INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’outillage amovible sort donc classiquement de l’installation selon l’invention depuis la cellule de refroidissement. Toutefois, la cellule de refroidissement peut également être l’entrée depuis laquelle l’outillage amovible pénètre dans l’installation selon l’invention. En effet, en chargeant l’outillage amovible dans la cellule de refroidissement avant de le faire pénétrer par le biais d’un tunnel de transfert dans un four de préchauffage ou dans un four CVI, on limite les pertes thermiques du four de préchauffage ou du four CVI par rapport à si ledit four de préchauffage ou CVI était directement ouvert sur l’extérieur.
Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’installation comprend au moins un tunnel de transfert configuré pour permettre le déplacement de l’outillage amovible au moins entre le four CVI et un autre four CVI, un four de préchauffage ou une cellule de refroidissement.
L’utilisation d’un tel tunnel de transfert permet de déplacer aisément l’outillage amovible entre le ou les fours CVI, le ou les fours de préchauffage et la ou les cellules de refroidissement.
De préférence, le tunnel de transfert comprend au moins deux ouvertures, et forme un passage fermé permettant le déplacement de l’outillage de conformation. De préférence, chaque ouverture du tunnel de transfert est apte à former un contact étanche avec la porte du four CVI, du four de préchauffage ou de la cellule de refroidissement.
De préférence, le tunnel de transfert est réalisé au moins partiellement dans un matériau adiabatique, c’est-à-dire dans un matériau empêchant l’échange de chaleur entre l’extérieur et l’intérieur du tunnel. Ainsi, en limitant les pertes de chaleur de l’outillage amovible lors de son passage dans le tunnel de transfert, on maintient sa température, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas d’un transfert entre deux fours de l’installation.
L’installation présente par conséquent une configuration modulaire, chaque four CVI, chaque four de préchauffage et chaque cellule de refroidissement correspondant à un module. Une telle architecture avec plusieurs modules permet une grande flexibilité dans la réalisation des procédés d’infiltration chimique en phase gazeuse. Ainsi, un outillage amovible chargé peut circuler d’un module à un autre facilement, selon les étapes à réaliser.
L’invention concerne également une utilisation d’une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI, un four de préchauffage et une cellule de refroidissement, le four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d’évacuation du gaz, l’utilisation comprenant :
- le placement d’un chargement selon l’invention dans le four de préchauffage, et le préchauffage dudit chargement, puis
- le placement du chargement dans le four CVI de sorte qu’au moins un orifice d’entrée de gaz de l’outillage amovible du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d’une matrice de la ou les préformes fibreuses présentes dans le chargement, puis
- le placement du chargement dans la cellule de refroidissement, et le refroidissement dudit chargement, puis
- le retrait du chargement de la cellule de refroidissement.
Parmi les approches ci-dessus, celle de la substitution (partielle) du clinker dans les ciments a fait l’objet de nombreux développements.
Parmi les matériaux de substitution utilisés, on peut notamment citer les laitiers de hauts fourneaux et les cendres volantes de centrales thermiques au charbon. Cependant, la fermeture des centrales au charbon, provoque une pénurie de cendres volantes de bonne qualité. En outre, la substitution du clinker par du filler (c’est-à-dire un matériau inactif) calcaire a essentiellement un effet de dilution et s’accompagne d’une baisse importante des résistances, ce qui est problématique.
A la date de la présente invention, il demeure donc nécessaire d’identifier de nouveaux matériaux de substitution permettant d’abaisser significativement les émissions de CO 2 lors de la production de ciment tout en maintenant les propriétés mécaniques des matériaux de construction préparés à partir de ces ciments, notamment les résistances à la compression à moyen et long terme, à des niveaux permettant leur utilisation.
