INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
A titre d'exemple, la membrane peut notamment être réalisée dans des matériaux tels que les élastomères de la famille des silicones tels que les MQ (Methyl-Polysiloxanes), les VMQ (Vinyl-Methyl-Polysiloxanes), les PVMQ (Phenyl-Vynil-Methyl-Polysiloxanes) ou les élastomères de type thermoplastiques (TPE), par exemple les TPE-S, TPS, TPE-E, TPC.
La chambre 30 de réaction est avantageusement réalisée dans le composant 1. Cette chambre 30 de réaction peut embarquer au moins une partie des réactifs nécessaires à la mise en œuvre de la réaction. Ces réactifs peuvent, par exemple, avoir été séchés dans la chambre ou lyophilisés.
De manière non limitative, la réaction de détection réalisée dans la chambre peut être de type amplification biomoléculaire (PCR, LAMP…) ou être de type immuno-enzymatique (type ELISA).
La circuiterie peut comporter un réservoir 40 et un tuyau débouchant à son amont dans le réservoir et à son aval dans une zone d’alimentation en composition. Ce second mode de réalisation est représenté par le dispositif 5 en .
Le dispositif peut comporter une composition comprenant des particules métalliques contenant le métal et dispersées dans le solvant, en particulier une dispersion de particules métalliques. La composition peut être telle que selon le second mode de mise en œuvre principal du procédé.
De préférence, l’installation 100 permet la mise en œuvre du procédé selon le second mode de mise en œuvre principal.
Elle comprend un dispositif 5 tel que détaillé précédemment, notamment selon le second mode de réalisation. Le dispositif 5 peut comprendre une circuiterie 35 en boucle ouverte pour transporter une composition 45. Le dispositif 5 permet d’alimenter un appareil 105 en composition 45. La circuiterie peut comporter un réservoir 40 et un tuyau débouchant à son amont dans le réservoir et à son aval dans un appareil 105.
L’appareil peut être une imprimante 105, en particulier comportant une buse d’impression 110.
Une composition réactive comprenant l’oxyde de cuivre (I) Cu 2 O et un composé de formule C 6 H 12 O 6 dans de l’eau a été préalablement préparée à partir de sulfate de cuivre Cu 2 O qui a été obtenu à partir de matières premières selon la réaction suivante
La composition réactive a été mise en circulation à un débit de 5 mL/s dans un dispositif tel que représenté en et décrit précédemment. Une encre chargée en nanoparticules de cuivre a été synthétisée à partir de la composition réactive selon la réaction suivante :
Spectrométrie à dispersion d’énergie de rayons X induit par un rayonnement ionisant
La concentration de cuivre dans la composition réactive est mesurée par spectrométrie de rayons X à dispersion d’énergie.
Un tube à rayons X est utilisé comme source de rayonnement ionisant. Le tube à rayons X est paramétré à une tension de 20 kV et un courant de 100 µA. Il est composé d’une anode en molybdène couplée à un filtre en molybdène ayant une épaisseur de 100 µm. Le choix de l’anode et du filtre permet de minimiser le bruit aux énergies qui correspondent aux raies de fluorescences Kα et Kβ du cuivre, respectivement de 8,05 et 8,90 keV.
Afin de limiter le bruit de la mesure induit par l’environnement (par exemple le blindage), une collimation est également placée en sortie du tube à rayons X. La collimation est sous forme d’une plaque de 2 mm en plomb avec un trou de 4 mm de diamètre. La distance entre le collimateur et la portion de mesure spectrométrique 15 est de 43 mm induisant une zone circulaire de diamètre de 8 mm illuminée par les rayons X.
Le tube à rayons X est orienté vers la portion de mesure spectrométrique 15 dans laquelle la composition réactive est en circulation dans un tuyau en polymère acrylique possédant un diamètre extérieur de 6 mm et une épaisseur de paroi de 0,5 mm. La transmission de la raie de fluorescence Kα du cuivre à travers la paroi du tuyau est d’environ 69%, selon la loi d’atténuation de Beer-Lambert.
