INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Cet assemblage est ensuite étiré sur une tour de fibrage à des températures comprises entre 300 et 500 °C environ. La stratégie employée consiste à maintenir la viscosité du verre aussi élevée que possible durant l'étape de fibrage (sans dépasser le seuil de rupture mécanique de la fibre) afin de permettre l'écoulement contrôlé du polymère, alors présent dans sa phase liquide au cœur de la préforme. La méthode de fabrication employée permet le transfert homothétique de la géométrie de la préforme vers la fibre au cours du fibrage.
Exemple 2 : Préparation d’une fibre verre de tellurite/PES selon une méthode dite de « stack-and-draw »
Dans le procédé stack-and-draw, la préforme consiste en un empilement de pièces de différents matériaux arrangées de manière à former la géométrie voulue. Dans ce cas, on considère un verre de tellurite de composition (en % molaires) 70 TeO 2 – 20 ZnO – 5 Na 2 O (abrégé en TZN75) et du polyéther sulfone (abrégé en PES). Le matériau TZN75, dont la T g est égale à 308 °C, est synthétisé au laboratoire par fusion-coulée et mis sous forme de plaques de dimensions 3 x 10 x 75 mm par découpe et polissage. Les PES, dont la T g est égale à 225 °C, est acheté sous forme de films de 0,05 mm d’épaisseur chez GoodFellow.
La préforme est alors fabriquée de la manière suivante :
(i) Les différentes pièces sont empilées les unes sur les autres pour former un assemblage macroscopique, en suivant l’ordre suivant : une plaque de TZN75, un film de PES, une plaque de TZN75.
(ii) L’assemblage subit un traitement thermique à T g-min + 50 °C = 275 °C pendant 2h afin que les pièces se collent entre elles. Tg-min étant la température de transition vitreuse du matériau possédant la température de transition vitreuse la plus faible. En général, on applique une pression de quelques kPa sur l’assemblage pendant le traitement thermique pour assurer la bonne cohésion entre les différentes pièces. Cette pression est appliquée à l’aide de poids en céramique ou en graphite.
Les acides sont par exemple des acides forts, en particulier des acides inorganiques, tels que l'acide phosphorique, l'acide sulfurique.
Les agents complexants sont par exemple des acides organiques faibles (ou leurs anhydrides correspondants) tels que l'acide acétique, l'acide citrique, l'acide oxalique, l'acide tartrique, l'acide malique, l'acide maléique, l'acide fumarique, l'acide aminé aspartique, l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA).
De préférence, l'agent de dégommage comprend de l'eau, de la vapeur, de l'acide phosphorique, de l'acide acétique, de l'acide citrique, de l'acide oxalique, de l'acide tartrique, de l'acide malique, de l'acide fumarique, de l'acide aminé aspartique, de l'acide éthylènediaminetétraacétique, une base, des sels, des agents chélateurs, des éthers couronnes ou de l'anhydride maléique.
Le traitement par cavitation peut être réalisé à des températures proches de la température ambiante ou inférieures à celle-ci, par exemple à 15-25°C. Toutefois, la cavitation hydrodynamique peut être réalisée entre 10 et 90°C, de préférence entre 25 et 75°C et plus préférablement entre 30 et 60°C.
On pourra par exemple procéder tel que décrit dans le document WO2019229035A1.
Le produit issu de cette étape d’élimination peut être séparé par une ou plusieurs des techniques connues suivantes : sédimentation, centrifugation, filtration, distillation, extraction ou lavage, de préférence sédimentation, centrifugation, filtration. Le produit récupéré après séparation de l'eau aqueuse est une phase huileuse qui constitue une composition ou huile partiellement raffinée qui peut ensuite être soumise à une étape d’élimination de composés non hydratables.
Etape d’élimination de composés non hydratables
Typiquement, cette étape permet d’éliminer les composés non hydratables, notamment du phosphore, de l’azote, , tels que les phosphatides non hydratables (sels de calcium et de magnésium de l'acide phosphatique et de la phosphatidyl éthanolamine), ainsi que d’autres éléments tels que le soufre, et/ou une partie du chlore organique résiduel, qui n’ont pas été éliminés lors de l’étape de lavage à l’eau à pH neutre et l’étape optionnelle d’élimination des composés hydratables à un pH autre qu’un pH neutre.
Cette étape comprend typiquement un ou plusieurs traitements choisis parmi un traitement de blanchiment dans lequel le produit à traiter est mis en contact avec un absorbant, un traitement dans lequel le produit à traiter est mis en contact avec une résine échangeuse d'ions, un lavage acide doux, un traitement utilisant des lits de garde, une filtration, une extraction par solvant, chaque traitement étant suivi d’une étape de séparation des phases huileuse et aqueuse, la phase huileuse récupérée formant une composition présentant une teneur réduite en composés non hydratables. Cette séparation peut être réalisée au moyen de toute technique de séparation.