Les cendres de biomasses, c’est-à-dire les cendres obtenues à partir de la combustion de biomasses telle que le bois, les plantes dites annuelles, les résidus agricoles, le papier et boues de stations d’épuration (ou boues de STEP) sont valorisées à travers leur utilisation dans différents domaines. Ainsi, on note que les cendres de biomasses sont notamment utilisées pour stabiliser les sols de fondation, pour le traitement des effluents liquides ou encore comme matière première secondaire dans les produits céramiques ou comme filler minéral dans revêtement bitumineux.
L’utilisation de cendres biomasse comme alternatives aux cendres volantes de charbon en tant que matériau de substitution dans les compositions cimentaires a également été évaluée. Cependant, plusieurs auteurs, tels que Ivana Carević et al., « Correlation between physical and chemical properties of wood biomass ash and cement composites performances », Construction and Builing Materials , Vol.256, 30 september 2020, 119450, ont constaté que l’utilisation de ces cendres dans les ciments ou les bétons conduit à une perte de maniabilité qui rend la mise en œuvre du ciment ou du béton difficile. La maniabilité peut être partiellement rétablie en augmentant la quantité d’eau de gâchage, mais cette augmentation du ratio E/C a pour conséquence une perte de résistance mécanique.
Or, il a maintenant été trouvé de façon tout à fait surprenante que la carbonatation de cendres de biomasse permettait leur utilisation comme ajout cimentaire sans que cela ne diminue la maniabilité du ciment ou du béton. En outre, il a également été observé que les cendres de biomasse carbonatées ne se comportent pas comme de simples fillers mais participent à la montée en performance du liant cimentaire ce qui permet d’augmenter significativement le taux de substitution du ciment en comparaison de filler classique, permettant ainsi d’abaisser significativement l’empreinte carbone du matériau de construction finalement préparé tout en maintenant des propriétés mécaniques, et notamment des résistances à la compression à moyen et long terme compatibles avec les utilisations envisagées.
Ainsi, la présente invention a pour objet une composition cimentaire comprenant au moins 1% de cendres de biomasse carbonatées.
L’ajout de cendres de biomasse dans les compositions de l’invention permet d’augmenter significativement le taux de substitution de ciment en comparaison de fillers classiques, et donc d’abaisser significativement l’empreinte carbone du matériau de construction finalement préparé à partir de ladite composition, tout en maintenant des propriétés mécaniques, et notamment des résistances à la compression à moyen et long terme compatibles avec les utilisations envisagées.
- on entend par « cendres de biomasse » tout résidu principalement basique de la combustion de diverses matières organiques végétales, naturelles et non fossiles telles que le bois, les plantes dites annuelles, les résidus agricoles, le papier et les boues de stations d’épuration (ou boues de STEP) contenant moins de 11% de carbone total, moins de 4% de carbone inorganique, et au moins 1% de Na 2 O équivalent. De préférence, les cendres de biomasse contiennent en outre au moins l’une des phases suivantes : whitlockite, hydroxyapatite, tremolite et/ou phosphate tricalcique ;
- on entend par « cendres de biomasse carbonatées » toutes cendres de biomasse qui, après avoir été mises en contact avec un flux gazeux enrichi en CO 2 , en retient une partie et contient plus de 4% de carbone inorganique ;
- on entend par « ciment naturel prompt » tout liant hydraulique à prise et durcissement rapides conforme à la norme NF P 15-314 : 1993 en vigueur à la date de la présente invention. Préférentiellement, « ciment naturel prompt » désigne un ciment préparé à partir d’un clinker comprenant :
Ensuite, on peut procéder au retrait de la ou les pièces consolidées ou densifiées par la matrice de l’outillage amovible.
L’utilisation décrite ici représente une utilisation classique de l’installation de consolidation ou de densification. On ne sort bien entendu pas du cadre de l’invention si l’on ajoute des étapes supplémentaires.
