INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le capillaire 208 de génération de la colonne de plasma 202 peut comprendre un orifice d’entrée 208-01 configuré pour recevoir le matériau cible et un orifice de sortie 208-02 pour délivrer le matériau cible en sortie du capillaire 208, les orifices d’entrée et de sortie 208-01 et 208-02 étant positionnés sur le trajet T .
Tel que représenté en figures 2 et 3, le capillaire 208 peut être défini par son diamètre et sa longueur . Par exemple, le diamètre du capillaire 208 peut être compris entre 500 µm et 1 cm. En particulier, le diamètre du capillaire 208 peut être défini par rapport au diamètre du matériau cible , tel que , en prenant en compte certaines contraintes telles que par exemple des contraintes mécaniques de déplacement du matériau cible traversant longitudinalement le capillaire 208. Avantageusement, le diamètre du capillaire 208 peut être légèrement supérieur au diamètre du matériau cible , tel que , ce qui permet de générer une colonne de plasma 202 ayant un moindre coût énergétique.
En outre, le guide 206 peut être ou non positionné au milieu du capillaire 208 de longueur . Si le guide 206 est positionné au milieu du capillaire, le dispositif « en T » peut être symétrique. Sinon, le dispositif « en T » est dissymétrique. Par exemple, un dispositif « en T » dissymétrique peut comprendre un capillaire 208 défini par deux branches, appelées respectivement ‘branche longue’ de longueur et ‘branche courte’ de longueur , telles que et que . En variante, un dispositif « en T » dissymétrique peut comprendre un capillaire 208 comprenant deux branches définies par rapport à la position du guide 206, et ayant respectivement un grand diamètre et un petit diamètre , tel que .
Selon une autre caractéristique avantageuse, l’étape de calcul de contraintes est réalisée en supposant un comportement statique linéaire des structures à calculer.
L’hypothèse du comportement statique linéaire a l’avantage d’être simple à mettre en œuvre, avec des contraintes proportionnelles aux déformations, les effets des sollicitations étant réversibles et superposables.
L’invention a encore pour objet un procédé de surveillance de l’état de santé des éléments déformables d’une turbomachine d’aéronef, les éléments déformables étant munis de brides annulaires assemblées par des liaisons boulonnées et présentant des écarts de planéité avant l’assemblage. Le procédé de surveillance de l’état de santé de ces éléments déformables est basé sur une comparaison entre des contraintes admissibles et des contraintes calculées par un procédé tel que décrit ci-dessus.
La surveillance de l’état de santé des éléments déformables est réalisée en comparant les contraintes calculées à des contraintes admissibles, garantissant ainsi que les pièces ont une endurance suffisante pour atteindre la durée de vie prévue.
représente une vue partielle en coupe longitudinale d’une turbine à basse pression d’une turbomachine aéronautique ;
illustre un disque de rotor ayant des écarts de planéité et ;
illustre un organigramme d’un procédé de calcul des contraintes selon l’invention ; et
illustrent l’application de l’étape de calcul itératif du procédé de la à un module de quatre étages.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation La représente partiellement en coupe longitudinale une turbine 1 à basse pression d’une turbomachine aéronautique, représentative des architectures de turbine contenant des disques de rotor assemblés par des liaisons boulonnées.
Le procédé selon l’invention propose de quantifier les contraintes mécaniques supplémentaires s’exerçant sur des éléments déformables d’une turbomachine d’aéronef et en particulier sur des disques de rotor assemblés par liaisons boulonnées et présentant des écarts de planéité, lesdites contraintes étant principalement développées au niveau des brides annulaires consécutivement au serrage par liaisons boulonnées.
Il sera compris que la présente invention s’applique à tout autre ensemble de turbomachine munie d’éléments déformables qui présentent des écarts de planéité et qui sont assemblés par des liaisons boulonnées.
La représente plus précisément cinq étages d’une turbine 1 à basse pression. Concernant l’orientation par rapport au sens général d’écoulement des gaz à travers la turbine, le premier étage de la turbine est situé à l’amont et le dernier étage de la turbine est situé à l’aval.
Le premier étage comporte une roue mobile formée d’un disque de rotor 2 sur lequel est montée radialement une pluralité d’aubes mobiles 3. Les autres étages comprennent chacun un distributeur formé d’une pluralité d’aubes fixes 4 et d’une roue mobile placée derrière le distributeur et formée d’un disque de rotor 2’ sur lequel est montée radialement une pluralité d’aubes mobiles 3’.
