INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La partie gauche du diagramme est la zone à haute pression et la partie droite la zone à basse pression. Lorsque le débit est positif, à gauche, il s’agit d’un temps moteur pour le piston. Lorsqu’il est négatif, en partie droite, il s’agit d’un temps d’échappement. La commutation de la haute pression à la basse pression a lieu au milieu du lobe, à 30°. On est ici en présence d’une jauge d’extensométrie 40 formée par une jauge résistive. La jauge fournit sa déformation relative de type ΔL/L, mesurée donc en µm/m. La plus forte déformation de la jauge se situe juste avant le point à 30°. La déformation monte brutalement puis décroit de façon plus progressive. Le débit dans le trou d’alimentation d’un piston qui parcourrait le lobe est positif de 0 à 30°ce qui correspond à un temps moteur. Il croit puis décroit dans cet intervalle. Il est négatif dans l’intervalle situé entre 30 et 60°, dans lequel il décroit puis croit à nouveau, ce qui correspond à un temps d’échappement.
Ce diagramme du débit d’huile sur le piston et de la pression sur un lobe montre la forme d’une mesure type. On observe un front montant 46 sur la mesure de déformée temporelle. Ce front indique qu’on a vu passer un piston dans un sens. Si on avait vu un front descendant, cela aurait indiqué une rotation dans le sens inverse.
Dans la zone de commutation, on observe un pic parasite 41. En effet, le galet entre sur le plat de came, et la pression s’inverse. L’orifice d’alimentation du piston passe d’un orifice haute pression du distributeur à un orifice basse pression, avec un écart d’étanchéité sur 2°. Il se produit une décompression brutale ou une recompression sur les commutations. Ce pic parasite est variable suivant la pression de travail et la vitesse du moteur. On observe aussi un autre pic parasite 43 à 45° qui provient du même phénomène se produisant sur un autre piston sur un autre lobe.
L’écart d’étanchéité vient du fait qu’on prévoit un secteur angulaire, ici de 2°, séparant la position dans laquelle le logement du piston n'est plus en communication avec le circuit haute pression et celle dans laquelle il entre en communication avec le circuit basse pression. Ce secteur angulaire est plus grand que le secteur angulaire occupé par l’orifice du logement de piston, comme illustré à la . Il vise à éviter que les circuits basse et haute pression ne soient en communication directe via le logement de piston. Dans ce secteur angulaire, le piston est sur la zone appelée « plat de came », qui n’est plus sinusoïdale mais en arc de cercle centré sur l’axe afin d’immobiliser temporairement le piston. Les commutations se produisent dans les plats de came, et leur longueur correspond aux dimensions des orifices du logement de piston vis-à-vis de l’écartement entre deux orifices d’alimentation sur la face du distributeur, incluant un écart d’étanchéité.
On observe donc que la position angulaire préférée de la jauge se situe au droit de chaque lobe, correspond donc au milieu d’une commutation de point mort haut, c’est-à-dire sensiblement au milieu d’un plat de came de la partie la plus mince de la came. D’une manière générale, pour des machines hydrauliques de taille différente, en fonction de leur géométrie, on peut disposer le centre de la jauge dans un secteur angulaire correspondant au plat de came autour du centre du lobe. Si la jauge est située dans le plat de came, mais quelques degrés avant ou après le point de commutation, la jauge aura un sens de fonctionnement préférentiel vis-à-vis du sens de rotation de la machine. Si la jauge est située sensiblement dans le plat de came et centrée sur les points de commutation, la jauge sera indifférente au sens de rotation.
On a illustré à la un diagramme analogue indiquant la position angulaire du piston 12 en abscisses et la mesure faite par la jauge 40 en ordonnées. Nous sommes à faible vitesse dans un sens de rotation puis dans le sens inverse pour la machine fonctionnant en mode moteur. (Le même diagramme permettrait aussi d’illustrer, pour un même sens de rotation, la machine fonctionnant d’abord en mode moteur, puis en mode pompe). On peut faire abstraction des pics parasites dans la figure. A gauche, on voit que se produit deux fois de suite le front montant, à droite deux fois de suite le front descendant. Chaque pic peut être détecté de manière électronique, ainsi que son orientation. Sur ce moteur, entre le passage de deux pistons en un même point, le bloc-cylindres, donc l’arbre du moteur, a tourné de 45°
Un diagramme similaire est illustré à la avec un plus grand nombre de pics. Il s’agit d’une mesure sur un moteur qui tourne dans un sens pendant un certain temps, puis s’arrête et part dans l’autre sens.
