INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La paroi du carter comprend une première partie de paroi (50) et une deuxième partie de paroi (60). La résistance thermique de la première partie de paroi peut être inférieure par rapport à la résistance thermique de la deuxième partie de paroi. La résistance thermique de la première partie de paroi peut aussi être égale à la deuxième partie de paroi. Il est possible d'utiliser le même matériau pour les deux parties de paroi. Ainsi, la première partie de paroi peut disposer d'une résistance thermique inférieure à la deuxième partie ou la première partie de paroi peut disposer d'une résistance thermique égale à la deuxième partie.
La deuxième partie de paroi peut être prévue pour assurer une isolation thermique de l’intérieur du carter par rapport à un extérieur (140). Ainsi, un flux thermique à travers de la deuxième partie de paroi peut être techniquement négligeable. De façon alternative, la deuxième partie de paroi n'est pas prévue pour assurer d'isolation thermique. La résistance thermique de la première partie de paroi peut être moins importante que celle de la deuxième partie. La résistance thermique de la première partie peut être prévue pour permettre un flux thermique suffisant pour refroidir un côté extérieur de la première partie de paroi (80). La résistance thermique de la première partie de paroi peut aussi être égale à celle de la deuxième partie de paroi. La résistance thermique peut être prévue de façon à ce qu’une température de l’extérieur de la première partie est principalement identique à l’intérieur du carter. La première partie de paroi permet ainsi de refroidir des composants qui se trouvent en contact thermique avec son côté extérieur (80). Un dispositif électronique (70), posé sur le côté extérieur de la première partie de paroi, est ainsi refroidi par le fluide de refroidissement tout comme le dispositif de stockage ou de conversion d'énergie est refroidi à l’intérieur du carter. Un rapport entre la résistance thermique de la deuxième et la première partie de paroi peut être choisi à 1 ou à supérieur à 1, par exemple 2 ou plus de 2. Autrement dit, la résistance thermique de la première partie peut être inférieure rapport à la résistance thermique de la deuxième partie.
De manière générale, une conductivité thermique (λ) de la première partie de paroi est supérieur ou égal à 100 W/(m.K), de préférence supérieur ou égal à 200 W/(m.K). La conductivité thermique peut aussi être comprise entre 120 et 380 W/m.K, correspondant au Laiton et Cuivre. Ainsi, la première partie de paroi et/ou la deuxième partie de paroi peut comprendre ou consister en Laiton ou Cuivre.
De préférence, le fluide de refroidissement couvre entièrement la première partie de paroi afin d’assurer un bon échange thermique entre l’extérieur de la première partie et le fluide de refroidissement.
Afin de fournir aux différentes parties de paroi lesdites résistances thermiques, les parties de paroi peuvent comprendre des matériaux ayant des conductivités thermiques différentes. Par exemple, des sandwich de matériau comprenant des feuilles isolantes internes peuvent être utilisés. Il peut s'agir d'un sandwich aluminium ou carbone avec un revêtement en PTFE ou PE. La première partie de paroi peut comprendre un matériau ayant une conductivité thermique supérieure par rapport à un matériau compris par la deuxième partie de paroi. De préférence, ladite conductivité thermique peut être supérieure d’un facteur 2 ou plus.
Avantageusement, une surface de la première partie de paroi (90) est inférieure à une surface de la deuxième partie de paroi (100). De préférence la surface de la première partie présente 10% ou moins de la surface de la deuxième partie. De préférence, la surface de la première partie peut présenter entre 3% et 10% de la surface de la deuxième partie Une surface relativement petite de la première partie limite le flux d’énergie total entre l’intérieur et l’extérieur du carter. Ainsi, la température à l’intérieur du carter peut rester relativement stable malgré une entrée d’énergie à travers de la première partie de paroi, qui est pourtant nécessaire pour refroidir le dispositif électronique. Aussi, si la deuxième partie de paroi est plus isolante, cela permet de limiter une influence de l’environnement extérieur sur la température du fluide de refroidissement.
