INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La Demanderesse a découvert, de façon surprenante, que le remplacement dans une composition de caoutchouc de l'huile issue du pétrole par un ester spécifique d'acide gras permet non seulement l'utilisation d'un plastifiant biosourcé, mais encore la diminution de façon sensible de la valeur de tan delta max à 23°C, descripteur de l'hystérèse de la composition propriété qui contribue à la résistance au roulement.
L'invention a donc pour objet une composition de caoutchouc à base d'au moins une matrice élastomère, une charge renforçante, un système de réticulation et un système plastifiant lequel système plastifiant comprend au moins un ester spécifique d'acide gras présentant une masse molaire moyenne en poids (Mw) inférieure à 5000 g/mol.
1. Composition de caoutchouc à base d’au moins : - une matrice élastomère, - 40 à 200 pce d'une charge renforçante, - 10 à 140 pce d'un système plastifiant comprenant au moins un ester spécifique d'acide gras de masse molaire moyenne en poids (Mw) inférieure à 5000g/mol déterminé par SEC, chromatographie d’exclusion stérique, choisi parmi les monoesters d'acide gras et d'alcool gras et les diesters d'acide gras et d'un dimère diol, et - un système de réticulation.
2. Composition selon la réalisation précédente dans laquelle la matrice élastomère comprend au moins un élastomère diénique choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères de butadiène et de styrène, les copolymères d'isoprène et de styrène, les copolymères de butadiène, d’isoprène et de styrène et les mélanges de ces élastomères.
3. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle la matrice élastomère comprend au moins un élastomère butadiénique choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes,les copolymères de butadiène, et leurs mélanges, de préférence l'élastomère diénique est choisi parmi les copolymères de butadiène et de styrène et leurs mélanges.
4. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle la matrice élastomère comprend majoritairement au moins un élastomère butadiénique, de préférence choisi parmi les copolymères de butadiène et de styrène et leurs mélanges.
6. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle la charge renforçante comprend majoritairement de la silice selon un taux compris dans un domaine allant de 40 à 160 pce, de préférence de 40 à 140 pce, de préférence encore de 60 à 120 pce.
7. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle le taux de l'au moins un ester spécifique d'acide gras est compris dans un domaine allant de 5 à 70 pce, de préférence de 10 à 50 pce.
8. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle le système plastifiant comprend de 10 à 100% en poids d'au moins un ester spécifique d'acide gras, de préférence 15 à 70 % en poids, par rapport au poids total du système plastifiant.
Dans la suite, les termes « amont » et « aval » s’entendent en référence à un sens d’écoulement d’un flux d’air à travers la veine 32.
Le corps moteur 36 comprend un compresseur 40, une turbine 42 et un arbre de transmission 44 couplant la turbine 42 au compresseur 40 pour l’entraînement du compresseur 40 par la turbine 42. Le compresseur 40 est disposé en amont de la chambre de combustion 34 et alimente la chambre de combustion 34 en air comprimé. La turbine 42 est disposée en aval de la chambre de combustion 34 et reçoit les gaz d’échappement sortant de la chambre de combustion 34.
L’arbre de transmission 44 a pour axe de rotation un axe longitudinal X. L’axe longitudinal X est typiquement un axe de symétrie angulaire du turbomoteur 20, c’est-à-dire qu’il existe au moins un angle pour lequel le turbomoteur 20 est invariant par rotation autour de l’axe longitudinal X.
L'arbre de transmission 44 est guidé en rotation par rapport au carter moteur 30 par le biais de paliers (non représentés).
Le corps moteur 36 est apte à tourner autour de l’axe X à une vitesse de rotation appelée régime moteur. Ce régime moteur est notamment fonction de la température des gaz en sortie de la chambre de combustion 34.
Dans l’exemple représenté, le turbomoteur 20 est un turbomoteur à multiples corps, en particulier à double corps, comprenant un corps basse pression 50 en plus du corps moteur 36. Le corps moteur 36 constitue alors un corps haute pression, le compresseur 40 étant un compresseur haute pression, la turbine 42 étant une turbine haute pression et l’arbre de transmission 44 étant un arbre haute pression.
