INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Procédé de traitement d’un catalyseur comprenant une zéolithe La présente invention se rapporte à un nouveau procédé de traitement d’un matériau comprenant une zéolithe de type ZSM-5. Ce matériau trouve avantageusement des applications en tant que catalyseur, en tant que support de catalyseur, mais aussi en tant qu’adsorbant ou agent de séparation. L’invention s’intéressera plus particulièrement à une application de ce matériau en tant que catalyseur.
Les matériaux microporeux cristallisés, tels que les zéolithes, sont des solides très utilisés dans l'industrie pétrolière en tant que catalyseur, notamment pour la catalyse hétérogène d’isomérisation, de craquage ou d’alkylation d’hydrocarbures, ou pour la conversion d’oléfines, de l’éthylène en propylène par exemple. Mais ce type de matériau peut aussi être utilisé en tant que support de catalyseur : en y ajoutant un élément actif, comme le cuivre par exemple, on obtient un catalyseur d’oxydation, notamment de l’éthanol en acétaldéhyde, le cuivre pouvant être combiné à d’autres éléments comme le chrome. Ce type de matériau peut également permettre de convertir des alcools en essence.
Pour les réactions catalytiques d’oligomérisation-craquage à haute température en l’absence hydrogène, la zéolithe ZSM-5 (de type structural MFI) est une des phases actives les plus étudiées car elle présente de multiples avantages. Le confinement des réactifs et produits dans le réseau microporeux à pores moyens de la ZSM-5 (ouvertures à 10 atomes tétraédriques) est propice aux réactions désirées tout en assurant la diffusion des produits vers l’extérieur des pores. Le rapport Si/Al qui dicte la quantité de sites acides est modulable par le protocole de synthèse de la zéolithe sur une large gamme (de 15 à 400 at./at.). Cette zéolithe à ouverture de pore moyenne et au réseau poreux tridimensionnel est beaucoup moins sensible au cokage que des zéolithes plus ouvertes (par exemple les zéolithes Y et Beta de type structural FAU et BEA respectivement) ou des zéolithes fermées monodimensionnelles (par exemple la ZSM-22 de type structural TON). La synthèse de la zéolithe présente également un coût modéré acceptable pour une application industrielle. L'industrie du raffinage et de la pétrochimie est toujours à la recherche de catalyseurs zéolithiques qui présentent des propriétés améliorées, notamment vis-à-vis la conversion d'espèces hydrocarbonées selon l’application (rendement et/ou sélectivité des réactions catalysées), et/ou vis-à-vis de leur stabilité au cours du temps, de leur résistance mécanique etc...
Il est connu du brevet US-4,663,492 un catalyseur à base de zéolithe ZSM-5 dans le cadre d’un procédé de conversion de méthanol en essence, ce catalyseur étant au préalable traité à la vapeur à pression atmosphérique pour en augmenter l’activité vis-à-vis de cette conversion, ce traitement étant suivi ou précédé d’une calcination.
Il est également connu du brevet US-8,759,598 un catalyseur à base de zéolithe, notamment de type zéolithique CHA, dans le cadre d’un procédé de conversion d’éthylène en propylène. Il est préconisé dans ce document de diminuer le nombre des sites acides de la zéolithe se trouvant spécifiquement en surface du matériau. Pour ce faire, il propose plusieurs méthodes, dont une silylation de surface, un traitement à la vapeur ou encore un traitement avec un acide dicarboxylique.
Il est par ailleurs connu du brevet EP-3 428 249 un procédé de conversion d’éthylène issu d’une coupe provenant du fractionnement d’un effluent d’une unité de craquage catalytique en propylène, aromatiques et autres produits d’intérêt : ce procédé de conversion s’opère dans une unité de conversion utilisant un catalyseur à base de zéolithe travaillant à une température comprise entre 500 et 650°C et sous une pression partielle d’oléfines comprise entre 1 et 2 bars. Ce catalyseur comprend par exemple une zéolithe ZSM-5 dans une matrice de type silice.
