INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Classiquement, la technique de fonderie à cire perdue consiste en premier lieu à réaliser un modèle en cire, ou en tout autre matériau facilement éliminable par la suite, de la pièce à réaliser. Ce modèle peut comprendre une ou plusieurs pièces interne formant un noyau en céramique qui figurent des cavités que l’on souhaite voir apparaitre à l’intérieur de l’aubage. Le modèle en cire est ensuite trempé plusieurs fois dans des barbotines constituées d’une suspension de particules céramiques pour confectionner, par des opérations dite de stucage et de séchage, un moule carapace.
On procède ensuite au décirage de la cire que l’on élimine du moule carapace, qui est une opération par laquelle on élimine de la carapace la cire ou le matériau constituant le modèle d'origine. Après cette élimination, on obtient un moule céramique dont la cavité reproduit toutes les formes de l'aube et qui renferme encore le noyau céramique destiné à générer les cavités internes de celle-ci. Le moule subit ensuite un traitement thermique, c’est-à-dire une « cuisson » à haute température qui lui confère les propriétés mécaniques nécessaires.
Le moule carapace est alors prêt pour la fabrication de la pièce métallique par coulée. Après contrôle de l'intégrité interne et externe du moule carapace, l'étape suivante consiste à couler un métal en fusion, qui vient occuper les vides entre la paroi intérieure du moule carapace et le ou les noyaux, puis à le solidifier. Dans le domaine de la fonderie à cire perdue, on distingue actuellement plusieurs techniques de solidification et plusieurs techniques de coulée, selon la nature de l'alliage et les propriétés attendues de la pièce résultant de la coulée. Il peut s'agir de solidification dirigée à structure colonnaire (DS), de solidification dirigée à structure monocristalline (SX) ou de solidification équiaxe (EX).
Après la coulée de l'alliage, on casse la carapace par une opération de décochage. Au cours d'une autre étape, on élimine chimiquement le noyau céramique qui est resté enfermé dans l'aube obtenue. L'aube métallique obtenue subit ensuite des opérations de parachèvement qui permettent d'obtenir la pièce finie.
Des exemples de réalisation d'aubes de turbine par la technique de fonderie à la cire perdue sont donnés dans les demandes de brevets FR2875425 et FR2874186 de la demanderesse.
Dans un certains cas d’aubes, le noyau comprend une pluralité de tiges, par exemple en quartz, qui s’étendent longitudinalement à l’intérieur de l’aube. Ces tiges sont destinées à former un circuit de refroidissement des aubes en fonctionnement. Cependant, la technique de coulée actuelle consiste à faire couler du métal en trois endroits, le talon ou tête de l’aube, le pied de l’aube destiné à être monté sur un disque et au niveau d’une partie médiane de la pale de l’aube. Dans certaines configurations, les modèles d’aubes en cire sont positionnés de manière à avoir le pied en position basse c’est-à-dire avec le pied orienté vers le bas selon une direction sensiblement vertical et sensiblement parallèle à la direction longitudinale de l’aube.
Les extrémités basses des aubes, c’est-à-dire les pieds des aubes sont reliées les unes aux autres par une couronne inférieure et les extrémités hautes des aubes, c’est-à-dire les talons, sont reliés par une couronne supérieure. Ces couronnes sont conformées de telle manière qu’il est difficile de séparer chacune des aubes de la grappe métallique, ce qui s’avère compliqué.
Par ailleurs, l’arrivée de métal en fusion au niveau de la partie médiane de l’aube se fait sensiblement perpendiculaire aux tiges, ce qui induit une forte contrainte mécanique. Au surplus, le métal en fusion est environ à 1500°C alors que les tiges sont à environ 900°C, ce qui induit un choc thermique. Enfin, l’injection de métal au niveau de la pale s’avère néfaste à la réalisation de la surface de la pale de l’aube puisqu’il s’agit d’une partie destinée à venir en contact avec l’air chaud. Ces deux contraintes mécanique et thermique conduisent à fragiliser les tiges qui peuvent casser. Il s’ensuit que certaines des aubes peuvent ne pas être conformes aux spécifications et sont donc mise au rebut de sorte que le cout augmente les temps de fabrication et les coûts. Les difficultés précitées sont d’autant plus importantes que les tiges présentent une section de faible diamètre et sont en nombre important.
