INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La présente invention trouvera son application pour des SST sur des réseaux de chaleur, urbains, ruraux ou industriels ainsi que dans le stockage de l’énergie solaire. L’invention pourra également trouver des applications dans l’habitat, le transport thermique hors réseaux (camions, bateaux...) et le management thermique de systèmes embarqués.
ETAT DE LA TECHNIQUE Les systèmes de stockage thermique (SST) permettent notamment une meilleure intégration des énergies renouvelables intermittentes lorsqu’ils sont insérés sur un réseau de chaleur. Les SST par chaleur latente ont l’avantage d’avoir des densités de stockages plus élevées (jusqu’à plus de 100kWh/m 3 ) que les technologies par chaleur sensible, principalement utilisées aujourd’hui. Toutefois les performances d’un SST par chaleur latente sont intimement liées aux propriétés du Matériau à Changement de Phase (MCP) utilisé pour stocker la chaleur latente. Il est donc nécessaire de proposer de nouveau MCP plus performant, plus stable chimiquement, inoffensif et si possible biosourcé.
Dans ce contexte les mélanges de MCPs sont de plus en plus étudiés, car ils permettent notamment d’abaisser la température de fusion du mélange par rapport à celles de chacun des composants du mélange. Les eutectiques binaires, des mélanges de deux matériaux dans des proportions spécifiques permettant d’obtenir le même comportement en fusion qu’un corps pur, sont particulièrement étudiés. Ces différents mélanges permettent d’élargir le catalogue de MCPs disponible et donc d’aller chercher de nouvelles températures d’application.
Par exemple, pour une utilisation sur les réseaux de chaleur, les températures maximales fournies par le réseau ont tendance à diminuer et le développement de nouveaux MCPs adaptés à ces températures plus faibles est alors nécessaire. Une solution consiste à utiliser des mélanges de plusieurs MCPs, individuellement utilisés pour des températures de stockage plus élevées. Le xylitol et l’érythritol, à titre d’exemple, sont deux alcools de sucre identifiés comme des MCPs prometteurs pour des applications entre 90°C et 120°C. Toutefois, ces deux matériaux peuvent former un eutectique binaire avec une température de fusion permettant des applications à 80°C, mieux adapté aux températures des sous-stations de réseau de chaleur urbain.
Des compositions de mélanges pour diverses applications sont décrites dans la littérature scientifique.
A l’échelle du laboratoire, la préparation de ces mélanges est relativement simple et est souvent réalisée en mélangeur ou agitateur de type Turbula®. Les différents composants du mélange sont broyés et agités sous forme de poudre pour homogénéiser le produit final avant son utilisation comme matériau de stockage thermique.
Habituellement, les MCPs à l'état solide, notamment sous forme de poudre, sont mélangés et livrés sous cette forme pour ensuite effectuer le remplissage des cuves des SST sous leur forme solide ou éventuellement directement sous forme liquide.
Pour des cuves de stockage thermique pouvant utiliser plusieurs tonnes de MCPs, la préparation du mélange homogène sous forme solide peut s’avérer extrêmement couteuse et représente un frein conséquent à l’utilisation de ces mélanges de MCPs, pourtant prometteurs.
Par ailleurs, il existe des systèmes de stockage thermique par MCP qui comprennent des systèmes d'injection de gaz configurés pour générer des bulles de gaz dans la partie inférieure du stockage et qui remontent d'injection de gaz est utilisé pour rompre la surfusion de certains MCPs comme les alcools de sucre dans une optique d’amorçage de la cristallisation des MCPs utilisés.
La présente invention a pour but de proposer une solution qui permet de préparer un système de stockage thermique avec un mélange de MCPs qui soit facile à mettre en œuvre et peu couteuse.
Le corps peut comporter une portion tubulaire qui prolonge le trou et s’étend à partir d’une face de la portion d’accouplement. La portion tubulaire est conformée pour recevoir un composant de transfert fluidique qui peut y être emmanché. La portion tubulaire vient de préférence de matière de la portion d’accouplement.