Le détecteur spectral est disposé suivant un angle entre l’axe du tube à rayons X et l’axe du détecteur compris entre 25° et 45°, ce qui permet de maximiser le rapport signal à bruit pour la raie de fluorescence Kα et Kβ du cuivre. La distance entre la portion de mesure spectrométrique 15 et le détecteur spectral 25 est de 43 mm. L’acquisition est faite en mode intégration sur une seconde ce qui permet d’optimiser le rapport signal sur bruit et la mesure moyennée.
Le tube à rayons X, le détecteur et la portion de mesure spectrométrique 15 sont placés dans une cabine radioprotégée.
Chaque spectre acquis par spectrométrie est analysé automatiquement pour chaque mesure spectrale afin de fournir une valeur du taux de comptage brut déterminée, par exemple, pour la raie de fluorescence Kα du cuivre. Pour quantifier ce comptage brut, plusieurs post-traitements peuvent être réalisés tels que des corrections portant sur les photons d’échappements, sur des phénomènes d’empilements ou bien sur le rendement de détection.
Un ajustement Gaussien peut par exemple être ensuite appliqué sur la raie de fluorescence Kα du cuivre afin d’estimer la contribution du bruit et de déterminer ainsi le taux de comptage net.
Quand l’hydrogène liquide recouvre les ajutages 29 des réservoirs additionnels 27 inférieurs, le remplissage de ces réservoirs additionnels 27 inférieurs s’accélère. Toutefois, la vitesse de remplissage reste modérée car la densité de l’hydrogène liquide est faible, le poids de la colonne de liquide au-dessus des ajutages 29 étant raisonnable.
Les ajutages 29 des réservoirs additionnels 27 supérieurs restent découverts pendant la plus grande partie du remplissage du réservoir interne 3. Le remplissage de ces réservoirs additionnels 27 supérieurs est donc plus lent que celui des réservoirs additionnels 27 inférieurs.
Il est à noter que les réservoirs additionnels 27 vont se vider progressivement en même temps que le réservoir interne 3. Ce vidage résulte de deux phénomènes : échauffement de l’hydrogène stocké dans les réservoirs additionnels 27, provoquant une augmentation de la densité du liquide ou une vaporisation et une évacuation à travers les ajutages 29 d’une part, et vidage par gravité d’autre part pour les réservoirs additionnels 27 supérieurs.
Ce vidage est accéléré à partir du moment où le niveau d’hydrogène a suffisamment baissé pour découvrir les ajutages 29.
Les réservoirs additionnels 27 supérieurs sont donc en grande partie vidés en fin de cycle, c’est-à-dire au moment où un nouveau remplissage du réservoir interne 3 devient nécessaire.
Au contraire, les réservoirs additionnels 27 inférieurs ne seront que partiellement vidés, moins que les réservoirs additionnels 27 supérieurs, du fait que les ajutages 29 pour ces réservoirs additionnels 27 inférieurs ne sont que tardivement découverts.
Après la fin du remplissage du réservoir interne 3, l’hydrogène continue à passer du volume de réception 5 dans les réservoirs additionnels 27, jusqu’à ce que ceux-ci soient remplis et à une pression égale à la pression interne du volume de réception 5. Ce transfert d’hydrogène provoque une baisse de la pression dans le volume de réception 5, celle-ci passant progressivement de 16 bars à une valeur de 3,5 bars environ.
Dans le cas où il n’est procédé à aucun soutirage, l’hydrogène liquide passe progressivement de 3,5 bars à 20 bars sous l’effet de l’échauffement. Ce qui provoque une augmentation de la température de l’hydrogène liquide, entraînant une augmentation de sa densité et en conséquence une augmentation de la pression à l’intérieur du volume de réception 5.
Le temps de dormance, qui correspond à la durée séparant la fin du remplissage du réservoir interne 3 et l’ouverture du clapet de sécurité, est dans l’exemple considéré d’environ soixante heures.
Si les réservoirs additionnels 27, ensemble, avaient un volume d’environ 10 % du volume de réception 5, le temps de dormance serait de trente-cinq heures.