A cet effet, elle propose un assemblage pour la fabrication d’aubes de turbomachine en moulage à la cire perdue comprenant au moins un modèle d’aube en cire s’étendant selon une direction longitudinale entre un pied comportant une partie non fonctionnelle de pied en cire et un talon comportant une partie non fonctionnelle de talon en cire, chaque modèle d’aube en cire étant relié à une partie centrale pour l’alimentation en métal en fusion, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un barreau en cire s’étendant longitudinalement et relié à la partie non fonctionnelle de talon, ce barreau comportant une première extrémité dépassant au-delà de la partie non fonctionnelle de pied dans un premier sens de la direction longitudinale opposé à celui orienté vers le talon.
Selon l’invention, le modèle d’aube en cire ne comprend pas de point d’injection de métal au niveau de la partie médiane de la pale. L’injection de métal fondue est réalisée au niveau des parties non fonctionnelles de pied et des parties non fonctionnelles de talon des modèles d’aubes en cire, ce qui évite un usinage complexe au niveau des pales de chaque aube ainsi que les problèmes de contrainte mécanique et thermique évoquées précédemment. Par ailleurs, l’invention intègre un ou plusieurs barreaux reliés aux parties non fonctionnelles de talon des aubes, ce ou ces barreaux permettant d’éviter la formation de porosités dans le talon de chaque aube du fait de leur allongement au-delà de la partie non fonctionnelle de pied des aubes selon le premier sens comme indiqué ci-dessus. L’assemblage selon l’invention est destiné à être utilisé avec les pieds d’aubes en position haute et les talons des aubes en position basse de sorte que le métal fondu s’écoule depuis le pied vers les talons des aubes. Le positionnement inversé des aubes par rapport à la technique antérieure permet de réaliser la solidification du pied après le talon puisque le pied d’une aube est plus massif que le talon de l’aube.
Une « partie fonctionnelle » désigne une partie de la pièce destinée à former une partie de la géométrie finale de la pièce et qui a donc un impact sur la géométrie finale de la pièce. A contrario, une « partie non fonctionnelle » ne participe pas à la géométrie finale de la pièce et est donc destinée à être éliminée.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le modèle d’aube en cire peut comprendre une pluralité de noyau de forme allongée, par exemple en quartz, s’étendant longitudinalement dans l’épaisseur de la pale du modèle d’aube en cire. L’invention est particulièrement intéressante en combinaison avec des inserts ou noyaux de forme allongée selon la direction longitudinale.
Selon un autre caractéristique, l’assemblage comprend N barreaux, chaque barreau étant associé à K modèles d’aubes en cire, N étant supérieur ou égal à 2 et K étant supérieur.
Comme connu en soi, l’oscillation mécanique des éléments piézoélectriques 15 est approximativement sinusoïdale, ainsi que représenté sur les figures 2, 4, 8 et 10 par la courbe 26 illustrant la déformation mécanique totale des éléments piézoélectriques 15 au cours d’un cycle de résonance respectif. La déformation mécanique totale des éléments piézoélectriques 15 est la somme de déformations mécaniques élémentaires de chacun des éléments piézoélectriques 15.