Le corps est de préférence en un métal ou un alliage. En particulier, il peut être en alliage choisi parmi : - un acier, notamment inoxydable, par exemple l’acier 304L, l’acier 316L ou l’acier Crofer® 22APU, - un alliage d’aluminium, et - un alliage à base Nickel, par exemple un alliage IN718 ou IN625.
Par ailleurs, le corps et au moins la partie du composant de transfert fluidique destinée à être fixée sur la bride peuvent être en des matériaux différents, notamment afin de faciliter le soudage de ces organes.
De préférence, le corps est monolithique.
Par ailleurs, l’orifice de purge et/ou l’orifice d’injection peuvent être taraudés. De cette façon, des embouts peuvent être vissés sur l’orifice de purge et l’orifice d’injection respectivement. En variante, l’orifice de purge et/ou l’orifice d’injection peuvent être prolongés par des embouts correspondants qui peuvent venir de matière avec la portion d’accouplement, ou être rapportés, par exemple vissés, sur la partie d’accouplement.
De préférence, la bride est obtenue par une technique de fabrication additive.
Une technique de « fabrication additive », comme cela est bien connu de l’homme du métier, comporte le dépôt d’un matériau en passes successives pour former un empilement de couches jusqu’à l’obtention d’une pièce monolithique telle la bride selon l’invention.
L’invention concerne donc aussi un procédé de production d’une bride selon l’invention au moyen d’une technique de fabrication additive.
La technique de fabrication additive peut être une méthode dite de « dépôt arc-fil », aussi connue sous l’abréviation « WAAM », acronyme anglais de « Wire and Arc Additive Manufacturing ». La méthode de dépôt arc-fil peut comporter la génération d’un arc électrique pour fondre un fil fait du matériau constitutif du corps de la bride et la fusion du fil avec un appareil monté sur un bras articulé et choisi parmi une torche de soudure TIG comportant une électrode non fusible en tungstène, une torche de soudure à l’arc métallique sous protection gazeuse, aussi dénommée torche de soudure MIG/GMAW.
En variante, la technique de fabrication additive peut être méthode de fabrication additive sur lit de poudre bien connue de l’homme du métier, et notamment la fusion laser sur lit de poudres, aussi dénommée « L-PBF », acronyme anglais de « Laser Powder Bed Fusion ».
Par ailleurs, l’invention concerne encore un assemblage comportant
- une première bride de connexion et un premier composant de transfert de fluide fixé sur la première bride de connexion,
- une deuxième bride de connexion selon l’invention,
- un joint d’étanchéité pris en sandwich entre les première et deuxième brides et au contact des première et deuxième brides,
- un système de serrage dont au moins une partie est logée dans l’évidement de la deuxième bride et comprimant l’accouplement formé par le joint d’étanchéité et les première et deuxième brides.
Ainsi, la compression de l’accouplement par le système de serrage permet d’assurer l’étanchéité de l’accouplement.
Les plaques de base 12 illustrées à la sont constitutives de la membrane étanche 10 de la paroi de plafond 6 de la cuve 2, et plus particulièrement de son couvercle 72. Une plaque de base 12 comprend une série de premières ondes 16 parallèles entres elles et s’étendant suivant une première direction 46 parallèle à la direction longitudinale L de la plaque de base 12. La plaque de base 12 comporte également une série de deuxièmes ondes 18 parallèles entres elles et s’étendant suivant une deuxième direction 48 parallèle la direction transversale T de la plaque de base 12.
On entend par « onde » une déformation de la surface de la plaque de base 12 dans la direction verticale V de la plaque de base 12, qui confère à la membrane une souplesse lui permettant d’absorber des contraintes thermiques et mécaniques. Les ondes vues en coupe transversale présentent alors une forme convexe avec un sommet 23 et font ainsi saillies vers l’intérieur de la cuve 2.
