INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Comme illustré par les figures 1 et 3, la boîte 3 de réception du liquide chaud et la conduite 40 de retour du liquide refroidi sont montées, de préférence, de façon alignée, et ici superposée, dans une même partie du caisson 11.
Dans le mode de réalisation du dispositif de l’invention représenté ici sur la , les moyens de ventilation 2 comprennent quatre ventilateurs montés dans le caisson 11 de telle sorte que le flux d’air produit soit dirigé contre les parois internes 11a supportant les tubes 10.
A cet effet, les ventilateurs sont séparés par des déflecteurs 21 constitués de parois curvilignes entourant partiellement les ventilateurs 2 dans la partie centrale du caisson 11. Les parois des déflecteurs 21 sont ici portées par un élément central 22 en étoile. Ainsi, les flux d’air pulsés sont uniformément répartis dans le caisson en étant dirigés et concentrés vers les tubes 10 de façon à optimiser le rendement du transfert calorifique du liquide de refroidissement.
MODULE DE TURBOMACHINE ÉQUIPÉ D’UN RACCORD FLUIDIQUE Domaine technique de l’invention La présente invention concerne le domaine des turbomachines d’aéronef, et en particulier un module de turbomachine comprenant des aubes à calage variable, un système de changement de pas des aubes, un réducteur de vitesse, un dispositif de transfert de fluide vers le système de changement de pas des aubes, un circuit d’amenée de fluide vers le dispositif de transfert de fluide et un raccord fluidique reliant le circuit au dispositif de transfert. L’invention concerne également une turbomachine comportant un tel module.
Arrière-plan technologique De manière classique, une turbomachine comporte un générateur de gaz en amont duquel est montée une soufflante. Le générateur de gaz comporte typiquement d’amont en aval, par référence à l’écoulement des gaz, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Les rotors du compresseur basse pression et de la turbine basse pression sont reliés mécaniquement par un arbre basse pression de manière à former un corps basse pression. Le corps du compresseur haute pression et de la turbine haute pression sont reliés mécaniquement par un arbre haute pression de manière à former un corps haute pression. L’arbre haute pression est tubulaire et s’étend autour de l’arbre basse pression, l’arbre haute pression et l’arbre basse pression étant coaxiaux. La turbomachine comporte également plusieurs carters qui sont des éléments fixes, c’est-à-dire des éléments de stator, par opposition aux éléments de rotor qui sont mobiles en rotation. Un carter de turbomachine comporte pour l’essentiel deux enveloppes annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, et des bras profilés qui s’étendent entres les enveloppes et les relient entre elles. Les enveloppes définissent entre elles une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air qui s’écoule autour des bras. Ce type de carter peut être situé entre deux compresseurs de la turbomachine, et est alors appelé carter inter-compresseur ou carter intermédiaire. Ce type de carter peut être situé également en aval des turbines de la turbomachine et est alors appelé carter d’échappement.
La soufflante est entraînée en rotation par un arbre de transmission de puissance via un mécanisme de transmission de puissance. Cet arbre de transmission de puissance peut par exemple être l’arbre basse-pression et le mécanisme de transmission un réducteur de vitesse du type épicycloïdal ou planétaire.
La soufflante est munie d’aubes à calage ou pas variable, permettant de régler le calage ou l’orientation des pales des aubes en fonction des paramètres de vol de manière à optimiser le fonctionnement de la soufflante. Chaque aube peut ainsi être calée autour d’un axe de calage qui est sensiblement radial à l’axe longitudinal de la turbomachine. Cette configuration permet d’optimiser le module dans lequel une telle soufflante est intégrée.
Actuellement, le changement de pas des aubes de la soufflante s’effectue grâce à un système de changement de pas, situé en amont du réducteur de vitesse. Ce système comprend un actionneur qui est relié d’une part à un arbre de soufflante qui est couplé au réducteur de vitesse et d’autre part à un mécanisme de liaison couplé aux aubes à calage variable. L’actionneur est situé dans un repère tournant de la turbomachine et est un actionneur linéaire ou rotatif c’est-à-dire qu’il comprend généralement un corps mobile qui en se déplaçant agit sur la position des pales des aubes à calage variable.