La première partie de paroi peut aussi être prévue en plusieurs parties. Par exemple, la montre deux plaques indépendantes disposées à deux endroits différents de la paroi du carter, formant ensemble la première partie de paroi. Dans ce cas, l’ensemble de la surface des plaques reste inférieur à la surface de la deuxième partie de paroi.
L’intérêt de l’invention est ainsi de permettre une gestion thermique fine sur des composants de stockage et de conversion de l’énergie, dont les performances en rendement mais aussi en vieillissement sont fortement affectées par la température alors qu’ils sont eux-mêmes générateur de chaleur, tout en assurant par le même système un refroidissement de composants électroniques moins sensibles à la température mais rendus plus accessibles par un maintien à l’extérieur de l’enceinte facilitant leur connectivité et leur maintenance.
De façon similaire, l’intérêt de l’invention est également de permettre un refroidissement optimal pour des composants magnétiques dont la forte densité massique et la fable surface périphérique rendent difficile un refroidissement efficace, tout en assurant par le même système un refroidissement de composants électroniques moins sensibles à la température mais rendus plus accessibles par un maintien à l’extérieur de l’enceinte facilitant leur connectivité et leur maintenance.
Les composants immergés peuvent être à ce titre typiquement des cellules électrochimiques de stockage d’énergie, ou des cellules électrochimiques de pile à combustible ou d’électrolyseurs, ainsi que des stockage d’électricité par induction, ou des convertisseurs électriques à base magnétique (autrement dit: des transformateurs bobinés).
Les composants moins sensibles et pouvant être positionnés à l’extérieur de l’enceinte en plaque froide peuvent être typiquement des composants électroniques classiques tels que des composants passifs, des circuits intégrés, des condensateurs, des diodes, des transistors, des inductances de faibles dimensions ou masse, avec des besoins de refroidissement moindres. Les composants ayant des besoins de maintenance ou intervention élevés seront également placés de façon privilégiés en zone extérieure et refroidis par plaque froide.
Avantageusement, les composants électroniques extérieurs sont liés électriquement au fonctionnement des composants immergés, permettant un refroidissement simultané des deux catégories de composants lors de leur fonctionnement. Autrement dit, un fonctionnement du dispositif électronique et un fonctionnement du dispositif de stockage ou de conversion d'énergie sont liés de façon à ce qu'un besoin de refroidissement a lieu au même moment dans lesdits dispositifs.
La montre une vue de détail de la première partie de paroi avec le dispositif électronique. Dans l’exemple montré, la première partie de paroi est une plaque posée de l’intérieur du carter devant une ouverture dans la paroi du carter. Il s'agit d'une paroi de section plus faible par rapport à la deuxième partie de paroi. La plaque peut comprendre de l’aluminium. De la colle (210) peut être disposée à un bord de la plaque pour la fixer sur la deuxième partie de paroi et pour assurer une étanchéité. Le dispositif électronique est posé en contact avec la plaque.
De façon générale, le dispositif électronique est posé en contact direct avec le côté extérieur de la première partie de paroi. Il est également possible qu’une partie du dispositif électronique traverse la première partie de paroi jusqu’à l’intérieur du carter et se trouve en contact avec le fluide de refroidissement. Le dispositif électronique peut ainsi devenir partie intégrante de la première partie de paroi.
Dans l’exemple montré, le dispositif électronique (70) est posé à plat contre la plaque en aluminium et ainsi en contact direct avec la plaque. Le dispositif électronique peut être posé via un drain thermique, type silpad afin d’assurer un contact thermique correct et ainsi limiter la résistance thermique induite aux niveau des interfaces. Il est tenu par une plaque de fixation (200).