Le corps basse pression 50 comprend un compresseur basse pression 52, une turbine basse pression 54 et un arbre basse pression 56 couplant la turbine basse pression 54 au compresseur basse pression 52 pour l’entraînement du compresseur basse pression 52 par la turbine basse pression 54.
Le compresseur basse pression 52 est disposé en amont du compresseur haute pression 40 et alimente ce dernier en air comprimé. La turbine basse pression 54 est disposée en aval de la turbine haute pression 42 et reçoit les gaz d’échappement sortant de cette dernière.
L'arbre basse pression 56 est guidé en rotation par rapport au carter moteur 30 par le biais de paliers (non représentés).
L'arbre basse pression 56 est coaxial à l'arbre haute pression 44. Il a donc également pour axe de rotation l’axe longitudinal X. En particulier, l'arbre basse pression 56 s'étend à l'intérieur de l'arbre haute pression 44.
Dans l’exemple représenté, le turbomoteur 20 est également un turbomoteur à double flux comprenant une soufflante 60 pour entraîner le flux d'air dans une veine de circulation externe 62 entourant le carter moteur 30. On distingue ainsi un flux d’air primaire A (chaud), constitué par la portion du flux d’air entraînée dans la veine de circulation interne 32, et un flux d’air secondaire B (froid), constitué par la portion du flux d’air entraînée dans la veine de circulation externe 62.
Le turbomoteur 20 est avantageusement à taux de dilution (en anglais « bypass ratio ») élevé, le taux de dilution étant défini comme le rapport du débit du flux secondaire B (froid) sur le débit du flux primaire A (chaud).
La soufflante 60 comprend un disque de soufflante 64 pourvu d'aubes de soufflante 66 à sa périphérie qui, lorsqu'elles sont mises en rotation, entraînent le flux d'air dans la veine de circulation externe 62.
Ici, la soufflante 60 est disposée en amont de la veine de circulation interne 32 et entraîne également le flux d’air dans cette dernière.
La veine de circulation externe 62 est ici définie entre le carter moteur 30 et un carter de soufflante 67 entourant la soufflante 60.
La soufflante 60 est entraînée en rotation par la turbine basse pression 54, par l'intermédiaire de l'arbre basse pression 56. Dans l’exemple représenté, cet entraînement est indirect, afin de permettre à la soufflante 60 de tourner à une vitesse inférieure à celle de la turbine basse pression 54. A cet effet, Le turbomoteur 20 comprend ici un arbre de soufflante 68 sur lequel le disque de soufflante 64 est monté fixe et un réducteur 70 couplant l'arbre de soufflante 68 à l'arbre basse pression 56. La soufflante 60 est ainsi entraînée en rotation par l'arbre basse pression 56 par l'intermédiaire du réducteur 70 et de l'arbre de soufflante 68.
Selon l’invention, le mélangeur 1 comprend une canalisation 5-8, formant la chambre de mélange, reliant l’orifice d’entrée 2 à l’orifice de sortie 3, dans laquelle circulent les gaz d’échappement. Le sens de circulation, de l’amont vers l’aval, correspond à un sens allant de l’entrée 2 jusqu’à la sortie 3. Le mélangeur 1 comprend encore un pulvérisateur 4 destiné à pulvériser le fluide réducteur dans la canalisation 5-8 et donc dans la circulation de gaz d’échappement.
Selon une caractéristique, la canalisation 5-8 comprend, successivement, de l’amont à l’aval, une conduite amont 5, au moins deux sous-conduites 6, 7 intermédiaires, et une conduite avale 8. La conduite amont 5 relie l’entrée 2 à une disjonction 9. Lesdites au moins deux sous-conduites 6, 7 intermédiaires relient la disjonction 9 à une jonction 10. La conduite avale 8 relie la jonction 10 à la sortie 3.