Une augmentation ou une diminution de l’énergie stockée sur une période conduit respectivement à une augmentation ou à une diminution de l’amplitude d’oscillation. Par ailleurs, lors d’une phase à charge sensiblement constante aux bornes des ensembles piézoélectriques 12A, 12B, c’est-à-dire lorsque les éléments piézoélectriques 15 sont placés dans un circuit électrique sensiblement ouvert, avec un faible échange de charges électriques entre les éléments piézoélectriques 15 et l’extérieur, une augmentation de l’amplitude des oscillations engendre une augmentation de la vitesse de variation de la tension V p aux bornes des ensembles piézoélectriques 12A, 12B, et lors d’une phase II, IV, VI à tension sensiblement constante aux bornes des ensembles piézoélectriques 12A, 12B, cette augmentation d’amplitude d’oscillation conduit à une augmentation du courant I L circulant dans les éléments piézoélectriques 15.
Par charge sensiblement constante, on entend un échange d’une charge avec l’extérieur qui est inférieur à 10% de la charge qui aurait été échangée avec l’extérieur si la tension avait été maintenue constante. Autrement dit, par charge sensiblement constante, on entend une variation de charge inférieure à 10% de la charge qui aurait été échangée avec l’extérieur des ensembles piézoélectriques 12A, 12B si la tension aux bornes des ensembles piézoélectriques 12A, 12B avait été maintenue constante sur la durée temporelle considérée.
Par circuit électrique sensiblement ouvert, on entend un circuit dont un éventuel courant de fuite conduit à une variation de charge des ensembles piézoélectriques 12A, 12B inférieure à 10% de la charge qui aurait été échangée avec l’extérieur des ensembles piézoélectriques 12A, 12B si la tension aux bornes des ensembles piézoélectriques 12A, 12B avait été maintenue constante sur la durée temporelle considérée.
Par tension sensiblement constante, on entend une variation de tension inférieure à 20%, de préférence inférieure à 10%, de la tension d’entrée ou de sortie du convertisseur 10. À titre d’exemple, si la tension d’entrée du convertisseur 10 est égale à 100V, alors la variation de tension lors de chaque phase II, IV, VI à tension sensiblement constante, c’est-à-dire sur chaque palier à tension sensiblement constante, est inférieure à 20% de cette tension, c’est-à-dire inférieure à 20V ; de préférence inférieure à 10 % de cette tension, c’est-à-dire inférieure à 10V. Chaque phase à tension sensiblement constante est également appelée palier de tension.
Le convertisseur 10 comporte alors plusieurs interrupteurs K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 , K 6 , K 7 , K 8 visibles sur les figures 1, 3, 6 et 9, K 1 ,1 , K 2 ,1 , K 3 ,1 , K 4 ,1 , K 1 ,2 , K 2 ,2 , K 3 ,2 , K 4 ,2 , K 5 , K 6 , K 7 , K 8 visibles sur la , aptes à être commandés pour alterner des phases II, IV, VI à tension sensiblement constante et des phases I, III, V à charge sensiblement constante aux bornes des ensembles piézoélectriques 12A, 12B, à l’intérieur de périodes de durée sensiblement constante correspondant à la fréquence de fonctionnement du convertisseur 10, dépendant de la fréquence de résonance, également appelée fréquence propre, des éléments piézoélectriques 15. Les phases I, III, V à charge sensiblement constante permettent, en régime établi ou permanent, de passer d’une tension constante à une autre et de fermer les interrupteurs qui doivent l’être lorsque la tension à leurs bornes est de préférence nulle afin d’avoir une commutation dite à zéro de tension, également appelée commutation en mode ZVS (de l’anglais Zero Voltage Switching ).
Le convertisseur 10 comprend un premier pont de commutation 30 comportant deux premières branches de commutation 32, chaque première branche de commutation 32 comportant au moins un premier interrupteur 36. Chaque ensemble piézoélectrique 12A,12B comporte une première extrémité 16 connectée au premier pont de commutation 30 ; et chaque premier interrupteur 36 est connecté entre une borne 34 d’application de la tension d’entrée V in et une première extrémité 16 respectives.
Parmi les deux bornes d’application 34 de la tension d’entrée V in , l’une présente un potentiel inférieur, noté V inn , et l’autre présente un potentiel supérieur, noté V inp . Le premier pont de commutation 30 est de préférence constitué des deux premières branches de commutation 32.
