INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
- l’outillage se trouvant à l’intérieur de la préforme, il est possible d’obtenir une meilleure homogénéité thermique lors de la cuisson de la préforme, par exemple réalisé à l’aide d’un autoclave ou d’une étuve ; et
Elément moulant En vue de limiter la pénétration de matériau moulé dans l’évent 20 et de limiter l’encrassement de l’évent par d’éventuelles fumées issues de la cuisson de l’objet à mouler, l’invention prévoit qu’un revêtement poreux 30 est présent sur la surface intérieure moulante 12 de l’élément moulant et dans une zone où débouche au moins un évent.
Plus en détail, le revêtement poreux 30 forme un opercule poreux 32 en sortie de l’évent. Ce revêtement poreux 30 pénètre peu ou pas dans l’évent. Le revêtement poreux 30 ne s’étend pas sur toute la profondeur de l’évent. Ainsi, le revêtement poreux 30 ne participe pas à la rétention de matériau moulé ou d’autres particules dans l’évent, ce qui facilite le nettoyage de l’évent après une ou plusieurs utilisations du moule.
Par exemple, l’épaisseur E30 du revêtement poreux 30 est comprise entre 5 et 50 µm, et de préférence comprise entre 5 et 20 µm.
L’utilisation d’un revêtement poreux 30 est particulièrement adaptée lorsque l’évent 20 prend la forme d’une fente 22 et que cette fente 22 a une largeur l22 comprise entre 30 et 80 µm. La largeur l22 d’une fente 22 est la plus petite dimension de l’ouverture créée par cette fente 22 dans la surface intérieure moulante 12.
Idéalement, le revêtement poreux 30 a une épaisseur E30 comprise entre 5 µm et 20 µm lorsque l’évent 20 est une fente 22 dont la largeur l22 est comprise entre 30 µm et 55 µm, et le revêtement a une épaisseur comprise entre 20 µm et 50 µm lorsque l’évent 20 est une fente 22 dont la largeur l22 est comprise entre 55 µm et 80 µm.
Afin de se maintenir en position au-dessus de l’évent 20, l’opercule poreux 32 formé par le revêtement poreux repose au moins en partie sur la surface intérieure moulante 12 aux abords de l’évent 20. Idéalement, l’opercule poreux 32 repose sur au moins 2 mm sur la surface intérieure moulante 12 et tout autour de l’ouverture créée par l’évent 20 dans la surface intérieure moulante 12. Comme l’illustrent les figures 2 et 3, le revêtement poreux 30 peut aussi être présent sur toute la zone de la surface intérieure moulante 12 où se situe l’évent 20.
Avantageusement, le revêtement poreux 30 est en fluoropolymère. En étant réalisé dans un polymère fluoré, le revêtement poreux 30 offre aussi des propriétés antiadhésives utiles pour déloger l’objet moulé lors du démoulage.
Un élément moulant, par exemple d’un moule de cuisson d’un pneumatique, comprend généralement une pluralité d’évents 20. L’invention couvre un tel élément moulant 10 comprenant une pluralité d’évents 10, chacun recouvert par le revêtement poreux 30 sous forme d’un opercule poreux 32.
L’invention couvre aussi un moule, notamment de cuisson d’un pneumatique, comprenant au moins un élément moulant 10 avec au moins un évent 20 recouvert par le revêtement poreux 30, ainsi qu’un moule, notamment de cuisson d’un pneumatique, comprenant une pluralité d’éléments moulants 10 avec chacun une pluralité d’évents 20 recouverts par le revêtement poreux 30.
De préférence, l’élément moulant 10 est réalisé dans un matériau non poreux ou de manière à ne pas être poreux. Par non poreux, il est désigné une densité de matière supérieure à 98 %.
Procédé Parallèlement, l’invention couvre aussi un procédé de fabrication d’un élément moulant 10 avec au moins un évent 20 recouvert par le revêtement poreux 30. Selon l’invention, le procédé de fabrication d’un tel élément moulant 10 comprend les étapes suivantes : a) fabrication de l’élément moulant 10 et fabrication d’au moins un évent 20 dans cet élément moulant, b) application d’un revêtement poreux 30 sur la surface intérieure moulante 12 de l’élément moulant et dans une zone où débouche au moins un évent, le revêtement poreux formant un opercule poreux 32 en sortie de l’évent.