L’actionneur est en outre un actionneur hydraulique qui est alimenté en fluide par l’intermédiaire d’un dispositif de transfert de fluide, également situé en amont du réducteur de vitesse. Le dispositif de transfert de fluide comprend une partie fixe et une partie mobile. Sa partie mobile est connectée mécaniquement et hydrauliquement à l’actionneur. La partie fixe du dispositif de transfert de fluide est reliée hydrauliquement à un circuit d’amenée de fluide, dont la source d’alimentation en fluide est agencée dans un repère fixe de la turbomachine, et mécaniquement à un élément fixe de stator comme le porte-satellite du réducteur de vitesse ou un bras de carter intermédiaire par exemple. Le dispositif de transfert de fluide permet le passage d’un repère fixe à un repère tournant et est typiquement agencé en amont du réducteur de vitesse.
Les connexions mécaniques du dispositif de transfert de fluide rendent le système hyperstatique, c’est-à-dire qu’il y a plus de connexions que nécessaire pour maintenir le dispositif de transfert de fluide. Cela peut engendrer des contraintes, notamment dues à des vibrations en fonctionnement ou des défauts de positionnement des connexions aux interfaces du dispositif de transfert de fluide, ce qui peut entraîner des casses.
Afin de diminuer ces contraintes, il est connu que les connexions puissent s’accommoder aux différents mouvements, que ce soit en translation ou en rotation. Une possibilité est donc d’influer sur les connexions hydrauliques en utilisant par exemple des tuyaux souples. Ces tuyaux peuvent être en polymère, ce qui leur confère une grande souplesse. Toutefois, les paramètres environnementaux de la turbomachine en termes de pression ou de température accélèrent le vieillissement de ces tuyaux en polymère, leur durée de vie est donc limitée. Une alternative réside dans l’utilisation de tuyaux métalliques. Néanmoins, le cintrage de ces tuyaux métalliques peut être difficile, notamment lorsque les tuyaux présentent des sections avec un diamètre important. De plus, ces tuyaux métalliques gardent une certaine rigidité qui peut engendrer des difficultés au montage et des contraintes résiduelles.
Aussi, un objectif de l’invention est donc de proposer un module de turbomachine amélioré n’ayant pas, au moins, l’un des inconvénients précités.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un module de turbomachine dont l’hyperstatisme du dispositif de transfert de fluide est limité de sorte à diminuer les efforts transmis et à faciliter les processus de fabrication et de montage.
Il est donc proposé un module de turbomachine s’étendant selon un axe longitudinal, comportant : une soufflante centrée sur l’axe longitudinal et reliée à un arbre de soufflante, cette soufflante comprenant une pluralité d’aubes de soufflante à calage variable, un réducteur de vitesse comprenant un solaire centré sur l’axe longitudinal, une couronne s’étendant autour de cet axe longitudinal et reliée à l’arbre de soufflante, et des satellites qui sont engrenés avec le solaire et la couronne, le réducteur comprenant en outre un porte-satellites qui supporte les satellites et qui est fixé à un stator du module, un système de changement de pas des aubes de soufflante, ce système étant agencé axialement en amont du réducteur de vitesse et comportant un actionneur fluidique solidaire en rotation de la soufflante, un dispositif de transfert de fluide agencé axialement en amont du réducteur de vitesse et configuré pour alimenter en fluide l’actionneur, un circuit d’amenée de fluide solidaire d’un stator du module et comprenant une partie qui traverse axialement le réducteur de vitesse et qui est reliée au dispositif de transfert de fluide, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un raccord fluidique du circuit au dispositif de transfert de fluide, ce raccord fluidique ayant une forme générale allongée le long d’un axe d’allongement et comprenant : un premier embout comprenant une extrémité sphérique montée rotulante dans un premier logement du dispositif de transfert de fluide, et un second embout comprenant une extrémité sphérique montée rotulante dans un second logement du circuit, au moins l’un des embouts étant apte à coulisser axialement le long de l’axe d’allongement à l’intérieur du logement correspondant, ou vis-à-vis de l’autre des embouts.
