INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le combustible peut comprendre un hydrocarbure saturé, un hydrocarbure insaturé et/ou du dihydrogène ce qui permet de substituer le diazote avec un agent de combustion permettant de simplifier le travail du dispositif de traitement des gaz refoulés et donc de le rendre plus efficace. Un alcane comme le méthane déjà utilisé dans les dispositifs de traitement de gaz refoulés peut être une solution pour utiliser une source unique de combustible pour les dispositifs de dilution et de traitement de gaz refoulés. Il est également possible d’utiliser un mélange d’hydrocarbures tel que du gaz de pétrole liquéfié comprenant, par exemple, un mélange de propane et de butane. On comprend également que la surconsommation de combustible qui était nécessaire à la combustion dans le dispositif de traitement des gaz refoulés à cause d'un mélange trop dilué au diazote est remplacée par une sous-consommation de combustible car le fluide de dilution est réutilisé pour la combustion. En outre, le méthane permet d’améliorer l’efficacité thermique (d’une conductivité thermique de 24 mW/m/K à une conductivité thermique de 30 mW/m/K).
Selon un autre aspect, le procédé peut entreprendre une pondération de chaque composante dans le modèle selon deux ensembles de coefficients de pondération ; un pour les harmoniques (ordres) et un pour les bandes latérales dérivées statistiquement pour déterminer le type de défaut le plus probable et ces pondérations étant des paramètres d’algorithme statiques.
Selon un autre aspect, le procédé peut entreprendre l’utilisation du principe "Most out of N" qui est un sous-algorithme probabiliste pour confirmer avec un degré élevé de confiance qu’un défaut de roulement est présent ou non, dans lequel les valeurs/paramètres de mesure requis pour les N dernières mesures comprennent 1) des types de fréquence de défaut de roulement, 2) une valeur de fréquence de défaut de roulement 1 à N, 3) une valeur de fréquence fondamentale de défaut de roulement 1 à N, 4) une valeur de fréquence de bande latérale de défaut de roulement 1 à N, et 5) des tours/minute 1 à N.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation non limitatifs, des caractéristiques et avantages supplémentaires sont réalisables grâce aux techniques de la présente divulgation. D’autres modes de réalisation et aspects de la divulgation sont décrits de manière détaillée dans le présent document. Pour une meilleure compréhension de la divulgation ainsi que des avantages et caractéristiques, on se référera à la description et aux dessins .
Brève description des figures Les caractéristiques ci-dessus et autres, ainsi que les avantages des modes de réalisation du présent document ressortent de la description détaillée suivante, étudiée conjointement avec les dessins annexés dans lesquels :
La représente un organigramme illustrant un exemple d’algorithme de base conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention,
La représente un schéma de principe d’un système de base pour réaliser la fonction de l’algorithme de base proposé conformément à un ou plusieurs modes de réalisation,
La représente un organigramme d’une application de la présente invention, et
La représente un flux de processus des étapes de procédé nécessaires à la réalisation de la fonction de l’algorithme selon la présente invention.
Description détaillée de l’invention Les modes de réalisation du présent document se rapportent à une fonctionnalité d’un procédé proposé pour la détection automatique de défauts d’exfoliation de roulement sur des roulements de boîtes d’essieux ferroviaires sans qu’il soit nécessaire de connaître la désignation exacte du roulement (ou les fréquences de défaut) ou d’avoir une vitesse d’arbre précise. Le procédé comporte un "balayage inversé" et les résultats de multiples modèles identifiés sont divulgués. Avec les bons paramètres, l’algorithme est applicable à des systèmes de surveillance ferroviaire et à d’autres industries sans connaitre la désignation exacte des roulements (ou les fréquences des défauts) ou sans une vitesse d’arbre précise. Un sous-algorithme ou module comporte de manière caractéristique un logiciel qui exécute un jeu d’instructions spécifique. L’homme du métier reconnaîtra toutefois qu’un jeu d’instructions spécifique peut également être exécuté par un matériel ou une combinaison de logiciel et de matériel.
Tout au long du présent document, le terme "procédé" est utilisé pour décrire la mise en œuvre de diverses fonctions. Un procédé peut fournir plusieurs façons différentes de réaliser la fonction prévue et n’est pas censé être limitatif.
