INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La est une vue en perspective et de détail d’un exemple d’organe de stator d’une turbomachine destiné à recevoir une portion mâle d’un dispositif de transfert de fluide selon l’invention ;
La est une vue en coupe d’un exemple d’une partie de stator d’un dispositif de transfert de fluide, montée sur un organe de stator avec des moyens d’emmanchement en aveugle selon l’invention.
Le véhicule 1 peut comprendre au moins un capteur 20. L’au moins un capteur 20 est destiné à optimiser la gestion par le système 5 du traitement des gaz produits en sortie 9 de l’enceinte de combustion interne du moteur 3, avant leur sortie sous forme de gaz d’échappement.
Le capteur 20 est par exemple situé à un emplacement proche d’une partie inférieure du dispositif de protection 10 entourant le système 5.
On définit les termes « inférieur » et « supérieur » en référence à un axe Z vertical ou sensiblement vertical, orienté du bas vers le haut.
Le véhicule 1 peut comprendre en outre un système de câblage 21, comprenant au moins un câble de connexion électrique 22, notamment un premier câble 23 et un deuxième câble 24. Le système de câblage 21 est notamment destiné à relier l’au moins un capteur 20 à un calculateur.
Le calculateur est par exemple situé à un emplacement proche d’une partie supérieure du dispositif de protection 10 entourant le système 5.
Le véhicule comprend notamment au moins un capteur 20 destiné à être relié par un système de câblage 21 à un calculateur, l’au moins un capteur 20 et le calculateur étant situés à distance les uns des autres autour du dispositif de protection 10 entourant le système 5.
L’au moins un câble 22, par exemple le premier câble 23, part notamment du capteur 20 en partie inférieure du moteur 3, et est rapporté ou ramené en partie supérieure du moteur 3. Ceci permet notamment de faciliter des étapes de fabrication d’un véhicule via des moyens de connexion ou connectiques visibles et accessibles.
Afin d’éviter des oscillations d’amplitude élevée de l’au moins un câble 22, l’au moins un câble 22 peut être attaché à l’enveloppe de protection 12.
Un premier moyen d’attache 30 pour attacher un câble à un boîtier, notamment à une enveloppe de protection 12 pour un système de traitement 5, comprend au moins une agrafe 33. Le premier moyen d’attache 30 est notamment destiné à attacher l’au moins un câble 22 à la première portion 13 de l’enveloppe de protection 12.
Un deuxième moyen d’attache 40 pour attacher un câble à un boîtier, notamment à une enveloppe de protection 12 pour un système de traitement 5, comprend au moins une agrafe 45. Le deuxième moyen d’attache 40 est notamment destiné à attacher l’au moins un câble 22 à la deuxième portion 14 de l’enveloppe de protection 12.
Le premier moyen d’attache 30 comprend par exemple une plaque 31, notamment métallique, la plaque 31 formant support pour au moins une agrafe ou un clip ou un crochet 33 pour le premier câble 23 et/ou au moins une agrafe ou un clip ou un crochet 34 pour le premier câble 24.
Le premier moyen d’attache 30 est habituellement fixé par rivetage sur l’enveloppe 12, notamment via un premier rivet 36 et/ou un deuxième rivet 37. Il en résulte qu’au moins un perçage ou la formation d’au moins une ouverture dans l’enveloppe de protection 12 est requis(e) pour la fixation par rivetage du premier moyen d’attache 30 sur l’enveloppe 12. Ceci a pour conséquence la présence d’au moins une première zone dépourvue ou comprenant moins d’isolant thermique à l’emplacement du premier rivet 36 et/ou du deuxième rivet. Ladite moins une première zone est dépourvue d’enveloppe de protection 12. En outre, à l’emplacement de ladite au moins une première zone, ladite couche 15 peut présenter une épaisseur réduite.
Le deuxième moyen d’attache 40 comprend par exemple une plaque 41, notamment métallique, la plaque 41 formant support pour au moins une agrafe ou un clip ou un crochet 45 pour l’au moins un câble 22, notamment pour le premier câble 23.