Dans les exemples des figures 1, 3, 5, 6 et 9, chaque première branche de commutation 32 comporte deux premiers interrupteurs 36 connectés en série et reliés entre eux en un premier point milieu 38. Chaque première branche de commutation 32 est de préférence constituée des deux premiers interrupteurs 36.
Lorsque chaque première branche de commutation 32 comporte deux premiers interrupteurs 36 connectés en série et reliés entre eux en un premier point milieu 38 respectif, chaque premier point milieu 38 forme une première extrémité 16 respective.
Dans les exemples des figures 1, 3, 5, 6 et 9, chaque première branche de commutation 32 est connectée entre les deux bornes 34 d’application de la tension d’entrée V in .
Dans ces exemples, les deux premiers interrupteurs 36 sont notés K 5 , K 6 pour l’une des deux premières branches de commutation 32, et respectivement K 7 , K 8 pour l’autre des deux premières branches de commutation 32.
Par souci de distinction entre les premiers interrupteurs 36 connectés directement au premier ensemble piézoélectrique 12A et ceux connectés directement au deuxième ensemble piézoélectrique 12B, les premiers interrupteurs 36 connectés directement au premier ensemble piézoélectrique 12A sont également notés 36A, et les premiers interrupteurs 36 connectés directement au deuxième ensemble piézoélectrique 12B sont également notés 36B.
Dans les exemples des figures 1, 3, 5, 6 et 9, les premiers interrupteurs 36A connectés directement au premier ensemble piézoélectrique 12A sont aussi notés K 5 , K 6 , et les premiers interrupteurs 36B connectés directement au deuxième ensemble piézoélectrique 12B sont aussi notés K 7 , K 8 .
De même, le premier point milieu 38 connecté directement au premier ensemble piézoélectrique 12A est également noté 38A, et le premier point milieu 38 connecté directement au deuxième ensemble piézoélectrique 12B est également noté 38B.
Le convertisseur 10 comprend un deuxième pont de commutation 40 comportant deux deuxièmes branches de commutation 42, chaque deuxième branche de commutation 42 comportant au moins un deuxième interrupteur 46. Chaque ensemble piézoélectrique 12A, 12B comporte une deuxième extrémité 18 connectée au deuxième pont de commutation 40 ; et chaque deuxième interrupteur 46 est connecté entre une borne 44 de fourniture de la tension de sortie V out et une deuxième extrémité 18 respectives.
En particulier, l’ensemble de verrouillage comprend une base d’un dispositif de cathéter et un raccord.
En pratique, la base présente une première partie d’extrémité, une partie centrale et une deuxième partie d’extrémité, la base ayant une surface supérieure et une surface inférieure, la surface supérieure comprenant un premier élément de verrouillage.
Par ailleurs, le raccord comprend un corps de raccord et une conduite, la conduite définissant un chemin de fluide et étant couplée à un tube, le corps de raccord comprenant une surface supérieure et une surface inférieure, la surface inférieure comprenant un deuxième élément de verrouillage qui présente une forme complémentaire à celle du premier élément de verrouillage et qui est configuré pour évoluer entre une configuration d’engagement et une configuration de verrouillage.
En pratique, dans la configuration d’engagement, le premier élément de verrouillage et le deuxième élément de verrouillage entrent en prise l’un avec l’autre.
Par ailleurs, dans la configuration de verrouillage, en réponse à une rotation du raccord par rapport à la base dans une direction de verrouillage prédéterminée, la conduite se trouve au-dessus d’une partie d’extrémité de la base, dite partie d’extrémité de verrouillage, et le premier élément de verrouillage et le deuxième élément de verrouillage sont en prise l’un avec l’autre de sorte que le raccord et la base sont verrouillés l’un par rapport à l’autre, en direction verticale et horizontale.