L’invention a alors pour but d’améliorer les performances de catalyseurs comprenant une zéolithe, notamment de type ZSM-5, en visant plus particulièrement la conversion d’éthylène ou d’éthanol en propylène, autres oléfines courtes et autres produits d’intérêt, et ceci sans remettre en question ou sans trop complexifier leur mode de préparation.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Dans les moteurs d’aéronef tel qu’un hélicoptère, il est souvent nécessaire d’évacuer des fluides de différentes natures, tels du carburant ou de l’huile, pour éviter que ces fluides ne s’accumulent et ne perturbent le fonctionnement de ces moteurs.
Un dispositif de drainage adapté à l’évacuation de fluides dans les moteurs d’aéronef est par exemple décrit dans la demande FR3015567A1 du déposant et représenté sur la .
Le dispositif de drainage décrit dans la demande FR3015567A1 comprend une boîte à drains appelée encore collecteur 2. Le collecteur est configuré pour collecter des fluides drainés du moteur circulant dans des conduits 12 provenant de différentes parties du moteur et ayant leur sortie débouchant dans le collecteur 2. Le dispositif de drainage comprend également des moyens de pompage et d’évacuation 13 des fluides contenus dans le collecteur 2. Les moyens de pompage et d’évacuation 13 servent à évacuer les fluides drainés vers une tuyère 6. Les moyens de pompage et d’évacuation comprennent un éjecteur 3. Sur la , les moyens de pompage et d’évacuation 13 comprennent une conduite 16 reliée à une sortie 17 de fluides du collecteur 2.
Pour contrôler l’activation du pompage et le moment d’évacuation des fluides dans la tuyère 6, une conduite 24, représentée sur la , est équipée d’une vanne à clapet 25 destinée à s’ouvrir et à laisser passer du gaz sous pression en provenance d’une chambre de combustion 8 jusqu’à l’éjecteur 3 lorsque la pression du fluide circulant dans le premier conduit est supérieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée. Ainsi, la vanne à clapet 25 est actionnée par le gaz sous pression.
Par exemple, au démarrage, la vanne à clapet 25 est en position fermée. Elle n’assure pas la fonction de drainer les fluides contenus dans le collecteur 2, qui ne sont donc pas évacués vers la tuyère 6.
De même, en vol, la vanne à clapet 25 est en position ouverte sur la quasi-totalité de l’enveloppe de vol. Suite à une commande d’arrêt du moteur, la baisse de régime du compresseur entraîne une diminution de la pression environnante de la chambre de combustion, générant la fermeture de la vanne à clapet 25.
Le moteur partiellement représenté en comprend d’autres moyens de drainage 26 utilisés pour collecteur du carburant non brulé dans la chambre de combustion 8 et pour l’évacuer vers la tuyère 6 au moyen d’une conduite 27 dont la sortie débouche dans la tuyère 6. Les moyens de drainage 26 sont également munis d’une vanne à clapet qui est en position fermée sur la quasi-totalité de l’enveloppe de vol.
L’invention vise à simplifier un tel dispositif de drainage, et à en améliorer la robustesse.
L’invention offre une solution plus robuste en permettant de simplifier les architectures actuelles, en particulier par la suppression de certains composants existants et notamment de composants mobiles tels que la vanne à clapet 25 ainsi que celle des moyens de drainage 26 de la .
Un premier aspect de l’invention concerne un ensemble pour turbomachine d’aéronef comprenant : - une chambre de combustion comprenant un fond et un port de prélèvement de fluide ménagé au fond de la chambre à combustion, le fond présentant une hauteur de fond, - un dispositif de drainage de fluides, - une tuyère, le dispositif de drainage de fluides comprenant un collecteur de drains, un éjecteur de type trompe à jet, un premier conduit par lequel l’éjecteur est connecté au collecteur de drains, et un conduit de prélèvement reliant le port de prélèvement de fluide à l’éjecteur, l’éjecteur est situé à une hauteur d’éjecteur inférieure à la hauteur de fond, le dispositif de drainage comprend en outre un deuxième conduit par lequel l’éjecteur est connecté à la tuyère, et le port de prélèvement de fluide est formé par un conduit ne comprenant aucun organe d’obturation mobile. En d’autres termes, le port de prélèvement de fluide est formé par un conduit comprenant uniquement des organes fixes. En particulier, ces organes fixes comprennent préférablement une restriction de section.
