INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Des aspects de l’invention décrite ici concernent généralement un outil qui est approprié pour être utilisé dans la fabrication d’une pièce composite à matrice céramique ou un procédé de formation d’un outil approprié pour être utilisé dans la fabrication d’une pièce composite en utilisant le processus de CVI. L’outil, tel que décrit ici, comporte un revêtement appliqué sur l’outil qui étanchéifie l’outil sans l’utilisation du four à CVI. Autrement dit, l’outil, tel que décrit ici, reçoit un revêtement ou des revêtements qui éliminent le besoin d’un processus supplémentaire de revêtement d’outil de CVI dédié. Les un ou plusieurs revêtements décrits ici sont capables à la fois d’étanchéifier efficacement les surfaces d’outil et de fournir une interface de carbone vitreux faible pour permettre un démoulage facile de la préforme à partir de l’outil. En outre, les un ou plusieurs revêtements peuvent être appliqués en utilisant des procédures de peinture couramment utilisées et durcis dans des fours à circulation d’air à des températures égales ou comprises entre 60 °C et 250 °C. Il est envisagé que les un ou plusieurs revêtements puissent être durcis dans des fours à circulation d’air à des températures égales ou comprises entre 80 °C et 200 °C.
A des fins d’illustration, la présente invention sera décrite par rapport à un outil à utiliser dans une infiltration de carbure de silicium (SiC) de CVI. Cependant, d’autres gaz et processus de CVI sont envisagés et peuvent comporter, mais sans s’y limiter, une ou plusieurs infiltrations parmi l’infiltration de carbone (C), de nitrure de silicium (Si 3 N 4 ), de nitrure de bore (BN), de carbure de bore (B 4 C) ou de carbure de zirconium (ZrC).
Une référence détaillée sera maintenant faite à un ensemble d’outils, illustré dans les dessins ci-joints. La description détaillée utilise des désignations numériques et alphabétiques pour faire référence aux caractéristiques des dessins. Des désignations identiques ou similaires dans les dessins et la description ont été utilisées pour se référer à des parties identiques ou similaires de l’invention.
Tels qu’utilisés ici, les termes « premier », « deuxième » et « troisième » peuvent être utilisés de manière interchangeable pour distinguer un composant d’un autre et ne sont pas destinés à signifier l’emplacement ou l’importance des composants individuels.
Le terme « fluide » peut être un gaz ou un liquide. Le terme « communication fluidique » signifie qu’un fluide est capable de faire le lien entre les zones spécifiées.
Les formes singulières « un », « une », « le » et « la » comprennent des références plurielles, sauf si le contexte indique clairement le contraire. En outre, tel qu’utilisé ici, le terme « ensemble » ou un « ensemble » d’éléments peut être n’importe quel nombre d’éléments, comportant un seul élément.
Toutes les références directionnelles (par exemple, radiale, axiale, proximale, distale, supérieure, inférieure, ascendante, descendante, gauche, droite, latérale, devant, derrière, partie supérieure, partie inférieure, au-dessus, au-dessous, verticale, horizontale, dans le sens des aiguilles d’une montre, dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, en amont, en aval, avant, arrière, etc.) sont utilisées uniquement à des fins d’identification pour aider le lecteur à comprendre la présente divulgation, et ne doivent pas être interprétées comme limitatives, en particulier en ce qui concerne la position, l’orientation ou l’utilisation des aspects de la divulgation décrite ici. Les références de liaison (par exemple, fixé, couplé, relié et joint) doivent être interprétées au sens large et peuvent comporter des éléments intermédiaires entre une collection d’éléments et un mouvement relatif entre les éléments, sauf indication contraire. En tant que telles, les références de liaison n’impliquent pas nécessairement que deux éléments sont directement reliés et en relation fixe l’un avec l’autre. Les dessins exemplaires sont à des fins d’illustration uniquement et les dimensions, les positions, l’ordre et les tailles relatives reflétées dans les dessins ci-joints peuvent varier.