Quand la pression atteint 20 bars, le clapet de sécurité s’ouvre, permettant à une partie de l’hydrogène gazeux de s’échapper hors du volume de réception 5.
Un second mode de réalisation va maintenant être décrit, en référence à la . Seuls les points par lesquels ce second mode de réalisation diffère du premier seront détaillés ci-dessous.
Les éléments identiques ou assurant la même fonction dans les deux modes de réalisation seront désignés par les mêmes références numériques.
L’unité de stockage 1 comporte un orifice de sortie de fluide cryogénique 45 et un conduit d’évacuation 47 raccordant fluidiquement la sortie de fluide cryogénique 45 au volume de réception 5.
Dans ce mode de réalisation, au moins un réservoir additionnel 27 est raccordé fluidiquement au conduit d’évacuation 47 par un conduit de sortie 49 présentant une extrémité distale 51 s’étendant à l’intérieur du conduit d’évacuation 47 et sensiblement parallèle au conduit d’évacuation 47.
L’orifice de sortie de fluide cryogénique 45 est typiquement raccordé à l’échangeur de chaleur permettant de porter l’hydrogène gazeux à une température compatible avec le fonctionnement de l’organe utilisateur de l’hydrogène, par exemple avec la pile à combustible évoquée plus haut.
La colle peut être choisie parmi les compositions à base d’acrylate, notamment à base de méthyl méthacrylate, ou à base de polyuréthane ou à base de silicone ou être une colle époxy. Une telle colle permet d’obtenir une interface entre la calandre et l’assemblage qui est mécaniquement résistante, notamment en cisaillement, au choc et en flexion. Afin d’accélérer son durcissement, la colle peut comporter un composé cyanoacrylate.
L’espacement entre deux tubes peut être constant quel que soit le plan normal à l’axe X dans lequel cet espacement est mesuré. Par « espacement », on entend la plus petite distance, mesurée dans un plan normal à l’axe X, entre les faces extérieures de deux tubes adjacents. L’espacement entre deux tubes peut être compris entre 1 mm et 10 mm.
Chaque tube peut présenter une section de forme et/ou de diamètre constant le long de l’axe X. La section d’un tube, mesurée dans un plan normal à l’axe X, peut présenter un contour intérieur et/ou un contour extérieur qui ont une forme circulaire ou une forme polygonale, notamment rectangulaire ou carrée. Le diamètre interne de chaque tube peut être compris entre 1 mm et 10 mm. Par « diamètre interne » d’un tube, on entend le diamètre du plus petit cercle circonscrit au contour de la face interne de la paroi du tube observée dans un plan normal à l’axe X.
Les tubes peuvent présenter chacun une paroi dont l’épaisseur est comprise entre 200 µm et 5 mm.
Ils peuvent présenter une longueur comprise entre 5 cm et 500 cm.
Par ailleurs, le faisceau peut comporter plus de cent, voire plus de cinq cent tubes.
La calandre comporte un corps de calandre tubulaire d’axe X dans lequel l’assemblage est logé.
Le corps de calandre peut être formé du même matériau que l’assemblage.
L’orifice d’entrée et l’orifice de sortie traversent chacun la paroi du corps de calandre de part en part dans l’épaisseur de cette paroi. L’orifice d’entrée et l’orifice de sortie sont disposés de préférence le long de l’axe X entre les plaques support terminales.
La chambre de circulation fluidique est étanche entre l’orifice d’entrée et l’orifice de sortie. Autrement dit, l’échangeur de chaleur est conformé pour que tout volume de fluide qui est injecté dans la chambre de circulation fluidique ressorte intégralement de ladite chambre par l’orifice d’entrée et/ou par l’orifice de sortie, de préférence uniquement par l’orifice de sortie. Par « étanchéité », on entend une étanchéité à un gaz ou à un liquide.
De préférence, la paroi du corps de calandre est pleine à l’exception de l’orifice d’entrée et de l’orifice de sortie.
L’orifice d’entrée et l’orifice de sortie peuvent être disposés sur une même face de la paroi. En variante, ils peuvent être disposés sur des faces de la paroi opposées l’une à l’autre, l’assemblage étant disposé entre ces faces.