Plus généralement, l’invention concerne une utilisation d’une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI, le four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d’évacuation du gaz, l’utilisation comprenant :
- le placement d’un chargement selon l’invention dans le four CVI de sorte qu’au moins un orifice d’entrée de gaz de l’outillage amovible du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d’une matrice de la ou les préformes fibreuses présentes dans le chargement, puis
- le retrait du chargement du four CVI.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’utilisation de l’installation comprend en outre, avant le placement du chargement dans le four CVI, le placement du chargement dans un four de préchauffage, puis le préchauffage dudit chargement.
Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’utilisation de l’installation comprend en outre, après l’étape de consolidation ou de densification par infiltration en phase gazeuse, le placement du chargement dans une cellule de refroidissement, puis le refroidissement dudit chargement.
Dans le cas où l’utilisation précédente concerne la consolidation de préformes fibreuses, on peut réaliser une étape supplémentaire de densification par voie gazeuse, liquide ou solide de manière bien connue pour obtenir une pièce en matériau composite. L’étape supplémentaire de densification par voie gazeuse peut être réalisée grâce à l’outillage amovible ou à l’installation selon l’invention.
La est une vue schématique en perspective transparente d’un chargement comprenant un outillage amovible selon l’invention.
La est une vue schématique en coupe d’une variante de chargement comprenant un outillage amovible selon l’invention.
La est une vue schématique simplifiée d’une installation selon l’invention. La est une vue schématique en coupe d’un four CVI de l’installation selon l’invention comprenant un chargement.
La présente invention s’applique à la fabrication de pièces en matériau composite et en particulier de type SiC/SiC ou C/SiC. Plus particulièrement, l’invention trouve une application avantageuse lors de la consolidation ou de la densification par infiltration chimique en phase gazeuse de préformes fibreuses.
La illustre schématiquement un exemple de chargement comprenant un outillage amovible 100 accueillant plusieurs préformes fibreuses 5 disposées dans des conformateurs 7.
L’outillage amovible 100 comprend une chambre d’homogénéisation 110 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice d’entrée de gaz 111. La chambre d’homogénéisation 110 est délimitée par une première plaque perforée 115, sur le côté de la chambre opposé à l’orifice ou aux orifices d’entrée de gaz 111. La chambre d’homogénéisation 110 est configurée pour homogénéiser la température et la composition du ou des gaz pénétrant dans ladite chambre 110 par le ou les orifices d’entrée de gaz 111.
L’outillage amovible 100 comprend également une chambre d’appauvrissement 130 du ou des gaz, au sein de laquelle les espèces réactives du ou des gaz finissent d’être consommées, qui présente au moins un orifice de sortie de gaz 131. La chambre d’appauvrissement 130 est délimitée par une deuxième plaque perforée 125, sur le côté de la chambre opposé à l’orifice ou aux orifices de sortie de gaz 131. La chambre d’appauvrissement 130 est configurée pour appauvrir le ou les gaz réactifs dans le but d’éviter le dépôt d’espèces condensables en sortie de l’outillage amovible 100.
L’outillage amovible 100 comprend en outre une chambre de réaction 120 s’étendant entre la première plaque perforée 115 et la deuxième plaque perforée 125. Ainsi, la chambre d’homogénéisation 110 et la chambre d’appauvrissement 130 sont disposées de part et d’autre de la chambre de réaction 120. La chambre de réaction 120 est configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse 5, qui peut être ou non disposée dans un conformateur 7. Les perforations de la première plaque 115 sont disposées de sorte à permettre un apport suffisant en gaz au niveau de la ou des préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120, en particulier lorsque la ou les préformes fibreuses 5 sont maintenues par un ou des conformateurs 7.
Quatrième mode de réalisation Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du quatrième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide de la (e). La (e) montre un exemple du quatrième mode de réalisation. Le quatrième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 3. Dans le quatrième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 incluent le troisième orifice d’admission 21ic qui possède les deux caractéristiques suivantes : La première caractéristique est que l’angle θ3, formé par le segment LSa avec l’axe central C21ic du troisième orifice d’admission 21ic vu dans la direction axiale de bougie DP, satisfait -17° (e).