A la jonction 10, les au moins deux sous-conduites 6, 7 sont agencées de manière à ce que la circulation de gaz d’échappement forme un tourbillon dans la conduite avale 8. Du fait de l’agencement, détaillé plus avant, les au moins deux flux de gaz d’échappement, formés au niveau de la disjonction 9, se rencontrent au niveau de la jonction 10. L’agencement est tel que cette rencontre crée un tourbillon dans la conduite avale 8. De manière préférentielle, ce tourbillon est centré sur l’axe A de la conduite avale 8.
Le pulvérisateur 4 est disposé à la jonction 10 de manière à pulvériser dans la conduite avale 8. Ainsi le jet de fluide réducteur est avantageusement pulvérisé dans le tourbillon de gaz d’échappement. Ce tourbillon est très avantageux en ce qu’il crée un mouvement des gaz d’échappement augmentant le brassage des gaz d’échappement avec le fluide réducteur pulvérisé, améliorant ainsi nettement l’homogénéité du mélange gaz d’échappement / fluide réducteur. L’axe de pulvérisation du pulvérisateur 4 est préférentiellement coaxial avec l’axe A de la conduite avale 8, se confondant sensiblement avec l’axe du tourbillon.
L’agencement est destiné à créer une circulation tourbillonnante du flux de gaz d’échappement. Pour obtenir un tel tourbillon, toutes les méthodes sont possibles. Deux exemples sont ici donnés à titre indicatif.
Selon un premier mode de réalisation, plus particulièrement illustré à la , montrant un détail d’un mélangeur 1 selon l’axe A de la conduite avale 8, l’agencement des sous-conduites 6, 7 est réalisé par un décalage géométrique F entre les axes des sous-conduites 6, 7 et l’axe A de la conduite avale 8. Autrement dit, les projections des axes des sous-conduites 6, 7, sur un plan perpendiculaire à l’axe A de la conduite avale 8, ne passent pas par l’axe A de la conduite avale 8 et n’intersectent pas l’axe A de la conduite avale 8. Ce décalage géométrique F crée naturellement un « bras de levier » permettant d’appliquer un « couple » aux sous-flux de gaz d’échappement issus de chacune des sous-conduites 6, 7. Ceci est vrai en projection. Par ailleurs, selon un mode de réalisation préféré, ceci est encore vrai si les axes des sous-conduites 6, 7 eux-mêmes, ne passent pas par l’axe A de la conduite avale 8.
Selon un autre mode de réalisation, plus particulièrement illustré à la , montrant un détail d’un mélangeur 1 selon l’axe A de la conduite avale 8, l’agencement des sous-conduites 6, 7 est réalisé par des courbures des sous-conduites 6, 7 à, ou un peu avant, leur arrivée à la jonction 10. Il est entendu ici par « un peu avant » une longueur de sous-conduite 6, 7 inférieure à deux fois le diamètre de la sous-conduite 6, 7, préférentiellement inférieure à une fois le diamètre de la sous-conduite 6, 7 et encore préférentiellement inférieure à une demi fois le diamètre de la sous-conduite 6, 7. Une telle configuration permet de créer un écoulement non homogène, qui, lors de la rencontre des sous-flux de gaz d’échappement, va permettre de créer le tourbillon souhaité.
De manière évidente pour l’homme du métier il est possible de combiner ces deux modes de réalisation, en combinant une courbure des sous-conduites 6, 7 et un décalage géométrique F.
Afin d’optimiser les énergies arrivant au niveau de la jonction 10, en vue de créer un tourbillon homogène et préférentiellement centré sur l’axe A de la conduite avale 8, il est important que la configuration au niveau de la jonction 10 soit axisymétrique.
Aussi, selon une autre caractéristique, au moins à, ou un peu avant, l’arrivée à la jonction 10, les projections des sous-conduites 6, 7, sur un plan perpendiculaire à l’axe A de la conduite avale 8, sont disposées de manière axisymétrique relativement à l’axe A de la conduite avale 8.