Plus en détail, le revêtement poreux 30 est appliqué de manière à peu pénétrer ou pas pénétrer dans l’évent. En tout cas, le revêtement poreux 30 est appliqué de manière à ce qu’il ne s’étende pas sur toute la profondeur de l’évent.
Dans une première variante de mise en œuvre de l’étape a), l’évent 20 vient de fabrication avec l’élément moulant 10. A cet effet, l’élément moulant 10 et l’évent 20 peuvent être fabriqués simultanément en fabrication additive, par exemple en fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective.
Dans une seconde variante de mise en œuvre de l’étape a), l’élément moulant 10 est fabriqué dans un premier temps, puis, dans un second temps, au moins un évent est réalisé dans cet élément moulant par enlèvement de matière. Dans cette seconde variante, l’enlèvement de matière peut être effectué par attaque chimique, par attaque chimique et électrolytique, par un usinage mécanique, à l’aide d’un faisceau laser, ou à l’aide d’un faisceau laser contenu dans un jet d’eau.
Dans une troisième variante de mise en œuvre de l’étape a), un évent 20 prend la forme d’une pièce rapportée dans l’élément moulant 10 et comprenant cet évent. A cet effet, un logement est prévu dans l’élément moulant 10 pour recevoir la pièce rapportée comportant l’évent. Ce logement peut venir de fabrication avec l’élément moulant, par exemple par fabrication additive, en fonderie ou en usinage, ou être créé par enlèvement de matière dans un élément moulant fabriqué lors d’une étape précédente.
Selon l’invention, l’épaisseur du revêtement poreux 30 appliqué à l’étape b) est comprise entre 5 et 50 µm, et de préférence entre 5 et 20 µm.
Par exemple, le revêtement poreux appliqué à l’étape b) est un revêtement en fluoropolymère. Ce type de revêtement offre des propriétés antiadhésives intéressantes pour le démoulage.
Différentes méthodes peuvent permettre d’appliquer le revêtement poreux 30 sur l’élément moulant 10 lors de l’étape b). Ainsi, le revêtement poreux appliqué à l’étape b) est appliqué par pulvérisation, par plongée dans un bain, ou par projection de poudre sur l’élément moulant 10 qui a été polarisé au préalable et qui subit par exemple une cuisson ou un chauffage ensuite pour polymériser la poudre.
Idéalement, quand l’évent 20 prend la forme d’une fente, le procédé prévoit que la fente 22 est fabriquée avec une largeur l22 comprise entre 30 et 80 µm lors de l’étape a).
Par exemple, lorsque l’évent 20 est une fente 22 dont la largeur l22 est comprise entre 30 µm et 55 µm, le procédé prévoit d’appliquer un revêtement ayant une épaisseur comprise entre 5 µm et 20 µm. Lorsque l’évent 20 est une fente 22 dont la largeur l22 est comprise entre 55 µm et 80 µm, le procédé prévoit d’appliquer un revêtement ayant une épaisseur comprise entre 20 µm et 50 µm.
Afin de favoriser l’adhésion du revêtement poreux 30 sur l’élément moulant, une étape de sablage de l’élément moulant 10 peut être effectuée entre les étapes a) et b). Avantageusement, lorsqu’une une étape de sablage de l’élément moulant est prévue après la fabrication de cet élément moulant 10 avec l’évent 20, l’évent est obturé ou protégé par un masque lors de cette étape de sablage.
OUTILLAGE ET PROCÉDÉ DE MOULAGE D’UN CONDUIT POUR UNE TURBOMACHINE D’AÉRONEF Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un outillage et un procédé de moulage d’un conduit pour une turbomachine d’aéronef.
Arrière-plan technique Il est connu, pour fabriquer un conduit en matériau composite pour une turbomachine d’aéronef, d’utiliser un outillage comprenant une membrane souple sur laquelle est disposée une préforme fibreuse et sèche, ainsi qu’un moule externe, composé de plusieurs parties, qui se place autour de la préforme fibreuse et sèche.