Ainsi, grâce à l’invention, il est possible de s’affranchir des vannes à clapet utilisées dans l’art antérieur, et donc des composants mobiles de telles vannes. Ainsi, le dispositif de drainage selon l’invention est plus robuste. Il est possible également de s’affranchir d’une conduite supplémentaire telle que la conduite 27 de la . Ainsi, l’architecture de la turbomachine est plus légère.
Avantageusement, le deuxième conduit est connecté à la tuyère par une interface de tuyère présentant une hauteur de sortie, et le premier conduit comprend une partie haute située à une hauteur supérieure à la hauteur de sortie. Cette configuration permet d’empêcher d’éventuels retours de résidus vers le collecteur.
Avantageusement, le port de prélèvement comprend une crépine. La crépine permet d’éviter la pollution de l’éjecteur par d’éventuels déchets solides.
Par exemple, la crépine est affleurante à une paroi interne de la chambre de combustion. Ainsi, des particules présentes dans les liquides résiduels de la chambre de combustion de la turbomachine ne pourront pas s’accumuler dans la crépine et ne risquent pas de la colmater.
Avantageusement, le port de prélèvement comprend en outre une restriction de section. La restriction de section permet d’ajuster la quantité d’air sous pression prélevée de la chambre de combustion vers l’éjecteur, et donc de calibrer le prélèvement d’air sous pression au juste besoin. La restriction de section permet de contrôler un effet Venturi au sein de l’éjecteur.
Par exemple, la restriction de section est située en aval de la crépine le long du conduit de prélèvement.
Selon un mode de réalisation, les renforts amont et/ou aval 44, 46 sont des renforts tubulaires. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour les renforts amont et/ou aval 44, 46. Ces derniers peuvent être pleins ou creux et présenter différentes sections rondes, en croix, en L ou autres.
Selon une configuration, les première et deuxième platines 54, 56 sont sensiblement symétriques par rapport au plan médian.
Les premier et deuxième contours C54, C56 des première et deuxième platines 54 et 56 sont sensiblement identiques. Selon un premier mode de réalisation visible sur les figures 4 et 6, les premier et deuxième contours C54, C56 décrivent approximativement un carré avec des angles arrondis. Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la , les premier et deuxième contours C54, C56 décrivent approximativement un triangle avec des angles arrondis. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces géométries pour les premier et deuxième contours C54, C56.
Le système de liaison 52 comprend au moins un bossage 58 en saillie par rapport à la première surface F54, F56 d’un premier élément parmi la première ou deuxième platine 54, 56, un logement 60 pour chaque bossage 58 en creux par rapport à la première surface F54, F56 d’un deuxième élément, différent du premier élément, parmi la première ou deuxième platine 54, 56 et configuré pour loger le bossage 58 ainsi qu’un orifice 62 traversant le premier renfort 40 pour chaque bossage 58 afin de lui permettre de traverser le premier renfort 40.
Selon un agencement visible sur la , le bossage 58 est solidaire de la partie aval 50 et le logement 60 est prévu au niveau de la partie amont 48.
Le bossage 58 et le logement 60 ont des sections ajustées de sorte que les première et deuxième platines 54, 46 soient immobilisées l’une par rapport à l’autre dans un plan parallèle au plan médian ou à la première ou deuxième face F40, F40’ du premier renfort 40.
