INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De préférence, le système thermique est choisi dans le groupe constitué par un système de réfrigération, un système de climatisation ou un système de chauffage telle qu’une pompe à chaleur.
De préférence, le système thermique est un système de réfrigération, de préférence un système de refroidissement de batteries de véhicules (par exemple légers ou poids-lourds).
De préférence, le système thermique est un système de climatisation.
De préférence, le système thermique est un système de chauffage.
Procédé Un autre objet de la présente invention réside encore dans un procédé de transfert de chaleur comprenant au moins la mise en circulation d’une composition, telle que définie précédemment, ou d’un fluide, tel que défini précédemment, entre au moins un échangeur thermique de source chaude et au moins un échangeur thermique de source froide, et au moins l’application d’au moins un champ physique pour provoquer une variation en valeur absolue d’entropie ∆S supérieure ou égale à 100 J.K -1 .kg -1 au sein du matériau calorique de ladite composition ou dudit fluide.
De préférence, la mise en circulation de la composition ou du fluide est réalisée par au moins une pompe de circulation.
De préférence, le champ physique externe peut être au moins un champ électrique, un champ magnétique et/ou une contrainte mécanique, telle qu’une contrainte de pression, plus préférentiellement un champ électrique et/ou une contrainte mécanique.
Encore plus préférentiellement, le champ physique externe est un champ électrique et/ou une contrainte de pression, en particulier une contrainte de pression.
Le champ physique externe est de préférence appliqué à une température allant de 231K à 420K, préférentiellement allant de 233K à 400K, et plus préférentiellement de 273 K à 320 K.
Conformément à la présente invention, le champ physique est notamment appliqué de sorte que le matériau calorique est, de préférence, au moins temporairement exposé à une interaction avec ledit champ physique, de préférence avec un champ magnétique, un champ électrique et/ou une contrainte mécanique, en particulier une contrainte de pression.
De préférence, le procédé selon l’invention est un procédé de transfert de chaleur au sein d’un système thermique, tel que décrit précédemment, de préférence choisi dans le groupe constitué par un système de réfrigération, un système de climatisation ou un système de chauffage telle qu’une pompe à chaleur.
La illustre un exemple de réalisation d’une pompe à vide 1. La pompe à vide 1 est en particulier de type sèche.
L’invention s’applique à tout type de pompe à vide sèche, monoétagée ou multiétagée, c’est-à-dire comportant un ou plusieurs étages. Cette pompe à vide 1 peut être une pompe à vide primaire pouvant être mise en route à pression atmosphérique. Une telle pompe à vide primaire est configurée pour aspirer, transférer, puis refouler les gaz pompés à pression atmosphérique. Cette pompe à vide 1 peut également être de type « Blower » en anglais ou compresseur Roots ou « Booster » en anglais, agencée en série et en amont d’une pompe vide primaire.
La pompe à vide 1 comporte un stator 2. Le stator 2 comporte au moins une chambre de pompage 3. On définit par stator, l’ensemble des parties de stator ou statoriques assemblées entre elles et définissant notamment la/les chambres de pompage 3.
Plus précisément, le stator 2 forme un ou plusieurs étages de pompage, entre une aspiration et un refoulement (non visibles sur les figures), et dans lesquels un gaz à pomper peut circuler. La pompe à vide 1 peut comporter plusieurs étages de pompage agencés en série. Chaque étage de pompage comprend une chambre de pompage 3. Les chambres de pompage 3 comprennent une entrée et une sortie respectives. L’entrée du premier étage de pompage, aussi nommé étage d’aspiration, est en communication fluidique avec l’aspiration de la pompe à vide 1. La sortie du dernier étage de pompage aussi nommé étage de refoulement est en communication fluidique avec le refoulement.
La pompe à vide 1 comporte deux rotors 6 configurés pour tourner dans la chambre ou les chambres de pompage 3 du stator 2 autour d’un axe de rotation A1, A2 respectif. Les axes de rotation A1, A2 sont parallèles.