Les disques 2, 2’ sont fixés l’un à l’autre au moyen de liaisons boulonnées 5, rendant tous les disques solidaires en rotation autour de l’axe longitudinal X-X de la turbomachine.
Une seconde configuration de disposition du dispositif 700 peut être définie par le positionnement du dispositif 700 en aval du dispositif générateur plasma 200. Cette configuration de fixer des molécules en surface du matériau cible suite à un traitement plasma précédent. En effet, il est à noter que les traitements de surface de matériaux par interaction plasma peuvent être des traitements qui évoluent dans le temps définis selon par exemple un intervalle de temps , dépendant du matériau cible et des propriétés de surface traitées. Afin de fixer certains traitements par plasma, le matériau cible peut subir un traitement liquide de matériaux 700 dans cet intervalle de temps . Ainsi une telle configuration des dispositifs permet un agencement optimal des traitements plasma et par solution à l’état liquide 702.
La figure 10 représente, un système de traitement de surface de matériaux 10 selon des modes de réalisation, comprenant un matériau cible traversant des éléments constitutifs 10-01, 10-02, 10-03, 10-04 et 10-05, entre le point de départ A et le point d’arrivée B .
Le matériau cible peut être par exemple un matériau apte à être embobiné d’une part dans une bobine de départ au point A et d’autre part dans une bobine d’arrivée au point B , tel que par exemple une fibre, un fil, un tube ou un capillaire. Chacune de ces deux bobines est apte à être déroulée et enroulée, de manière à permettre un parcours du matériau cible le long du trajet T , selon une vitesse définie en fonction du traitement de surface à appliquer au matériau cible par interaction plasma.
Dans des modes de réalisation, le système de traitement de surface de matériaux 10 (et donc les deux bobines de départ au point A et d’arrivée au point B ) est configuré pour que le matériau cible traverse au moins une fois les éléments constitutifs 10-01, 10-02, 10-03, 10-04 et 10-05. Par exemple et sans limitation, le parcours du matériau cible peut être un aller-retour tel que le matériau cible traverse une première fois les éléments constitutifs 10-01, 10-02, 10-03, 10-04 et 10-05, puis une seconde fois les éléments constitutifs 10-05, 10-04, 10-03, 10-02 et 10-01.
Lors de la traversée du dispositif générateur plasma 200 par le matériau cible , l’interaction avec le plasma froid généré peut avoir lieu de manière statique ou au défilé. Une interaction statique est définie par la génération de la colonne plasma 200 lorsque le matériau cible est à l’arrêt dans le capillaire 208 : la vitesse du matériau cible est alors nulle ( ). Similairement, une interaction au défilé est définie par la génération de la colonne plasma 200 lorsque le matériau cible est en mouvement : la vitesse du matériau cible peut alors être comprise entre une valeur minimale et une valeur maximale .
Dans d’autres modes de réalisation, le matériau cible peut être un objet, à grand rapport d’aspect comprenant une longueur d’objet faible par rapport à la taille du trajet T . Le matériau cible peut se déplacer sur un tapis de défilement allant d’un point de départ A à un point d’arrivée B , selon une vitesse définie en fonction du traitement de surface à appliquer.
La vitesse du matériau cible le long du trajet T peut être limitée par une valeur maximale définie par la limite maximale de déplacement du matériau cible . En particulier, une telle vitesse maximale peut être déterminée à partir d’un temps de résidence minimale. Ce temps de résidence minimale est défini par la durée minimal d’interaction plasma du matériau cible pour obtenir le traitement de surface à appliquer.
De la même manière, la vitesse du matériau cible le long du trajet T peut être limitée par une valeur minimale définie par la limite minimale de déplacement du matériau cible dans le cas d’une interaction au défilé. En particulier, une telle vitesse minimale peut être déterminée à partir d’un temps de résidence maximal du matériau cible dans une colonne de plasma produite. Ce temps de résidence maximal est défini par la durée maximale d’interaction plasma pour ne pas endommager le matériau cible ou produire un autre traitement de surface non désiré.
Avantageusement, le système peut comprendre une pluralité de dispositifs 200 générant une pluralité de colonnes de plasma 202 disposées en série, avec ou sans dispositifs de transfert 100. Une telle implémentation permet par exemple de réaliser de multi-traitements de surface ou encore de diminuer le temps de résidence dit « local » du matériau cible dans une colonne plasma spécifique, tout en garantissant un temps de résidence dit « global » suffisant pour induire le traitement de surface à appliquer. Par exemple, pour des fibres naturelles dont temps de résidence local est très faible, une telle implémentation permet un refroidissement du matériau cible entre deux interactions plasma. Alternativement, une telle implémentation permet un chauffage par plasma du matériau cible permettant par exemple une dilatation du matériau puis un traitement de surface consécutif, évitant ainsi des problèmes connus de matériaux traités subissant en cours d’application des étirements résultant d’une perte de leur fonctionnalisation.