Le deuxième moyen d’attache 40 est habituellement fixé sur l’enveloppe 12 au moyen d’un système de fixation 43 comprenant un écrou et une vis ou un goujon. Il en résulte qu’au moins un perçage ou la formation d’au moins une ouverture dans l’enveloppe de protection 12 est requis(e) pour la fixation du premier moyen d’attache 40 sur l’enveloppe 12. Ceci a pour conséquence la présence d’au moins une deuxième zone dépourvue ou comprenant moins d’isolant thermique à l’emplacement du système de fixation 43. Ladite au moins une deuxième zone est dépourvue d’enveloppe de protection 12.
Des systèmes de fixation du type des premier et deuxième moyens d’attache 30, 40 décrits ci-dessus requièrent de réaliser des perçages dans le dispositif de protection 10. Il en résulte une isolation thermique réduite et un risque de détérioration des câbles sous l’effet de la chaleur. En outre, de tels systèmes de fixation sont onéreux.
L’invention propose un dispositif de protection 51 pour un élément 81 d’un véhicule 100, le dispositif 51 comprenant un système d’attache 60, notamment pour attacher un câble de connexion électrique 82, le système d’attache 60 étant intégré, notamment directement intégré, à une enveloppe de protection 52.
En variante, la forme de la troisième partie correspond à la forme du fond 15 de l’alvéole 14 et/ou de la face inférieure du pied 10 afin de bloquer la cale 20 par rapport à l’alvéole 14 et/ou au pied 10 de l’aube 9. La face supérieure de la cale 20 peut alors présenter une courbure différente de sa face inférieure.
Dans une deuxième forme de réalisation (figures 2 et 3), la cale 20 comprend un renflement 24 formé dans la face supérieure de la zone centrale 25 de la troisième partie qui est configuré pour venir en appui contre la paroi inférieure 18 du pied 10 afin de bloquer la cale 20 par rapport au pied 10. Ce renflement 24 forme en particulier un appui afin d’empêcher la cale 20 de se déplacer par rapport à l’aube 9, de garantir un positionnement identique de l’aube 9 par rapport au disque 12 à chaque cycle moteur et de limiter l’usure de la cale 20.
Le renflement 24 est de préférence centré sur l’axe d’empilement de l’aube 9. De préférence, le renflement 24 s’étend le long de la direction axiale. Il peut par exemple présenter une section courbe (la section étant vue dans un plan normal à l’axe X) qui est symétrique par rapport à l’axe radial d’extension Y de l’aube 9 et constante le long de l’axe X. La section du renflement 24 peut être sensiblement continue suivant la direction axiale. En variante, le renflement 24 peut comprendre une série de plots discrets répartis le long de l’axe X.
Le renflement 24 peut être obtenu en réalisant une ou plusieurs surépaisseurs dans la zone centrale 25 de la troisième partie de la cale 20 (voir ). La face inférieure de la troisième partie de la cale 20 peut alors être sensiblement plane. En variante, le renflement 24 peut être obtenu par déformation de la zone centrale 25 de la cale 20 de sorte à former une ondulation (voir ) ou un créneau.
Dans une forme de réalisation, la zone centrale 25 présente une élasticité supérieure aux zones latérales 26 de sorte à absorber des différences de dilatation entre le pied 10 et la cale 20. Le cas échéant, cette forme de réalisation permet également de réduire les contraintes mécaniques internes à la cale 20.
La différence d’élasticité peut être obtenue en réalisant la zone centrale 25 dans un matériau plus élastique que les zones latérales 26.