La pompe à vide 1 est configurée pour être installée, c’est-à-dire par exemple posée au sol ou sur un châssis, avec les axes de rotation A1, A2 s’étendant selon une direction verticale. La direction verticale correspond à la direction de la gravité lorsque la pompe à vide est posée au sol ou sur un châssis. L’agencement vertical de la pompe à vide 1 permet de réduire de manière importante l’empreinte au sol.
Dans la suite de la description, la direction axiale est parallèle aux axes de rotation A1, A2 et correspond à la direction verticale ou de gravité. La direction radiale est la direction perpendiculaire à la direction axiale. De même, les termes « au-dessus », « en dessous », « haut », « bas », « supérieur », « inférieur » sont définis dans la présente selon la direction verticale ou de gravité, par rapport à l’orientation de la pompe à vide 1 posée au sol ou sur un châssis.
Les rotors 6 comportent un arbre de rotor respectif. Les rotors 6 peuvent présenter des profils conjugués pouvant être assemblés sur les arbres de rotor ou ils peuvent être réalisés d’une seule pièce avec les arbres de rotor (ils sont dits rotors monoblocs).
Les rotors 6 présentent par exemple des lobes rotatifs de profils identiques, par exemple de type « Roots », par exemple droits ou présentant une torsion hélicoïdale (premier étage de pompage sur la ). En variante, il peut s’agir de lobes de type « Claw » ou encore de type à vis ou d’un autre principe similaire de pompe à vide. Les arbres de rotor sont destinés à être entraînés en rotation par au moins un moteur 9 de la pompe à vide 1, situé par exemple à une extrémité de la pompe à vide 1.
Les arbres de rotor sont configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage de sorte que les rotors entraînent un gaz à pomper entre l’aspiration et le refoulement. Lors de la rotation, le gaz aspiré depuis l’entrée est emprisonné dans l’espace libre compris dans une chambre de pompage 3, entre les rotors 6, et l’intérieur du stator 2, puis est entraîné par les rotors 6 vers l’étage suivant. Les étages de pompage successifs peuvent être raccordés en série les uns à la suite des autres par des canaux inter-étages respectifs raccordant la sortie de l’étage de pompage qui précède à l’entrée de l’étage de pompage suivant, et ainsi de suite jusqu’au refoulement de la pompe à vide 1.
La pompe à vide 1 est dite « sèche » car en fonctionnement, les rotors 6 tournent à l’intérieur du stator 2 de la pompe à vide 1 sans contact mécanique entre eux ou avec le stator 2, ce qui permet de ne pas utiliser d’huile dans les chambres de pompage 3.
Les rotors 6 comportent chacun une extrémité 11, aussi nommée extrémité supérieure, qui est agencée du côté de l’aspiration. Les rotors 6 comportent une autre extrémité 13, aussi nommée extrémité inférieure, qui est agencée du côté du refoulement.
Les rotors 6, et plus précisément les arbres de rotor, sont guidés en rotation par au moins un palier 15 situé à une extrémité 11 de la pompe à vide 1. Les rotors 6 peuvent chacun être guidés en rotation par au moins deux paliers 15, 17, situés aux extrémités 11, 13, de la pompe à vide 1.
À cet effet, les rotors 6 comportent à une extrémité 11, notamment l’extrémité supérieure, une cavité 19 dans laquelle est monté un palier 15. Un tel palier 15 monté à l’extrémité 11 supérieure d’un rotor 6, est désigné par la suite palier 15 supérieur.
La cavité 19 peut présenter une forme générale qui est cylindrique ou sensiblement cylindrique d’axe correspondant à l’axe de rotation A1, A2. Cette cavité 19 peut être réalisée par un alésage.
La cavité 19, mieux visible sur la , présente un fond de cavité 19a. Un réservoir 20 est situé dans le fond de cavité 19a d’au moins une, et de préférence, des deux cavités 19. Le réservoir 20 est configuré pour recevoir un lubrifiant liquide, tel que de l’huile. Le réservoir 20 est donc situé en vis-à-vis et en-dessous du palier 15 supérieur selon l’axe de rotation A1, A2 . Un tel réservoir 20 est décrit plus en détail par la suite.