La préforme fibreuse sèche, en fibre de carbone et/ou fibre de verre, est disposée sur la membrane souple gonflée, puis les différentes parties du moule sont assemblées autour de l’ensemble membrane/préforme. Une fois la préforme placée dans l’outillage, une surface interne de la préforme se trouve contre la membrane souple et une surface externe de la préforme se trouve contre le moule externe.
Les différentes parties de l’outillage sont alors maintenues entres elles. Une fois l’ensemble fixé, l’outillage est chauffé et de la résine polymérisable destinée à imprégner et rigidifier la préforme est injectée dans l’outillage. La résine est injectée dans la préforme à l’aide d’un piston d’injection, avec un vide maintenu au niveau de la préforme. Une fois la préforme complètement injectée, les pistons cessent d’exercer une quelconque pression, et l’outillage continue de chauffer pour réaliser la polymérisation de la résine. Une fois le cycle de chauffage terminé, la pièce peut alors être démoulée.
Cependant, l’outillage de l’art antérieur présente de nombreux désavantages.
En particulier, dans le but de chauffer l’ensemble de la préforme lors du cycle de chauffage, il est nécessaire de chauffer l’ensemble du moule. L’outillage comporte ainsi un système de chauffage intégré dans les pièces du moule, notamment des crayons chauffants, c’est-à-dire des résistances disposées dans différents endroits des différentes parties du moule. La présence de ce système de chauffage oblige le moule à présenter des dimensions et une masse très importantes rendant notamment sa manipulation difficile.
En outre, le moule étant en acier, son inertie thermique ne permet pas d’avoir une homogénéité thermique correcte au niveau de la résine lors des phases de montée en température et de polymérisation. Cette inhomogénéité a en particulier un impact sur la santé matière et les besoins fonctionnelles de la pièce. L’inhomogénéité entraîne en particulier une mauvaise polymérisation, c’est-à-dire en particulier une température de transition vitreuse et un taux de polymérisation trop bas, ce qui a un impact négatif sur les propriétés mécaniques des matériaux et réduit les caractéristiques mécaniques de la pièce. Cette inhomogénéité peut entrainer également la formation d’indications non désirées, telles des délaminages (séparation physique entre les plis de renforcement, indiquant une discontinuité de résine à l’interface), des porosités, des pincements de fibre et/ou des décalages géométriques entrainant une réduction des caractéristiques mécaniques de la pièces finie, notamment un mauvais taux volumique de fibres pouvant conduire à une mise au rebut de la pièce finie.
Par ailleurs, la préforme fibreuse sèche est relativement épaisse avant compactage et injection, ce qui amène des difficultés de fermeture des différentes parties du moule externe et entraine des pincements locaux de fibres, des variations de géométrie sur la pièce finie au-delà des tolérances imposée, ce qui peut empêcher le montage de la pièce finie sur la turbomachine.
De plus la membrane souple ne permet pas d’appliquer une pression suffisante dans toutes les zones de la préforme. Des poches de résines sans renfort fibreux sont créées, créant des abattements mécaniques et réduisant de fait les caractéristiques mécaniques et la durée de vie de la pièce finie. Une mauvaise application de la pression génère aussi des variations élevées des taux volumique de fibres, néfaste aux caractéristiques mécaniques.
La est une vue schématique en coupe d’un cyclone selon un mode de réalisation de l’invention et son fonctionnement.
La illustre le même cyclone que celui représenté à la , selon une vue de dessus.
La est schéma de principe de mise en œuvre d'un procédé CLC.
La illustre un exemple de cyclone selon l’invention, selon un schéma en coupe (A), selon une vue de dessus (B), et selon une vue perspective (C).
La illustre des résultats de simulation du cyclone en fonctionnement représenté à la (B), et d’un cyclone classique comportant une entrée sous forme de conduit horizontal (A), et en particulier illustre le dépôt de particules solides sur la surface interne de la paroi inférieure de l’entrée des cyclones.