Le langage d’approximation, tel qu’il est utilisé dans l’ensemble de la spécification, est appliqué pour modifier toute représentation quantitative qui pourrait varier de manière admissible sans entraîner de changement de la fonction de base à laquelle elle se rapporte. En conséquence, une valeur modifiée par un ou plusieurs termes, tels que « environ », « approximativement », « généralement » et « sensiblement », ne doit pas être limitée à la valeur précise spécifiée. Dans au moins certains cas, le langage approximatif peut correspondre à la précision d’un instrument de mesure de la valeur, ou à la précision des procédés ou des machines de construction ou de fabrication des composants et/ou des systèmes. Dans au moins certains cas, le langage approximatif peut correspondre à la précision d’un instrument de mesure de la valeur, ou à la précision des procédés ou des machines de construction ou de fabrication des composants et/ou des systèmes. Par exemple, le langage approximatif peut faire référence à une marge de 1, 2, 4, 5, 10, 15 ou 20 pour cent dans les valeurs individuelles, la ou les plages de valeurs et/ou les points d’extrémité définissant la ou les plages de valeurs. Ici et dans l’ensemble de la description et des revendications, les limites de plage sont combinées et interchangées, ces plages sont identifiées et comportent toutes les sous-plages qu’elles contiennent, sauf si le contexte ou le langage indique le contraire. Par exemple, toutes les plages divulguées dans le présent document comprennent les points d’extrémité, et les points d’extrémité peuvent être combinés indépendamment les uns des autres.
Le terme « porosité ouverte » est communément réduit à « porosité » et désigne le rapport entre le volume de fluide occupé par la phase fluide continue et le volume total du matériau poreux. Autrement dit, la porosité ouverte peut être rapportée en pourcentage. Le terme « porosité de surface » peut être le rapport entre l’aire des pores à la surface et l’aire totale de la surface. De même, cela peut également être rapporté en pourcentage.
La est une vue schématique d’un ensemble d’outils 10 approprié pour être utilisé dans la fabrication d’une pièce composite à matrice céramique 12. Bien qu’illustré sous la forme d’un prisme rectangulaire, il est envisagé que l’ensemble d’outils 10 puisse avoir des dimensions de hauteur, de longueur et de profondeur différentes. Il est également envisagé que l’outil puisse être constitué de deux pièces ou plus. La surface d’une ou plusieurs parties d’une ou plusieurs pièces de l’outil peut être profilée. Autrement dit, une ou plusieurs surfaces de l’outil peuvent être concaves ou convexes et comporter un nombre quelconque d’évidements ou de saillies.
L’ensemble d’outil 10 est illustré, à titre d’exemple non limitatif, comme un premier outil 14 et un second outil 16 pouvant prendre en sandwich la pièce composite à matrice céramique 12. Bien qu’illustré comme ayant une paire d’outils (le premier outil 14 et le second outil 16), il est envisagé que l’ensemble d’outils 10 puisse comporter un nombre quelconque d’outils, comportant un seul outil. La pièce composite à matrice céramique 12, telle qu’illustrée, peut être une préforme fibreuse de CMC avant le traitement par CVI. Il est également envisagé que la pièce composite à matrice céramique 12 puisse illustrer une pièce de CMC encore montée dans l’ensemble d’outils 10 après le traitement par CVI.
Une pluralité d’éléments de fixation 20 peut être utilisée pour fixer le premier outil 14 et le second outil 16, où la pièce composite à matrice céramique 12 peut être située entre le premier outil 14 et le second outil 16. Autrement dit, l’ensemble d’outils 10 peut englober ou recevoir la pièce composite à matrice céramique 12. Bien qu’illustré par des boulons 22 fixés avec des écrous 24, tout élément de fixation mécanique connu peut être utilisé. Des exemples non limitatifs peuvent comporter une vis à libération rapide ou une vis de réglage. Éventuellement, une entretoise 26 peut être placée entre le premier outil 14 et le second outil 16. Bien que l’entretoise 26 soit illustrée comme une seule entretoise, un nombre quelconque d’entretoises peut être envisagé. Il est également envisagé que l’entretoise 26 puisse circonscrire une partie d’au moins une parmi la pluralité d’éléments de fixation 20.
L’ensemble outil 10, illustré par le premier outil 14 et le second outil 16, comporte un corps en graphite 28 et un revêtement. Le revêtement, à titre d’exemple non limitatif, est illustré sous la forme d’un revêtement d’étanchéité, d’un revêtement de base ou d’un premier revêtement 30. Le premier revêtement 30 peut recouvrir une ou plusieurs parties du corps en graphite 28. Autrement dit, une première surface intérieure 32 du premier outil 14 et une seconde surface intérieure 34 du second outil 16 peuvent comporter le premier revêtement 30. Le premier revêtement 30 est situé sur la surface du corps en graphite 28 faisant face à la pièce composite à matrice céramique 12.