Ceci est vrai en projection, et selon un mode de réalisation préféré, ceci est encore vrai si les sous-conduites 6, 7 elles-mêmes, sont disposés de manière axisymétrique relativement à l’axe A de la conduite avale 8.
Une telle caractéristique d’axisymétrie emporte que les sous-conduites 6, 7 présentent des formes, des sections sensiblement identiques. Ceci emporte encore que les sous-conduites 6, 7 sont, en projection ou per se, angulairement équiréparties autour de l’axe A de la conduite avale 8. Ainsi deux sous-conduites 6, 7 seront opposées en vis-à-vis, à 180°. Trois sous-conduites 6, 7 seront équiréparties, angulairement séparées de 120° selon une périodicité angulaire autour de l’axe A.
Tout ce qui a été décrit précédemment s’applique au moins en projection, parallèlement à l’axe A de la conduite avale 8, sur un plan perpendiculaire à l’axe A de la conduite avale 8. Cependant, plus la configuration est « régulière » et plus l’efficacité du tourbillon est grande.
Aussi, selon une configuration préférée, les axes des sous-conduites 6, 7 sont avantageusement disposés sur un cône d’axe confondu avec l’axe A de la conduite avale 8. Dans ce cas, le cône présente préférentiellement une ouverture faisant face à l’amont afin de faciliter les circulations depuis les sous-conduites 6, 7, vers la conduite avale 8.
Selon une autre caractéristique, les axes des sous-conduites 6, 7 sont coplanaires, préférentiellement dans un plan perpendiculaire à l’axe A de la conduite avale 8. Cette dernière caractéristique, avec un plan perpendiculaire à l’axe A, est incluse dans la précédente, en ce qu’elle correspond à un cône avec un angle d’ouverture de 180°.
Selon une autre caractéristique, l’axe A de la conduite avale 8 est sensiblement aligné avec l’axe de la conduite amont 5.
Des mesures ont également été faites pour quantifier les performances catalytiques de certains des exemples pour convertir l’éthylène majoritairement en propylène.
On procède à des tests distincts pour évaluer les performances catalytiques de chacun des catalyseurs.
On charge, pour chaque test, une unité réactionnelle fonctionnant en lit fixe traversé avec 1g de catalyseur dilué de lit réactif) (même épaisseur de lit dans les différents tests).
Avant le démarrage de chaque test catalytique, on procède à I ‘activation de chacun des catalyseurs concernés à 550°C sous air avec un débit de 6 NL/h durant 1 heure. Cette activation consiste en un séchage du catalyseur avant son utilisation et une calcination visant à la combustion des traces d'huile et de graisse éventuellement présentes. L’ensemble est ensuite inerté sous flux d’azote avec un débit de 6 NL/h, puis la charge hydrocarbonée constituée d’éthylène pur ou d’éthanol pur est injectée.
Pour chaque test avec charge éthylène, on injecte 7 g/h de charge sur le catalyseur. Pour chaque test avec charge éthanol, on injecte 2 g/h de charge sur le catalyseur. Les conditions de réaction utilisées sont une température de 500°C et une pression de 0,17 MPa. A la sortie du réacteur, l’ensemble de l’effluent maintenu sous forme gazeuse par chauffage des lignes de transfert est analysé par chromatographie en phase gazeuse.
Les performances catalytiques ainsi obtenues pour chacun des catalyseurs sont données dans les tableaux 4 et 5 ci-dessous : Pour les tests avec charge éthylène (tableau 4), elles sont exprimées en utilisant les critères suivants : - la conversion de l’éthylène X(éthyl.) et le rendement en propylène Y(propyl.) exprimés comme suit :
X(éthyl.) = 1 – (fraction massique de l’éthylène dans l’effluent)
Y(propyl.) = fraction massique du propylène dans l’effluent
- la pureté du propylène au sein de la coupe constituée par le propane et le propylène P(propyl.), correspondant à 55% de conversion de l’éthylène, exprimée comme suit :
P(propyl.) = fraction massique de propylène dans l’effluent / fractions massiques de propylène et propane dans l’effluent
L’activité du catalyseur est caractérisée par la conversion de l’éthylène X initiale. La sélectivité du catalyseur est caractérisée par la pureté en propylène P et le rendement en propylène Y.