La illustre des résultats de simulation du cyclone selon un mode de réalisation de l’invention en fonctionnement représenté à la (B), et d’un cyclone classique comportant une entrée sous forme de conduit horizontal (A), et en particulier illustre la quantité de particules solides selon leur temps de résidence dans l’entrée des cyclones.
L'objet de l'invention est de proposer un cyclone pour la séparation gaz/solide dans une installation de combustion en boucle chimique d’une charge hydrocarbonée, et plus largement dans une installation d’oxydo-réduction en boucle chimique, mettant en œuvre des réacteurs fonctionnant en lit fluidisé circulant.
Le cyclone selon l’invention comporte une conduite d’entrée spécifique permettant de réduire le dépôt de particules solides à l’entrée du cyclone, d’éventuellement réaliser des réactions chimiques au sein du cyclone, ainsi qu’améliorer l’efficacité du cyclone, en particulier l’efficacité de collecte des particules.
Par installation/procédé d’oxydo-réduction en boucle chimique mettant en œuvre au moins un réacteur fonctionnant en lit fluidisé circulant, on entend une installation/procédé CLC tel que décrit plus en détail plus bas, mais également d’autres installations/procédés d’oxydo-réduction en boucle chimique tel que les installations/procédés de reformage en boucle chimique (CLR en référence à l’expression « Chemical Looping Reforming » selon la terminologie anglo-saxonne) ou les installation/procédés de CLOU (en référence à l’expression « Chemical Looping Oxygen Uncoupling » selon la terminologie anglo-saxonne).
Les installations CLC comprennent généralement deux réacteurs distincts : un réacteur de réduction (ou réacteur de combustion) et un réacteur d’oxydation (ou réacteur air). Dans le réacteur de réduction a lieu la réduction d’un solide porteur d’oxygène au moyen d’un combustible, ou plus généralement d’un gaz, liquide ou solide réducteur. Les effluents du réacteur de réduction contiennent principalement du CO 2 et de l'eau, permettant un captage facile du CO 2 . Dans le réacteur d'oxydation, la restauration du solide porteur d’oxygène à son état oxydé par contact avec l'air ou tout autre gaz oxydant permet de générer corrélativement un effluent chaud, vecteur d’énergie, comportant le porteur d’oxygène réoxydé, et un flux gazeux appauvri en oxygène, typiquement un flux d’azote pauvre ou dépourvu d’oxygène dans le cas où de l’air est utilisé.
Dans la présente description, il est fait référence à des installations/procédés d’oxydo-réduction en boucle chimique (CLC, CLR, CLOU), en particulier CLC, en lit fluidisé circulant, c’est-à-dire dans lesquels des régimes de fluidisation du solide porteur d’oxygène sous forme de particules permettent son transport et sa circulation dans l’installation.
L’installation et le procédé CLC mettant en œuvre un tel cyclone sont décrits plus loin, à la suite de la description du cyclone ci-après.
Dans la présente description, les expressions « masse active oxydo-réductrice » ou de manière abrégée « masse active », « matériau transporteur d'oxygène », « solide porteur d’oxygène » ou « porteur d’oxygène » sont équivalentes. La masse oxydo-réductrice est dite active en rapport avec ses capacités réactives, dans le sens où elle est apte à jouer son rôle de transporteur d'oxygène dans le procédé CLC en captant et libérant de l'oxygène.
Chaque deuxième dispositif de percussion 30 comprend avantageusement au moins : - un cylindre 31 dont l'extrémité inférieure est fermée et l'extrémité supérieure est en partie obturée par une butée 32 recevant sur sa partie supérieure l'extrémité perforable 8 de la deuxième cartouche 5 de gaz, - un piston 33 muni d'une extrémité perforante 34 orientée en direction de l'extrémité supérieure dudit cylindre 31 et coulissant entre une position "normale" dans laquelle son extrémité perforante 34 n'est pas en contact avec la deuxième cartouche 5 de gaz et une position "activation" dans laquelle ladite extrémité perforante 34 a perforé l'extrémité perforable 8 de ladite deuxième cartouche 5 de gaz, et - un organe de retenue permettant de maintenir ledit piston 33 dans sa position "normale".