En variante, comme illustré en , la différence d’élasticité peut être obtenue par conformation. A cet effet, les zones latérales 26 peuvent par exemple être sensiblement planes, alors que la zone centrale 25 peut comprendre une ou plusieurs ondulations (ou plis), chaque ondulation présentant une génératrice s’étendant sensiblement parallèlement à l’axe X de l’ensemble 8. Les ondulations permettent ainsi de rendre la zone centrale 25 plus élastique que les zones latérales 26. Par exemple, la zone centrale 25 peut comprendre trois ondulations successives : une première ondulation s’étendant à la jonction entre la zone centrale 25 et une première des zones latérales 26 et formant un premier pli dont le sommet s’étend en direction du fond 15 de l’alvéole 14 ; une deuxième ondulation centrée sur l’axe radial d’extension Y de l’aube 9 formant un deuxième pli dont le sommet s’étend en direction du sommet de l’aube 9 ; et une troisième ondulation s’étendant à la jonction entre la zone centrale 25 et l’autre zone latérale 26 et formant un troisième pli d’amplitude et de période identique au premier pli, dont le sommet s’étend en direction du fond 15 de l’aube 9. Le premier et le troisième pli sont symétriques par rapport au deuxième pli (et à l’axe radial d’extension Y de l’aube 9). Le deuxième pli peut en outre jouer le rôle de renflement 24, comme décrit ci-dessus, et former un appui pour la cale 20 contre la paroi inférieure 18 du pied 10 d’aube 9. Le cas échéant, l’épaisseur de la cale 20 peut être sensiblement constante. La zone centrale 25 de la cale 20 peut être réalisée dans le même matériau que les zones latérales 26.
Dans une autre variante de réalisation, qui peut être cumulée avec les précédentes, l’épaisseur de la cale 20 peut être réduite dans la zone centrale 25 par rapport aux zones latérales 26 afin de lui conférer une élasticité plus importante.
Rotor de turbine et plateforme pour un tel rotor. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention se situe dans le domaine des turbomachines d’aéronefs, telles qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur.
La présente invention concerne un rotor de turbine de turbomachine notamment d’aéronef, et en particulier un rotor de turbine basse pression comprenant des aubes et des plateformes distinctes.
ETAT DE LA TECHNIQUE Un rotor de turbine comprend au moins un disque de rotor et une pluralité d’aubes, réparties à la périphérie de ce disque. Chaque aube comprend une pale (c’est-à-dire la partie aérodynamique de l’aube), qui se prolonge par un pied d’aube et le disque de rotor est pourvu à sa périphérie, d’une pluralité d’alvéoles permettant chacune la réception d’un pied d’aube.
Les aubes mobiles conçues traditionnellement par le procédé de fonderie à cire perdue comprennent des plateformes qui sont liées directement à la base de la pale et qui s’étendent circonférentiellement autour de celle-ci.
Dans une turbomachine, l’air et les gaz chauds issus de la chambre de combustion traversent l’aubage du rotor de la turbine. Les plateformes ont pour rôle de délimiter radialement vers l’intérieur, la veine de circulation des gaz qui traversent cette turbine.
La mise en place d’aubes réalisées en matériaux composites à matrice céramique (connus sous l’acronyme « CMC »), dans les turbines et notamment les turbines basse pression dites « rapides », (c’est-à-dire qui tournent à grande vitesse), nécessite des aménagements de forme et une simplification de l’âme tissée de la pale.
En effet, la réalisation d’une plateforme monobloc avec la pale impose d’utiliser un tissu dont les fibres sont perpendiculaires à celle du profil de la pale, ce qui pose des problèmes de réalisation.
On connaît déjà dans l’état de la technique des aubes dans lesquelles la plateforme est dissociée de la pale. Ceci permet de résoudre le problème précité. Toutefois, on constate alors qu’il existe des problèmes d’étanchéité entre les plateformes et le disque de rotor sur lequel les aubes périphériques sont montées.
Paramètres Borne inférieure Borne supérieure Température de pré-refroidissement (K/°C) 60 / -213 150 / -123 Température d’entrée de compression (K/°C) 31 / -242 250 / -23 Fraction de parahydrogène (%) 27 % 96 % Température de catalyse (K/°C) 31 / -232 184 / -89 Température moyenne du réfrigérant (K) 31 / -232 184 / -89 Temps de fonctionnement minimal (j) 30 -
Dans le mode de réalisation du dispositif 300 représenté en , le réacteur 320 catalytique est positionné sur une branche retour de la boucle de refroidissement, ce qui déplace l’équilibre du cycle en fonction de la température qui lui est associée. Un positionnement intéressant du réacteur 320 se situe entre le cinquième échangeur 305 de chaleur et le sixième échangeur 306 de chaleur. Dans un tel mode de réalisation, la température de catalyse est de 54 K (-219 °C) (pour une composition de 74 % p-H2 et 26 % o-H2).