Eventuellement, le revêtement peut comporter un revêtement de libération ou un second revêtement 40 qui peut recouvrir une ou plusieurs parties du premier revêtement 30. Le second revêtement 40 peut être situé entre le premier revêtement 30 et la pièce composite à matrice céramique 12. En d’autres termes, le second revêtement 40 peut être adjacent à ou en contact avec une ou plusieurs parties de la pièce composite à matrice céramique 12 lorsque l’ensemble outil 10 et la pièce composite à matrice céramique 12 sont assemblés et fixés à l’aide de la pluralité d’éléments de fixation 20, comme illustré à la . Bien qu’illustrée comme étant proportionnellement plus grande, pour faciliter la compréhension, l’épaisseur du premier revêtement 30 ou l’épaisseur du premier revêtement 30 et du second revêtement 40 combinés peut être égale ou comprise entre 10 micromètres (0,0003 pouce) et 200 micromètres (0,008 pouce). Il est envisagé que l’épaisseur du premier revêtement 30 ou l’épaisseur du second revêtement 40 puisse être égale ou comprise entre 10 micromètres (0,0003 pouce) et 127 micromètres (0,005 pouce). Il est en outre envisagé que l’épaisseur du premier revêtement 30 ou l’épaisseur du second revêtement 40 puisse être égale ou comprise entre 15 micromètres (0,0006 pouce) et 77 micromètres (0,003 pouce). Bien qu’elle soit présentée comme uniforme, l’épaisseur du premier revêtement 30 ou du second revêtement 40 peut varier d’une partie à l’autre.
Le fait de considérer une plaque 170 escamotable suivant de telles dispositions permet avantageusement de contrôler les instants en lesquels on souhaite effectivement augmenter le temps de séjour dans la cuve 110 des matières premières 130 introduites à proximité de ladite plaque 170.
Enfin, il est également possible d’envisager d’autres modes de réalisation dans lesquels ladite plaque 170 est chauffante.
La chauffe de la plaque 170 est par exemple réalisée en choisissant, pour la couche réfractaire de la plaque 170, un matériau conducteur, comme par exemple du molybdène ou du platine, ainsi qu’en reliant celle-ci à une des électrodes 150. Un tel mode de réalisation est avantageusement mise en œuvre lorsque la plaque 170 s’étend (sensiblement) verticalement, mais rien n’exclut bien entendu d’envisager une chauffe lorsque la plaque 170 s’étend (sensiblement) horizontalement. En outre, la plaque 170 chauffante peut être maintenue fixe dans sa position nominale (i.e. verticalement ou bien horizontalement), ou bien encore, suivant certains modes de réalisation, être escamotables entre deux positions respectivement verticale et horizontale.
On note que lorsque la plaque 170 est chauffante et s’étend de manière (sensiblement) verticale, elle peut être plongeante dans le bain 120 en présentant une partie externe s’étendant en dehors dudit bain 120. Cette partie externe est par exemple utilisée pour réaliser la fixation de la plaque 170 à la paroi latérale 112 et réalisée dans un matériau autre que le matériau réfractaire utilisé quant à lui pour la partie complémentaire située sous la surface du bain 120.
Le fait de considérer une chauffe de la plaque 170 lorsqu’elle s’étend (sensiblement) verticalement permet d’inverser les courants de convection créés dans le bain 120 et situés localement en regard de la paroi latérale 112 à la verticale de l’ouverture latérale 113. Une telle inversion des courants de convection est illustrée à titre nullement limitatif dans la dans laquelle est représenté, suivant une coupe verticale, le four électrique verrier 100. Dans la , les courants de convection sont représentés au moyen du champ de vitesses (flèches contenues dans la cuve 110) de la matière fondue du bain 120, et il peut clairement y être observée ladite inversion des courants de convection (zone 123 entourée de pointillés dans la ). L’inversion en question permet donc avantageusement de ramener vers le centre du bain 120 les matières premières introduites dans la cuve 110 à proximité de la plaque 170, évitant ainsi que ces dernières ne soient entraînées trop rapidement au travers du canal d’évacuation 160.
L’invention a été décrite jusqu’à présent en considérant uniquement des modes de réalisation dans lesquels les moyens de retardement comportent ladite seule plaque 170. Toutefois, il est possible d’envisager encore d’autres modes de réalisation.
Ainsi, la représente schématiquement, dans son environnement, un autre mode particulier de réalisation du four verrier électrique 100 selon l’invention dans lequel les moyens de retardement comportent une électrode 180 agencée de manière sensiblement verticale, plus particulièrement plongeante verticalement dans le bain 120. Ladite électrode plongeante 180 est conformée de manière distincte d’une plaque (et est donc a fortiori distincte de la plaque 170) ainsi que partiellement immergée dans le bain 120, mais rien n’exclut d’envisager qu’elle le soit complètement.
Pour fonctionner, cette électrode plongeante 180 est dans le présent mode de réalisation, reliée à une autre électrode qui correspond à une des électrodes 150 agencées en milieu du bain et utilisées pour réaliser la fonte des matières premières 130.