Selon ce premier mode et une variante de réalisation avantageuse, la structure compressible est constituée d’au moins une mousse compressible à pores ouvertes, revêtue ou non d’un revêtement catalytique, ou d’au moins un ressort de compression, de préférence une pluralité de ressorts de compression agencés de manière concentrique. Une mousse métallique ou céramique présente avantageusement une porosité essentiellement ouverte, ce qui la rend accessible et permet une forte capacité de rétention des sels précipités.
Avantageusement, la structure compressible est agencée pour racler la paroi de la chambre intérieure lorsqu’elle passe de son état non compressé à son état compressé. En raclant ainsi la paroi intérieure de l’enceinte, on assure son nettoyage, en enlevant toute particule et/ou sel précipité.
Selon une variante de réalisation avantageuse, le moyen de compression est constitué par un piston monté coulissant dans la chambre intérieure et actionné par un moteur agencé à l’extérieur de l’enceinte.
Selon une configuration avantageuse, l’orifice de sortie des sels précipités sous la forme solides en étant drainées par le fluide drainant est le premier orifice de sortie par lequel les effluents de la matière carbonée dénuée des sels précipités sont destinés à être évacués.
Selon un deuxième mode de réalisation avantageux, la structure déformable est un lit de billes, le moyen de déformation étant un moyen d’agitation pour agiter dans la chambre intérieure le lit de billes d’un état statique à au moins un état agité.
Selon ce deuxième mode et une variante de réalisation avantageuse, le moyen d’agitation est un agitateur mécanique, notamment à pales, monté en rotation dans la chambre intérieure et actionné par un moteur agencé à l’extérieur de l’enceinte.
Selon une configuration avantageuse, l’orifice de sortie des sels précipités sous la forme de saumure est un deuxième orifice de sortie agencé en-dessous du deuxième orifice d’injection, de sorte que la saumure puisse être évacuée par vidange gravitaire
L’enceinte est avantageusement réalisé dans une matière métallique adaptée aux conditions opératoires de température et de pression : elle peut être en Inconel®, en acier inoxydable ou autres.
des moyens de chauffage externe agencés autour de la paroi latérale de l’enceinte pour chauffer la solution à la température supérieure ou égale à la température critique de l’eau et de précipitation des sels ; des résistances chauffantes, sous la forme de cartouches, destinées à être alimentées par une source d’alimentation électrique externe et intégrées dans l’épaisseur de la paroi latérale de l’enceinte pour chauffer la solution à la température supérieure ou égale à la température critique de l’eau et de précipitation des sels; un circuit de fluide caloporteur réalisé dans l’épaisseur de la paroi latérale de l’enceinte pour chauffer la solution à la température supérieure ou égale à la température critique de l’eau et de précipitation des sels.
De préférence, la pression de fonctionnement de l’enceinte est comprise entre 222bars et 1000bars.
De préférence encore, la température de la chambre intérieure est comprise entre 300°C et 1000°C.
L’invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d’un séparateur de sels tel que décrit précédemment, comprenant les étapes successives suivantes :
i/ injection d’une solution par le premier orifice d’injection et chauffage de l’enceinte de sorte que la solution soit à la température supérieure ou égale à la température critique de l’eau et de précipitation des sels, la structure poreuse déformable étant à l’état non déformé;
ii/ arrêt de l’injection de solution puis actionnement du moyen de déformation pour faire passer la structure poreuse déformable de son état non déformé à au moins un état déformé;
iii/ arrêt de l’actionnement du moyen de déformation pour ramener la structure poreuse déformable à son état non déformé puis injection d’un fluide drainant pour drainer vers l’orifice de sortie les sels précipités décollés de la structure sous la forme de saumure ou sous la forme solides.