Ainsi, grâce à l’invention, on assure une connexion entre deux éléments de stator, et en particulier entre une partie fixe du dispositif de transfert de fluide, qui comprend également une partie mobile, et le circuit d’amenée de fluide qui, lui, est agencé dans un repère fixe du module de turbomachine. En outre, le raccord selon l’invention permet une diminution des efforts transmis au niveau du dispositif de transfert de fluide. En effet, le raccord fluidique, ayant au moins un de ses embouts apte à coulisser à l’intérieur d’un logement du dispositif de transfert de fluide ou du circuit d’amenée de fluide, ou vis-à-vis de l’autre des embouts, permet une accommodation de la connexion entre le dispositif de transfert et le circuit aux différents mouvements. De la sorte l’hyperstatisme du dispositif de transfert de fluide peut être limité, voire évité, ce qui permet de diminuer les risques de criques ou de rupture.
Le module, selon l’invention, peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes avec les autres ou en combinaison les unes avec les autres : les embouts sont solidaires axialement l’un de l’autre et un seul des embouts est monté coulissant axialement dans le logement correspondant ; le module comprend un système d’anti-rotation du raccord fluidique autour de l’axe d’allongement vis-à-vis du circuit ou du dispositif de transfert de fluide, ce système d’anti-rotation étant par exemple du type à pige ; les embouts sont engagés l’un dans l’autre par une liaison glissière ou télescopique ; l’un des embouts comprend une partie mâle engagée dans une partie femelle de l’autre des embouts, les parties mâle et femelle comportant un système d’anti-rotation des embouts l’un par rapport à l’autre vis-à-vis de l’axe d’allongement, ce système d’anti-rotation étant par exemple de type à cannelures ; les embouts comprennent un canal interne central et/ou des canaux internes périphériques, le ou les canaux débouchant axialement aux deux extrémités axiales du raccord fluidique et étant en communication fluidique avec des passages internes débouchant dans les logements ; les embouts portent des joints annulaires s’étendant autour de l’axe d’allongement et coopérant avec des surfaces annulaires des logements ; au moins l’un des premier et second logements comprend une cavité sphérique qui est définie par deux demi-coquilles, une première de ces demi-coquilles comportant une bride annulaire de fixation qui s’étend radialement vers l’extérieur par rapport à l’axe d’allongement et qui est intercalée axialement entre une bride annulaire d’une seconde des demi-coquilles et une bride annulaire du circuit ou du dispositif de transfert de fluide ; le circuit comprend au moins un conduit qui traverse axialement le porte-satellites du réducteur de vitesse, et en particulier qui traverse axialement un des paliers de guidage des satellites ; en aval du réducteur de vitesse, l’au moins un conduit s’étend en direction radiale par rapport à l’axe longitudinal et traverse intérieurement un bras tubulaire du module ; l’axe d’allongement est orienté radialement par rapport à l’axe longitudinal.
La réaction de soufflage consiste à injecter de l’air (bullage d’air dans le premier composé) à haute température, généralement allant de 120°C à 220°C, selon une durée variable de sorte à atteindre la viscosité souhaitée.
Sans être liée par une quelconque théorie, la Demanderesse a découvert que ces deux réactions chimiques spécifiques permettaient de changer l’aspect de la matière grasse initiale et d’augmenter son poids moléculaire moyen, ainsi que sa viscosité. Lors de la réaction de soufflage, la formation de ponts peroxyde entre les insaturations des chaînes grasses de la matière grasse initiale permettra d’augmenter son poids moléculaire moyen et ainsi sa viscosité. Également, lors de la réaction de maléinisation, l’anhydride ainsi greffé aura tendance à « s’ouvrir » (notamment dans les conditions réactionnelles énumérées ci-après et utilisées par la Demanderesse) conduisant à un début de polymérisation. Il sera possible de faire varier le poids moléculaire des polymères générés, et donc leur viscosité en faisant par exemple varier les paramètres expérimentaux comme les quantités d’anhydride maléique, la température et le temps de réaction.
