée directement au port inférieur 23. Et la sortie ‘b’ de la vanne trois voies 55 est raccordée au conduit fluidique s’étendant entre le filtre 52 et la vanne 51. Un filtre (non représenté) peut être situé au niveau de l’ouverture supérieure 21 de l’enceinte secondaire 20, disposé en dessous du port supérieur 22. Notons que cette configuration fluidique est donnée à titre d’exemple, d’autres configurations sont bien entendu possibles.
Par ailleurs, le dispositif fluidique 50 de dénoyage comporte des éléments fluidiques permettant d’injecter un gaz (ici de l’hydrogène) dans l’enceinte principale 10. Ainsi, une bouteille 2 d’hydrogène sous pression est ici raccordée à un port supérieur 13 situé en une partie haute de l’enceinte principale 10 (ici une paroi supérieure), par l’intermédiaire de la vanne 58 (et de la vanne 66). Notons qu’une partie haute est une partie d’une enceinte située à proximité du conduit 11 ou de l’ouverture 21, et qu’une partie basse est une partie d’une enceinte située à proximité d’une paroi inférieure de l’enceinte. Notons qu’un autre gaz que l’hydrogène peut être utilisé pour participer au transfert de l’électrolyte vers l’enceinte secondaire 20.
Par ailleurs, le dispositif fluidique 50 de dénoyage comporte des éléments fluidiques permettant d’injecter un gaz (ici de l’hydrogène) dans l’enceinte secondaire 20. Ainsi, la bouteille 2 est raccordée à un port d’injection 24 situé ici dans une paroi latérale de l’enceinte secondaire 20, en partie basse de celle-ci, par l’intermédiaire de la vanne 56 (et de la vanne 66). Le port inférieur 24 est raccordé à un milieu poreux 57 (céramique) qui s’étend dans l’enceinte secondaire 20 à partir de la paroi latérale, ici de manière horizontale. Aussi, l’hydrogène injecté dans l’enceinte secondaire 20 au moyen du milieu poreux 57 forme des bulles qui remontent dans l’électrolyte. En effet, le fait de faire buller un gaz dans un liquide permet de provoquer la désorption d’autres gaz qui peuvent être dissous dans le liquide, et notamment ici l’oxygène. De préférence, on injecte de l’hydrogène dans l’électrolyte pour améliorer la désoxygénation, mais un autre gaz ou un mélange de gaz peut être utilisé.
Le système électrochimique 1 comporte un dispositif fluidique 60 de récupération de l’hydrogène produit dans l’enceinte principale 10. Ce dispositif fluidique 60 assure ici le raccord de l’enceinte principale 10 à une ou plusieurs bouteilles 2 de stockage de l’hydrogène sous pression, et à un port 3 de soutirage d’hydrogène par un utilisateur. Pour cela, un port supérieur 14 situé en une paroi supérieure de l’enceinte principale 10 est raccordé à un déflecteur 61 (également appelé démisteur) qui permet de supprimer ou collecter la brume d’acide éventuellement présente. Le déflecteur 61 est raccordé à un évent 63 par une vanne 62. Il est également raccordé à la bouteille 2 par une vanne 64, un filtre 65 et une vanne 66. Par ailleurs, un conduit assure le raccord du filtre 65 au port 3 de soutirage.
Les colonnes 4 ont une double fonction, à savoir soutenir la plateforme 2 et faire office de moyens d'apport en air aptes à apporter de l’air ambiant nécessaire au bon fonctionnement notamment des première et deuxième enceintes d'expansion 10, 10', comme cela sera expliqué plus loin. Pour cela, elles seront au moins en partie creuse et déboucheront à l'extérieur au niveau de la face supérieure de ladite plateforme 2, elles pourront alors être de deux types : - colonne sèche, ou seul l’air ambiant circule à l’intérieur, - colonne humide, ou l’intérieur de cette dernière est en partie rempli de liquide 3 pour mieux stabiliser la structure du système de production d'énergie électrique 1 et pallier à des vibrations éventuelles, l'air ambiant nécessaire au fonctionnement du système de production d'énergie électrique 1 circulant alors dans une conduite logée dans ladite colonne humide.
Chacune des première et deuxième ouvertures 8, 8' reçoit au niveau de la face inférieure de la plateforme 2 un tronc de cône 12 pour faciliter le guidage de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' correspondants lors de sa course verticale ascendante jusqu'à sa position "haute".