Cinquième mode de réalisation Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du cinquième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide des figures 3(a) et 3(b). Les figures 3(a) et 3(b) montrent un exemple du cinquième mode de réalisation. Le cinquième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 4. Dans le cinquième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 sont formés de la façon suivante, afin que le carburant liquide introduit dans la préchambre 20 en traversant le premier orifice d’admission 21ia soit difficilement évacué par les orifices de liaison 21. Vu dans la direction axiale de bougie DP, l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia ne correspond pas à l’axe central C21 de tout orifice de liaison 21 qui n’est pas le premier orifice d’admission 21ia parmi les orifices de liaison 21 (voir (b)). La (b) montre la (a) à laquelle a été ajouté l’axe central C21 des orifices de liaison 21 autres que le premier orifice d’admission 21ia. De plus, l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia ne coïncide pas avec l’axe central C21 de tout orifice de liaison 21 qui n’est pas le premier orifice d’admission 21ia parmi les orifices de liaison 21, lorsqu’on regarde sur la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia et l’axe central C11 du trou cylindrique 11 (voir (a)). La (a) montre la (a) à laquelle a été ajouté l’axe central C21 des orifices de liaison 21 autres que le premier orifice d’admission 21ia. En d’autres termes, la (a) montre l’axe central C21 des orifices de liaison 21 vu dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia et à l’axe central C11 du trou cylindrique 11. En outre, le nombre, la position, la forme, et la taille des orifices de liaison 21 du cinquième mode de réalisation ne se limitent pas à ce qui est indiqué sur les figures 3(a) et 3(b). Si le cinquième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib ne coïncide pas avec l’axe central C21 de tout orifice de liaison 21 qui n’est pas le deuxième orifice d’admission 21ib parmi les orifices de liaison 21, vu dans la direction axiale de bougie DP, et dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib et à l’axe central C11 du trou cylindrique 11.
Modes de réalisation 6 à 8 Le moteur à quatre temps à précombustion 1 des modes de réalisation 6 à 8 de la présente invention seront expliqués à l’aide des figures 4, 5, 6(a) et 6(b). La est une figure d’au moins une bouche d’admission 3, d’au moins une bouche d’échappement 4, et des orifices de liaison 21 vus dans la direction axiale de bougie DP. Les figures 5 et 6(a) montrent les orifices de liaison 21 vus en direction axiale de bougie DP. La (b) montre la vue en coupe de la (a) selon la ligne B-B. Le sixième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 5. Le septième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 5. Le huitième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 5. Les définitions communes aux modes de réalisation 6 à 8 seront tout d'abord expliquées. On définit une ligne directrice H21 de ces orifices de liaison 21 comme la demi-droite coïncidant avec l’axe central des orifices de liaison 21 et s’étendant en direction de la chambre de combustion principale 2 sans traverser l’espace intérieur de la préchambre 20 depuis ces orifices de liaison 21 (voir ). On définit la distance la plus courte L3 comme la distance la plus courte entre la ligne directrice H21 des orifices de liaison 21 et au moins une bouche d’admission 3 en direction circonférentielle autour de l’axe central C23 vu dans la direction axiale de bougie DP (voir ). La distance la plus courte L3 entre la ligne directrice H21 du premier orifice d’admission 21ia et au moins une bouche d’admission 3 en direction circonférentielle autour de l’axe central C23 est égale à zéro. On définit la distance la plus courte L4 comme la distance la plus courte entre la ligne directrice H21 des orifices de liaison 21 et au moins une bouche d’échappement 4 en direction circonférentielle autour de l’axe central C23 vu dans la direction axiale de bougie DP (voir ). Parmi les orifices de liaison 21, on définit l’orifice d’admission 21i comme l’orifice de liaison 21 ayant une ligne directrice H21 de telle sorte que la distance la plus courte L3 soit plus courte que la distance la plus courte L4 (voir ). Le premier orifice d’admission 21ia correspond à un orifice d’admission 21i. Dans les modes de réalisation 6 à 8, les orifices de liaison 21 incluent au moins un orifice d’admission 21ia. Parmi les orifices de liaison 21, on définit l’orifice d’échappement 21e comme l’orifice de liaison 21 ayant une ligne directrice H21 de telle sorte que la distance la plus courte L4 soit plus courte que la distance la plus courte L3 (voir ). Dans les modes de réalisation 6 à 8, les orifices de liaison 21 incluent plusieurs orifices d’échappement 21e. La chambre de combustion principale 2 de la a deux bouches d’admission 3, mais peut en avoir uniquement une. La chambre de combustion principale 2 de la a deux bouches d’échappement 4, mais peut en avoir uniquement une.