Selon la commande qui lui est appliquée, la machine peut fonctionner en moteur pour produire un couple sous l’effet de la pression hydraulique ou en pompe pour fournir une pression hydraulique sous l’effet d’un couple, et ce dans l’un au l’autre des deux sens de rotation possibles.
En référence à la , en supposant par exemple que la machine fonctionne en moteur, certains pistons 12a sont en communication avec le circuit à haute pression 24, d’autres 12b sont en communication avec le circuit à basse pression 26, les autres 12c se trouvent en situation intermédiaire, à savoir sur le point de changer de circuit, soit parce qu’ils se trouvent au fond d’un lobe 20, soit parce qu’ils se trouvent exactement à mi-chemin entre deux lobes 20, dans une zone 42. A chaque point mort haut ou point mort bas se produit une commutation entre l’un et l’autre des deux circuits d’alimentation. A cet instant, l’orifice d’alimentation du piston dans le bloc cylindre quitte un orifice d’alimentation haute pression ou basse pression du distributeur hydraulique, pour rejoindre un orifice d’alimentation de l’autre circuit d’alimentation, respectivement basse pression ou haute pression. La figure montre les orifices 36 des conduits du distributeur reliés aux logements 10 des pistons pour les mettre en communication avec les circuits basse et haute pression.
Dans le présent exemple, la machine 1 comprend huit pistons 12 et la came 14 présente six lobes 20, ces nombres n’étant pas limitatifs. Sur un tour, un piston présentera 12 commutations.
Les jauges Comme illustré à la , la machine comprend en outre des jauges 40 rigidement et directement fixées à la face externe 30 de la came et agencées pour détecter une sollicitation de la face et/ou une variation de sa forme.
Chaque jauge 40 est par exemple une jauge de contrainte agencée pour détecter une sollicitation radiale à l’axe. Il s’agit par exemple d’une jauge piézoélectrique. Mais on pourrait en variante utiliser une jauge d’extensométrie agencée pour détecter une variation d’une dimension circonférentielle de la face, telle qu’une jauge résistive. On peut utiliser en variante des jauges multiaxiales, telles que des rosettes.
Les jauges sont disposées dans un même plan P perpendiculaire à l’axe, dont la trace est visible sur la . Il y a dans le présent exemple autant de jauges 40 que de lobes 20. Les jauges s’étendent au droit des lobes respectifs. Ainsi, chaque jauge s’étend en position angulaire médiane d’un secteur angulaire formé par un des lobes. Cette position correspond à une partie mince de la came, et à la zone de commutation d’alimentation, au moment où un piston serait en position de point mort haut. Cette position peut être à plus ou moins 5° du point mort haut. Elles sont donc elles aussi régulièrement réparties autour de l’axe, en l’espèce avec un espacement de 60° entre deux jauges 40 consécutives.
Les organes de fixation 34 s’étendent dans les zones 42 situées entre les lobes 20 qui sont les zones les plus épaisses de la came 14. Ces zones sont sollicitées suivant la direction radiale par les pistons 12 lors de leur passage mais se déforment très peu sous l’effet de cette sollicitation de telle sorte que cette déformation est négligeable. En revanche, les zones correspondant aux lobes 20 sont les plus fines. Et elles ne comprennent pas d’organe de fixation. Elles sont sollicitées suivant la direction radiale par les pistons 12 lors de leur passage et se déforment de façon sensible sous l’effet de cette sollicitation. Cette déformation est proportionnelle à l’intensité de la sollicitation radiale. La déformation 44 de la face externe 30 de la came au passage de l’un des pistons a été illustrée de façon exagérée sur la .
Les jauges 40 peuvent être installées comme suit dans la machine.