La représente un organigramme illustrant un algorithme 100 qui structure la fonctionnalité d’un procédé proposé pour la détection automatique de défauts d’exfoliation de roulement sur des roulements de boîtes d’essieux ferroviaires sans qu’il soit nécessaire de connaître la désignation exacte des roulements ou les fréquences de défaut) ou d’avoir une vitesse d’arbre précise. L’algorithme de détection automatique peut être exécuté sur un processeur 102 (voir ) ou une autre structure informatique comprenant et/ou utilisant n’importe quel nombre et combinaison de dispositifs informatiques et de réseaux utilisant diverses technologies de communication, comme décrit dans le présent document. La structure informatique peut être facilement évolutive, extensible et modulaire, avec la possibilité de passer à différents services ou de reconfigurer certaines fonctionnalités indépendamment d’autres. L’algorithme peut être un programme exécutable par ordinateur ou un produit exécutable par ordinateur.
La représente un diagramme schématique d’un système de base 200 pour l’exécution de la fonction du procédé proposé qui comporte un processeur 102 et un ou plusieurs capteurs 104 connectés à au moins un roulement 105 monté sur un jeu de roues de train 108.
Dans un module de sous-algorithme 110, des données de surveillance d’état comportant des harmoniques de vibrations de l’au moins un roulement 105 couplé à un arbre rotatif 109, sont reçues par le processeur 102. Les données de vibration, précédemment ou séquentiellement transformées dans le domaine fréquentiel, sont traitées dans des matrices de grandeurs et de fréquences. Celles-ci comportent une vitesse d’arbre approximative en tours/minute ou tours/seconde.
Dans un module de sous-algorithme 120, un module de sous-algorithme de détermination de pics est appliqué. Le sous-algorithme de détermination de pics détermine des pics individuels à partir du bruit de fond, ainsi que les amplitudes réelles des pics et leurs fréquences centrales de pics exactes. La fréquence et l’amplitude exactes de chaque pic possible sont stockées dans une matrice. Ici, la fréquence de chaque pic identifiée est divisée par les fréquences de tous les autres pics à tour de rôle. La valeur absolue du résultat est divisée par le nombre 1 jusqu’au nombre de bandes latérales à rechercher afin d’identifier tous les pics de bandes latérales possibles.
Quel que soit le format dans lequel les données de surveillance conditionnelle sont fournies, elles sont souvent converties en une accélération enveloppée qui est normalement effectuée par un système d’acquisition, puis en un spectre de préférence avec une mise à l’échelle pic à pic et en utilisant la fenêtre de Hanning avant une TFR. Les résultats de TFR sont convertis en ’grandeur" et le spectre est tronqué en bacs de nombres et avec une FMax spectrale de (fréquence d’échantillonnage de forme d’onde sps)/2,56. Par exemple, une forme d’onde ayant 4096 échantillons acquis à 2560sps produira un spectre de 1601 bacs (y compris le bac Zéro) avec une FMax de 1000Hz (dernier bac).
Pour améliorer l’identification des pics spectraux, il est avantageux de mettre à zéro toutes les composantes spectrales considérées se trouver dans ou près de la nappe de bruit et de ne garder que celles qui se trouvent significativement au-dessus de la nappe pour la corrélation de balayage du modèle. Un seuil de filtre de 10 dB et plus donne de bons résultats pour éliminer le bruit indésirable. Ici, un module pour calculer le niveau local de nappe et supprimer les composantes "bruit" du spectre à bruit filtré est fourni. Ceci est réalisé en parcourant le spectre bac par bac, en calculant la médiane en utilisant un nombre de bacs de chaque côté de ce bac spécifique correspondant à + et - 1/32 du nombre de bacs spectraux. Si ce bac spécifique a une valeur supérieure ou égale à la médiane plus 10 dB (ou médiane*3,16), sa valeur est conservée sinon sa valeur est nulle.
Le procédé comprend ensuite une étape E3 de positionnement des dents 10 contre la face principale 21 du carter 20. Avantageusement, le positionnement des dents 10 contre le carter 20 est ici réalisé par un unique mouvement de translation du dispositif 1 selon l’axe longitudinal A1. Ici, lors du mouvement de translation, les deux tiges 31 poursuivent leur emboitent dans les reliefs en creux du carter 20.
Le procédé comprend ensuite une étape E4 de fixation des dents 10 sur la face principale 21 du carter 20. Les dents 10 sont fixées à la face principale 21 dans la position dans laquelle elles se trouvent à la fin de l’étape E3. La fixation des dents 10 comprend par exemple le collage des faces inférieures 12 à la face principale 21. En variante, les dents peuvent être fixées au carter par soudure ou par vissage.
Comme le montre la , le procédé se termine ici par une étape E5 de retrait du dispositif 1. Au cours de l’étape E5, la dépression générée par le circuit 50 est arrêtée et les ventouses 40 sont séparées des faces supérieures 11 des dents 10. Le retrait du dispositif 1 comprend ici un mouvement de translation selon l’axe longitudinal A1 et à l’opposé du carter 20.