Dans un autre mode de réalisation du dispositif 400, tel que représenté en , la conversion catalytique est effectuée en plusieurs réacteurs, 420 et 421, catalytiques disposés à des températures différentes et visant ainsi à une conversion par étapes de l’hydrogène réfrigérant. Ceci présente un intérêt en ce que la chaleur générée lors de la conversion est inversement croissante avec la température. Dans un tel mode de réalisation, une première conversion est effectuée à 80 K (-193 °C) portant l’hydrogène à une composition de 52 % p-H2, puis une deuxième conversion est effectuée à 69 K (-204 °C), portant l’hydrogène à la composition cible de 58 % p-H2.
Dans un autre mode de réalisation du dispositif 500, tel que représenté en , une conversion partielle à une autre température que la température cible associée à la composition d’équilibre cible est réalisée. Ceci est réalisable dans la mesure où le réacteur 520 est dimensionné de sorte que le temps de passage ou la réactivité du catalyseur ne permettent pas d’atteindre l’équilibre thermodynamique. Par exemple, le réacteur 520 est placé à une température de catalyse de 56 K (-217 °C), mais le raccourcissement de la longueur du réacteur 520 permet d’atteindre la composition cible de 58 % p-H2 au lieu de la composition d’équilibre de 70 %p-H2 associée à la température de 56 K (-217 °C).
Dans un autre mode de réalisation du dispositif 600, tel que représenté en , la composition cible peut être sélectionnée à l’aide d’un dispositif de bipasse partiel du réacteur 620. Ainsi la composition finale correspond à la moyenne des compositions de sortie du réacteur 620 et du bipasse 616 pondérée par les débits respectifs les traversant.
Dans un autre mode de réalisation du dispositif 700, tel que représenté en , la présente invention est appliquée dans le cadre d’une compression cryogénique dite avec refroidissement intermédiaire (dite « intercooler »), c’est-à-dire refroidissant le fluide réfrigérant entre chaque étage.
Dans un autre mode de réalisation du dispositif 800, tel que représenté en , le placement du réacteur 820 catalytique est configuré pour que la compression s’effectue à température ambiante. Si la température moyenne du dihydrogène frigorigène demeure inférieure à 184 K (-89 °C), ce qui est par exemple le cas si un stockage tampon d’hydrogène liquide est utilisé après la vanne 53. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l’augmentation de la teneur en parahydrogène permet de réduire la conversion naturelle dans le stockage liquide tampon, permettant de réduire et déplacer une partie des pertes associées à un emplacement du procédé moins sensible aux dégagements de chaleur.
La présente invention est particulièrement adaptée dans le cas de production d’hydrogène liquide supérieure à cinq tonnes par jour car la réduction du besoin d’investissement et la stabilité du procédé en opération permettent un gain sur le coût final de la liquéfaction de l’hydrogène.
Echangeur de chaleur à calandre et tubes La présente invention concerne les échangeurs de chaleur du type à calandre et tubes, notamment destinés à refroidir un fluide dont la température est inférieure à 300 °C.
Un échangeur de chaleur 5 du type à calandre et tubes de l’art antérieur est illustré sur la . Il comporte une calandre 10 de forme générale cylindrique et creuse dans laquelle est logée un faisceau 15 tubulaire d’axe X formé de tubes 20 parallèles les uns aux autres. Des plaques support terminales 25 sont disposées de part et d’autre du faisceau tubulaire selon l’axe X et obturent axialement la calandre. Les plaques support terminales, la calandre et les tubes peuvent être métalliques, généralement en acier inoxydable, par exemple en acier 304L ou 316L.