La première partie de paroi pourrait également être une plaque de circuit imprimé. Dans l’exemple montré dans la , au lieu d’une plaque en aluminium, il pourrait s’agir d’une plaque de circuit imprimé avec un ou plusieurs dispositifs électroniques posés sur la plaque.
Avantageusement, une partie du dispositif électronique traverse la première partie de paroi jusqu’à l’intérieur du carter. Dans ce cas, des pièces métalliques traversant assurent un contact électrique entre les composantes situées à l'intérieur et ceux situées à l'extérieur du carter ou de l'enceinte. Autrement dit il existe un contact de puissance traversant.
Dans l’exemple montré dans la , un dispositif électronique, par exemple une puce ou circuit intégré électronique, peut traverser la plaque du circuit imprimé avec ses pattes ou broches de contact pour arriver jusqu’à l’intérieur du carter. Dans ce cas, les pattes de contact pourraient être soudées du côté intérieur sur la plaque du circuit imprimé et ainsi rentrer en contact avec le fluide de refroidissement. Ledit contact avec le fluide améliore le refroidissement du dispositif électronique. Il est également possible de prévoir un circuit imprimé qui fait office de première partie de paroi et des composants électroniques qui peuvent être positionnés côté intérieur du carter, donc dans le fluide de refroidissement.
Ainsi, le dispositif électronique (70) ou un support du dispositif électronique peuvent faire partie de la première partie de paroi, de préférence la première partie de paroi comprenant un circuit imprimé. Une partie du dispositif électronique (70) peut aussi traverser la première partie de paroi jusqu’à l’intérieur du carter. Avantageusement, ladite partie traversant comprend des pièces métalliques traversant assurant un contact électrique entre composantes électroniques situées à l'intérieur et situées à l'extérieur du carter ou de l'enceinte.
Selon une variante, le flux de fluide entrant dans le carter peut être divisé en un premier flux entrant (150) et un deuxième flux entrant (160). La montre l’entrée de fluide (110) configurée pour diviser le fluide entrant en un premier flux entrant (150) et en un deuxième flux entrant (160). Le premier flux entrant peut représenter par exemple 30% ou plus de l’ensemble du fluide entrant par l’entrée. L’entrée de fluide peut être configurée pour diriger le premier flux entrant vers la première partie de paroi. Diriger le premier flux entrant vers la première partie de paroi permet d’avoir un transfert thermique particulièrement efficace entre le dispositif électronique (70) et le fluide de refroidissement. Par ajustement du pourcentage que le premier flux représente par rapport à la totalité du fluide entrant le refroidissement du dispositif électronique (70) peut être ajusté.
Dans l’exemple montré dans la , l’entrée de fluide (110) comprend une plaque perforée (170) qui forme un canal (180) avec la première partie de paroi (50). Le premier flux entrant (150) traverse majoritairement ce canal (180) pour passer près de la première partie de paroi. Le fluide traverse également les trous de la plaque qui se trouvent du côté opposé de la première partie de paroi pour arriver près du dispositif de stockage ou de conversion d’énergie (10). La plaque comprend également des perforations situées directement à côté de l’entrée de fluide, permettant ainsi au fluide entrant de former un deuxième flux (160) de fluide entrant qui arrive directement près du dispositif de stockage ou de conversion d'énergie (10), sans passer à côté de la première partie de paroi (50).
Il est également possible de prévoir, après l'entrée (110), une deuxième plaque perforée. La deuxième plaque est configurée pour assurer une distribution homogène du fluide de refroidissement sur le dispositif de stockage ou de conversion d'énergie. La deuxième plaque perforée peut être positionnée en dessous de la plaque perforée (170). La deuxième plaque perforée peut être perforée en entrée et en sortie du fluide de refroidissement et ainsi assurer une répartition du fluide de refroidissement autour du dispositif de stockage ou de conversion d'énergie. Ainsi, après l'entrée (110), une deuxième plaque perforée peut être prévue, la deuxième plaque étant configurée pour assurer une distribution homogène du fluide de refroidissement sur le dispositif de stockage ou de conversion d'énergie.