En fonctionnement, le lubrifiant liquide est destiné à être entraîné vers le palier 15 supérieur par une force centrifuge générée par la rotation des rotors 6. Plus précisément, le moteur 9 entraîne les rotors 6 en rotation dans les chambres de pompage 3 et lorsque les rotors 6 tournent, le lubrifiant liquide présent dans le réservoir 20 est entraîné par la force centrifuge radialement et du fait de la forme cylindrique de la cavité il est dévié vers le haut. Autrement dit le lubrifiant liquide remonte au niveau du palier 15 supérieur au-dessus du réservoir 20, permettant la lubrification de ce dernier. Le lubrifiant liquide retombe ensuite par la gravité dans le réservoir 20. Un tel réservoir 20 permet donc une lubrification d’un palier vertical sans l’aide d’un dispositif annexe tel qu’une pompe à huile. La lubrification peut se faire de façon constante.
La cavité 19 peut comprendre également une paroi circonférentielle 19b. La paroi circonférentielle 19b s’étend depuis le fond de cavité 19a vers le haut, en référence à l’orientation de la pompe à vide 1 une fois installée, telle qu’illustrée sur la .
Selon un exemple de réalisation, la paroi circonférentielle 19b comprend un épaulement 19c qui peut être destiné à former une butée, notamment une butée inférieure, contre laquelle le palier 15 supérieur est en appui.
En particulier, une cavité 19 peut être prévue à l’extrémité, notamment l’extrémité supérieure 11, de chacun des deux rotors 6. Les deux cavités 19 sont indépendantes l’une de l’autre. Plus précisément, les réservoirs 20, dans les fonds de cavités 19a, sont indépendants l’un de l’autre et ne communiquent pas entre eux. Autrement dit, le lubrifiant liquide n’est pas transvasé d’un réservoir 20 à un autre. La pompe à vide 1 intègre ainsi au moins deux réservoirs 20 distincts dans les rotors 6 respectifs.
La pompe à vide 1 comporte un axe 21 de support du palier 15 supérieur solidaire du stator 2. Le stator 2 peut comporter un axe 21 de support pour chaque palier 15 supérieur guidant en rotation un rotor 6. L’axe 21 de support peut s’étendre parallèlement à l’axe de rotation A1, A2, à la direction verticale.
L’axe 21 de support peut être réalisé par une pièce distincte du stator 2 et fixée au stator 2. Il s’agit par exemple d’un tenon qui peut s’étendre verticalement. En variante, il peut s’agir d’un axe réalisé d’un seul tenant avec le stator 2.
L’axe 21 de support présente au moins une partie agencée en saillie dans la cavité 19. Le palier 15 supérieur est agencé autour de la partie saillante de l’axe 21 de support, et contre la paroi circonférentielle 19b de la cavité 19.
De façon générale, l’axe 21 de support peut être de forme cylindrique ou au moins en partie cylindrique. Des variantes de réalisation de l’axe 21 de support sont précisées par la suite.
Une bague de frottement 23, destinée à faciliter le frottement d’un joint d’étanchéité frottant, tel qu’à lèvres, comme décrit par la suite, peut être agencée autour de la partie saillante de l’axe 21 de support. Il peut s’agir d’une bague de frottement 23 fixe, solidaire de l’axe 21 de support. La bague de frottement 23 peut être interposée entre le palier 15 supérieur et l’épaulement 21b de l’axe 21 de support selon l’axe de rotation A1, A2.
Le palier 15 supérieur peut comporter au moins un roulement. Selon un exemple de réalisation, le palier 15 à roulement comprend une bague interne 15a solidaire de l’axe 21 de support et une bague externe 15b solidaire en rotation du rotor 6. Entre la bague interne 15a et la bague externe 15b cheminent des éléments rotatifs, tels que des billes de roulement 15c, assurant la rotation de la bague externe 15b par rapport à la bague interne 15a.