Selon un mode de réalisation, le bossage 58 présente une section transversale (parallèle au plan médian) sensiblement circulaire. En complément, le logement 60 présente une section transversale également circulaire ayant un diamètre sensiblement égal à celui du bossage 58. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette géométrie pour les sections transversales du bossage 58 et du logement 60. Quel que soit le mode de réalisation, le bossage 58 présente des sections constantes dans des plans transversaux (parallèles à la première ou deuxième face F40, F40’ du premier renfort 40).
Selon une configuration, l’orifice 62 traversant le premier renfort 40 présente une section transversale ajustée à celle du bossage 58 de sorte que la partie amont 48 soit immobilisée par rapport au premier renfort 40 dans un plan parallèle au plan médian. Lorsque le bossage 58 présente une section transversale circulaire, l’orifice 62 présente une section également circulaire ayant un diamètre sensiblement égal à celui du bossage 58.
Selon une autre configuration, l’orifice 62 présente une section supérieure à celle du bossage 58 de sorte qu’il subsiste un jeu entre le bossage 58 et l’orifice 62.
Le premier renfort 40, le bossage 58 et le logement 60 sont configurés de sorte que le bossage 58 comprenne un tronçon 58.1 positionné dans le logement 60 ayant une longueur L (dimension prise selon la direction longitudinale) supérieure à 0,25 fois et de préférence à 0,5 fois le diamètre du bossage 58. Cette configuration permet d’assurer une meilleure reprise des efforts transversaux (efforts de cisaillement).
Le système de liaison 52 comprend également au moins un élément de fixation 64 traversant le premier renfort 40 et reliant les première et deuxième platines 54, 56 de manière à les maintenir plaquées contre le premier renfort 40. Selon une caractéristique, chaque élément de fixation 64 est espacé du bossage 58 et n’interfère pas avec ce dernier. Dans la mesure où l’élément de fixation 64 est décalé par rapport au bossage 58, à section transversale équivalente, le bossage 58 présente un diamètre inférieur à celui d’un bossage de l’art antérieur dans la mesure où il n’est pas traversé par un trou taraudé. Ainsi, les autres éléments du nœud 42, notamment les première et deuxième platines 54, 56, présentent des dimensions inférieures à celles des nœuds de l’art antérieur, ce qui se traduit par une structure plus légère et moins coûteuse qu’une structure de l’art antérieur à résistance mécanique équivalente.
Chaque élément de fixation 64 présente une tige 64.1 traversant au moins le premier renfort 40 et orientée parallèlement à la direction longitudinale ou perpendiculairement à la première ou deuxième face F40, F40’ du premier renfort 40.
Le système de liaison 52 comprend plusieurs éléments de fixation 64 régulièrement répartis autour du bossage 58.
Pour chaque élément de fixation 64, le premier renfort 40, les première et deuxième platines 54, 56 comprennent chacun un trou traversant 66 pour loger la tige 64.1 de l’élément de fixation 64.
Selon une première configuration, chaque élément de fixation 64 est un boulon et les trous traversants 66 des première et deuxième platines 54, 56 sont lisses.
Selon une deuxième configuration, chaque élément de fixation 64 est une vis, le trou traversant d’un premier élément parmi la première ou deuxième platine 54, 56 étant lisse, le trou traversant d’un deuxième élément, différent du premier élément, parmi la première ou deuxième platine 54, 56 étant taraudé et configuré pour permettre à la vis de s’y visser.
est une vue latérale d’un aéronef illustrant un mode de réalisation,
est une vue en perspective d’une structure en treillis illustrant un mode de réalisation,
est une coupe d’un nœud d’une structure en treillis illustrant un mode de réalisation de l’art antérieur,
est une vue en perspective d’un nœud d’une structure en treillis illustrant un mode de réalisation de l’invention,
est une coupe d’un nœud d’une structure en treillis illustrant un mode de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective d’une partie d’un nœud d’une structure en treillis illustrant un premier mode de réalisation de l’invention, et
est une vue en perspective d’une partie d’un nœud d’une structure en treillis illustrant un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Un aéronef comprend au moins un ensemble de propulsion, au moins un support, comme la structure d’une aile par exemple, ainsi qu’une structure reliant l’ensemble de propulsion et le support. Cette structure est une structure en treillis et comporte au moins un premier renfort 40, au moins un nœud 42 positionné sur le premier renfort 40, au moins un renfort amont 44 ainsi qu’au moins un renfort aval 44 qui convergent vers le nœud 42.