Le flux de fluide entrant est ainsi divisé en une première partie (150) et en une deuxième partie (160) en dépendance de la taille et du placement des trous de perforation présentes dans la plaque (170).
Avantageusement, le dispositif de stockage d’énergie peut être une batterie constituée de cellules électrochimiques ou d’inductances magnétiques et le dispositif électronique peut être configuré pour gérer le fonctionnement de la batterie, par exemple un cycle de charge ou de décharge. Un refroidissement de la batterie et de l’électronique de gestion de la batterie peut ainsi être avantageusement combiné.
Avantageusement, le carter est configuré pour assurer la gestion de la batterie dans le cas d’un emballement thermique. Le carter dispose ainsi d’une stabilité suffisante pour contenir la batterie dans le cas d’un déchargement incontrôlé de l’énergie stockée dans la batterie, en assurant si nécessaire une évacuation du flux de dégazage vers l’extérieur du carter.
Lorsqu’un balourd sur un secteur angulaire est détecté et localisé, la turbomachine 1 est arrêtée de manière à appliquer une source de chaleur sur le dispositif d’équilibrage 70 sur une ou plusieurs bandelettes 72 à l’opposé de ce balourd, de manière à déformer la ou les bandelette(s) 72 (étape S400, ). Plus précisément, les bandelettes 72 retrouvent, sous l’effet de la chaleur, leur géométrie initiale en déplaçant leur centre de gravité radialement vers l’extérieur, dans une direction R perpendiculaire à l’axe central X, de manière à compenser le balourd. Sur l’exemple de la , une bandelette 72 est totalement déployée, les deux bandelettes 72 qui lui sont adjacentes sont en cours de déploiement, la chauffe étant maintenue jusqu’au déploiement complet des bandelettes 72.
On notera que les bandelettes 72 s’étendent dans un plan P perpendiculaire à l’axe central X en disposant la longueur principale L selon la direction radiale R, et se déforment également dans ce plan P, et dans la direction radiale R.
Pour effectuer cette chauffe, les dispositifs d’équilibrage 70 sont initialement disposés en vis-à-vis d’une première extrémité 81 de trous d’inspection par boroscopie 80, déjà présents dans la turbomachine 1. Un boroscope équipé d’une pointe conductrice d’électricité peut être inséré dans le trou d’inspection 80 par l’intermédiaire d’une deuxième extrémité 82 jusqu’à mettre la pointe en contact par exemple avec la base de la bandelette 72 à déployer, le rotor ayant préalablement été orienté pour mettre la base de ladite bandelette 72 en vis-à-vis de la première extrémité 81 du trou d’inspection 80. Le courant électrique traverse ainsi la bandelette 72 permettant de la chauffer par effet joule. Il est par ailleurs préférable que les bandelettes soient électriquement isolées les unes des autres.
On notera que cette configuration n’est pas limitative, les dispositifs d’équilibrage 70 pouvant être disposés dans des positions non accessibles par les trous d’inspection par boroscopie 80. Ainsi, de manière alternative, un accès par l’intérieur de l’arbre du rotor est également possible. Pour ce faire, un outil de chauffe peut accéder à la bandelette 72 à chauffer par l’intermédiaire de l’arbre de rotor, et chauffer cette bandelette 72 par un contact électrique avec celle-ci de la même façon que décrite précédemment, ou par induction, l’outil introduit à l’intérieur de l’arbre pouvant être équipé d’un système inductif concentré sur un secteur angulaire venant chauffer et déployer la ou les bandelette(s) 72.
TURBOMOTEUR COMPRENANT UN ECHANGEUR DE CHALEUR Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un turbomoteur comprenant un échangeur de chaleur.
Arrière-plan technique La demande FR2962487A1 au nom de la demanderesse décrit un turbomoteur fonctionnant selon un « cycle récupéré ».