Des trous 30 sont ménagés dans chaque plaque support terminale. Chaque tube 20 est introduit à chacune de ses extrémités respectives dans un trou 30 correspondant. Le diamètre extérieur du tube est égal au diamètre du trou correspondant et une liaison étanche de chaque tube sur la plaque terminale correspondante est assurée par dudgeonnage et/ou soudage.
Les trous sont par ailleurs distants les uns des autres de manière à maintenir les tubes espacés. Par ailleurs, les plaques support terminales présentent une face latérale de forme complémentaire à la face interne de la paroi de la calandre. Ainsi, la calandre, le faisceau de tubes et les plaques support terminales délimitent une chambre de circulation fluidique 35 étanche à un fluide. La calandre comporte en outre un orifice d’entrée 40 et un orifice de sortie 45 ménagés dans sa paroi. Un fluide, dénommé fluide côté calandre, introduit par l’orifice d’entrée 40 s’écoule dans la chambre de circulation fluidique 35 autour des tubes 20 jusqu’à l’orifice de sortie 45 comme indiqué par la flèche C. Conjointement, un autre fluide, dénommé fluide côté tubes, s’écoule dans les tubes entre les plaques support terminales, comme indiqué par la flèche T. Un échange de chaleur s’opère ainsi entre le fluide côté tube et le fluide côté calandre.
L’échangeur de chaleur est soumis à des pressions de fluide et températures élevées qui peuvent endommager la liaison étanche entre les tubes et les plaques support terminales. Pour cette raison, une attention particulière est apportée à la réalisation de cette liaison.
Par ailleurs, les échangeurs de chaleur du type à calandre et tubes métalliques conventionnels, en acier inoxydable ou en aluminium, sont inadaptés dès lors qu’il est nécessaire de refroidir des fluides hautement corrosifs. Il est alors nécessaire de mettre en œuvre des métaux ou alliages résistants qui sont particulièrement coûteux, ou du verre ou du graphite qui complexifient la fabrication de l’échangeur de chaleur, en particulier l’assemblage entre les tubes et les plaques terminales.
Pour refroidir de tels fluides corrosifs et/ou purs pour lesquels aucune contamination métallique n’est acceptable, il est connu de réaliser des échangeurs de chaleur du type à calandre et tubes en un matériau polymère résistant à la corrosion, tel le polytétrafluoroéthylène, le polyfluorure de vinylidène, le polyéthylene chlorotrifluoroéthylène, le polytétrafluoroéthylène, le perfluoroalkoxy ou l’éthylène propylène fluoré.
Cependant, la production de tels échangeurs de chaleur nécessite de coller chaque tube sur les plaques support terminales, ce qui est complexe lorsque le diamètre des tubes est faible, par exemple de l’ordre de quelques millimètres, et pose des problèmes de qualité, car il est important d’assurer une étanchéité parfaite de la liaison. En outre, seuls des tubes ayant une section circulaire peuvent être envisagés pour que l’étanchéité puisse être facilement assurée.
L’organe de mise en circulation axiale 151 de fluide est disposé sur une extrémité libre 137 de la paroi 131, l’extrémité libre 137 étant opposée à la deuxième surface dissipatrice 123, le long d’une direction perpendiculaire au deuxième plan d’extension E2 de la plaque 119. En d’autres termes, ladite paroi 131 forme un muret dont l’arrête forme l’extrémité libre 137. L’extrémité libre 137 est donc aussi en arrière de la deuxième surface collectrice 121.
Selon l’invention, comme illustré et en , l’organe de mise en circulation axiale 151 peut comprendre un boitier 153 dans lequel se trouvent un arbre-moteur non visible et une hélice 155 solidaire de l’arbre-moteur servant à la mise en rotation de l’hélice selon un axe de rotation R qui est perpendiculaire à la deuxième surface dissipatrice 123.
Notamment, l’arbre moteur est alimenté en électricité par la batterie électrique. Son alimentation électrique peut être asservie à un capteur de température afin de régler la vitesse de ventilation en fonction de la chaleur dégagée par la source lumineuse. L’organe de mise en circulation axiale 151 est par exemple un ventilateur à flux axial aussi appelé ventilateur à hélice axiale.