En outre, bien qu’il soit considéré ici que l’électrode plongeante 180 équipant le four verrier 110 en plus desdites électrodes 150 est agencée de manière (sensiblement) verticale, il reste tout à fait possible d’envisager qu’elle le soit de manière (sensiblement) horizontale, depuis la paroi latérale 112.
Tel qu’illustré par la , l’électrode 180 diffère des électrodes 150 en ce qu’elle est positionnée à la verticale de l’ouverture latérale 113 et au voisinage de la paroi latérale 112 de la cuve 110. Autrement dit, l’électrode 180 formant, dans le présent de mode de réalisation, lesdits moyens de retardement est placée beaucoup plus proche de la paroi latérale 112 que ne le sont les électrodes 150 conventionnellement utilisées pour réaliser la fusion des matières premières 130.
Le fait d’utiliser une telle électrode 180 produit un effet technique similaire à celui décrit auparavant pour le cas où une plaque verticale chauffante est utilisée. Ainsi, l’électrode 180 permet d’inverser les courants de convection créés dans le bain 120 et situés localement en regard de la paroi latérale 112 à la verticale de l’ouverture latérale 113, de sorte à ramener vers le centre du bain 120 les matières premières introduites dans la cuve 110 à proximité de ladite électrode 180. Il en résulte une augmentation du temps de séjour dans la cuve 110 des matières premières ainsi introduites.
Bien que le mode de la ait été décrit en considérant une seule électrode 180, il importe de noter que ce nombre d’électrodes n’est pas limitatif de l’invention. Ainsi, rien n’exclut par exemple de considérer que ladite électrode plongeante 180 est reliée à une autre électrode du même type, auquel cas ledit four verrier électrique 100 comporte, en plus des électrodes 150, deux électrodes plongeantes du même type que celle illustrée sur la .
La longueur de l’électrode 180 ne représente pas non plus un facteur limitant de l’invention. Ainsi, selon un exemple particulier de réalisation, l’électrode 180 est configurée pour plonger dans le bain 120 jusqu’à une profondeur donnée de la cuve 110, par exemple jusqu’à présenter une extrémité en regard de l’ouverture latérale 113.
Il importe de noter qu’il a été considéré jusqu’à présent, en référence au mode de la , que les moyens de retardement comportent uniquement ladite électrode 180, la plaque 170 n’étant quant à elle pas présente. Ces dispositions appellent deux remarques : 1) la plaque 170, lorsqu’elle est chauffante comme décrit ci-avant, peut être vue comme une électrode distincte des électrodes 150 agencées en milieu du bain et utilisées pour réaliser la fonte des matières premières 130. Autrement dit, dans ce mode, la plaque 170 chauffante forme en tant que telle une électrode au même titre que l’électrode 180 décrite en référence à la ; 2) rien n’exclut d’envisager encore d’autres modes de réalisation dans lesquels la plaque 170, réalisée ou non en matériau réfractaire non conducteur, est combinée à une électrode 180 pour former lesdits moyens de retardement. Par exemple, ladite électrode 180 peut être agencée de manière sensiblement horizontale en passant au travers de ladite plaque 170.
Enfin, indépendamment du mode de réalisation envisagé pour lesdits moyens de retardement, l’invention a également été décrite jusqu’ici en considérant que l’ouverture latérale 113 est une cavité pratiquée dans la matière de la paroi latérale 112. Toutefois, d’autres alternatives sont envisageables, comme par exemple une alternative selon laquelle l’ouverture latérale 113 est créée par (résulte de) un barrage 190, par exemple un barrage amovible verticalement. De manière conventionnelle, la largeur du barrage 190 est adaptée à la largeur de l’ouverture latérale 113, étant entendu que le barrage 190 ne s’étend pas au-delà de ladite ouverture latérale 113. De plus, le barrage 190 est placé au droit de ladite ouverture 113.
La et la illustrent schématiquement des modes de réalisation dans lesquels un tel barrage 190 est mis en œuvre, dans les cas où les moyens de retardement comportent respectivement une plaque 170 (analogue de la ) et une électrode 180 (analogue de la ).