Le blanchiment est une technique bien connue, généralement utilisée pour décolorer et purifier les huiles raffinées chimiquement ou physiquement. Elle assure généralement l'élimination des savons, des phosphatides résiduels, des métaux à l'état de traces et de certains produits d'oxydation. Elle catalyse l'élimination du carotène et l'adsorbant catalyse également la décomposition des peroxydes. Une autre fonction est l'élimination des peroxydes et des produits d'oxydation secondaires.
Ce traitement consiste à mettre en contact le produit à traiter avec un absorbant, tel que les argiles adsorbantes, la silice amorphe synthétique et les charbons actifs. Optionnellement, préalablement à cette mise en contact, le produit à traiter peut être mélangé avec un acide afin de décomposer les complexes ion métallique/phosphatides.
Les paramètres clés du traitement de blanchiment sont le type et le dosage de l'adsorbant, la température, le temps, l'humidité et la filtration, comme indiqué dans le Lipids handbook, édité par Frank D. Gunstone, John L. Harwood, Albert J. Dijkstra. 3rd ed., chapitre 3.7) ; ou encore dans le « practical guide to vegetable oil processing”, 2 nd edition, Monoj. K. Gupta.
Un autre traitement possible est un traitement par résine échangeuse d'ions. Ce traitement consiste à mettre en contact le produit à traiter avec une résine échangeuse d'ions dans une zone de prétraitement, dans des conditions de prétraitement. La résine échangeuse d'ions est par exemple une résine échangeuse d'ions acide telle que l'AmberlystTM-15 et peut être utilisée comme lit dans un réacteur à travers lequel le produit à traiter s'écoule, soit en amont, soit en aval.
Un autre traitement possible est un lavage à l'acide doux. Ce traitement est effectué en mettant en contact le produit à traiter avec un acide tel que l'acide sulfurique, nitrique, phosphorique ou chlorhydrique dans un réacteur. L'acide et le produit à traiter peuvent être mis en contact dans un processus discontinu ou continu. La mise en contact se fait avec une solution acide diluée, généralement à température ambiante et à la pression atmosphérique. Si la mise en contact est effectuée de manière continue, elle se fait généralement à contre-courant.
Un autre traitement possible est l'utilisation de lits de garde, bien connus dans l'art. Il peut s'agir de lits de garde contenant de l'alumine, avec ou sans catalyseurs de démétallisation tels que le nickel, le cobalt et/ou le molybdène.
Les techniques de filtration et d'extraction par solvant sont d'autres choix qui peuvent être employés.
Utilisation des fibres composites Selon encore un autre aspect, l’invention concerne l’utilisation de fibres composites selon l’invention, dans des dispositifs ou composants optiques, tels que des interféromètres, des capteurs ou sources lasers.
Les fibres composites selon l’invention peuvent être notamment utiles pour la préparation d’interféromètres de type Mach-Zehnder.
Préforme et utilisation Selon encore un autre aspect, l’invention concerne une préforme pour le fibrage de fibre composite comprenant :
un matériau amorphe M 1 constitué d’une composition de verre dont la température de transition vitreuse T g M1 est inférieure à 500°C ; un matériau M 2 constitué d’une composition de polymère, amorphe ou semi-cristallin, dont la température de transition vitreuse T g M2 est inférieure à T g M1 ; les matériaux M 1 et M 2 étant directement au contact l’un de l’autre, et T g M1 - T g M2 ≥ 50°C.
Selon encore un autre aspect, l’invention concerne l’utilisation d’une préforme selon l’invention pour la préparation de fibres optiques composites.
Exemples Protocole de fibrage Après la réalisation de la préforme, on procède à son étirage sous forme de fibre. Ce procédé nécessite une tour de fibrage, composée d’un système de descente de la préforme, un système d’enroulement de la fibre, un mesureur de diamètre, un mesureur de tension (tensiomètre) ainsi qu’un four tubulaire. On peut adjoindre au dispositif un système d'enduction externe de la fibre par un polymère de protection. Le four est composé d’au moins un élément chauffant enroulé autour d’un tube chemise. Le profil thermique du four est tel que la zone de chauffe est très restreinte (volume de la zone chaude ~6 cm 3 ). Le tube chemise constitue l’enceinte de fibrage. L’ouverture haute du tube chemise est fermée par une canne en métal et un bouclier thermique. L’ouverture basse du tube est fermée par un diaphragme. Un flux de 1 à 5 L/min (de préférence 3L/min) de gaz circule à l’intérieur du four. Le gaz choisi dépend du matériau à fibrer et peut-être de l’Argon (Ar), du dioxygène (O 2 ), du diazote (N 2 ) ou de l’Hélium (He) (de préférence l’Hélium).