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 4 et 5, un nœud 42 comprend une portion d’un premier renfort 40 présentant des première et deuxième faces F40, F40’ opposées, une partie amont 48 positionnée contre la première face F40 du premier renfort 40 et comportant un tronçon d’extrémité d’au moins un renfort amont 44, une partie aval 50 positionnée contre la deuxième face F40’ du premier renfort 40 et comportant un tronçon d’extrémité d’au moins un renfort aval 46 ainsi qu’un système de liaison 52 traversant le premier renfort 40 et reliant les parties amont et aval 48, 50.
Selon une configuration, le premier renfort 40 est un cadre de la structure. Selon cette configuration, la portion du premier renfort 40 correspond à une paroi présentant une faible épaisseur (dimension entre les première et deuxième faces F40, F40’). Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette configuration.
Selon un agencement, les première et deuxième faces F40, F40’ du premier renfort 40 sont sensiblement planes et parallèles entre elles.
Pour la suite de la description, un plan transversal est un plan sensiblement parallèle à la première ou deuxième face F40, F40’ du premier renfort 40. Une direction longitudinale est une direction perpendiculaire à un plan transversal. Un plan médian est parallèle à un plan transversal et situé à équidistance des première et deuxième faces F40, F40’ du premier renfort 40. Dans le cas d’une structure d’un aéronef reliant un ensemble de propulsion à l’aéronef, la direction longitudinale est sensiblement parallèle à l’’axe de rotation du moteur de l’ensemble de propulsion ou à la poussée générée par l’ensemble de propulsion. Les termes « amont » et « aval » font référence au sens d’écoulement du flux d’air à l’extérieur de l’aéronef, qui va de l’amont vers l’aval.
La partie amont 48 comprend une première platine 54 présentant une première surface F54 plaquée contre la première face F40 du premier renfort 40 ainsi qu’une deuxième surface F54’ opposée à la première surface F54, le tronçon d’extrémité de chaque renfort amont 44 étant relié à la première platine 54 au niveau de la deuxième surface F54’. La première platine 54 présente un premier contour C54 reliant les première et deuxième surfaces F54, F54’. La première surface F54 n’est pas obligatoirement plane. Elle est conformée comme la première face F40 du premier renfort 40 au niveau du nœud 42 de sorte que quasiment toute la superficie de la première surface F54 soit en contact avec la première face F40 du premier renfort 40.
Selon une configuration, la partie amont 48 comprend un tronçon d’extrémité d’un seul renfort amont 44, comme illustré sur les figures 4 et 5. Selon une autre configuration, la partie amont 48 comprend des tronçons d’extrémité de deux renforts amont 44 formant un V dont la pointe est reliée à la première platine 54.
La partie aval 50 comprend une deuxième platine 56 présentant une première surface F56 plaquée contre la deuxième face F40’ du premier renfort 40 ainsi qu’une deuxième surface F56’ opposée à la première surface F56, le tronçon d’extrémité de chaque renfort aval 46 étant relié à la deuxième platine 56 au niveau de la deuxième surface F56’. La deuxième platine 56 présente un deuxième contour C56 reliant les première et deuxième surfaces F56, F56’. La première surface F56 n’est pas obligatoirement plane. Elle est conformée comme la deuxième face F40’ du premier renfort 40 au niveau du nœud 42 de sorte que quasiment toute la superficie de la première surface F56 soit en contact avec la deuxième face F40’ du premier renfort 40.