La ou les première ondes 16 et les deuxièmes ondes 18 présentent une hauteur différente, mesurée entre une base de l’onde et le sommet de celle-ci. De préférence, la ou les première ondes 16 possède une hauteur inférieure aux deuxièmes ondes 18. La hauteur de la ou les premières ondes 16 peut être comprise entre 30 et 40mm. La hauteur des deuxièmes ondes 18 peut être comprise entre 45 et 65mm. Dans l’exemple représenté, la hauteur de la ou les premières ondes 16 est 36mm et la hauteur des deuxièmes ondes 18 est 54,5mm.
La série de premières ondes 16 et la série de deuxièmes ondes 18 s’étendent majoritairement le long de directions 46, 48 qui sont perpendiculaires entres elles et forment à leur croisement des nœuds 22. Une première onde 16 est ainsi sécante d’une deuxième onde 18, par exemple de manière perpendiculaire.
On comprend de ce qui précède que la membrane étanche 10, composée d’une pluralité de plaques de base 12, comprend une pluralité de séries de premières ondes 16 et une pluralité de séries de deuxièmes ondes 18. Une telle configuration de la membrane étanche 10 lui procure une plus grande adaptation aux contraintes générées sur la paroi de plafond de la cuve, notamment à la rétractation thermique lors de la mise à froid de la cuve, aux déformations de la coque du navire, notamment en raison de la houle. Les ondes sur les plaques de base 12 permettent à la paroi de plafond de se déformer pour pallier ces contraintes.
La montre des limites 58 symbolisées par un trait continu. Ces limites 58 illustrent le chevauchement entre une arête d’une plaque de base 12 avec une arête d’une plaque de base 12 adjacente. En pratique et à titre d’exemple, ces limites 58 montre les dimensions d’une plaque de base 12, cette dernière comprenant par exemple six premières ondes 16 et trois deuxièmes ondes 18.
Afin de charger ou décharger les cuves 2 en gaz liquéfié, la paroi de plafond de la cuve 2 comprend une pluralité de traversées, parmi lesquelles on trouve au moins une première traversée 24, une deuxième traversée 26 et une troisième traversée 28.
Selon l’exemple illustré sur la , la paroi de plafond peut également comprendre une quatrième traversée 30, une cinquième traversée 32, une sixième traversée 34, une septième traversée 36, une huitième traversée 38 et une neuvième traversée 40.
Toutes ces traversées sont formées par un cylindre circulaire 78, c’est-à-dire une portion de tube, qui traverse de part en part de la paroi de plafond 6, de sorte qu’une première extrémité de ce cylindre 78 s’étend dans le volume interne de la cuve et qu’une seconde extrémité de ce cylindre s’étend en dehors du volume interne de la cuve, notamment dans son environnement extérieur.
Tel qu’illustré sur cette , la première traversée 24 et la deuxième traversée 26 sont alignées sur une première droite 42, cette dernière passant par un centre de ces deux traversées. De manière comparable, la première traversée 24 et la troisième traversée 28 sont alignées sur une deuxième droite 44, cette dernière passant par un centre de ces deux traversées.
La première droite 42 et la deuxième droite 44 sont sécantes au centre de la première traversée 24. De manière plus précise et selon l’exemple illustré ici, la première droite 42 et la deuxième droite 44 sont orthogonales.
La première traversée 24 et la deuxième traversée 26 présentent un diamètre compris entre 611 et 1100mm. Selon l’exemple illustré à la , le diamètre de la première traversée 24 est égal à 830mm tandis que le diamètre de la deuxième traversée 26 est égal à 1100mm.
Entre chacune de ces traversées, la membrane étanche de la paroi de plafond comprend la pluralité d’ondes référencées 16, 18. Ces ondes s’étendent de manière rectiligne et son rassemblées par série : une série de premières ondes 16 et une série de deuxièmes ondes 18.