Dans des modes de réalisation, la vitesse du matériau cible peut varier au cours du temps, pendant le déplacement du matériau cible dans le système 10. Par exemple, si les propriétés initiales du matériau cible évoluent au cours du déroulé de la bobine de départ et/ou si les propriétés à modifier doivent évoluer au cours du traitement.
Avantageusement, les différents éléments constitutifs 10-01, 10-02, 10-03, 10-04 et 10-05 peuvent être n’importe quels dispositifs de traitement des matériaux ou de surface des matériaux. Par exemple, et de façon non limitative, un élément constitutif peut être un dispositif tel que décrit précédemment, c’est-à-dire un dispositif « en T », une enceinte, ou un dispositif de traitement liquide de matériaux. Les éléments constitutifs peuvent notamment être interchangeables pour adapter aisément le traitement de surface du matériau cible en fonction de la fonctionnalité recherchée, selon l’application de l’invention.
Dans le mode de réalisation de la figure 10, l’élément 10-01 est une enceinte comprenant un fluide noté , similairement à l’enceinte représentée sur les figures 5, 6 et 7. Les éléments 10-02, 10-03 et 10-05 sont par ailleurs des dispositifs générateurs plasma comprenant respectivement les fluides, notés , et , similaires aux générateurs plasma représentés sur les figures 2, 3 et 4. L’élément 10-04 est un dispositif de traitement de matériaux en présence de liquide ou de gel 700, similaire au dispositif de traitement liquide représenté sur la .
L’élément 10-01 est ainsi un dispositif de transfert 100 par rapport à l’élément 10-02, et le fluide est injecté dans l’élément 10-02 pour créer la première colonne de plasma 12 que traverse le matériau cible . De la même façon, l’élément 10-02 peut être un dispositif de transfert 100 par rapport à l’élément 10-03 (en fonction de l’espacement entre les éléments 10-02 et 10-03), et le fluide (ou résultant du mélange des fluides et ) est injecté dans l’élément 10-03 pour créer la seconde colonne de plasma 14 que traverse le matériau cible . L’élément 10-03 peut être un dispositif de transfert 100 par rapport à l’élément 10-05 (en fonction de la structure de l’élément 10-04 et de l’espacement entre les éléments 10-03 et 10-05), et le fluide (ou résultant du mélange des fluides et ) est injecté dans l’élément 10-05 pour créer la troisième colonne de plasma 16 qui est traversée par le matériau cible .
Les modes de réalisation de l’invention permettent ainsi la génération de plasmas atmosphériques multiples et homogènes sur de grandes longueurs. Ces plasmas froids sont générés en utilisant des mélanges généralement impossibles à obtenir à partir d’autres techniques de traitement plasma connues de l’homme du métier. De tels mélanges comprennent par exemple des pourcentages élevés d’azote ou d’oxygène dans des gaz rares. Ces plasmas sont particulièrement adaptés pour des traitements plasma consécutifs et homogènes de matériaux à très grand rapport d’aspect.
Les différents dispositifs selon les modes de réalisation permettent une grande facilité de génération et de combinaison de plasmas de composition différentes à la suite les uns des autres. En outre, le système permet une grande facilité d’injection d’aérosols, de microgouttelettes, de vapeurs spécifiques ou de nanomatériaux en dehors des dispositifs générateurs plasma, ainsi qu’une combinaison de ces traitements plasma avec des traitements par liquide (ou aérosols, ou microgouttelettes). Le système de traitement selon les modes de réalisation de l’invention permet un traitement optimal d’un matériau d’un point A à un point B , en un seul passage sur le trajet T .
La est un organigramme décrivant le procédé de fabrication d’un objet à partir d’un système de traitement de surface de matériaux 10, selon des modes de réalisation de l’invention.
Deuxième mode de réalisation La représente un schéma électrique d’un dispositif de réception DREC2 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que l’équipement de découplage ED2 du circuit de découplage CD2 comprend un circuit électrique R N présentant une résistance négative monté en série avec l’interrupteur INT, c’est-à-dire avec le premier conducteur c1 de la ligne de transmission de réception LTR. Par circuit électrique R N présentant une résistance négative, on entend un circuit électrique présentant une résistance, dont le rapport entre la tension aux bornes du circuit R N et le courant circulant dans le circuit R N et négatif. Il se comporte comme un composant présentant une résistance de valeur inférieure à zéro Ohms.