Le corps de calandre s’étend selon l’axe X, qui comme décrit ci-dessus, peut être rectiligne, curviligne ou comporter des portions curvilignes et/ou rectilignes. Autrement dit, le corps de calandre peut présenter une forme générale coudée ou comporter une succession de portions cylindriques qui peuvent être rectilignes et/ou coudées. Il est ainsi possible d’adapter la forme du corps de calandre à l’environnement dans lequel l’échangeur de chaleur doit être intégré.
Par ailleurs, la calandre comporte au moins un corps de fermeture recouvrant une extrémité du corps de calandre, une des plaques support terminales étant fixée, de préférence collée sur le corps de fermeture. La calandre peut comporter un deux corps de fermeture, chacun recouvrant une extrémité opposée du corps de calandre, chacune des plaques support terminales étant fixée sur le corps de fermeture correspondant.
Par ailleurs, le ou les corps de fermeture comportent chacun un couvercle superposé au corps de calandre et un relief faisant saillie du couvercle selon l’axe X et qui est introduit dans le corps de calandre. De préférence, le relief présente une forme complémentaire de la face interne du corps de calandre. De préférence, une des plaques support terminales correspondante est fixée, de préférence collée, au relief.
L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur selon l’invention, le procédé comportant la production de l’assemblage monolithique par une technique de fabrication additive.
L’autre getter 95 est du même type que le getter 51, et ne sera donc pas décrit ici en détail.
Il est agencé dans la seconde partie d’extrémité 29 du tube 25 de la même façon que le getter 51 est agencé dans la première partie d’extrémité 27 du tube 25.
Avantageusement, le réservoir externe 13 comporte une ouverture 97 d’extraction du getter 51, et un couvercle 99 amovible fermant l’ouverture 97.
L’ouverture 97 est ménagée dans le premier fond externe 19, axialement dans le prolongement de la première partie d’extrémité 27 du tube 25.
En d’autres termes, l’ouverture 97 est située exactement en vis-à-vis du getter 51.
L’ouverture 97 présente une section interne légèrement supérieure à la section externe du getter 51, prise perpendiculairement à l’axe central C.
Comme visible sur la , l’organe de préhension 85 est situé immédiatement à proximité de l’ouverture 97, un opérateur pouvant facilement engager la main à travers l’ouverture 97 pour saisir l’organe de préhension 85 et extraire le getter 51 hors du tube 25 selon un mouvement axial.
Un joint d’étanchéité 101 est interposé entre le couvercle 99 et le bord de l’ouverture d’extraction 97.
Le couvercle 99 est fixé de manière amovible au réservoir externe 13 par tous moyens adaptés, ici par des vis.
Avantageusement, le couvercle 99 présente une zone d’affaiblissement 103.
La zone d’affaiblissement 103 est par exemple une ligne en forme de C, les deux extrémités du C étant séparées par une zone non-affaiblie 105. Dans la zone d’affaiblissement 103, le matériau constituant le couvercle 99 est affaibli par tous moyens adaptés : réduction d’épaisseur du matériau constituant le couvercle, déformation de ce matériau, etc.
Dans la zone non affaiblie 105, le couvercle 99 est avantageusement renforcé, par exemple par des raidisseurs.
Ainsi, le couvercle 99 présente une zone qui, en cas de surpression dans l’espace intermédiaire 15 va se déchirer, permettant au gaz sous pression de s’évacuer hors de l’espace intermédiaire 15. La zone non affaiblie 105 joue le rôle de charnière, permettant ainsi de contrôler la déformation du couvercle 99 au moment du déchirement.
La procédure de remplacement du getter 51 est très simple.
Le gaz cryogénique stocké dans le réservoir interne 3 est d’abord évacué.
L’espace intermédiaire 15 est ensuite remis à pression ambiante, par tous moyens adaptés.
Dans le mode de réalisation du dispositif 400 représenté en , le circuit 410 de réfrigération est un circuit fermé, similaire au circuit 210 de réfrigération tel que représenté en , dans lequel le moyen 415 de maintien comporte deux réacteurs, 420 et 421, catalytiques, situés de part et d’autre du quatrième échangeur 404 de chaleur le long de la branche chaude.