On a illustré à la deux jauges résistives 40 servant de jauge d’extensométrie situées sur la face 30 au droit d’un même lobe 20. Aux autres lobes sont associés des paires de jauges semblables. L’un des jauges 40 a sa direction longitudinale orientée suivant la direction circonférentielle de la face 30. L’autre jauge 40 a sa direction longitudinale orientée suivant la direction parallèle à l’axe. Chaque jauge est ici monodirectionnelle. La première mesure la déformation de la face externe 30 de la came suivant la direction circonférentielle. La deuxième mesure la déformation de la même face suivant la direction axiale.
On a illustré à la en variante une jauge 40 de type rosette servant de jauge d’extensométrie et située sur la face 30 au droit d’un lobe 20. Aux autres lobes sont associées des jauges semblables. Il s’agit d’une jauge multidirectionnelle pouvant mesurer des déformations de la face 30 de la came à la fois suivant la direction circonférentielle et suivant la direction axiale.
Les jauges de déformation ou d’extensométrie présentent une résistance électrique qui augmente avec la déformation qu’elles subissent.
En variante, les jauges 40 peuvent être des jauges de contraintes telles que des jauges piézoélectriques. Elles délivrent une tension représentant la contrainte qu’elles subissent. On peut aussi utiliser des jauges hybrides qui sont des deux types.
Dans chaque cas, toutes les jauges sont connectées à un circuit électronique configuré pour la réception des signaux des jauges et l’exécution des calculs présentés plus bas. Ces agencements permettent chacun d’obtenir les mesures pour la mise en œuvre des différentes fonctions présentées dans ce mode de mise en œuvre du procédé.
Détection du passage d’un piston et détermination du sens de rotation
Ce mode de réalisation convient notamment pour les cames qui ne sont pas boulonnées.
On peut prévoir que la machine comprend des pistons et qu’au moins quatre jauges sont disposées en succession circonférentielle suivant une file unique dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons consécutifs en direction circonférentielle.
Un tel agencement sert à mesurer la vitesse et la position de manière beaucoup plus fine que par les simples jauges isolées. Il permet d’obtenir une mesure continue ou quasi-continue et de suivre en permanence le passage des pistons. En effet, la chainette ainsi formée s’étend dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons consécutifs. Elle est donc sollicitée à tout moment lors de la rotation. Plus le pas de succession des jauges dans la chainette est fin, plus l’indication de la position du moteur est précise.
On prévoit également selon l’invention un engin comprenant au moins une machine selon l’invention.
On prévoit aussi selon l’invention un procédé dans lequel on détecte une sollicitation d’une face externe cylindrique d’une came d’une machine hydraulique et/ou une variation d’une forme de la face, la détection ayant lieu directement sur la face.
Le procédé selon l’invention pourra présenter en outre au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes :
- on détecte une sollicitation suivant une direction circonférentielle de la face et/ou une variation d’une dimension circonférentielle de la face, on détermine si la sollicitation ou la déformation correspond à un passage d’au moins un piston, et si la sollicitation ou la déformation correspond au passage du piston, on détermine au moins une valeur parmi les suivantes :
- une vitesse de rotation de la machine,
- un sens de rotation de la machine,
- un couple généré par la machine, et
- un rendement de la machine ;
- on détermine une orientation d’un pic associé à la sollicitation ou la déformation et on en déduit un sens de rotation de la machine ;
- on détecte successivement dans une même zone prédéterminée de la came au moins deux sollicitations ou deux déformations et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations une vitesse de rotation de la machine ;
- on détecte au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations un sens de rotation de la machine ;
. on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la variation et on détermine au moyen de l’amplitude une intensité d’un couple généré par la machine ;
. on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la variation et on détermine au moyen de l’amplitude et d’une pression hydraulique en entrée de la machine un rendement la machine ;
Grace aux jauges 40, dans le présent mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, on détecte directement sur la face externe 30 une sollicitation de la face 30 suivant sa direction circonférentielle et/ou une variation de sa dimension circonférentielle. Pour cela, en l’espèce, on détermine si la sollicitation ou la déformation correspond à un passage d’au moins un piston 12, et le cas échéant, on détermine au moins une valeur parmi les suivantes :
- un rendement de la machine.
Notamment, on détermine une orientation d’un pic de mesure par la jauge 40, associé à la sollicitation ou la déformation, et on en déduit le sens de rotation.