Le cylindre 31 de chaque deuxième dispositif de percussion 30 comprend en partie supérieure au moins un orifice de refoulement 35 mettant en relation l'intérieur dudit carter de libération 3 et l'extérieur du dispositif de gonflage 1, afin de permettre le passage du gaz provenant de la deuxième cartouche 5 de gaz associée vers l'intérieur dudit gilet gonflable de sécurité. Pour obtenir un refoulement optimal permettant un déploiement rapide du gilet gonflable de sécurité, on comprend bien que chaque orifice de refoulement 35 est avantageusement positionné sous et au plus près de la butée 32 correspondante.
En outre, le cylindre 31 de chaque deuxième dispositif de percussion 30 comporte au moins un orifice de dégazage 36 mettant en relation l'intérieur de cette dernière et l'extérieur du dispositif de gonflage 1, afin d'évacuer le gaz compris entre l'extrémité inférieure dudit cylindre 31 et le piston 33 en position "activation" et de permettre le retour dudit piston 23 vers sa position "normale" en évitant les effets de rebond.
Selon un mode de réalisation avantageux, le piston 33 de chaque deuxième dispositif de percussion 30 est réalisé à partir d'un matériau ferromagnétique et l'organe de retenue associé est un aimant.
Les extrémités perforantes 24, 34 respectives des pistons 23, 33 sont, de manière classique, des aiguilles de section transversale circulaire et les extrémités perforables 7, 8 respectives des première et deuxième cartouches 4, 5 de gaz sont des opercules circulaires.
Par ailleurs, le carter de libération 3 comprend un conduit principal 13 en forme globale de J et mettant en relation fluidique la partie supérieure du cylindre 21 du premier dispositif de percussion 20 avec l'extrémité inférieure du cylindre 31 de chaque deuxième dispositif de percussion 30 par le biais d'un conduit secondaire 14 globalement vertical débouchant d'un côté sous l'extrémité inférieure dudit cylindre 31 de chaque deuxième dispositif de percussion 30 et de l'autre dans ledit conduit principal 13. Le conduit principal 13 et chaque conduit secondaire 14 permettent d'acheminer le gaz contenu dans la première cartouche 4 de gaz et libéré par le piston 23, lors de son passage de sa position "normale" à sa position "activation", jusqu'au sous chaque piston 33 afin de mettre en mouvement ledit piston 33 de sa position "normale" à sa position "activation".
Compte tenu de la nécessité d'obtenir un déploiement très rapide du gilet gonflable de sécurité, on comprend bien que le temps d'activation du dispositif de gonflage 1 doit être très court, la perforation des deuxièmes cartouches 5 de gaz devant classiquement s’effectuer dans un lapse de temps de l'ordre de 10 millisecondes suivant la perforation de la première cartouche 4 de gaz. On comprend également bien que la configuration du carter de libération 3 du dispositif de gonflage 1 de conception en apparence simple nécessite de longs travaux de développement et de mise au point. En effet, pour obtenir un temps d'activation du dispositif de gonflage 1 le plus court possible, il est nécessaire notamment que les pistons 33 des deuxièmes dispositifs de percussion 30 possèdent tous en fin de course une énergie suffisante pour perforer de façon optimale les deuxièmes cartouches 5 de gaz associées, tout en garantissant un encombrement réduit et un fonctionnement fiable et pérenne dudit dispositif de gonflage 1.
Tout d'abord, si l'on veut maximiser le débit de gaz lors de la perforation des première et deuxième cartouches 4, 5 de gaz, il faut chercher à avoir des extrémités perforantes 24, 34 respectives des pistons 23, 33 les plus larges possible, afin de perforer la quasi-totalité des extrémités perforables 7, 8 respectives des première et deuxième cartouches 4, 5 de gaz, sans nuire au bon fonctionnement du dispositif de gonflage 1.