Le boitier 153 peut présenter une forme d’un cylindre creux droit de section carrée. Le boitier 153 comprend ici une pluralité de trous traversants 159 selon une hauteur du cylindre, la hauteur du boitier étant mesurée depuis une première base jusqu’à une deuxième base le long d’une direction perpendiculaire au deuxième plan d’extension E2.
Une partie des trous traversants 159 sont configurés pour coopérer avec des pions de centrage 145 faisant saillie de la deuxième surface dissipatrice 123. Une autre partie des trous traversants 159 sont configurés pour permettre un passage de vis, non représentée, de manière à fixer le boitier 153 et donc l’organe de mise en circulation axiale 151 à la deuxième surface dissipatrice 123.
Lorsque l’organe de mise en circulation axial 151 est fixé au dissipateur thermique 111, l’extrémité libre 137 de la paroi 131 est en contact avec le boitier 153 de l’organe de mise en circulation axiale 151. Comme dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, le boitier 153 peut présenter une forme circonférentielle sensiblement identique à la forme de la chambre de circulation 141 vu en projection sur un plan parallèle au deuxième plan d’extension E2.
Dans une variante non représentée, la paroi du dissipateur thermique et le boitier de l’organe de mise en circulation axiale présentent des formes complémentaires. L’organe de mis en circulation peut être par exemple inséré à force en partie dans le volume délimité par la paroi.
L’hélice 155 est ici maintenue dans le boitier 153 par une lame de garde 157. Selon le sens de rotation de l’hélice 155, une base peut servir à aspirer ou souffler de l’air dans la chambre de circulation 141. Dans cet exemple, l’air est soufflé, ce qui est avantageux avec les ailettes 129 situées à l’aplomb de la bouche de sortie 139, soit dans le sens ascendant de l’air.
On va maintenant décrire un mode de fonctionnement du module d’éclairage 1. Lorsque la deuxième source de lumière 9 est allumée en plus de la première source de lumière 7 pour que le module d’éclairage 1 émettent un faisceau lumineux de type « route », les première et deuxième sources de lumière 7, 9 dégagent des calories.
La chaleur dégagée par la deuxième source de chaleur 9 est évacuée par la deuxième surface collectrice 121 du dissipateur thermique 111 et conduite à la deuxième surface dissipatrice 123 du dissipateur thermique 111. Afin d’avoir une dissipation efficace et optimale de la chaleur au niveau de la deuxième surface dissipatrice 123, l’organe de mise en circulation axiale 151 est actionné et souffle ainsi de l’air dans la chambre de circulation 141 via la mise en rotation de son hélice 155.
L’air soufflé dans la chambre de circulation 141 passe entre les éléments de dissipation thermique 143 et capte la chaleur dégagée non seulement par les éléments de dissipation thermique 143 mais aussi par la deuxième surface dissipatrice 123. De surcroît, les éléments de dissipation thermique 143, en particulier les picots dans cet exemple, permettent à l’air soufflé de se déplacer au sein de la chambre de circulation 141 depuis le centre de la chambre de circulation 141 vers la paroi 131 et depuis le centre vers la bouche de sortie 139.
Ladite paroi 131 permet d’autre part de canaliser le flux d’air vers la bouche de sortie 139. L’air sortant par la bouche de sortie 139 est alors forcé à passer entre les organes de dissipation thermique 129, ici en étant canalisé entre les ailettes vers le haut, l’air captant ainsi la chaleur dégagée par les organes de dissipation thermique 129. Par conséquent, la deuxième source de lumière 9 reste à une température de fonctionnement acceptable lors de son utilisation.
La chaleur dégagée par la première source de lumière 7 est évacuée par la première surface dissipatrice 115 du dissipateur thermique 111 et conduite à la deuxième surface dissipatrice 123 du dissipateur thermique 111. La circulation du flux d’air au niveau des organes de dissipation thermique 129 permet de drainer suffisamment de chaleur dégagée par la première source de lumière 7 pour que ces dernières demeurent à une température de fonctionnement adéquate.