Dans l’invention, le capuchon comprend un corps de capuchon en matériau élastiquement déformable, le corps de capuchon comprenant un corps de capuchon ayant une paroi supérieure et une première paroi verticale qui supporte la paroi supérieure et qui est raccordée au niveau d’une extrémité arrière de la paroi supérieure.
En particulier, la première paroi verticale comprend une première ouverture de passage qui s’étend sur tout ou partie d’une largeur et/ou d’une hauteur de la première paroi verticale et qui, - dans la configuration d’engagement, est destinée à être traversée par le tube, - dans la configuration de verrouillage, est destinée à entourer étroitement, au moins, tout ou partie de la conduite et de la partie d’extrémité de verrouillage, de manière à verrouiller en rotation la base et le raccord l’un par rapport à l’autre,.
En outre, la paroi supérieure comprend une surface intérieure qui définit un logement creux qui, dans la configuration de verrouillage, est destiné à recevoir étroitement, par clipsage, tout ou partie de la surface supérieure du corps de raccord
Par ailleurs, le corps de capuchon est agencé de sorte que la surface supérieure du corps de raccord ne peut pénétrer dans le logement qu’après que la première ouverture de passage entoure tout ou partie de la conduite et de la partie d’extrémité de verrouillage.
Dans un premier mode réalisation, le corps de capuchon présente une section en forme de L.
Dans une mise en œuvre du premier mode de réalisation, la paroi supérieure présente une surface extérieure qui comprend une portion de déclipsage qui fait saillie en porte-à-faux vers l’extérieur depuis une extrémité avant de la paroi supérieure et qui, dans la configuration de verrouillage, est configurée pour être inclinée manuellement sous l’effet d’une force exercée sur une surface inférieure de la portion de déclipsage pour entraîner le déclipsage de la surface supérieure du corps de raccord du logement.
Dans un deuxième monde de réalisation, la largeur de la première ouverture de passage, dans son état non déformé, est inférieure à une largeur de partie centrale de la base mode réalisation.
Dans un troisième monde de réalisation, la première paroi verticale est configurée pour que dans la configuration de verrouillage, une portion de la partie d’extrémité de verrouillage dépasse d’une longueur prédéterminée au-delà d’une face arrière de la première ouverture de passage.
Dans un quatrième monde de réalisation, la paroi supérieure et la première paroi verticale sont réalisées d’un seul tenant.
Dans un cinquième monde de réalisation, le capuchon comprend en outre une deuxième paroi verticale qui supporte la paroi supérieure et qui est raccordée au niveau d’une extrémité avant de la paroi supérieure de sorte que le corps de capuchon présente une section en forme de U, la deuxième paroi verticale comprenant une deuxième ouverture de passage qui s’étend sur tout ou partie d’une largeur et/ou d’une hauteur de la deuxième paroi verticale et qui, - dans la configuration de verrouillage, est destinée à entourer étroitement, au moins, la partie d’extrémité de la base qui est opposée à la partie d’extrémité de verrouillage, dite extrémité opposée, de manière à verrouiller encore davantage en rotation la base et le raccord l’un par rapport à l’autre
Par ailleurs, le corps de capuchon est agencé de sorte que la deuxième ouverture de passage ne peut entourer la partie d’extrémité opposée qu’après que la surface supérieure du corps de raccord pénètre dans le logement.
Usuellement, la compression est appliquée au moyen de tirants mécaniques qui sont agencés autour des différents accumulateurs empilés par groupe. Ainsi par exemple, la demande de brevet FR2963484 divulgue une solution de reprise d’efforts d’un pack-batterie d’accumulateurs prismatiques rigides au moyen de tirants filetés.
Le couple de serrage appliqué aux tirants détermine la force de compression appliquée sur les cellules.
L’utilisation de tirants mécaniques nécessite plus de volume pour le pack-batterie et oblige d’avoir un ancrage au niveau des plaques de compression suffisamment robuste pour tenir les contraintes mécaniques.