Dans le mode de réalisation du dispositif 500 représenté en , le circuit 510 de réfrigération est un circuit fermé, similaire au circuit 210 de réfrigération tel que représenté en , qui présente les variantes suivantes : - le moyen 515 de maintien est positionné sur branche chaude, entre le cinquième échangeur 505 de chaleur et le sixième échangeur 506 de chaleur et - la deuxième partie de la branche froide a pour origine une déviation en sortie du quatrième échangeur 304 de chaleur le long de la branche chaude.
Dans le mode de réalisation du dispositif 700 représenté en , le circuit 710 de réfrigération est un circuit fermé, similaire au circuit 210 de réfrigération tel que représenté en , qui présente les variantes indépendantes suivantes : - sur la deuxième partie de la branche froide, le flux 52 de dihydrogène en sortie du deuxième détendeur 216 est fourni à un cinquième détendeur 717, le flux issu de ce cinquième détendeur 717 étant fourni au septième échangeur 707 de chaleur, - le premier compresseur 212 est remplacé par un premier compresseur 712, - le deuxième compresseur 213 est remplacé par un étage de compression 713 à inter-refroidissement, formé ici d’une succession d’échangeurs 719 de chaleur et de compresseurs 718, - le flux 52 de dihydrogène en sortie de l’étage de compression 713 à inter-refroidissement étant fourni au quatrième échangeur 704 de chaleur.
Dans le mode de réalisation du dispositif 800 représenté en , le circuit 810 de réfrigération est un circuit fermé, similaire au circuit 210 de réfrigération tel que représenté en , qui présente les variantes suivantes : - le moyen 815 de maintien est positionné sur la deuxième partie de la branche froide, entre le sixième échangeur 806 de chaleur et le cinquième échangeur 805 de chaleur, - la deuxième partie de la branche froide a pour origine une déviation en sortie du troisième échangeur 803 de chaleur le long de la branche chaude, - le flux de dihydrogène sortant du troisième détendeur 214 est fourni au cinquième échangeur 805 de chaleur, - le flux de dihydrogène sortant du cinquième échangeur 805 de chaleur est fourni au quatrième détendeur 216, - le premier compresseur 212 est remplacé par une succession formée d’un premier compresseur 812 et d’un échangeur 813 de chaleur et - le deuxième compresseur 213 est remplacé par une succession formée d’un deuxième compresseur 817 et d’un échangeur 818 de chaleur.
Dans des modes de réalisation du dispositif 800, tel que celui représenté en , le réacteur 820 catalytique est positionné sur une branche froide du circuit fermé 810 de réfrigération.
Dans des modes de réalisation du dispositif 800, tel que celui représenté en , le circuit 810 fermé de réfrigération comportant au moins un compresseur 817 du dihydrogène frigorigène à température ambiante et un ballon 819 de stockage du dihydrogène frigorigène liquide.
Dans des modes de réalisations particuliers, tels que ceux illustrés en figures 2 à 8 et 10, le circuit, 210, 310, 410, 510, 610, 710 et/ou 810, fermé de dihydrogène frigorigène est configuré pour maintenir une température moyenne du dihydrogène frigorigène comprise entre 31 K et 184 K.
Comme on le comprend, le circuit 210 fermé comporte un moyen 215 de maintien de la composition interne du dihydrogène. Un tel moyen 215 de maintien comporte, par exemple, au moins un réacteur 220 catalytique configuré pour favoriser un rapport prédéterminé de parahydrogène sur orthohydrogène. Ce rapport est sélectionné de sorte à être inférieur ou supérieur au même rapport dans un état d’équilibre naturel d’un circuit 210 fermé ne comportant pas de moyen 215 de maintien. L’augmentation de la part relative de parahydrogène dans la composition du dihydrogène améliore les performances du dihydrogène dans les échanges de chaleur ayant lieu au sein du dispositif 100.
Dans des modes 200 de réalisation particulier, tel que représenté en , le réacteur 220 catalytique est positionné sur une branche chaude du circuit 210 fermé.