Dans un premier temps, la préforme est accrochée à une canne creuse en silice, elle-même accrochée à une canne creuse en métal. Les cannes servent à suspendre la préforme dans le four. La préforme est ensuite positionnée au centre du four et de telle manière à ce que le point le plus chaud du four soit situé légèrement au-dessus (de 10 à 30 mm) de l’extrémité basse de la préforme. Pour initier le fibrage, la préforme est alors chauffé de 5 °C/min à 20°C/min (de préférence 10°C/min) à sa température de ramollissement (empiriquement ~ 100 °C au-dessus de la Tg). Arrivée à cette température, la préforme commence à se déformer et sous l’effet de la gravité, une goutte apparait et tombe lentement, étirant à sa suite la préforme, de sorte à former la fibre optique souhaitée (voir Fig. [4]). A ce stade, le processus de fibrage est initié.
La « goutte » est ensuite séparée de la fibre qui est alors accrochée au tambour de stockage qui est mis en rotation (vitesse entre 0,1 et 50 m/min). Par l’intermédiaire de la canne en acier qui est reliée à un système de translation verticale, la préforme est elle aussi mise en mouvement et descend lentement dans le four (vitesse entre 0,1 et 3 mm/min). Le processus est auto-entretenu, il respecte la loi de conservation du volume, à savoir que le volume de fibre produit est égal au volume de préforme consommé :
Où Vfibre et Vpréforme sont respectivement le volume de fibre fabriquée et de préforme étirée. Sur un intervalle de temps donné et pour une préforme cylindrique on aura alors :
Avec Φfibre et Φpréforme, les diamètres respectivement de la fibre et de la préforme, et vfibre et vpreforme, les vitesses de descente préforme et d'enroulement de la fibre respectivement. Quelle que soit la forme de la préforme de départ, les dimensions de la fibre dépendent des vitesses d’enroulement de la fibre et de la descente préforme. En pratique, la vitesse de descente préforme est généralement gardée constante au cours du fibrage, et c’est la vitesse de rotation du tambour qui est ajustée en fonction des dimensions de la fibre visées. Les fibres alors fabriquées peuvent avoir leur plus petite dimension supérieure à 20 µm et leur plus grande dimension inférieure à 6 mm. Exemple d’une fibre à section circulaire : le diamètre peut être compris entre 20 µm et 6 mm. Exemple d’une fibre à section rectangulaire : la plus petite dimension, c’est-à-dire le petit côté du rectangle, peut être supérieure ou égale à 20 µm et la plus grande dimension, c’est-à-dire le grand côté du rectangle, peut être inférieure ou égale à 6 mm.
Par ailleurs, l’ajustement de la température de fibrage se fait en fonction de la tension mesurée par le tensiomètre. Cette mesure de tension renseigne sur l’état de viscosité du matériau ou de l'assemblage de matériaux qui est en train d’être fibré. Une tension trop faible signifie que le matériau est trop peu visqueux (matériau trop mou car température trop élevée) et la fibre risque dans ce cas de subir des déformations importantes de sa structure car le procédé de fibrage n’est alors plus maitrisé. Une tension trop élevée signifie que le matériau est trop visqueux (matériau trop dur car température trop faible) et la fibre risque dans ce cas de casser. En pratique, le fibrage se déroule à des tensions comprises entre 3 et 100 g (idéalement entre 10 et 30 g). La différence entre le fibrage classique et le fibrage fluide, dans lequel certains des matériaux constituant la préforme sont à l'état liquide, réside dans la nécessité d’un contrôle plus drastique de la tension de fibrage des matériaux qui demeurent à l'état visqueux. L’intervalle de tension acceptable peut être situé (estimation) entre 10 et 75 g (idéalement entre 15 et 25 g).
Enfin, le fibrage est terminé lorsque la totalité de la préforme a été consommée.
[Etape optionnelle 1 : Application d’une dépression ou surpression sur la préforme]
Une surpression ou bien une dépression peuvent être appliquées aux cavités et inclusions de la préforme pendant le fibrage.
Généralement, une surpression peut être appliquée pour gonfler des structures creuses au sein de la fibre (fibres micro-structurées). Elle peut notamment aider au bon écoulement des polymères présents au sein de la préforme (comparablement aux procédés d’extrusion sous pression). La gamme de surpression peut être comprise entre 0,1 à 200 mbar (idéalement 1 à 30 mbar).