Dans le sixième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 incluent des orifices d’admission 21i dont le nombre est inférieur à celui des orifices d’échappement 21e (voir ). Si le sixième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, les orifices d’admission 21i peuvent être uniquement le premier orifice d’admission 21ia et le deuxième orifice d’admission 21ib, ou peuvent être trois orifices d’admission 21i ou plus.
Dans le septième mode de réalisation, le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia est supérieur au diamètre maximal des orifices d'échappement 21ie (voir , par exemple). Dans le septième mode de réalisation, il peut y avoir un ou plusieurs orifices d’admission 21i. Dans le septième mode de réalisation, tout diamètre minimal des orifices d’admission 21i peut être supérieur au diamètre maximal des orifices d’échappement 21e. Si le septième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, il est préférable que le diamètre minimal du deuxième orifice d’admission 21ib soit supérieur au diamètre maximal des orifices d’échappement 21e.
Dans le huitième mode de réalisation, le premier orifice d’admission 21ia est formé afin que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale 2, et les orifices d’échappement 21e ne sont pas formés afin que leur diamètre s’agrandisse à mesure qu’ils se rapprochent de la chambre de combustion principale 2 (voir les figures 6(a) et 6(b), par exemple). Dans le huitième mode de réalisation, il est préférable que le diamètre maximal du premier orifice d’admission 21ia soit supérieur au diamètre maximal des orifices d'échappement 21ie. Dans le huitième mode de réalisation, il peut y avoir un ou plusieurs orifices d’admission 21i. Dans le huitième mode de réalisation, les orifices d’admission 21i peuvent être tous formés afin que leur diamètre s’agrandisse à mesure qu’ils se rapprochent de la chambre de combustion principale 2. Dans le huitième mode de réalisation, une partie des orifices d’admission 21i peuvent être formés de sorte que leur diamètre ne change pas. Si le huitième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, il est souhaitable que le deuxième orifice d’admission 21ib soit formé de sorte que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale 2.
Les septième et huitième modes de réalisation peuvent avoir la configuration du sixième mode de réalisation, ou non. Dans le septième et/ou le huitième modes de réalisation, les orifices de liaison 21 peuvent inclure des orifices d’admission 21i dont le nombre est supérieur ou égal à celui des orifices d’échappement 21e. Les sixième et huitième modes de réalisation peuvent avoir la configuration du septième mode de réalisation, ou non. Dans les sixième et/ou huitième modes de réalisation, le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia peut être inférieur ou égal au diamètre maximal d’au moins un des orifices d’échappement 21e. Les sixième et septième modes de réalisation peuvent avoir la configuration du huitième mode de réalisation, ou non. Dans le sixième et/ou le septième modes de réalisation, le premier orifice d’admission 21ia peut ne pas être formé afin que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale 2. Dans le sixième et/ou le septième modes de réalisation, les orifices d’échappement 21e peuvent être formés afin que leur diamètre s’agrandisse à mesure qu’ils se rapprochent de la chambre de combustion principale 2.