Dans des modes 300 de réalisation particulier, tel que représenté en , le réacteur 320 catalytique est positionné sur une branche froide du circuit 310 fermé.
Dans des modes 400 de réalisations particuliers, tel que représenté en , le moyen 415 de maintien comporte deux réacteurs, 420 et 421, catalytiques, positionnés sur une branche chaude du circuit 210 fermé. Ces deux réacteurs, 420 et 421, catalytiques sont positionnés, par exemple, de part et d’autre d’un échangeur de chaleur avec le flux 51 de gaz à liquéfier. Cet échangeur de chaleur est, par exemple, le quatrième échangeur 404 de chaleur dans une succession générale d’une section de pré-refroidissement à trois échangeurs de chaleur, ce qui correspond au premier échangeur de chaleur de la section de refroidissement.
Dans des modes 500 de réalisations particuliers, tel que représenté en , le réacteur 520 catalytique est un réacteur dit « court » positionné sur une branche chaude du circuit 510 fermé.
Dans des modes 600 de réalisations particulières, tel que représenté en , le moyen 615 de maintien comporte un réacteur 620 catalytique et un bipasse 616 du réacteur 620, positionnés sur une branche chaude du circuit 610 fermé.
Le bipasse 616 est, par exemple, une vanne montée sur une conduite dont l’entrée est située en amont du réacteur 620 et la sortie est située en aval du réacteur 620. Cette vanne peut être asservie en débit au débit traversant le réacteur 620.
Dans des variantes, le bipasse 616 est associé à un organe de contrôle, tel un automate par exemple, configuré pour émettre des commandes d’activation ou de désactivation au bipasse 616 en fonction de critères d’activations déterminés.
Dans des modes de réalisation, tel que celui représenté en , présentée de manière non limitative en tant que variante de la , le moyen 1115 de maintien comporte au moins un réacteur 1120 catalytique intégré à un échangeur 204 de chaleur. Le réacteur 1120 catalytique peut être intégré à n’importe quel échangeur, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 ou 209, de chaleur du circuit fermé 52.
De préférence, l’un au moins, et mieux chacun, des conduits d’entrée et de sortie présente un diamètre hydraulique D, la chambre de compression/détente présente au moins une section intérieure de diamètre hydraulique D C , le rapport D C /D du diamètre hydraulique de la section de la chambre de compression/détente au diamètre hydraulique des conduits est d’au moins 1.56, mieux d’au moins 2.
Par « diamètre hydraulique », il faut comprendre lorsque la section est non circulaire le diamètre intérieur équivalent d’une section circulaire fictive qui se calcule comme le rapport de la section de passage d’air sur le périmètre « mouillé » de ladite section.
Le dispositif selon l’invention induit une compression puis une détente du fluide ce qui permet de stabiliser l’écoulement pour son passage dans l’organe déprimogène, de façon répétable et indépendamment de la configuration générale du réseau de ventilation.
Ainsi, grâce à l’invention, on peut obtenir des mesures fiables du débit de l’écoulement tout en bénéficiant d’un encombrement réduit, ce qui facilite son installation dans les réseaux de ventilation.
De plus, le dispositif selon l’invention peut être réalisé à faible coût et de manière relativement simple.
Conduits d’entrée et de sortie De préférence, les conduits d’entrée et de sortie sont de forme cylindrique, de préférence de section sensiblement circulaire.
Les conduits d’entrée et de sortie peuvent présenter un diamètre hydraulique identique, notamment normalisé, par exemple de l’ordre de 116 mm ou 125 mm. De telles valeurs correspondent sensiblement aux dimensions normalisées des gaines de réseaux de ventilation existants.
Les conduits d’entrée et de sortie peuvent être faits en différents matériaux. De préférence, les conduits sont en matériau rigide et/ou métallique, par exemple en acier galvanisé.
Le dispositif comporte de préférence au moins un manchon, une bride et/ou un collier, pour son raccordement au réseau de ventilation et son installation.
De préférence le raccordement au réseau situé en aval s’effectue après une longueur droite d’au moins 10 cm par bride, collier ou manchon.