Selon une configuration, la partie aval 50 comprend un tronçon d’extrémité d’un seul renfort aval 46. Selon une autre configuration visible sur les figures 4 à 7, la partie aval 50 comprend des tronçons d’extrémité de deux renforts aval 46 formant un V dont la pointe est reliée à la deuxième platine 56.
La partie haute 42 du premier conduit 4 est sensiblement horizontale et est positionnée à une hauteur h h supérieure à la hauteur de tuyère h t . Cette géométrie permet le fonctionnement du dispositif de drainage de fluides 1 comme il va être vu par la suite. La présence de la partie haute 42 permet également d’éviter la pollution du collecteur de drains 2 par des fluides stockés au fond de la chambre de combustion 8. Par ailleurs, la présence de la partie haute 42 permet d’éviter un retour des résidus vers le collecteur 2.
La chambre de combustion 8 comporte, en son fond, un port de prélèvement de fluide. Le conduit de prélèvement 32 relie le port de prélèvement de fluide à l’éjecteur 3.
Des conduits de drainage de fluides provenant de différentes parties de la turbomachine sont reliés au collecteur 2, dont ce dernier reçoit les fluides.
L’éjecteur 3 est de type trompe à jet. L’interface d’éjecteur 5 est positionnée à une hauteur h e plus basse que la hauteur h c du fond de la chambre de combustion 8. Autrement dit, le prélèvement de l’éjecteur 3 est effectué en point bas de la chambre de combustion 8. La hauteur du fond de la chambre de combustion 8 est dénommée hauteur de fond h c ci-après. L’éjecteur 3 est typiquement positionné au même endroit que la vanne à clapet 25 de la demande FR3015567A1 du déposant. Ainsi, la solution proposée par l’invention permet de supprimer une vanne à clapet et un conduit dans le dispositif de drainage de fluides, ou en d’autres termes de mutualiser dans le dispositif de drainage 1 les fonctions d’éjecteur et de vanne à clapet, comme il va être expliqué par la suite.
Le principe de fonctionnement du dispositif de drainage de fluides 1 selon l’invention repose sur l’effet Venturi.
Une illustration schématique d’une trompe à jet est donnée à la . Une trompe à jet est un équipement statique permettant d’aspirer, comprimer ou mélanger des gaz, des vapeurs ou des liquides grâce à la détente d’un fluide ou un liquide moteur et qui apporte l’énergie nécessaire à l’entrainement d’un fluide à entraîner.
Sur la , un fluide moteur 16 de pression P H pénètre dans une ouverture d’admission 15. Un fluide à entraîner, de pression P L , entre par une canalisation d’alimentation 14. La trompe à jet comprend une ouverture de distribution 10, encore appelée buse, matérialisée par une réduction de diamètre. En fonctionnement, le fluide moteur 13 entraîne le fluide à entraîner par effet Venturi en aval de l’ouverture de distribution 10, de sorte que la détente du fluide moteur 16, à pression P S , apporte au fluide à entraîner l’énergie nécessaire à son entraînement. La forme de la trompe à jet assure à la fois que le fluide à entraîner est valablement entraîné par le fluide moteur 16 et que ces deux fluides sont mélangés de façon homogène au sein d’une unité de mélange 11, avant d’atteindre une ouverture de refoulement 12, à la pression P D .
Similairement, par arrivée d’air sous pression via le conduit de prélèvement 32, une dépression est créée dans l’éjecteur 3. La dépression engendre l’aspiration des fluides contenus dans le collecteur 2 ainsi que leur circulation vers l’éjecteur 3, via le premier conduit 4, puis vers la tuyère 6, via le deuxième conduit 31.
Avantageusement, le port de prélèvement de fluide comprend une crépine 81. La crépine 81 permet d’éviter la pollution de l’éjecteur 3.
Préférentiellement, la crépine 81 est affleurante à la paroi interne de la chambre de combustion 8. Cette position permet d’éviter un éventuel colmatage de la crépine 81 par des particules présentes dans des liquides résiduels au fond de la chambre de combustion 8.