Un turbomoteur comprend classiquement notamment, d’amont en aval suivant le sens de circulation des gaz dans le turbomoteur, une entrée d’air, un compresseur, une chambre de combustion, une turbine de détente (turbine haute pression), une turbine de puissance (turbine basse pression), et enfin une tuyère d’échappement.
Le turbomoteur décrit dans la demande FR2962487A1 fonctionne selon un « cycle récupéré » car l’énergie thermique résiduelle des gaz d’échappement est récupérée via des échangeurs de chaleur placés dans la tuyère d’échappement, puis réinjectée dans le turbomoteur pour optimiser son rendement.
L’énergie thermique récupérée par les échangeurs de chaleur est par exemple utilisée pour réchauffer l’air comprimé sortant du compresseur avant son entrée dans la chambre de combustion.
Les motoristes constatent qu’une telle utilisation de l’énergie thermique récupérée est favorable aux performances du turbomoteur sur certains régimes de fonctionnement, et notamment lorsque le turbomoteur fonctionne dans un régime de puissance partielle.
Toutefois, une telle utilisation de l’énergie thermique récupérée est inadaptée ou défavorable sur d’autres régimes de fonctionnement, et notamment lorsque le turbomoteur fonctionne dans un régime d’accélération ou de décélération.
L'autre extrémité de l'ensemble formé par la quille fusible et le découpleur 48 est raccordée à l'intérieur de l'arbre de pignon 45 par l'intermédiaire d'une interface cannelée 49.
La illustre le principe de l'invention appliqué à la configuration de la et montre comment cette configuration est modifiée.
Les références utilisées pour les éléments de la ont été modifiées dans la mesure où le boîtier de relais d'accessoires et le démarreur ont tous deux été modifiés.
Le boîtier de relais d'accessoires 50 comprend un carter 52 à l'intérieur duquel sont logés les différents éléments du train d'engrenage permettant d'entraîner les différents accessoires montés sur le carter, à partir de la boîte de renvoi d'angle 40 de la .
Le boîtier 52 comprend deux parois opposées, à savoir une première paroi 52a et une deuxième paroi opposée 52b écartées axialement l'une de l'autre suivant la direction axiale parallèle à l'axe longitudinal XX' de la turbomachine (l’axe XX' est représenté sur la uniquement pour rappeler l'orientation axiale mais son emplacement sur la turbomachine de la est différent comme indiqué sur la ).
La première paroi 52a est destinée à s'interfacer avec le démarreur 54 connu de la turbomachine entouré ici par des pointillés mais représenté de façon plus détaillée que sur la .
Le boîtier de relais d'accessoires 50 comprend, à l'intérieur du carter 52, une ligne d'arbre L1 dédiée au démarreur 54 et qui comporte un pignon 56 comprenant un arbre de pignon 56a s'étendant entre les deux parois opposées 52a et 52b, parallèlement à la direction axiale de la ligne d'arbre L1 (et donc perpendiculairement aux parois). L'arbre de pignon 56a comporte deux extrémités opposées, dont une première extrémité 56a1 est disposée du côté de la première paroi 52a. La deuxième extrémité opposée 56a2 est, quant à elle, disposée du côté de la deuxième paroi opposée 52b du carter.
Le pignon 56 comprend également un voile de pignon 56b qui s'étend radialement (dans un plan transversal perpendiculaire à la ligne d’arbre L1) et en éloignement de l'arbre de pignon 56a. Le voile de pignon 56b comporte, à sa périphérie externe, une denture 56b1 permettant de s'engrener avec d'autres éléments d'engrenage 58 et 60 (ex: pignons) disposés, à l'intérieur du carter, suivant d'autres lignes d'arbres d'entraînement respectivement L2 et L3 qui sont ici représentées parallèlement à la ligne d'arbre L1. Ces autres lignes d'arbres d'entraînement peuvent servir à entraîner d'autres accessoires (non représentés ici) montés sur le boîtier 50.