De façon alternative, le palier 15 supérieur peut être lisse.
Il est également envisageable que le palier 15 soit au moins en partie formé par le rotor 6 et/ou l’axe 21 de support. De plus, un revêtement peut être prévu sur le rotor 6 et/ou l’axe 21 de support, pour limiter les frictions. En variante ou en complément, le lubrifiant liquide tel que de l’huile peut assurer un fonctionnement en palier hydrodynamique.
Les rotors 6 peuvent comporter à l’autre extrémité 13, l’extrémité inférieure, un palier 17, aussi désigné palier 17 inférieur. Les paliers 17 inférieurs, non décrits plus en détail par la suite, peuvent être similaires ou non aux paliers 15 supérieurs.
La pompe à vide 1 comporte avantageusement au moins un joint d’étanchéité 25 agencé au-dessus du palier 15 supérieur selon l’axe de rotation A1, A2. Ce joint d’étanchéité 25 peut être interposé entre d’une part la paroi circonférentielle 19b de la cavité 19 et d’autre part la bague de frottement 23 ou en variante l’axe 21 de support.
Le joint d’étanchéité 25 peut être un joint avec contact de type garniture mécanique. En variante, il peut s’agir d’un joint d’étanchéité 25 dit frottant tel qu’un joint à lèvres.
Selon un exemple, le joint d’étanchéité 25 est monté solidaire en rotation du rotor 6, plus précisément de l’arbre de rotor. Dans le cas d’un joint d’étanchéité 25 frottant, il est configuré pour frotter, lors de la rotation du rotor 6, sur l’axe 21 de support ou la bague de frottement 23 solidaire de l’axe 21 de support.
Le procédé de préparation des compositions de caoutchouc A6 et A7 se différencie de celui de A2 en ce qu’un agent de modification est ajouté à la matrice élastomère pour être incorporé à la matrice élastomère et être greffé sur la matrice élastomère.
Les compositions ainsi obtenues sont ensuite calandrées, soit sous forme de plaques (d’une épaisseur allant de 2 à 3 mm) ou fines feuilles de caoutchouc, pour la mesure de leurs propriétés physiques ou mécaniques, soit sous la forme de profilés directement utilisables, après découpage et/ou assemblage aux dimensions souhaitées, par exemple comme produits semi-finis pour pneumatiques, en particulier pour des bandes de roulement. La réticulation est effectuée à 150°C.
Les résultats figurent dans le tableau 2.
Compositions (en pce) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 NR (1) 75 75 75 75 75 SBR (2) 25 25 25 25 25 NR modifié (3) 75 75 SBR modifié (4) 25 25 Agent de modification (5) 1.13 0.75 Silice (6) 55 55 55 55 55 55 55 Noir de carbone (7) 3 3 3 3 3 3 3 Agent de couplage silane (8) 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 DPG (9) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Cire anti-ozone (10) 1 1 1 1 1 1 1 Antioxydant (11) 1 1 1 1 1 1 1 Antioxydant 6PPD (12) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Acide stéarique (13) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 ZnO (14) 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 Soufre 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 CBS (15) 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
(1) Caoutchouc naturel (2) SBR contenant 26% en poids de styrène et 56% des motifs butadiène en 1,2 (3) NR modifié selon le mode opératoire décrit dans le procédé de préparation de A3 (4) SBR modifié selon le mode opératoire décrit dans le procédé de préparation de A3 (5) 2,4,6-triméthyl-3-((2-méthyl-1H-imidazol-1-yl)méthyl)benzonitrile oxyde 6) "Zeosil 1165 MP" de Solvay-Rhodia sous forme de microperles (7) Noir de carbone N234 (8) Silane liquide triéthoxysilylpropyltétrasulfure (TESPT) « Si69 » de la société Evonik (9) Diphénylguanidine « Perkacit DPG » de la société Flexsys (10) Cire anti-ozone « VARAZON 4959 » de la société Sasol Wax (11) Tétraméthylquinone (12) N-(1,3-diméthylbutyl)-N’-phényl-p-phénylènediamine « Santoflex 6PPD » de la société FLEXSYS (13) Acide stéarique « Pristerene 4931 » de la société Uniqema (14) Oxyde de Zinc de grade industriel de la société Umicore (15) N-cyclohexyl-2-benzothiazol-sulfénamide « Santocure CBS » de la société Flexsys