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention. Ainsi, par exemple, le dispositif peut permettre de positionner les dents non pas directement contre la face principale du carter mais sur une plaque intermédiaire qui est ensuite elle-même positionnée et fixée dans le carter. Dans ce cas, le moyen de centrage est prévu pour center le dispositif par rapport à la plaque intermédiaire. Les reliefs extérieurs sont alors par exemple conçus pour s’emboiter dans des reliefs en creux prévus dans la plaque intermédiaire.
Rotor de machine électrique tournante La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes et plus particulièrement les rotors de telles machines. L’invention s’intéresse notamment au montage du rotor sur un arbre de la machine, et en particulier à la liaison entre l’arbre et une masse rotorique du rotor.
Il est connu de réaliser un rotor comportant une liaison entre l’arbre et le reste du rotor.
La demande US 2021/0006111 a pour objet une masse rotorique comportant des ouvertures ménageant avec l’alésage centrale des ponts de matière de largeur constante.
Les demandes US 2015/0137632, JP 2015073387, WO 2021/047725, US 2020/0244117, WO 2020/233736 divulguent des masses rotoriques comportant des ouvertures ménageant avec l’alésage centrale des ponts de matières de largeur importante, notamment par rapport à la bande de matière entre deux ouvertures consécutives. Ces masses rotoriques ne permettent pas une déformation suffisante du pont de matière lors de l’insertion de la masse rotorique sur l’arbre et son maintien lors de la rotation du rotor.
Cependant, dans le cas de machines destinées à tourner à des vitesses de rotation élevées, il existe un risque que la masse rotorique du rotor ne s’étire sous l’effet de la vitesse, phénomène également nommé dilatation centrifuge. Dans le cas où la masse rotorique est fixée par serrage sur l’arbre de la machine, il faut alors augmenter le serrage, afin de garantir une pression de contact suffisante à haute vitesse. Par ailleurs, des efforts d’emmanchement trop élevés peuvent dans certains cas conduire à une déformation des tôles de la masse rotorique et/ou à une détérioration de la surface extérieure de l’arbre.
On peut également avoir des interférences électromagnétiques plus importantes, et un risque plus important de détachement brutal, en cas de couple trop élevé ou de chocs.
Il existe donc un besoin pour bénéficier d’un rotor de machine électrique tournante permettant une mise en place de la masse rotorique sur l’arbre plus aisée et moins coûteuse, et une utilisation plus simple et plus sûre.
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un rotor de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation, le rotor comportant : - un arbre disposé selon l’axe de rotation, - une masse rotorique, s’étendant selon l’axe de rotation et disposée autour de l’arbre, la masse rotorique comportant : - un alésage central pour le passage de l’arbre, - au moins deux ouvertures, ménagées dans la masse rotorique et circonférentiellement réparties autour de l’alésage central, les deux ouvertures ménageant entre elles une bande radiale, la bande radiale comportant une plus petite largeur, au moins un pont de matière étant ménagé entre une ouverture et l’alésage central, le pont de matière étant de largeur variable et comportant une plus grande largeur et une plus faible largeur, et le rapport entre la plus petite largeur de la bande radiale et la plus grande largeur du pont de matière étant comprise entre 0,75 et 1,25, mieux entre 0,90 et 1,10, mieux entre 0,95 et 1,05, par exemple étant de l’ordre de 1.
La plus petite largeur de la bande radiale peut être supérieure de 25%, mieux supérieure de 10%, mieux supérieur de 5% à la plus grande largeur du pont de matière. La plus petite largeur de la bande radiale peut être inférieure de 25%, mieux inférieure de 10%, mieux inférieure de 5% à la plus grande largeur du pont de matière. La plus petite largeur de la bande radiale et la plus grande largeur du pont de matière peuvent être sensiblement égale.
L’invention a également pour objet selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un rotor de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation, le rotor comportant : - un arbre disposé selon l’axe de rotation, - une masse rotorique, s’étendant selon l’axe de rotation et disposée autour de l’arbre, la masse rotorique comportant : - un alésage central pour le passage de l’arbre, - au moins deux ouvertures, ménagées dans la masse rotorique circonférentiellement réparties autour de l’alésage central, au moins un pont de matière étant ménagé entre une ouverture et l’alésage central, le pont de matière étant de largeur variable et comportant une plus grande largeur et une plus faible largeur, le rapport entre la plus grande largeur et la plus faible largeur d’un pont de matière étant comprise entre 1,10 et 3,00, mieux entre 1,25 et 2,50, mieux entre 1,30 et 1,70, étant par exemple de l’ordre de 1,35.