La stabilité des performances du catalyseur est quantifiée comme suit :
Stabilité de la conversion = (conversion initiale – conversion au bout de 15h sous charge)/ conversion initiale
Stabilité du rendement en propylène = (rendement propylène initial – rendement propylène au bout de 15h sous charge) / rendement propylène initial
Pour les tests avec charge éthanol (tableau 5), les performances sont exprimées en utilisant les critères suivants : La conversion de l’éthanol X(éthanol), le rendement en éthylène Y(éthyl.) et le rendement en propylène Y(propyl.) exprimés comme suit :
X(éthanol) = 1 – (fraction massique de l’éthanol dans l’effluent)
- l’axe de la conduite avale est sensiblement aligné avec l’axe de la conduite amont,
- la conduite avale comprend un tube débouché, de section inférieure à la section de la conduite avale, préférentiellement perforé, disposé coaxialement dans la conduite avale,
- le tube comprend au moins une protubérance étendant axialement le tube en direction du pulvérisateur, ladite au moins une protubérance n’étant pas placée en face de l’arrivée d’une sous-conduite,
- les sections des sous-conduites sont identiques entre elles, préférentiellement sensiblement égales à la section de la conduite amont divisée par le nombre de sous-conduites,
- la section de la conduite avale est sensiblement égale ou supérieure à la section de la conduite amont.
Selon un deuxième aspect de l’invention, une ligne d’échappement comprenant un tel mélangeur.
montre, en vue perspective, un mélangeur selon l’invention,
montre, en vue perspective, le mélangeur de la selon un autre point de vue,
montre, schématiquement en vue selon l’axe de la conduite avale, un premier mode de décalage,
montre, schématiquement en vue selon l’axe de la conduite avale, un autre mode de décalage,
montre, en vue perspective, un détail du mélangeur de la figue 1, montrant, en transparence, un tube.
En référence à la , l’invention concerne un mélangeur 1. Un mélangeur 1 est destiné à mélanger un réducteur avec des gaz d’échappement. Un tel mélangeur, est typiquement disposé dans une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne. Il a pour fonction de mélanger un fluide réducteur, classiquement de l’ammoniac ou tout autre précurseur de l’ammoniac sous forme gazeuse ou liquide. Une solution courante est d’utiliser une solution aqueuse d’urée : AUS 32, encore dénommée DEF ou encore commercialement dénommée AdBlue®.
Le mélange de ce fluide réducteur avec les gaz d’échappement les prépare pour être traités par un réducteur catalytique sélectif (en anglais : « selective catalytic reduction » ou SCR) afin de réduire les oxydes d’azotes.
Pour réaliser un tel mélangeur 1, il est typiquement construit une chambre de mélange fermée, de manière étanche, à l’exclusion d’un orifice d’entrée 2, d’un orifice de sortie 3 et d’un orifice de pulvérisation. Les gaz d’échappement circulent au travers de la chambre de mélange, de l’orifice d’entrée 2 jusqu’à l’orifice de sortie 3. Un pulvérisateur 4 est disposé dans une paroi extérieure de la chambre de mélange, de manière à pulvériser le fluide réducteur, au travers de l’orifice de pulvérisation, dans la circulation de gaz d’échappement.
Le pulvérisateur 4 peut être un injecteur standard. Il peut encore être ou non chauffé, afin de préchauffer le fluide réducteur lors de sa pulvérisation.
Le procédé de pilotage 100 comprend encore une étape 140 de détermination du régime moteur courant R c . Au cours de cette étape 140, le module de contrôle moteur 72 détermine le régime moteur courant R c sur la base du ou des paramètres de commande P 1 , P 2 qu’il communique au turbomoteur 20 et/ou au moteur électrique 28 (fonctionnement en boucle ouverte), ou sur la base d’une information communiquée par un capteur (non représenté) du turbomoteur 20 (fonctionnement en boucle fermée).