Un avantage de cette solution est de présenter un découplage plus efficace que le mode de réalisation de la , car le circuit de découplage CD2 présente ainsi un facteur de qualité du circuit de découplage supérieur à celui du circuit de découplage CD1 de la . En effet, le facteur de qualité du circuit de découplage CD2 est inversement proportionnel à la résistance du circuit de découplage CD2 . Cela permet de limiter les artefacts sur les images générées. Par ailleurs, cette solution demeure compacte puisqu’aucun composant supplémentaire n’est rajouté dans la partie insérée dans le corps humain.
En phase d’émission, la résistance du circuit de découplage CD2 est égale à la somme de la résistance du condensateur d’adaptation C M , de la résistance de la ligne de transmission de réception LTR, de la résistance du condensateur de blocage C B , de résistance de l’interrupteur INT et de la résistance du circuit à résistance négative R N . Le circuit à résistance négative permet donc d’augmenter le facteur de qualité du circuit de découplage en réduisant la résistance totale du circuit de découplage.
Cette solution est particulièrement avantageuse pour les applications intracardiaques pour lesquelles les contraintes sur le diamètre maximal du câble sont élevées. Or, plus le diamètre de la ligne de transmission est faible, plus sa résistance est élevée, ce qui a pour effet de générer des pertes dans la ligne de transmission de réception LTR.
Avantageusement, le circuit à résistance négative R N est configuré pour que la résistance du circuit de découplage CD2 soit sensiblement nulle.
Dans l’exemple non limitatif de la , l’interrupteur INT est relié à la masse par le circuit à résistance négative R N monté en série avec l’interrupteur INT. En variante, la résistance négative RN relie la ligne de transmission au condensateur de blocage C B ou le condensateur de blocage à l’interrupteur IN.
De façon connue en soi, le circuit à résistance négative R N peut être réalisé de différentes façons. Il peut comprendre deux transistors à effet de champ à semi-conducteur en oxyde de métal aussi appelés MOSFETs couplés de façon croisée. En variante, le circuit RN peut être réalisé à base d’un amplificateur opérationnel, d’une diode à effet tunnel, d’un transistor unijonction programmable aussi appelé PUT (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Programmable unijunction transistor ») ou d’une diode Gunn.
Le circuit électrique à résistance négative R N nécessite sa propre alimentation qui n’est pas représentée en . Cette alimentation est avantageusement reliée au circuit à résistance négative par un câble d’alimentation de sorte que l’alimentation est située à l’extérieur du corps humain lorsque l’antenne de réception est située dans le cœur.
Troisième mode de réalisation La représente un schéma électrique d’un dispositif de réception DREC3 selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif de réception DREC3 selon le troisième mode de réalisation diffère de celui du premier mode de réalisation en ce qu’il comprend une ligne de transmission, dite de découplage, LTD en plus de la ligne de transmission de réception LTR.
La ligne de transmission de découplage LTD, tout comme la ligne de transmission de réception LTR peut être réalisée sous forme d’un câble coaxial, d’une ligne bifilaire ou d’une paire torsadée.
La ligne de transmission de découplage LTD comprend un premier conducteur c1a comprenant une extrémité proximale destinée à être reliée électriquement à l’équipement de découplage ED1 et une extrémité distale reliée électriquement à l’antenne de réception B_REC.
La ligne de transmission de découplage LTD comprend un deuxième conducteur c2a relié électriquement à la masse.
L’efficacité du découplage de ce mode de réalisation peut être plus élevée que celle du premier mode de réalisation ce qui permet de limiter les artefacts sur les images. Cela en fait une bonne solution lorsque les contraintes d’encombrement peuvent s'accommoder de la présence de deux câbles. Cette solution est simple à implémenter du fait qu’elle implique des contraintes limitées sur la géométrie et la configuration de la ligne de transmission de réception LTR, seule la ligne de transmission de découplage LTD participant au découplage.
Dans la réalisation particulière de la , l’extrémité distale du premier conducteur c1a de la ligne de transmission de découplage LTD est reliée électriquement à l’antenne de réception B_REC au niveau de la première borne du condensateur d’accord C T , la deuxième borne du condensateur d’accord C T étant reliée au point de masse P M . Le récepteur REC est destiné à être relié électriquement à la ligne de transmission de réception LTR sans être relié à la ligne de transmission de découplage LTD de sorte à recevoir des signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception B_REC via la ligne de transmission de réception LTR sans passer par la ligne de transmission de découplage LTD.