(1) ajustement du pH avec un tampon ;
(2) réaction enzymatique dans les bassins de rétention ; et
(3) la séparation de la boue et de l'huile.
L'huile à dégommer par voie enzymatique de cette manière peut être brute ou préalablement dégommée à l'eau.
Le manuel des lipides (The lipid handbook, édité par Frank D. Gunstone, John L. Harwood, Albert J. Dijkstra. 3rd ed.) décrit de nombreuses variantes et détails des traitements de dégommage.
Le traitement peut être un traitement par cavitation, et notamment par cavitation hydrodynamique, de l'huile à traiter en présence d'eau dans des conditions efficaces pour générer des caractéristiques de cavitation et pour transférer au moins une partie des impuretés contenues dans l'huile dans une phase aqueuse.
La cavitation est le phénomène de formation de bulles de vapeur dans un liquide en écoulement dans les régions où la pression du liquide est inférieure à sa pression de vapeur à la température considérée.
La cavitation est un phénomène de nucléation, de croissance et d'implosion (effondrement) de cavités remplies de vapeur ou de gaz, qui peut être obtenu par le passage d'ultrasons (cavitation acoustique), par un laser, par l'injection de vapeur dans un fluide froid ou par des modifications de l'écoulement et de la pression (cavitation hydrodynamique).
La cavitation hydrodynamique peut être générée en faisant passer le mélange à traiter à travers un ou plusieurs dispositifs de cavitation.
Le procédé de cavitation hydrodynamique peut donc comprendre les étapes suivantes :
le pompage de l'huile à traiter à travers un dispositif de cavitation,
la génération de caractéristiques de cavitation pour éliminer les impuretés.
Des dispositifs de cavitation appropriés qui peuvent être utilisés sont par exemple divulgués dans WO201098783A1, US8911808B2, US7762715B2, US8042989B2.
Par exemple, un dispositif de cavitation approprié comprend un chemin d'écoulement à travers lequel le fluide est pompé, tel que celui divulgué dans US8911808B2, dans lequel une pression de pompe prédéterminée est appliquée de préférence dans la plage de 340 kPa-34 MPA.
Dans le traitement par cavitation hydrodynamique, les phosphatides sont hydratés en gommes, qui sont insolubles dans l'huile et peuvent être facilement séparés sous forme de boue formant une phase aqueuse, par exemple par décantation, filtrage ou action centrifuge.
Dans un mode de réalisation, le traitement par cavitation, notamment par cavitation hydrodynamique peut être réalisée en présence d’un agent de dégommage. Ce dernier peut être choisi parmi l'eau, la vapeur, les acides, les agents complexants et leurs mélanges.
La illustre un ventilateur centrifuge et la illustre un ventilateur hélicoïdal.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Dans la suite la description le terme « axialement » désignera la direction de l’axe X, le terme « radialement » désignera une des directions s’étendant depuis l’axe X dans un plan perpendiculaire à l’axe X et le terme « angulairement » désignera une des directions autour de l’axe X dans le plan mentionné précédemment. L’axe X est orienté de l’intérieur de la machine vers le ventilateur décrit.
Dans la suite de la description les éléments seront décrits montés ensemble autour de l’axe X. Ainsi les termes « axialement supérieur » et « axialement inférieur » désigneront les positions relatives selon la direction de l’axe X. Les termes « radialement intérieur » et « radialement extérieur » désigneront les positions relatives dans un plan transverse à l’axe selon un rayon de la machine.
La représente une vue partielle schématique en coupe d’une machine électrique tournante 1 ayant un axe de rotation X. La machine électrique tournante 1 comprend un stator 2 et un rotor 3 dans un carter 32. Le carter comprend par exemple un premier palier 5, un deuxième palier 6 et une entretoise tubulaire 7. L’entretoise tubulaire 7 est par exemple enserrée entre le premier palier 5 et le deuxième palier 6, par exemple grâce à des tirants non représentés entre le premier palier 5 et le deuxième palier 6. Le stator est fixé à l’intérieur du carter 32, par exemple monté serré dans l’entretoise tubulaire 7.
Le stator 2 comprend un corps de stator 9 et un bobinage 8. Le corps de stator 9 comprend par exemple un empilage de tôles magnétiques. Par exemple le bobinage 8 comprend des conducteurs électriques dont une partie active passe dans des encoches formées dans le corps 9 et une partie de connexion ou chignon 10 est formée à l’extérieur des encoches. Le bobinage 8 est par exemple un bobinage de type en épingles.