En référence aux figures 2 à 6, les premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' sont aptes à passer d'un mode "rétracté", dans lequel leur capacité à contenir de l'air est minimale, à un mode "expansé", dans lequel leur capacité à contenir de l'air est maximale, et inversement. On comprend bien que, pour passer d'un mode à l'autre, on pourra soit réduire ou augmenter le volume de l'enveloppe externe de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9', soit modifier l'espace interne de ces derniers, de sorte à réduire ou augmenter la capacité de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' à contenir de l'air.
Par ailleurs, on comprend bien que la première solution visant à modifier le volume de l'enveloppe externe de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' est intéressante car elle permet non seulement de modifier la capacité de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' à contenir de l'air, mais également elle permet une interaction plus importante de la poussée d'Archimède sur les premier et deuxième éléments expansibles 9, 9'. En effet, en augmentant le volume de l'enveloppe externe de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9', on augmente l'effet de la poussée d'Archimède, et à l'inverse en le réduisant on réduit l'effet de la poussée d'Archimède, ce qui facilitera les courses verticales des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9', comme cela sera expliqué plus loin.
Pour cela, chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' comporte un corps 13, 13' creux en forme de cylindre muni d'une pluralité d'organes d'expansion volumétrique 14, 14' disposés sur la face périmétrique verticale dudit corps 13, 13' et permettant d'augmenter ou de réduire la capacité du corps 13, 13' à contenir de l'air.
On désigne ici par cylindre tout volume délimité par une surface cylindrique formée par une droite, nommée génératrice, se déplaçant parallèlement à elle-même en appui sur une courbe fermée plane de tout type (pas uniquement un cercle), et par deux plans parallèles entre eux et perpendiculaires à la génératrice, l'une des deux plans contenant ladite courbe fermée.
Pour cela, chaque organe d'expansion volumétrique 14, 14' comprend au moins un bol creux mobile en rotation entre une position "rentré" dans laquelle le bol est à l'intérieur dudit corps 13, 13' de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'intérieur dudit corps 13, 13' et une position "sorti" dans laquelle le bol est à l'extérieur dudit corps 13, 13' de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'extérieur dudit corps 13, 13'. Le bol de chaque organe d'expansion volumétrique 14, 14' forme, à lui seul ou en association avec un ou plusieurs autres bols semblables, une demi-sphère ou un demi-cylindre. Par ailleurs, le mouvement de rotation de chaque bol est réalisé de façon étanche par rapport à la paroi extérieure du corps 13, 13' de sorte que lorsque le bol est dans sa position "rentré" la capacité du corps 13, 13' à contenir de l'air est minimale car réduite d'une valeur correspondant sensiblement au volume interne dudit bol, et lorsque le bol est dans sa position "sorti" la capacité du corps 13, 13' à contenir de l'air est maximale car augmentée d'une valeur correspondant sensiblement au volume interne dudit bol. De même, le mouvement de rotation du bol de chaque organe d'expansion volumétrique 14, 14' est assuré par des actionneurs comprenant, de manière classique, une ou plusieurs roues dentées motorisées solidaires du corps 13, 13' coopérant avec une ou plusieurs crémaillères solidaires dudit bol.
Selon le mode de réalisation avantageux représenté, le corps 13, 13' est de forme parallélépipédique et comporte un organe d'expansion volumétrique 14, 14' sur chacune des quatre faces planes verticales formant sa face périmétrique verticale. Par ailleurs, chaque organe d'expansion volumétrique 14, 14' comprend au moins deux bols 15, 16, 15', 16' en forme de quart de sphère ou de quart de cylindre étant associés entre eux pour former une demi-sphère ou un demi-cylindre et mobiles en rotation entre une position "rentré" (Cf. ) dans laquelle la demi-sphère ou le demi-cylindre formé par les deux bols 15, 16, 15', 16' est à l'intérieur dudit corps 13, 13' de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'intérieur dudit corps 13, 13' et une position "sorti" (Cf. ) dans laquelle la demi-sphère ou le demi-cylindre formé par les deux bols 15, 16, 15', 16' est à l'extérieur dudit corps 13, 13' de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'extérieur dudit corps 13, 13'.
Chacun des deux bols 15, 16, 15', 16' comporte une première paroi verticale toujours disposée à l'intérieur dudit corps 13, 13', une deuxième paroi verticale toujours en contact avec l'extérieur dudit corps 13, 13', et une paroi non plane reliant entre elles les première et deuxième faces verticales, ladite face non plane étant soit une paroi en quart de sphère soit une paroi en quart de cylindre associé à deux parois horizontales. Par ailleurs, chacun des deux bols 15, 16, 15', 16' est soit entièrement fermé et toutes ses parois sont alors pleines, soit non entièrement fermé et sa première paroi verticale est alors au moins en partie ajourée.