De même, pour garantir la perforation de la première cartouche 4, on comprend bien qu'il est nécessaire, d'une part, que le piston 23 du premier dispositif de percussion 20 coulisse parfaitement dans le cylindre 21 associé et, d'autre part, que l'organe de poussée du premier dispositif de percussion principal 20, avantageusement un ressort hélicoïdal de compression, délivre une énergie potentielle Epr supérieure à l'énergie Epc4 nécessaire à la perforation de l'extrémité perforable 7 de la première cartouche 4 de gaz, l'énergie Epc4 étant une valeur connue car la première cartouche 4 de gaz est un produit du commerce. Pour cela, des essais ont montrés que, compte tenu de la vitesse de déplacement dudit piston 23, la longueur de ce dernier doit être supérieure ou égale à 1,5 fois son diamètre, afin d'éviter tout risque d'arcboutement. De plus, le ressort hélicoïdal de compression doit avoir, d'une part, un diamètre inférieur au diamètre du piston 23 du premier dispositif de percussion 20 et, d'autre part, une raideur et une longueur détendu permettant d'obtenir une énergie potentielle Epr supérieure à l'énergie Epc4. Enfin, une fois l'extrémité perforable 7 de la première cartouche 4 de gaz perforée, pour permettre au gaz contenu dans ladite la première cartouche 4 de s'échapper par le conduit principal 13, un volume résiduel Ve doit subsister entre la butée 22 du premier dispositif de percussion 20 et la face supérieure dudit piston 23 associé en position "activation", ce volume résiduel Ve a avantageusement une hauteur He au moins égale à la largeur de de l'extrémité perforable 7 de la première cartouche 4 de gaz, cette largeur correspondant, le cas échéant, au diamètre de l'opercule de la première cartouche 4 de gaz. On comprend bien que cette hauteur He a une incidence sur les dimensions et caractéristiques des piston 23 et ressort hélicoïdal de compression.
En outre, pour garantir la perforation des deuxièmes cartouches 5 de gaz, on comprend bien qu'il est nécessaire que l'énergie cinétique Ecg du gaz libéré par la première cartouche 4 de gaz et mettant en mouvement le piston 33 de chaque deuxième dispositif de percussion 30 soit supérieure à l'énergie Epc5 nécessaire à la perforation des extrémités perforables 8 des deuxième cartouches 5 de gaz, l'énergie Epc5 étant au valeur connue car les deuxième cartouches 5 de gaz sont des produits du commerce.
De nombreux essais ont permis de montrer que pour obtenir une énergie cinétique Ecg suffisante pour perforer les extrémités perforables 8 des deuxième cartouches 5 de gaz, le dispositif de gonflage 1 doit être conformé pour que la valeur de V 1 /V 0 soit comprise entre 1 et 3, avec V 0 correspondant à la somme des valeurs du volume résiduel Ve, du volume Vcp du conduit principal 13 et des volumes Vcs des conduits secondaires 14, et V 1 correspondant à la somme des valeurs du volume V 0 défini précédemment et des volumes Vtph occupés par le gaz libéré dans les cylindres 31 des deuxièmes dispositifs de percussion 30 lorsque les pistons 33 correspondants sont en fin de course haute, c'est-à-dire en position "activation".
De même, comme évoqué précédemment, des essais ont montrés que, compte tenu de la vitesse de déplacement du piston 33 de chaque deuxième dispositif de percussion 30, la longueur dudit piston 33 doit être supérieure ou égale à 1,5 fois son diamètre, afin d'éviter tout risque d'arcboutement.
Concernant chaque conduit secondaire 14, des essais ont déterminé que la somme des valeurs de la surface de la section transversale du conduit secondaire 14 associé à chaque deuxième dispositif de percussion 30 doit être supérieure ou égale à la valeur de la section transversale du conduit principal 13. On comprend alors bien que cette configuration permet d'avoir une diminution de section au niveau de chaque conduit secondaire 14, ce qui a pour conséquence d'augmenter la vitesse du gaz libéré. Par ailleurs, la longueur dudit conduit secondaire 14 est avantageusement réduite au minimum afin de ne pas augmenter les dimensions du carter de libération 3 du dispositif de gonflage 1, mais doit cependant être suffisante pour protéger ledit conduit secondaire 14 du choc généré par le retour du piston 33 correspondant, le volume de gaz libéré contenu dans ledit conduit secondaire 14 faisant alors office d'amortisseur gazeux.