La est un schéma représentant un dispositif générateur plasma, selon un exemple d’utilisation de l’invention.
La est un schéma représentant un dispositif générateur plasma, selon un autre exemple d’utilisation.
La est un schéma représentant un dispositif de transfert et un dispositif générateur plasma disposés en série, selon des modes de réalisation de l’invention.
La est un schéma représentant un dispositif de transfert et un dispositif générateur plasma disposés en série et connectés par un orifice de connexion, selon d’autres modes de réalisation de l’invention.
La est un schéma représentant un dispositif de transfert et un dispositif générateur plasma disposés en série et connectés par une buse de connexion, selon d’autres modes de réalisation de l’invention.
La est un schéma représentant une zone de mélange contrôlée entre un dispositif de transfert et un dispositif générateur plasma disposés en série et connectés par un orifice de connexion, selon d’autres modes de réalisation de l’invention.
La un schéma représentant un dispositif de transfert et deux dispositifs générateur plasma disposés en série, selon des modes de réalisation de l’invention.
La est schéma représentant un dispositif de traitement de matériaux en présence de liquide ou de gel, selon des modes de réalisation de l’invention.
La est un schéma représentant un système de traitement de surface de matériaux, selon des modes de réalisation de l’invention.
La est un organigramme représentant un procédé de fabrication d’un objet à partir du système de traitement de surface de matériaux, selon des modes de réalisation de l’invention.
Description détaillée La figure 1 représente schématiquement un système de traitement de surface de matériaux 10 comprenant un matériau cible , un dispositif de transfert 100 et un dispositif générateur plasma 200.
Le système de traitement de surface, selon les modes de réalisation de l’invention peut être utilisé dans différents domaines d’application, tels que par exemple et sans limitation, le domaine du biomédical, de la stérilisation, de la médecine, de la cosmétique, du traitement de matériaux par fonctionnalisation de surfaces, de la production de motifs ultrafins, de la dépollution et/ou décontamination, de la germination, de l’éclairage, de la commutation rapide, de la modification d’écoulements, de la détection, de la métrologie, etc.
Le matériau cible peut être composé d’un ou de plusieurs matériaux inertes diélectriques ou conducteurs et/ou de tissus biologiques. Le matériau cible comprend une surface qui peut être définie par exemple par sa composition chimique et/ou structurelle, et/ou son état de surface. La surface d’un matériau est notamment définie par des propriétés de surface spécifiques telles que par exemple des propriétés physiques, des propriétés optiques, et/ou des propriétés électriques, etc.
Certaines de ces propriétés de surface peuvent être modifiées pendant et/ou après une interaction du matériau cible avec un plasma à température ambiante ou très proche de la température ambiante.
Tel qu’utilisé ici, le terme « plasma » fait référence à un plasma froid formé à pression ambiante défini par un plasma gazeux (constituée d’espèces chargées et d'électrons) hors équilibre thermodynamique pour lequel la température des électrons est très élevée par rapport à la température des autres espèces contenues dans le plasma. La température des autres espèces restant proche de la température ambiante.
Cependant, les techniques plasma connues sont limitées dans les mélanges de gaz pour la génération plasma. En effet, elles ne permettent pas de réaliser des traitements de matériaux avec des concentrations importantes de gaz additionnels (comme par exemple des pourcentages élevés d’azote ou d’oxygène dans des gaz rares), ce qui conduit à l’extinction du plasma.
Par ailleurs, certaines techniques connues (notamment les torches) consomment une puissance importante. En outre, dans le cas des torches, la technique n’est pas adaptée aux matériaux thermosensibles et peu adaptée au traitement d’objet en défilement. Dans les systèmes DBD, elles peuvent conduire à des traitements inhomogènes, les plasmas étant difficilement produits de manière homogène à la pression atmosphérique. Ainsi, ces techniques ne peuvent pas garantir un traitement direct et homogène dans le cas d’objet de symétrie sensiblement cylindrique à très grand rapport d’aspect, tel que des fibres ou fils, rubans, tubes ou capillaires. En outre, ces techniques ne peuvent pas garantir non plus un traitement efficace et rapide de ces matériaux et de ces objets en raison du faible volume de plasma généré à la pression atmosphérique.