Les premières ondes 16 s’étendent de manière parallèle à la première direction 46 tandis que les deuxièmes ondes s’étendent parallèlement à la deuxième direction 48, première direction 46 et deuxième direction 48 étant sécantes et avantageusement perpendiculaires.
Selon l’invention, la membrane étanche 10 comprend au moins une première onde 16 qui s’étend de manière ininterrompue entre la première traversée 24 et la deuxième traversée 26. Sur l’exemple illustré à la , la membrane étanche 10 comprend deux premières ondes 16 qui s’étendent de manière ininterrompue entre la première traversée 24 et la deuxième traversée 26, mais l’avantage procuré par l’invention est obtenu dès la présence d’une unique première onde 16.
La membrane étanche 10 comprend au moins deux deuxièmes ondes 18 qui s’étendent de manière ininterrompue entre la première traversée 24 et la troisième traversée 28. Sur l’exemple illustré à la , la membrane étanche 10 comprend trois deuxièmes ondes 18 qui s’étendent de manière ininterrompue entre la première traversée 24 et la troisième traversée 28, mais l’avantage procuré par l’invention est obtenu dès la présence de deux deuxièmes ondes 18.
Au cours de cette étape, on assigne une longueur d’onde de fluorescence à chaque voxel objet. De préférence, la longueur d’onde de fluorescence est assignée en prenant en compte la probabilité d’émission dans la bande spectrale d’émission, définie par la distribution de probabilités , cette dernière étant, dans cet exemple, considérée comme gaussienne.
La sous-étape 132 est optionnelle. Elle est mise en œuvre si l’on souhaite tenir compte d’une certaine largeur de la bande spectrale d’émission, ce qui est plus réaliste.
Les sous-étapes 131 et 132 permettent de définir, en chaque voxel objet, une amplitude complexe d’émission de fluorescence , en fonction de , telle que :
L’amplitude complexe d’émission de fluorescence correspond à l’amplitude complexe d’une onde lumineuse de fluorescence émise dans le voxel objet .
Etape 140 : Propagation
Au cours de cette étape, on applique un algorithme de propagation de la lumière permettant, de modéliser une amplitude complexe d’émission de fluorescence , correspondant à une source de fluorescence localisée dans le voxel objet . L’onde lumineuse émise au niveau de chaque voxel objet se propage à travers l’objet 10, vers le capteur d’image 15.
L’algorithme de propagation est basé sur une propagation d’une onde lumineuse cohérente, selon les expressions (2) et (3). Un aspect important de l’invention est que la prise en compte du caractère incohérent des émissions dans chaque voxel objet est effectuée lors de la sous-étape 131 au cours de laquelle une phase aléatoire est assignée à chaque voxel objet. De même, la prise en compte du caractère non monochromatique de l’émission de lumière, dans chaque voxel, est réalisée dans la sous-étape 132.
Au niveau de chaque voxel image, on peut estimer une amplitude complexe telle que :
En tenant compte de la discrétisation de l’objet en voxels objet, cette expression peut être écrite sous forme matricielle :
est un vecteur dont chaque terme est ; est un vecteur dont chaque terme est est une matrice de passage dont chaque terme est égal à
L’expression (9’) ne peut pas être déterminée analytiquement, compte tenu de la taille trop importante que prendrait la matrice .
La valeur de , en chaque voxel image, est approchée en mettant en œuvre un algorithme de propagation de type méthode de propagation de faisceau, usuellement désignée par l’acronyme BPM signifiant Beam Propagation Method. Il s’agit d’un algorithme connu de l’homme du métier, permettant de simuler la propagation de la lumière selon un modèle de propagation unidirectionnel. L’algorithme de propagation peut être appliqué de proche en proche, de façon à modéliser, dans chaque voxel objet, une amplitude complexe entrante et une amplitude complexe sortante de l’onde lumineuse de fluorescence se propageant à travers le voxel.