Le carter 52 du boîtier de relais d'accessoires 50 intègre un réducteur 62 et une roue libre 64 qui sont tous deux dédiés au démarreur 54 de la turbomachine, contrairement à la , où le réducteur 44a et la roue libre 44b sont logés à l'intérieur même du démarreur 44.
Comme représenté sur la , la roue libre 64 est disposée dans le carter 52 du côté de la deuxième extrémité 56a2 de l'arbre de pignon 56a (on notera que dans d’autres configurations alternatives non représentées ici la roue libre peut être disposée du côté de la première extrémité 56a1 de l'arbre de pignon 56a). Le réducteur 62 est, quant à lui, disposé du côté de la première extrémité 56a1 de cet arbre et, plus particulièrement, entre cette première extrémité et la première paroi 52a, notamment à l'extérieur de l'arbre.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la , la roue libre 64 est représentée montée à l'intérieur de l'arbre de pignon 56a mais elle peut toutefois être montée extérieurement à cet arbre.
Par ailleurs, le réducteur 62 est raccordé à une extrémité 65a d'une quille fusible et d'un découpleur représentés conjointement par la référence 65 et disposés à l'intérieur du carter 52.
L'autre extrémité 65b de l'ensemble 65 est raccordée à la roue libre 64, par exemple au moyeu de la roue libre tandis que le corps extérieur de la roue libre est raccordé à l'arbre de pignon 56a .
Du côté du réducteur 62 qui est orienté face à la première paroi 52a, un arbre 66 solidaire du démarreur 54, par exemple l'arbre de la turbine à air du démarreur, traverse la première paroi 52a pour pénétrer partiellement à l'intérieur du carter par une extrémité 66a. Cette extrémité est munie d'une denture ou de tout autre moyen d'engrènement ou d'accouplement avec l'un des pignons du réducteur 62. Le réducteur a généralement une structure de train épicycloïdal et de nombreuses architectures peuvent être envisagées. L’extrémité 66a de l’arbre (le solaire) est reliée à des satellites, dont le nombre peut être compris entre 1 et 5 (en pratique plus souvent 3), qui peuvent avoir deux étages (deux dentures comme sur la figure) ou bien un seul étage (une seule denture dans une configuration non représentée). Ces satellites s’engrènent sur une couronne qui est reliée à l’extrémité 65a de la quille fusible (par des cannelures).
L'intégration permanente dans le carter 52 du boîtier de relais d'accessoires 50 d'une partie du démarreur qui est formée par le réducteur 62 et la roue libre 64 a plusieurs conséquences :
- la distance entre les paliers de guidage (représentés par des pointillés aux deux extrémités de l'arbre sur la ) de l'arbre de pignon 56a de la ligne d'arbre L1 dédiée au démarreur est réduite par rapport à la configuration de la ;
Antenne cornet améliorée L'invention a pour domaine celui des antennes cornets à large bande de fréquence.
Lorsque la fréquence de travail est au-delà des 18GHz (soit au-delà de la bande Ku), les dimensions du cornet sont réduites, rendant une telle solution compatible des contraintes d'intégration sur des structures porteuses.
En conséquence, les antennes cornets sont maintenant utilisées dans les applications de renseignement d'origine électromagnétique ou de contre-mesure électronique. Une antenne cornet peut ainsi être utilisée seule en tant qu'antenne à grand gain ou en tant qu’antenne élémentaire d’une antenne réseau à grand gain et à faisceau directif pour des systèmes d'émission ou de réception. Une antenne cornet peut également être utilisée en tant qu’antenne élémentaire d’une antenne réseau planaire pour une application en goniométrie d'amplitude. Une antenne cornet peut enfin être utilisée en tant qu’antenne élémentaire d’une antenne réseau multi-plan pour une application en goniométrie de phase/interférométrie.