Comme représenté sur la , après que la borne d'alimentation avant 220 soit connectée à la borne d'alimentation arrière 320, l'extrémité arrière de la borne d'alimentation avant 220 est située dans la borne d'alimentation arrière 320. La station de charge est munie d'un premier joint d'étanchéité, qui est utilisé pour rendre étanche la borne d'alimentation dans le second trou 315 dans le boîtier d'extrémité de connexion 310. Le premier joint d'étanchéité comprend un manchon d'étanchéité, qui est agencé entre la borne d'alimentation arrière 320 et le second trou 315 sur le boîtier d'extrémité de connexion 310. Le manchon d'étanchéité est manchonné sur la borne d'alimentation arrière 320. Le manchon d'étanchéité est adapté pour être comprimé entre la paroi extérieure de la borne d'alimentation arrière 320 et la paroi intérieure du second trou 315 pour rendre étanche l’espace entre celles-ci. Comme représenté sur les figures 6A à 6C, la paroi extérieure de la borne d’alimentation arrière 320 est également munie d'une rainure annulaire 440, qui est utilisée pour recevoir au moins une partie du manchon d'étanchéité, de manière à mieux maintenir le manchon d'étanchéité et à être plus propice à l'obtention de l'effet d'étanchéité. Le premier joint d'étanchéité comprend également un bouchon d'étanchéité 435 agencé dans la borne d'alimentation arrière 320. Le bouchon d'étanchéité 435 est inséré dans la chambre intérieure de la borne d'alimentation arrière 320 pour rendre étanche l'intérieur de la borne d'alimentation arrière 320 afin d'empêcher de la vapeur d'eau de passer à travers.
Les figures 5A et 5B représentent la structure de connexion et la structure d'étanchéité entre la borne de signal 140 et le boîtier d'extrémité de charge 210 et le boîtier d'extrémité de connexion 310. La est une vue en coupe le long de la ligne C-C de la , et la est une vue agrandie partielle de la . Comme représenté sur la -5B, la borne de signal 140 et le premier trou 215 du boîtier d'extrémité de charge 210 peuvent être connectés de manière amovible via la seconde structure d'encliquetage. Plus spécifiquement, la borne de signal 140 est munie d'une seconde boucle 510 faisant saillie à partir de la surface périphérique (comme représenté plus clairement sur la ), la paroi intérieure du premier trou 215 pour recevoir la borne de signal 140 est munie d'un gradin 530, et la seconde boucle 510 forme une seconde structure d'encliquetage qui est appariée au gradin 530. Elle est utilisée pour permettre à la borne de signal 140 de s'insérer dans le premier trou correspondant 215 à partir de l'extrémité arrière du boîtier d'extrémité de charge 210 (c'est-à-dire l'extrémité proche de l'ensemble d'extrémité de connexion 150) dans la direction de gauche à droite comme représenté sur les figures 2B et 5B, mais empêche la borne de signal 140 de sortir du premier trou correspondant 215 dans la direction de droite à gauche.
Le gradin 530 comprend une surface de blocage radiale 532 et une surface de blocage axiale 534. La surface de blocage radiale 532 recoupe la surface de blocage axiale 534 pour former une forme de gradin, et peut bloquer le déplacement vers l'extérieur radial et le déplacement vers l'arrière axial de la seconde boucle 510 par rapport au premier trou 215, respectivement. La seconde boucle 510 peut être établie contre le gradin 530. Plus spécifiquement, la seconde boucle 510 est un porte-à-faux élastique, qui est connecté à la paroi intérieure du premier trou 215 via l'extrémité de connexion. Son extrémité libre peut toucher au moins partiellement la surface de blocage radiale 532 et/ou la surface de blocage axiale 534 du gradin 530, et la seconde boucle 510 peut fléchir autour de son extrémité de connexion, de sorte que la seconde boucle 510 présente une élasticité. Lorsque la borne de signal 140 est assemblée en place dans le premier trou 215 du montant de montage 212, l'extrémité libre de la seconde boucle 510 est au moins partiellement contre la surface de blocage radiale 532 et/ou la surface de blocage axiale 534 du gradin 530, en empêchant ainsi la borne de signal 140 de sortir du premier trou correspondant 215 dans la direction de droite à gauche (c'est-à-dire d'avant en arrière).
Le montant de montage 212 recevant la borne de signal 140 est muni d'une seconde fenêtre de fonctionnement 540 près du gradin 530 (clairement représenté en combinaison avec la ), et l'opérateur peut insérer un outil dans la seconde fenêtre de fonctionnement 540 pour faire fonctionner la seconde boucle 510, de manière à libérer la borne de signal 140 du premier trou 215 et lui permettre de sortir du premier trou 215 de droite à gauche. De cette manière, la connexion amovible entre la borne de signal 140 et le boîtier d'extrémité de charge 210 est réalisée pour faciliter le remplacement de la borne de signal 140. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, le gradin 530 est au moins partiellement formé par la paroi de la seconde fenêtre de fonctionnement 540. La seconde fenêtre de fonctionnement 540 passe à travers l'extrémité du montant de montage 212 et s'étend vers la seconde boucle 510.