Les organes d'expansion volumétrique 14, 14' sont associés à une jupe variable 17, 17' fixée sur la partie supérieure du corps 12, 12' de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9'. Cette jupe variable 17, 17' a une forme comparable à celle d’un soufflet se dépliant et se repliant grâce à ses lames articulées non représentées. Ces actions de dépliage et de repliage sont générées par des organes de poussée du type vérin non représentés associés auxdites lames articulées, logés dans le corps 13, 13' de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9', et alimentés en énergie par des organes de stockage fixés dans ledit corps 13, 13'.
La partie supérieure de la jupe variable 17, 17' est renforcée afin d’absorber la force des organes de poussée. En position repliée, la jupe variable 17, 17' se loge dans un coffre dont l'une 18, 18' des parties 18, 19, 18', 19' est solidaire du corps 13, 13' de chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9', et l’autre partie 19, 19' est solidaire de la partie supérieure de ladite jupe variable 17, 17'.
Avec cette configuration avantageuse, lorsque les organes d'expansion volumétrique 14, 14' sont en position "rentré" et la jupe variable 17, 17' est repliée, on comprend bien que le volume de l'enveloppe externe et la capacité à contenir de l'air des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' sont minimaux, ces derniers étant en mode "rétracté". A l'inverse, lorsque les organes d'expansion volumétrique 14, 14' sont en position "sorti" et la jupe variable 17, 17' est dépliée, on comprend bien que le volume de l'enveloppe externe et la capacité à contenir de l'air des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' sont maximaux, ces derniers étant en mode "déployé".
Chacun des premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' comporte un conduit vertical 20, 20' disposé avantageusement au droit de l'axe de symétrie vertical de son corps 13, 13' et le traversant de part en part, ledit conduit vertical 20, 20' permettant l'alimentation en air des organe d'expansion volumétrique 14, 14' et de la jupe variable 17, 17', comme cela sera expliqué plus loin. L'extrémité inférieure du conduit vertical 20, 20' comporte avantageusement un organe de centrage 21, 21' avantageusement en forme de cône concave (Cf. ).
En référence aux figures 1, 7, 10 et 11 et comme décrit précédemment, le système de production d'énergie électrique 1 selon l'invention comprend une première enceinte d'expansion 10 et une deuxième enceinte d'expansion 10' reposant sur le fond de ladite étendue liquide 3 à l'aplomb respectivement des première et deuxième ouvertures 8, 8' de la plateforme 2. Chacune des première et deuxième enceintes d'expansion 10, 10' est de forme hémisphérique et détermine une chambre centrale 22, 22' entourée par une zone annulaire 23, 23' périphérique, la chambre centrale 22, 22' comportant sur sa partie supérieure un dôme 24, 24' ouvrable pour permettre l'accueil respectivement du premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' à l'intérieur de ladite chambre centrale 22, 22'. L’ouverture et la fermeture dudit dôme 24, 24' est obtenu grâce à une pluralité de secteurs sphériques 25, 25' articulés et mis en mouvement par actionneurs avantageusement du type moteurs électriques et au nombre de huit. Ladite chambre centrale 22, 22' est séparée de la zone annulaire 23, 23' par une paroi de confinement 26, 26'.
Chaque secteur sphérique 25, 25' du dôme 24, 24' est percé d’une trappe étanche 27, 27' ouvrable qui permet d'équilibrer les pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre centrale 22, 22' (Cf. ). Chaque trappe étanche 27, 27' est mis en mouvement par des organes d'actionnement du type moteurs électriques.
Par ailleurs, on comprend bien que les secteurs sphériques 25, 25' du dôme 24, 24' sont pourvus, en leur extrémité supérieure, d'un évidement non représenté permettant le passage du câble 6 reliant, avantageusement en leur centre, les premier et deuxième éléments expansibles 9, 9' entre eux, lorsque ces derniers seront à l'intérieur de la chambre centrale 22, 22' associée. De plus, on comprend bien que chaque évidement est muni de moyens d'étanchéité afin de garantir l’étanchéité entre le dôme 24, 24' et ledit câble 6 lors de la fermeture des secteurs sphériques 25, 25'.
Bien entendu, quel que soit le procédé de préparation utilisé, la couche poreuse et le matériau de renfort seront choisis, de façon qu’au final, la ou les couche(s) poreuse(s) thermoplastique(s) représente(nt) au plus 10% de la masse totale du matériau de renfort, de préférence de 0,5 à 10% de la masse totale du matériau de renfort, et préférentiellement de 2 à 6% de la masse totale du matériau de renfort obtenu.