Tableau 2 : Composition A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 MSA100 à 60° 100 101 127 100 127 154 119 tanδ(max) 60°C 100 106 53 70 65 53 59
La composition A6 dans lequel les élastomères sont malaxés ensemble avant l’introduction de 1.13 pce d’agent de modification et des autres ingrédients présente une rigidité à moyenne déformation (MSA100 à 60°C) qui est plus élevée que la composition A3 sans pour autant augmenter l’hystérèse vue au travers de tanδ(max)à 60°C. A partir de la comparaison des compositions de caoutchouc A3 et A6, on constate que le procédé conforme à l’invention qui conduit à l’obtention de la composition A6 parvient à augmenter la rigidité à cuit des compositions de caoutchouc sans pénaliser l’hystérèse. Ce résultat est obtenu alors même que la quantité d’agent de modification utilisée est seulement de 1.13 pce dans A6 au lieu de 2.37 pce dans A3.
Même les compositions A4 et A5 qui ont été préparées avec des taux d’agent de modification plus faibles que celui de A3, respectivement 1.13 pce et 1.24 pce, ne présentent pas une hystérèse aussi faible et une rigidité aussi élevée que celles de A6.
La comparaison entre les compositions A1 et A2 qui ne sont pas conformes à l’invention et qui se différencient entre elles par une étape de malaxage thermomécanique des deux élastomères ensemble dans le procédé de A2 montre que seule l’étape de malaxage thermomécanique des deux élastomères ensemble n’est pas à l’origine du compromis de propriétés entre l’hystérèse et la rigidité qui est obtenu par la mise en œuvre du procédé conforme à l’invention.
On observe également que la composition A7 préparée selon le procédé conforme à l’invention et avec un taux d’agent de modification de seulement 0.75 pce présente aussi un compromis de propriété intéressant entre rigidité et hystérèse comparativement aux compositions A4 et A5 pourtant préparées avec taux d’agent de modification plus élevé, respectivement 1.13 pce et 1.24 pce.
Le procédé conforme à l’invention s’avère le procédé le plus efficace pour obtenir le meilleur compromis entre les propriétés d’hystérèse, de rigidité et la quantité d’agent de modification.
Composition à base de composés (méth)acrylate DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne une composition à base de composé (méth)acrylate.
L’invention concerne également l’utilisation de ladite composition pour la réparation et/ou le collage semi-structural ou structural de matériaux par exemple dans le domaine du transport, de la marine, de l’assemblage, de l’électronique ou de la construction.
La plupart des systèmes acryliques actuels utilisent des couples peroxides/amines pour initier la réaction d’oxydo-réduction. Or ces systèmes souffrent de plusieurs inconvénients tels que des problèmes de stabilité, de faible réactivité avec notamment des temps ouverts longs, un manque de versatilité…
Les effets caloriques de tels matériaux sont notamment réversibles lorsque le champ physique externe induit est supprimé.
Parmi eux, les matériaux barocaloriques, c’est-à-dire les matériaux subissant des transitions de phase solide-solide sous l’effet d’une contrainte de pression, ont récemment suscité un vif engouement car les effets caloriques obtenus peuvent être importants au regard des contraintes de pression appliquées qui sont relativement faibles et plus faciles à maîtriser qu’un champ magnétique ou électrique.
A titre d’illustration, des études récentes ont mis en exergue que des cristaux de néopentylglycol ont la capacité de se déformer, en particulier en passant d’une phase cristalline désordonnée à une phase ordonnée, sous l’action d’une contrainte de pression relativement faible et de revenir à leur forme originale lorsque cette contrainte est supprimée tout en cédant ou en absorbant de la chaleur lors de ces changements de phase solide-solide. Ces cristaux ont une structure dite « plastique » et présentent des performances de refroidissement susceptibles d’être équivalentes à celle d’un fluide frigorigène standard.