Suite à la réaction de maléinisation et/ou de soufflage, le premier composé présente avantageusement une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) allant de 1 500 g/mol à 10 000 g/mol, de préférence de 1 800 g/mol à 8 000 g/mol et typiquement de 1 700 g/mol à 7 300 g/mol.
Selon l’invention, « une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) allant de 1 500 g/mol à 10 000 g/mol » comprend les valeurs suivantes en g/mol ou tout intervalle disposé entre ces valeurs : 1500 ; 1550 ; 1600 ; 1650 ; 1700 ; 1750 ; 1800 ; 1850 ; 1900 ; 1950 ; 2000 ; 2100 ; 2200 ; 2300 ; 2400 ; 2500 ; 2600 ; 2700 ; 2800 ; 2900 ; 3000 ; 3200 ; 3400 ; 3600 ; 3800 ; 9000 ; 9200 ; 9400 ; 9600 ; 9700 ; 9800 ; 9900 ; 10 000.
Également, suite à la réaction de maléinisation et/ou de soufflage, le premier composé présente en général un module complexe G* à 20°C, 1Hz comprise entre 10 Pa et 1 000 000 Pa, de préférence de 1 000 à 50 000 Pa et typiquement de 8 000 Pa à 12 000 Pa, mesurée selon la norme NF EN 14770 (2012) avec un rhéomètre à cisaillement dynamique (géométrie plan-plan).
Également, selon l’invention, « un module complexe G* à 20°C, 1Hz comprise entre 10 Pa et 1 000 000 Pa » comprend les valeurs suivantes en Pa ou tout intervalle disposé entre ces valeurs : 10 ; 50 ; 100 ; 150 ; 200 ; 250 ; 300 ; 350 ; 400 ; 450 ; 500 ; 550 ; 600 ; 650 ; 700 ; 750 ; 800 ; 850 ; 900 ; 950 ; 1000 ; 1500 ; 2000 ; 2500 ; 3000 ; 3500 ; 4000 ; 4500 ; 5000 ; 5500 ; 6000 ; 6500 ; 7000 ; 7500 ; 8000 ; 8500 ; 9000 ; 9500 ; 10 000 ; 10 500 ; 11 000 ; 11 500 ; 12 000 ; 12 500 ; 13 000 ; 14 000 ; 15 000 ; 16 000 ; 17 000 ; 18 000 ; 19 000 ; 20 000 ; 30 000 ; 40 000 ; 50 000 ; 60 000 ; 70 000 ; 80 000 ; 90 000 ; 100 000 ; 200 000 ; 300 000 ; 400 000 ; 500 000 ; 600 000 ; 700 000 ; 800 000 ; 900 000 ; 1 000 000.
Par "matière grasse d’origine naturelle comprenant des chaînes grasses hydrocarbonées", on entend, selon la présente invention, les matières grasses en provenance de la nature, mais aussi leurs dérivés, à savoir issus d’une réaction chimique, comme par exemple les monoesters gras obtenus par transestérification de triglycérides (par exemple, une huile végétale) par des mono-alcools.
De préférence, ladite matière grasse d’origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées dudit au moins (a) premier composé est choisie parmi les huiles obtenues dans la nature ou leurs dérivés, les graisses obtenues dans la nature ou leurs dérivés (i.e. : graisses végétales et/ou animales), les huiles végétales usagées, telles que les huiles usagées provenant de l'industrie agroalimentaire ou leurs dérivés, et leurs mélanges.