Les caractéristiques du procédé sont en lien avec les caractéristiques des matériaux de renfort tels que décrits dans le cadre de l’invention. Utilisation et procédé utilisant un matériau de renfort selon l’invention pour la fabrication d’une préforme ou d’une pièce composite
Les matériaux de renfort de l’invention comprenant un renfort fibreux associé sur au moins une de ses faces à une couche poreuse thermoplastique comprenant un polymère thermoplastique réactif tel que défini dans le cadre de l’invention, notamment choisi parmi les polyesters, copolyesters, polyamide-imides, polyéthersulfones, polyimides, polyéthercétones, polyméthacrylates de méthyle, polyéthers aromatiques, polyamides et copolyamides, qui sont porteurs de fonctions –NH2 en quantité supérieure à 0,15 meq/g de polymère thermoplastique réactif et/ou de fonctions –COOH en quantité supérieure à 0,20 meq/g de polymère thermoplastique réactif, dit polymère thermoplastique réactif, sont parfaitement adaptés, pour la réalisation d’une préforme ou d’une pièce composite, en association avec une résine thermodurcissable époxy.
La résine diffusée ou injectée au sein du matériau de renfort ou d’un empilement de matériaux de renfort selon l’invention est une résine thermodurcissable époxy. A titre d’exemple de résine époxy, on peut citer les dérivés polyglycidyles de diamine aromatique, les amines primaires mono aromatiques, les aminophénols, les acides polycarboxyliques. On peut également citer les éthers polyglycidiques de bisphénols tels que bisphénol A, bisphénol F, bisphénol S et bisphénol K. De nombreuses résines époxy adaptées à la réalisation de pièces composites par procédé direct sont disponibles dans le commerce, notamment auprès des sociétés Solvay, Hexion et Hexcel Composites. A titre d’exemples, on peut citer les résines RTM6 et HF620 de la société Hexcel Composites et les résines EP2400 et EP2410 de la société Solvay. Ces résines sont composées d’un mélange de résines époxy, associé à un mélange d’un ou plusieurs agents durcisseurs et éventuellement d’un ou plusieurs modifiant(s) choc.
Les résines thermodurcissables époxy peuvent être tetra-, tri- ou bifonctionnelles, l’augmentation du nombre de fonctionnalités époxy conduisant naturellement à une cinétique de la réaction de réticulation plus élevée. Une telle résine thermodurcissable époxy comprend, et ce de manière classique, un ou plusieurs agents durcisseurs, bien connus de l’homme du métier pour être utilisés avec les polymères thermodurcissables du type époxy sélectionnés. Des exemples d’agents durcisseurs préférentiellement utilisés incluent les cyanoguanidines, les amines aromatiques, aliphatiques et alicycliques, les anhydrides d’acide, les acides de Lewis, les urées substituées, les imidazoles, les hydrazines et les silicones. Une résine époxy peut également comprendre, et ce de manière classique pour l’homme du métier, un modifiant choc ou agent de ténacité de type « core-shell ». A titre d’exemple, on peut citer les modifiants choc Kane Ace MX de Kaneka (Japon), ou encore les modifiants choc Clearstrength de Arkema France. Le procédé selon l’invention trouve un intérêt tout particulier, du fait que la résine injectée ou infusée est une résine thermodurcissable, du type époxy. En effet, les résines époxy ont la capacité de réagir avec les fonctions –NH2 ou –COOH présentes en quantité suffisante au niveau des couches poreuses thermoplastiques des matériaux selon l’invention. Une telle réaction va ainsi éviter que le polymère thermoplastique de la ou des couche(s) poreuse(s) présente(s) ne se répande dans la résine injectée ou infusée et vienne altérer les propriétés de cette dernière, notamment en termes de thermorésistance.
De manière préférée, dans le cadre de l’invention, on utilisera une résine époxy comprenant un époxy tétrafonctionnel, éventuellement en mélange avec un époxy trifonctionnel, un ou plusieurs agents durcisseurs et un ou plusieurs modifiant(s) choc.
De manière avantageuse, les résines thermodurcissables époxy utilisées dans le cadre de l’invention présente une Tg supérieure de 100°C ou plus, voire supérieure à 150°C. Le choix de la Tg de la résine utilisée pourra notamment être adapté par l’homme du métier, en fonction des étapes du procédé mis en œuvre et de s’il souhaite réaliser le chauffage à une température Ta inférieure ou supérieure à la température de fusion du polymère thermoplastique réactif.