Cependant, l’une des difficultés techniques de ces solutions alternatives réside notamment dans le transfert de chaleur unilatéral, continu ou semi-continu, depuis la source froide vers la source chaude du système afin de réaliser un transfert effectif d’énergie.
En effet, l’application d’un champ physique externe provoque une diminution de l’entropie, par exemple une diminution de l’entropie des dipôles dans le cas d’un champ électrique ou l’obtention d’une phase cristalline ordonnée dans le cas d’une contrainte de pression, au sein du matériau calorique ce qui provoque un transfert de chaleur vers la source froide. Alternativement, lorsque le champ physique externe est supprimé, l’entropie du matériau augmente, par exemple l’orientation des dipôles devient de plus en plus aléatoire dans le cas de la suppression d’un champ électrique ou le retour à une phase cristalline plus désordonnée dans le cas de la suppression d’une contrainte de pression, ce qui provoque un réchauffement et donc un transfert de chaleur de l’extérieur vers le matériau.
Ainsi l’une des difficultés techniques de cette solution réside dans le fait de minimiser les allers-retours entre le matériau et la source froide lors de l’alternance du champ physique appliqué et de faire en sorte que le matériau absorbe de l’énergie dans une source froide de manière à créer un transfert effectif d’énergie de celle-ci vers la source chaude.
Pour ce faire, les solutions couramment proposées à l’heure actuelle consistent à mettre en œuvre une enceinte thermique avec le matériau calorique à l’état solide associé à un système de diodes thermiques permettant d’assurer un transfert thermique unidirectionnel de la chaleur. De telles diodes thermiques peuvent par exemple prendre la forme de micro-canaux ou d’échangeurs à fluide sous pression.
De manière plus générale, le fait que le matériau calorique représente une solution calorique statique nécessite de mettre en œuvre des systèmes de drainage de la chaleur complexes et coûteux et dont l’efficacité peut s’avérer limitée.
En outre, il a été observé que les matériaux caloriques, en particulier les matériaux barocaloriques, sont susceptibles de présenter une boucle d’hystérésis de température important rendant problématique leur utilisation dans un système industriel. Cela signifie, dans le cas d’un matériau barocalorique, que la courbe de l’évolution de la déformation structurelle lors de la suppression de la contrainte de pression ne suit pas le même chemin que celui suivi lors de l’application de la contrainte de pression.
Au vu de ce qui précède, l’un des objectifs de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-avant, notamment de réaliser un transfert de chaleur effectif entre le matériau calorique et les sources froide et chaude du système thermique afin d’obtenir des performances équivalentes aux systèmes thermiques actuels tout en minimisant les impacts négatifs sur le plan environnemental et de la santé.
En d’autres termes, il existe un réel besoin de proposer une solution capable de favoriser le transfert de chaleur entre la source chaude et la source froide d’un système thermique de manière à obtenir un système thermique efficace, notamment en termes de performances et de rendement énergétiques, tout en restant viable du point de vue écologique et santé.
En particulier, l’un des objectifs de la présente invention est d’améliorer les solutions ou les applications techniques actuelles se basant sur les transferts de chaleur se produisant lors des transitions de phase d’un état solide à un autre état solide d’un matériau calorique provoquées par l’action d’un champ physique externe spécifique.
La présente invention a donc notamment objet un fluide thermique comprenant des particules solides d’au moins un matériau calorique présentant une variation en valeur absolue de l’entropie ∆S supérieure ou égale à 100 J.K -1 .kg -1 , sous l’action d’au moins un champ physique externe, dont la teneur varie de 2 à 98% en poids, par rapport au poids total du fluide.
Le fluide selon l’invention permet de favoriser efficacement le transfert de chaleur entre la source chaude et la source froide d’un système thermique lui conférant ainsi des performances équivalentes aux systèmes thermiques actuels tout en minimisant les impacts négatifs sur le plan environnemental et de la santé.