Par « largeur de la bande radiale » on entend la distance entre deux bords de la bande radiale mesurée dans la direction circonférentielle. Les bords de la bande radiale sont définis par les ouvertures.
L’unité 13 de contrôle du dispositif 5 de dilution peut donc être paramétrée par l’utilisateur suivant les gaz prévus dans la chambre 17 de procédé, c'est-à-dire que les gaz prévus sont entrés manuellement dans l’unité 13 de contrôle afin que cette dernière sélectionne à l’aide de sa base de données le meilleur pilotage à appliquer notamment en fonction du flux détecté en amont de l’entrée d’aspiration 6. Ainsi, il est possible de gérer finement si une dilution est nécessaire en fonction des caractéristiques des gaz pompés et quel type de dilution (nature du (des) fluide(s) de dilution, valeur(s) du (des) flux de dilution, localisation(s) d’injection, etc.) est nécessaire pour interagir efficacement avec les gaz pompés. Avantageusement selon l'invention, on comprend donc que l’unité 13 de contrôle peut aussi bien être externe à la pompe 4 qu’intégrée au sein même de l’électronique de la pompe 4 sans sortir du cadre de l’invention. Il devient ainsi possible de rendre les pompes 4 davantage « connectées » tout en autorisant la mise en œuvre sur des installations 21 existantes (adaptation sur d’anciennes générations de pompes 4).
Selon une variante, l’unité 13 de contrôle du dispositif 5 de dilution peut être reliée à l’unité 18 de commande de la chambre 17 de procédé afin de déterminer le type de gaz utilisé dans la chambre 17 de procédé pour adapter automatiquement le flux de fluide de dilution aux gaz pompés. On comprend donc que, par l’unité 13 de contrôle selon l'invention, il devient possible d’apporter un pilotage plus efficace de la dilution. Ainsi, il n’est plus nécessaire de paramétrer « manuellement » l’unité de contrôle préalablement aux gaz prévus. La dilution est gérée directement en déterminant notamment si une dilution est nécessaire en fonction des caractéristiques des gaz pompés et quel type de dilution est nécessaire pour interagir efficacement avec les gaz pompés. On comprend que l’invention permet une uniformisation des pompes de remplacement à stocker chez l’exploitant de l’installation (pompes de secours ou « back-up pump ») et une simplification des opérations d’échange et de redémarrage des pompes à vide 4 primaire en réduisant les risques d’erreurs humaines. En effet, les interconnexions entre les organes 3, 17 de l’installation 21 les rendent prêts à l’emploi (en anglais « plug and play »), c'est-à-dire qu’aucun paramétrage préalable n’est nécessaire grâce aux échanges de données entre eux et la base de données préétablie (éventuellement mise à jour avant montage) dans l’unité 13 de contrôle.
Plusieurs exemples de pilotage de dilution sont présentés pour mieux comprendre les avantages de l’invention. Selon un premier exemple, le dispositif 5 de dilution peut être piloté afin de gérer par dilution le caractère explosif/inflammable des gaz de procédé. C’est le cas par exemple lors d’un pompage d’un mélange contenant de l’hydrogène. La dilution est nécessaire pour éviter le domaine d’explosivité du dihydrogène (H2) en sortie de refoulement 7 de la pompe à vide 4 primaire.
La dilution d’un flux de Y slm de dihydrogène implique habituellement un ajout d’un flux égal à 24 fois Y slm de diazote, de sorte que la concentration finale en dihydrogène soit inférieure aux 4 % de limite inférieure d’explosivité (LIE). La quantité de diazote injectée pour obtenir les conditions de sécurité est par conséquent très importante. En outre, le diazote devra être traité par le système 19 de traitement des gaz, tel qu’à brûleur, en même temps que le dihydrogène. Comme expliqué ci-dessus, une consommation importante de combustible, tel que du méthane, est nécessaire car le diazote est un gaz neutre et une grande production d’oxydes d’azote est générée ce qui impacte de manière négative l’empreinte environnementale de l’installation 21.
Avantageusement selon l'invention, le dispositif 5 de dilution commande, de manière différente, l’injection de méthane directement dans la pompe à vide 4 primaire pour au moins les premiers étages (par exemple les étages 11a, 11b, 11c, 11d de pompage), et, éventuellement, de diazote au dernier étage 11f de pompage. Ce pilotage permet de refouler sans risque un mélange dilué de dihydrogène (hautement explosif) et de réutiliser tout ou partie (suivant qu’une injection de diazote ait eu lieu ou non) du fluide de dilution (dans cet exemple le méthane) pour alimenter le dispositif 19 de traitement des gaz refoulés et notamment son brûleur. Le dispositif 19 de traitement des gaz refoulés aura donc une quantité de combustible tel que le méthane beaucoup plus faible à consommer pour détruire le dihydrogène et la production d’oxydes d’azote sera largement amoindrie du fait de la faible quantité de diazote dans le mélange à traiter.