La réalisation d’une pièce composite est, de manière classique réalisée dans un moule (ouvert ou fermé). Avant son introduction dans le moule, la résine peut être préalablement chauffée. Avant son infusion ou son injection au sein du matériau de renfort, de l’empilement ou de la préforme, la résine peut notamment être préalablement chauffée, à une température de 60 à 90°C.
De manière classique, dans un procédé de fabrication d’une préforme ou d’une pièce composite à partir d’au moins un matériau de renfort selon l’invention, une résine thermodurcissable, thermoplastique ou un mélange de résines thermodurcissable et thermoplastique, et en particulier une résine thermodurcissable époxy, notamment telle que définie dans le cadre de l’invention, est injecté(e) ou infusé(e) au sein dudit matériau de renfort, ou d’un empilement de plusieurs matériaux de renfort, ou encore d’une préforme réalisée à partir dudit matériau. On entend par préforme un matériau de renfort, ou un ensemble de matériaux de renfort, qui a subi une opération de mise en forme préalable, avant sa disposition dans le moule ou outillage utilisé pour réaliser la pièce composite.
Pour la réalisation de pièces composites, un empilement ou drapage de matériaux de renfort selon l’invention (également nommés plis) est réalisé. De manière classique, un matériau de renfort selon l’invention est découpé à la dimension souhaitée, pour la réalisation de la pièce, du pli, de l’empilement ou de la préforme à réaliser. Dans un empilement, plusieurs matériaux ou plis de matériaux de renfort sont empilés, les uns sur les autres.
Un pli peut être constitué d’un seul matériau de renfort selon l’invention, lorsque celui-ci a une largeur suffisante pour la réalisation de la pièce souhaitée et que la pièce est peu complexe. Mais le plus souvent, dans le cas de pièces de grande dimension, ou de pièces complexes, un pli est constitué d’un ensemble de matériaux de renfort selon l’invention qui sont disposés côte à côte, pour couvrir toute la surface nécessaire à la réalisation de la pièce souhaitée.
La sous-étape i 02 ) peut être effectuée à une température allant de 170°C à 240°C environ, et de façon particulièrement préférée de 180°C à 220°C environ.
La sous-étape i 02 ) peut être effectuée à une pression allant de 1 à 300 bars.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, l’extrudeuse comprend une vis barrière et/ou un fourreau rainuré. L’utilisation d’un fourreau spécifique (i.e. fourreau rainuré) et/ou d’une vis spécifique (i.e. vis barrière) permet d’obtenir une composition électriquement isolante homogène facile à extruder, tout en évitant ou limitant la formation de défauts de structure dans la couche électriquement isolante obtenue.
Lorsque l’étape i 0 ) est effectuée au moyen d’une extrudeuse, l’étape i) suivante consiste à récupérer la composition électriquement isolante formée dans une ou plusieurs zones intermédiaires de l’extrudeuse et amenée au niveau de la tête de l’extrudeuse pour l’appliquer autour de la couche semi-conductrice interne.
Le procédé de l’invention ne comprend pas de préférence d’étape de réticulation de la couche électriquement isolante obtenue à l’étape i). En effet, les polymères thermoplastiques tels que les polymères de propylène se dégradent sous l’action d’une réticulation et/ou en présence d’agents de réticulation tels que des peroxydes.
Lorsque la composition électriquement isolante comprend un ou plusieurs additifs et/ou un liquide diélectrique, ceux-ci peuvent être introduits dans l’extrudeuse lors de la sous-étape i 01 ).
Le liquide diélectrique et/ou les additifs, et le polymère thermoplastique peuvent être mis en contact dans la trémie d’alimentation ou dans l’extrudeuse, notamment dans la zone d’alimentation ; et de préférence dans la trémie d’alimentation.
La mise en contact du liquide diélectrique et/ou des additifs, et du polymère thermoplastique peut être effectuée à une température allant de 15°C à 80°C environ, et de préférence à température ambiante.
Dans la présente invention, l’expression « température ambiante » signifie une température variant de 15 à 35°C environ, et de préférence variant de 20 à 25°C environ.
La mise en contact dudit liquide diélectrique et/ou des additifs, et du polymère thermoplastique est de préférence réalisée à une pression d’au plus 5 bars, de préférence d’au plus 3 bars, et de préférence d’au plus 1,5 bars. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la mise en contact est réalisée à la pression atmosphérique, à savoir environ égale à 1 bar.
La sous-étape i 01 ) permet de mettre en contact le liquide diélectrique et/ou un ou plusieurs additifs, avec le polymère thermoplastique.