L’étape 140 est suivie d’une étape 150 de définition de la puissance maximale autorisée P max . Au cours de cette étape, le système de bridage 76 définit la puissance maximale autorisée P max en fonction du régime moteur courant R c .
Dans l’exemple représenté, l’étape 150 comprend une première sous-étape 152 de calcul de la puissance limite d’accélération, une deuxième sous-étape 154 de calcul de la puissance limite de surchauffe, et une troisième sous-étape 156 d’attribution d’une valeur à la puissance maximale autorisée P max . Au cours de la première sous-étape 152, le système de bridage 76 calcule la puissance limite d’accélération en fonction du régime moteur courant R c . Au cours de la deuxième sous-étape 154, le système de bridage 76 calcule la puissance limite de surchauffe en fonction du régime moteur courant R c . Enfin, au cours de la troisième sous-étape 156, le système de bridage 76 attribue à la puissance maximale autorisée P max une valeur inférieure ou égale à celles de la puissance limite d’accélération et de la puissance limite de surchauffe. Typiquement, le système de bridage 76 attribue à la puissance maximale autorisée P max , lors de cette sous-étape 156, une valeur égale au minimum des valeurs de la puissance limite d’accélération et de la puissance limite de surchauffe.
En variante (non représentée), l’étape 150 comprend la seule sous-étape 156 d’attribution d’une valeur à la puissance maximale autorisée P max . Dans cette variante, le système de bridage 76 attribue à la puissance maximale autorisée P max , au cours de cette sous-étape 156, une valeur déterminée par une fonction paramétrée dans le système de bridage 76, ladite fonction associant au régime moteur courant R c , pour une condition de vol donnée, la puissance maximale autorisée P max correspondante. Un exemple d’une telle fonction est donné sur la .
Comme visible sur cette Figure, la puissance maximale autorisée P max va croissante avec le régime moteur courant R c : la première puissance maximale autorisée P max1 associée à un premier régime courant R c1 est inférieure à la deuxième puissance maximale autorisée P max2 associée à un deuxième régime courant R c2 supérieur au premier régime courant R c1 . Cela s’explique aisément, comme détaillé ci-dessous en référence aux Figures 10 à 12.
La est un graphique donnant l’évolution dans le temps du régime moteur du corps moteur 36 dans différents scénarios. Y sont représentées :
une première courbe d’accélération Ca’ 1-1 du corps moteur 36 lorsque ce dernier est accéléré depuis le premier régime moteur courant R c1 à un premier taux d’accélération T 1 , une deuxième courbe d’accélération Ca’ 1-2 du corps moteur 36 lorsque ce dernier est accéléré depuis le premier régime moteur courant R c1 à un deuxième taux d’accélération T 2 inférieur au premier taux d’accélération T 1 , et une troisième courbe d’accélération Ca’ 2-2 du corps moteur 36 lorsque ce dernier est accéléré depuis le deuxième régime moteur courant R c 2 au deuxième taux d’accélération T 2 .
Comme illustré par la troisième courbe d’accélération Ca’ 2-2 , le deuxième taux d’accélération T 2 est suffisant pour permettre au corps moteur 36 d’atteindre le régime cible R cible dans le temps imparti t i lorsqu’il est accéléré depuis le deuxième régime courant R c2 . En revanche, comme illustré par la deuxième courbe d’accélération Ca’ 1-2 , ce deuxième taux d’accélération T 2 est insuffisant pour permettre au corps moteur 36 d’atteindre le régime cible R cible dans le temps imparti t i lorsqu’il est accéléré depuis le premier régime courant R c1 . Comme illustré par la première courbe d’accélération Ca’ 1-1 , pour que le corps moteur 36 puisse atteindre le régime cible R cible dans le temps imparti t i lorsqu’il est accéléré depuis le premier régime courant R c1 , il doit être accéléré au premier taux d’accélération T 1 .