En général, l’huile végétale est choisie parmi : l’huile de colza, l’huile de soja, l’huile de tournesol, l’huile de ricin, l’huile de copra (coco), l’huile d’olive, l’huile de pulpe de bois (Tall), l’huile de palme, l’huile de noyau de palme, l’huile de lin (comme le standolie de lin - huile cuite près de son point d’ébullition et polymérisée), l’huile de coco, l’huile de noisette, le baume de cajou (cardanol), l’huile d’arachide, l’huile de maïs, l’huile de courge, l’huile de pépin de raisin, l’huile de jojoba, l’huile de sésame, l’huile de noix, l’huile de bois de chine ou un de leurs mélanges.
Une graisse végétale peut être issue de la fève de cacao et les graisses animales peuvent être des graisses obtenues par fusion des tissus gras des animaux : saindoux, graisse d’oie ou de canard, huile de poissons (notamment de hareng), l’huile de l’huile de spermaceti (blanc de baleine), suif de bœuf ou de cheval.
Les matières grasses d'origine naturelle utilisables dans la présente invention peuvent également être issues de produits à recycler, tels que des huiles alimentaires usagées et leurs dérivés ou encore des huiles dites de troisième génération issues de la biomasse comme les algues ou les microorganismes.
Selon un mode de réalisation, la matière grasse d’origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées sera choisi parmi les huiles végétales ou les graisses en provenance directe de la nature (à savoir n’ayant pas subi de réaction chimique ou n’ayant pas été fonctionnalisées chimiquement autrement que par une réaction de maléinisation et/ou soufflage).
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le composé à base de matières grasses d'origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées est un dérivé d’une huile végétale ou d’une graisse naturelle et a été préalablement fonctionnalisé chimiquement (et subira ensuite une réaction de maléinisation et/ou soufflage).
A titre d’exemple, le composé à base de matières grasses d'origine naturelle a préalablement subi au moins une réaction chimique choisie parmi : une estérification, une transestérification, une hydrolyse, une oxydation, une réaction de Diels-Alder, une réaction radicalaire, une thiolation, une réaction d’isomérisation.
A titre d’exemple, les matières grasses d'origine naturelle utilisables dans la présente invention peuvent avoir préalablement subi une réaction d’isomérisation. Les matières grasses d'origine naturelle peuvent également être issues d’une réaction de Diels-Alder/réaction radicalaire permettant de modifier la longueur de la chaîne grasse hydrocarbonée. Également, le composé à base de matières grasses d'origine naturelle peut avoir subi préalablement ou être issu d’une réaction d’estérification ou d’une transestérification. Par exemple, le composé à base de matières grasses d'origine naturelle (ii) est obtenu par transestérification d’un triglycéride comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées saturées ou insaturées comprenant de 6 à 22 atomes de carbone, de préférence de 8 à 20 atomes de carbone avec un alcool mono-hydroxylé en C1-C4, tel que le méthanol. Suite à l’une ou l’autre de ces réactions, au moins une des chaînes hydrocarbonées de la matière grasse initiale comprend au moins une insaturation.
(b) de 2% à 45% d’au moins un agent structurant, et
(c) de 0% à 50%, de préférence de 0% à 20% d’au moins un deuxième composé à base d’une matière grasse d’origine naturelle, ledit deuxième composé n’ayant pas subi de réaction chimique choisie parmi : le soufflage et/ou la maléinisation.
Selon une caractéristique de l’invention, le liant biosourcé comprend, en masse par rapport à sa masse totale, au moins :
(a) de 55% à 98%, de préférence de 70 à 95% et typiquement de 85 à 92% dudit premier composé,
(b) de 2% à 45%, de préférence de 5 à 30% et typiquement de 8 à 15% dudit au moins un agent structurant.