La figure 4 schématise une mise en œuvre d’un tel algorithme. Les voxels objet sont répartis par couches, à chaque couche étant assignée un indice . = 1 correspond à la couche la plus profonde. L’algorithme permet de modéliser une propagation de l’amplitude complexe entre les voxels situés à une profondeur de l’objet vers les voxels situés à une profondeur de l’objet.
désigne l’amplitude complexe de l’onde lumineuse incidente à un voxel objet de la couche ; si désigne l’amplitude complexe de l’onde lumineuse se propageant du voxel objet de la couche vers un voxel adjacent de la couche , selon une direction de propagation ;
Selon une caractéristique de l’invention, l’onde de dévoiement de la cloison de fermeture est reliée à la plaque de base de la membrane étanche à une extrémité libre de la première onde et à une extrémité libre de la deuxième onde qu’elle joint par au moins une soudure.
Selon une caractéristique, un maximum de quatre ondes de dévoiement sont réparties autour de la traversée quand celle-ci présente un diamètre inférieur à 610mm et de préférence compris entre 160 et 610mm.
De manière complémentaire, un maximum de huit ondes de dévoiement sont réparties autour de la traversée quand celle-ci présente un diamètre supérieur à 610mm et de préférence compris entre 611 et 1100mm.
Dans une telle situation, les huit ondes de dévoiement forment quatre couples de deux ondes de dévoiement, chaque onde de dévoiement d’un même couple s’étendant selon des directions d’extension parallèles et distinctes. Les plaques complémentaires qui portent chacune un couple d’ondes de dévoiement sont identiques, ou sensiblement identique dans leur conformation.
On notera qu’une distance mesurée entre le cylindre formant la traversée et la direction d’extension de l’onde de dévoiement la plus éloignée radialement de cette traversée est au maximum de 320mm.
Selon une caractéristique, une direction d’extension de l’onde de dévoiement et une direction d’extension de la première onde forment un premier angle complémentaire d’un second angle formé entre la direction d’extension de l’onde de dévoiement et une direction d’extension de la deuxième onde. Le premier angle et le second angle peuvent être égal à 45°. De manière alternative, Le premier angle peut être égal à 60° tandis que le second angle peut être égal à 30°.
Selon un exemple de réalisation de la cuve, la paroi de plafond comprend une portion principale et un couvercle qui ferme une ouverture réalisée dans la portion principale, le couvercle comprenant au moins une portion de la membrane étanche qui comporte la série de premières ondes sécantes de la série de deuxièmes ondes, le couvercle comprenant les traversées, la première traversée et la deuxième traversée étant alignées sur la première droite, la première traversée et la troisième traversée étant alignées sur la deuxième droite sécante de première droite, la portion de membrane étanche du couvercle comprenant au moins la première onde ininterrompue entre la première traversée et la deuxième traversée, ainsi qu'au moins les deux deuxièmes ondes ininterrompues entre la première traversée et la troisième traversée.
Selon un premier aspect de cet exemple, le couvercle et la portion principale de la paroi de plafond sont coplanaires. Le couvercle est ainsi au moins en partie disposé dans une épaisseur de la portion principale.
Selon une alternative, la paroi de plafond comprend un surbau ménagé autour de l’ouverture et qui fait saillie de la portion principale de la paroi de plafond, le couvercle étant disposé à une extrémité libre du surbau.
Selon une caractéristique de l’invention, au moins une collerette est rapportée sur la membrane étanche, la collerette étant en contact direct de la membrane étanche, notamment d’une ou plusieurs cloisons de fermeture, et de l’une des traversées.
On comprend qu’un exemple de la collerette est un anneau dont la section en coupe suivant une direction radiale et une direction axiale de la traversée est une section en forme de « L ». Une telle conformation permet à la collerette d’être au contact à la fois avec au moins une cloison de fermeture de la membrane étanche et avec la traversée suivant sa direction axiale, assurant alors l’étanchéité entres ces deux composants de la membrane étanche. La collerette peut alors être solidarisée à la membrane étanche et à la traversée au moyen d’une soudure, ou de tout autre moyen assurant l’étanchéité requise pour une cuve de transport et/ou de stockage d’un gaz liquéfié.