Selon un deuxième exemple, le dispositif 5 de dilution peut être piloté afin de gérer par dilution le caractère toxique/condensable des gaz de procédé. C’est le cas par exemple lors d’un pompage de l’orthosilicate de tétraéthyle (TEOS, Si(OC2H5)4). Une quantité de TEOS qui n’a pas réagi dans la chambre 17 de procédé peut se retrouver dans la pompe à vide 4 primaire. Le TEOS peut soit se condenser, soit rester piégé dans la pompe. L’utilisation du diazote ne fait que diluer le composé, ce qui réduit sa concentration, mais reste toujours présent.
Avantageusement selon l'invention, le dispositif 5 de dilution commande, de manière différente, l’injection de vapeur d’eau (H2O) directement dans la pompe à vide 4 primaire pour au moins les premiers étages (par exemple les étages 11a, 11b, 11c, 11d de pompage), et, éventuellement, de diazote ou de combustible (CH4, GPL, H2, etc.) au dernier étage 11f de pompage. Cela aura pour effet une réaction active avec le TEOS. En effet, le TEOS réagit avec l’eau pour se décomposer en silice et éthanol suivant la réaction : Si(OC2H5)4 + 2 H2O → SiO2 + 4 C2H5OH. Les sous-produits résiduels sont soit solides et neutres (SiO2), soit non toxique et facilement brûlable (éthanol) par le dispositif 19 de traitement de gaz. Le dispositif 19 de traitement des gaz refoulés aura donc une quantité de combustible tel que le méthane plus faible à consommer pour détruire les composés refoulés et la production d’oxydes d’azote sera amoindrie du fait de la faible quantité de diazote dans le mélange à traiter.
Selon un troisième exemple, le dispositif 5 de dilution peut être piloté afin de gérer par dilution le caractère corrosif des gaz de procédé. C’est le cas par exemple lors d’un pompage d’un mélange contenant du chlore (Cl2) ou des composés fluorés (F2 ou NF3). Quel que soit le mélange de ces gaz (Cl2, NF3, F2), le risque est une réaction avec les matériaux de la pompe à vide 4 primaire : soit un gravage (enlèvement de matière) dans le cas des composés chlorés, soit la croissance d’une couche déposée dans le cas des composés fluorés. Dans les deux cas, l’utilisation d’une dilution est nécessaire afin d’éviter ces phénomènes pour ne pas augmenter ou diminuer les jeux internes de la pompe à vide 4 primaire, et ainsi risquer une perte de performance ou un grippage mécanique.
La quantité de diazote injectée pour obtenir des conditions moins corrosive peut être élevée. En outre, le diazote devra être traité par le système 19 de traitement des gaz, tel qu’à brûleur, en même temps que les composés chlorés et/ou fluorés. Comme expliqué ci-dessus, une consommation importante de combustible, tel que du méthane, est nécessaire car le diazote est un gaz neutre et une grande production d’oxydes d’azote est générée ce qui impacte de manière négative l’empreinte environnementale de l’installation 21 (flamme plus froide, abaissement des performances et génération d’oxyde d’azote).
Avantageusement selon l'invention, le dispositif 5 de dilution commande, de manière différente, l’injection de combustible (CH4, GPL, H2, etc.) directement dans la pompe à vide 4 primaire pour au moins les premiers étages (par exemple les étages 11a, 11b, 11c, 11d de pompage), et, éventuellement, de diazote ou de combustible (CH4, GPL, H2, etc.) au dernier étage 11f de pompage. Ce pilotage permet de refouler sans risque un mélange dilué des composés chlorés et/ou fluorés (hautement corrosifs) et de réutiliser tout ou partie (suivant qu’une injection de diazote ait eu lieu ou non) du fluide de dilution (dans cet exemple le combustible (CH4, GPL, H2, etc.)) pour alimenter le dispositif 19 de traitement des gaz refoulés et notamment son brûleur. Le dispositif 19 de traitement des gaz refoulés aura donc besoin d’une quantité de combustible (CH4, GPL, H2, etc.) beaucoup plus faible à consommer pour détruire les composés chlorés et/ou fluorés et la production d’oxydes d’azote sera largement amoindrie du fait de la faible quantité de diazote dans le mélange à traiter.