A titre d’exemple, le liant selon l’invention peut comprendre, en masse, par rapport à la masse totale du liant, 92% du premier composé et 8% de l’agent structurant.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le liant biosourcé comprend, en masse par rapport à sa masse totale, au moins :
(a) de 38% à 95%, de préférence de 40% à 92% et typiquement de 55% à 75% dudit premier composé,
(b) de 5% à 30%, de préférence de 8% à 25% et typiquement de 8% à 15% dudit au moins un agent structurant.
(c) de 1% à 50%, de préférence de 5 à 45% et typiquement de 10 à 35% dudit deuxième composé.
A titre d’exemple, le liant selon l’invention peut comprendre, en masse, par rapport à la masse totale du liant, 75% du premier composé, 8% de l’agent structurant et 17% du deuxième composé.
Comme cela sera démontré dans la partie expérimentale décrite ci-après, l’emploi d’une première matière grasse insaturée ayant subi une réaction de maléinisation et/ou de soufflage (transformation chimique), combiné à l’emploi d’un agent structurant (transformation physique) permet de former une composition de liant biosourcé qui soit alternatif au bitume conventionnel.
Il a été prouvé par la Demanderesse que le liant biosourcé selon l’invention a des propriétés rhéologiques comparables au bitume pétrolier à 60 °C (module complexe G*, Pa). Il est en revanche beaucoup moins thermosusceptible, ce qui peut être un avantage pour les propriétés à froid. Malgré cette différence, la capacité d’enrobage du liant biosourcé selon l’invention a pu être prouvée lors d’une fabrication d’un enrobé pour revêtement routier sur la base d’une formulation conventionnelle en liant et en granulat. Cet enrobé a montré de bonnes performances à l’essai d’orniérage (2,3% à 30 000 cycles contre 2,7% pour un bitume classique 35/50). De plus, l’analyse de cycle de vie montre que l’emploi du liant biosourcé selon l’invention est bénéfique pour l’environnement notamment lorsque le carbone stocké par la ressource végétale est pris en compte.
A1. Premier composé
Le premier composé du liant biosourcé selon l‘invention est une matière grasse d’origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées ayant subi au moins une réaction chimique choisie parmi : le soufflage et/ou la maléinisation.
La réaction de maléinisation consiste à faire réagir l’anhydride maléique à haute température sur des matière grasse d’origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées.
* une perte de masse après l’essai RTFOT (norme EN 12607-1) mesurée selon la norme NF EN 13303 (2017) inférieure ou égale à 10%, de préférence inférieure ou égal à 5% et typiquement inférieure ou égal à 1%.
La présente invention concerne encore un procédé de préparation d’un liant biosourcé tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivantes :
(i) la préparation dudit au moins premier composé à base d’une matière grasse d’origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées ayant subi au moins une réaction chimique choisie parmi : le soufflage et/ou la maléinisation ;
(ii) le mélange du premier composé obtenu à l’étape (i) avec ledit au moins agent structurant et le cas échéant ledit deuxième composé à une température inférieure à 180°C, de préférence allant de 100 à 160°C et typiquement de 120°C à 150°C, de préférence pendant une durée inférieure ou égale à 1 heure, telle que 15 minutes.
De préférence, l’étape (i) comprend les étapes suivantes :
(i1) - la fourniture d’au moins une matière grasse d’origine naturelle comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées, telle qu’une huile usagée provenant de l’industrie agroalimentaire ;
(i2) – une étape de soufflage qui consiste à injecter de l’air à haute température allant de 100 à 250°C, de préférence de 120°C à 200°C et typiquement de 140°C à 180°C sur ladite au moins matière grasse comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées,
(i3)- une étape de maléinisation qui consiste à faire réagir ladite au moins matière grasse comprenant une ou plusieurs chaînes grasses hydrocarbonées insaturées avec de l’anhydride maléique, sous agitation, à haute température allant de 100°C à 260°C, de préférence de 200°C à 250°C et typiquement de 210°C à 230°C pendant 5 à 30 heures, de préférence 10 à 20 heures ;
(i4)- une étape de soufflage (i2) suivie d’une étape de maléinisation (i3), ou inversement.