Le rotor 3 comprend un arbre 4 d’axe de rotation X. L’arbre est guidé en rotation par un premier roulement 11 monté dans le premier palier 5 et un deuxième roulement 12 monté dans le deuxième palier 6. Un élément d’entrainement 13, par exemple une poulie ou un engrenage est fixé à l’arbre 4.
Le rotor 3 illustré en vue éclatée à la comprend également selon la direction de l’axe X:
- un corps 15 monté sur l’arbre 4 et comprenant des cavités 24, le corps présentant une première extrémité 33 et une deuxième extrémité 34, opposée à la première extrémité, dans la direction de l’axe de rotation X,
- des aimants 23 reçus dans les cavités 24,
- une première rondelle d’équilibrage 16 montée sur le corps du rotor à sa première extrémité axiale 33 et s’étendant transversalement à l’axe X de rotation de la machine.
- un ventilateur 20 fixé axialement sur la rondelle d’équilibrage 16.
Le rotor pourra éventuellement comprendre une deuxième rondelle d’équilibrage empêchant les aimants de sortir par la deuxième extrémité 34, cette deuxième rondelle pouvant porter un deuxième ventilateur. La description qui va suivre pourra aisément être transposée à cette deuxième rondelle et à ce deuxième ventilateur.
La rondelle d’équilibrage 16 permet de maintenir les aimants 23 dans les cavités 24. La rondelle d’équilibrage 16 comprend un premier côté 160a et un deuxième côté 160b opposé axialement au premier côté 160a, le deuxième côté 160b étant en regard direct de l’extrémité axiale du corps du rotor. La rondelle d’équilibrage est par exemple en aluminium usiné.
La rondelle d’équilibrage 16 illustrée à la a avantageusement une forme annulaire, s’étendant entre un diamètre intérieur autour de l’arbre et un diamètre extérieur qui est avantageusement sensiblement le même que le diamètre du corps 15.
La rondelle d’équilibrage selon l’invention comprend un évidement 16a avantageusement creusé de sorte à être radialement central dans la rondelle 16. La rondelle d’équilibrage comprend ainsi radialement de l‘intérieur vers l’extérieur, l’évidement 16a entouré d’un pourtour 16b. La rondelle d’équilibrage a donc une épaisseur supérieure au niveau du pourtour qu’au niveau de l’évidement 16a. La différence des épaisseurs est la profondeur de l’évidement P1. L’évidement comprend un bord latéral 161 et un fond 162. La rondelle d’équilibrage présente donc un décroché au niveau du bord 161.
Dans ce qui suit, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du gaz à travers la turbomachine 1. Par ailleurs, on appelle axe X l’axe de révolution du flasque 23 annulaire du carter structural 10, 11. La direction axiale correspond à la direction de l'axe X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe X et passant par lui. Sauf précision contraire, interne (respectivement, intérieur) et externe (respectivement, extérieur), respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe du même élément. Enfin, on désignera par « carter structural » un carter de la turbomachine 1 servant au transfert de charge, c’est-à-dire par lequel transitent des efforts notamment axiaux et radiaux (tels que les charges des charges des paliers supportant les arbres vers les suspensions de la turbomachine). Il peut s’agir par exemple du carter intermédiaire 10 ou, dans le cas d’une turbomachine 1 comprenant un mécanisme de réduction 7, du carter d’entrée 11 ou du carter intermédiaire 10. En revanche, le carter interne 14 et le carter externe 15 ont tous deux une fonction de support des IGV 13 et de délimitation de la veine d’écoulement au sein de la roue d’IGV 13. En revanche, ils ne forment pas un carter structural au sens du brevet.
Les IGV 13 sont fixes en ce sens qu’elles sont fixes en rotation par rapport au carter interne 14 et au carter externe 15 autour de l’axe X. Les IGV 13 sont en revanche à calage variable et sont montées sur le carter interne 14 et le carter externe 15 par l’intermédiaire de liaisons pivot 16 afin de pouvoir ajuster leur angle d’incidence par rapport au flux en fonction des phases de vol de la turbomachine 1. L’axe de calage des IGV 13 est sensiblement radial à l’axe X.
A cet effet, les IGV 13 comprennent chacune une tête et un pied fixés sur le carter externe 15 et le carter interne 14, respectivement, par l’intermédiaire de liaisons pivot 16 de sorte à permettre la rotation des IGV 13 autour de leur axe de calage. La turbomachine 1 comprend en outre une cinématique de commande pouvant être montée sur le carter externe 15 et configurée pour contrôler l’angle de calage de la liaison pivot 16 correspondante des IGV 13.