En outre, un inconvénient majeur des tirants mécaniques est qu’il est très difficile de maîtriser la force de compression au cours du fonctionnement des accumulateurs du pack-batterie, ainsi qu’au cours de leur vieillissement. En effet, lors de la charge et de la décharge des accumulateurs, et lors de leur vieillissement, ceux-ci ont tendance à subir des variations de volume par gonflement/dégonflement des cellules.
Le brevet US7858224B2 divulgue une solution mécanique alternative aux tirants mécaniques: la compression est assurée par le serrage de deux sangles disposées sur des plaques de compression de part et d’autre d’un empilement d’accumulateurs agencés côte à côte et séparées par des plaques d’entretoise à l’intérieur desquelles un fluide caloporteur circule. Ce dispositif de serrage par sangles et plaques de compression présente le même inconvénient majeur qu’un dispositif à tirants mécaniques.
Le brevet US6372377B1 divulgue un pack-batterie d’accumulateurs de type nickel-hydrure métallique Ni-MH, sous la forme d’un module d’accumulateurs empilés qui met en œuvre des barres métalliques positionnées le long des quatre côtés du module et sont soudées aux quatre coins du module où les barres se rencontrent, formant ainsi une bande continue autour du module. Ce dispositif de serrage par barres métalliques soudées ne permet pas de gestion de la compression dans le temps. En outre, la compression appliquée est uni-axiale.
Une solution déjà industrialisée par un constructeur de véhicules automobiles fait appel à un robot pour la mise en place de plaques d’aluminium qui sont soudées au sein d’un module de batterie.
Cette solution nécessite des moyens industriels complexes sans possibilité de démontage et de réglage de la compression ni initialement, ni au cours du fonctionnement des accumulateurs du pack-batterie, ainsi qu’au cours de leur vieillissement.
Outre les inconvénients précités, toutes les solutions mécaniques proposées jusqu’à présent impliquent nécessairement le rajout de pièces mécaniques conséquentes (plaques de compression, tirants, sangles, barres…), ce qui alourdit les pack-batteries et peut complexifier leur assemblage.
Il existe un besoin d’améliorer les solutions de compression (reprise des efforts mécaniques) des accumulateurs d’un module ou pack-batterie, notamment afin d’augmenter la durée de vie de ce dernier et ce, de manière optimisée en termes de puissance, encombrement et poids et de permettre un assemblage aisé et démontable.
En outre, l’amélioration ne doit pas se faire au détriment du besoin de maitrise de la sécurité de fonctionnement de chaque accumulateur.
- une pluralité d’accumulateurs, accolés les uns sur les autres, en particulier de géométrie prismatique, chaque accumulateur comprenant chacun au moins une cellule électrochimique C formée d’une cathode, d’une anode et d’un électrolyte intercalé entre la cathode et l’anode, et un emballage souple ou rigide agencé pour contenir avec étanchéité la cellule électrochimique;
La dimension circonférentielle des ouvertures est suffisamment élevée pour que les bandes radiales entre les ouvertures soient suffisamment fines pour permettre la déformation des ponts de matière.
La dimension circonférentielle d’une ouverture peut être supérieure à sa dimension radiale. Par exemple, la dimension circonférentielle d’une ouverture peut être égale à au moins 1,1 fois, mieux à au moins 1,3 fois, mieux à au moins 1,5 fois, mieux à au moins 2 fois sa dimension radiale.
En variante, la dimension circonférentielle d’une ouverture peut être inférieure à sa dimension radiale. En variante encore, la dimension circonférentielle d’une ouverture peut être égale à une dimension radiale. Les ouvertures peuvent être de forme sensiblement triangulaire, rectangulaire, circulaire, ovale, oblongue, trapézoïdale, multilobée.
Les ouvertures peuvent toutes être identiques pour une même tôle. En variante au moins deux ouvertures peuvent être de formes et/ou de tailles différentes. Les ouvertures peuvent toutes être identiques pour un même paquet de tôle. En variante au moins deux tôles d’un même paquet peuvent comporter des ouvertures de formes et/ou de tailles différentes.