La collerette est rapportée en ce sens qu’il s’agit d’une pièce distincte de la membrane étanche et de la traversée, cette collerette étant installée et soudée après positionnement de la traversée au travers de la paroi de plafond. La collerette peut être formée d’une pièce unique ou de manière alternative, d’un assemblage de plusieurs pièces solidarisées les unes avec les autres, par exemple par soudage de telle sorte qu’elles forment ladite collerette.
Selon une autre caractéristique, la membrane étanche, notamment au moins une cloison de fermeture disposée immédiatement autour de la traversée, comprend un bord plié qui vient au contact direct d’au moins une des traversées, notamment du cylindre qui forme cette traversée.
On comprend que le bord plié permet de solidariser la membrane étanche directement à la traversée et que celui-ci assure alors l’étanchéité entre ces composants. Un bord plié est une tranche de la cloison de fermeture qui borde la traversée, un tel bord s’étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à un plan principal d’extension de la membrane étanche, le bord plié étant notamment dirigé vers l’intérieur de la cuve.
La membrane étanche est ainsi composée d’une pluralité de plaques, autrement appelées plaques de base sur lesquelles sont ménagées les premières ondes et les deuxièmes ondes.
L’invention vise également un navire de transport et/ou de stockage de gaz liquéfié comprenant au moins une cuve selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, le navire comprenant une double coque dont une des coques forme une structure porteuse de la cuve.
En combinant (4) et (2), on obtient :
où et désignent des voxels objet.
La notation correspond au complexe conjugué de .
Compte tenu du caractère incohérent de l’émission de fluorescence, le terme est nul sauf lorsque . Ainsi, peut s’écrire :
est la probabilité d’émission à la longueur d’onde préalablement décrite ; est une intensité d’émission de fluorescence dans chaque voxel objet . La distribution correspond à la distribution tridimensionnelle d’émission de fluorescence dans l’objet, que l’on cherche à estimer ; correspond à une distribution de Dirac.
La combinaison de (5) et (6) donne :
L’expression (7) correspond à un modèle direct, reliant la distribution d’intensités d’émission à l’intensité mesurée au pixel . Elle peut être exprimée selon une forme matricielle :
(7’)
est un vecteur dont la dimension correspond au nombre de pixels dans l’image, et dont chaque terme est une intensité de lumière de fluorescence émise par le voxel objet ; est une matrice de passage, dont chaque terme est ; est un vecteur dont la dimension correspond au nombre de voxels, et dont chaque terme est une intensité de lumière de fluorescence émise par le voxel objet ;
Cependant, l’objet analysé peut être discrétisé selon un nombre élevé de voxels objets, par exemple quelques millions, voire dizaines ou centaines de millions. De même, le nombre de points de mesure peut être du même ordre de grandeur, notamment si l’on forme différentes images de l’objet, comme décrit par la suite. De ce fait, on ne peut pas établir une matrice de passage , à chaque longueur d’onde, dont chaque terme serait égal à . Cela serait trop consommateur de ressources. Par exemple si on considère un nombre de voxels objet et un nombre de points de mesure égaux à 100 10 6 , une matrice de passage, pour chaque longueur d’onde, établie d’après le modèle direct aurait une taille de 100 10 6 x 100 10 6 , ce qui est difficilement concevable.
L’unité de traitement 20 est configurée pour mettre en œuvre un procédé de reconstruction, dont les principales étapes sont schématisées sur la figure 2. L’objectif est d’estimer, par itérations, un vecteur , dont chaque terme correspond à une intensité d’émission d’une onde lumineuse fluorescente dans un voxel objet . est une carte de fluorescence de l’objet. La dimension de correspond au nombre de voxels objet.