De plus, on détecte successivement au moyen d’une même jauge 40 au moins deux sollicitations ou deux déformations et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations la vitesse de rotation.
En outre, on détecte au moins deux sollicitations ou deux déformations au moyen de deux jauges 40 et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations le sens de rotation de la machine.
Ces détections et ces déterminations sont faites par des moyens de calcul automatisés recevant les signaux des jauges et les traitant en temps réel au moyen d’une programmation adaptée.
On a illustré à la la déformée de la face 30 de la came due à la poussée d’un piston 12 sous la forme d’une cartographie en trois dimensions. Ce diagramme illustre :
- en abscisse la position du galet 18 par rapport à la came 14 en degrés autour de l’axe X-X ;
- en ordonnée la position de la jauge 40 autour de l’axe, sachant que l’on fait varier fictivement cette position de 0 à 60° dans le secteur angulaire a de la , et
- en niveaux de gris le ratio de variation de dimension circonférentielle vue par la jauge.
Il s’agit ici d’une simulation par éléments finis avec la came 14 sans carter 2 ni paliers 6. En partie gauche, il s’agit d’un premier sens de rotation et en partie droite de l’autre sens.
Chaque diagramme se divise en quatre bandes verticales.
Dans les deux premières bandes situées entre 0 et 15°et entre 15 et 30°respectivement, le piston 12 est alimenté par le circuit haute pression. La première bande commence au point mort bas et à la commutation du circuit basse pression vers le circuit haute pression. La deuxième bande se termine au point mort haut et à la commutation du circuit haute pression vers le circuit basse pression.
La deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale 46 présente une première partie d’extrémité 46a et une deuxième partie d’extrémité 46b opposée à la première partie d’extrémité. La deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale 46 comprend en outre une pluralité de parties coudées 46c formées entre lesdites première et deuxième parties d’extrémité. La deuxième partie d’extrémité 46b de la deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale 46 forme une extrémité libre pour la deuxième arche gonflable longitudinale 48 et pour l’armature gonflable 40 . La première portion tubulaire gonflable longitudinale 42 est ici identique à la deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale 46 .
Dans cet exemple non limitatif, chacune des première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales 42 , 46 comprend quatre parties coudées 42c , 46c situées à des hauteurs différentes .
La première partie d’extrémité 46a de la deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale est fixée au châssis 20 , et plus précisément au premier plateau latéral 24 au niveau du coin formé au croisement entre le deuxième bord latéral 24d et le deuxième bord transversal 24b dudit premier plateau latéral 24 . La deuxième partie extrémité 46b de la deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale est fixée au châssis 20 , et plus précisément au deuxième plateau latéral au niveau du coin formé au croisement entre le deuxième bord latéral 26d et le deuxième bord transversal 26b dudit deuxième plateau latéral 26 .
L’armature gonflable 40 est dépourvue de portion, gonflable ou non, rapportée ou non, reliant les deuxième parties d’extrémité 42b , 46b des première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales 42 , 46 .
Chacune des première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales s’étend entre le premier plateau latéral 24 et le deuxième plateau latéral 26 .
Les première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales 42 , 46 présentent la forme d’une voûte, ou encore sensiblement la forme d’un « U » inversé. Elles présentent une courbure orientée vers le haut. Lesdites première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales 42 , 46 ne coopèrent pas avec le plateau central 22 .
L’armature gonflable 40 comprend par ailleurs une portion de jonction gonflable 50 . Cette portion de jonction gonflable est également tubulaire. Elle relie transversalement lesdites première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales 42 , 4 6 . Plus précisément, ladite portion de jonction gonflable 50 s’étend entre la première partie d’extrémité 42a de la première portion tubulaire gonflable longitudinale 42 et la première partie d’extrémité 46a de la deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale 46 . La portion de jonction gonflable 50 s’étend parallèlement aux premier et deuxième axes de pivotement X1 , X2 . Elle s’étend en outre transversalement par rapport à la direction longitudinale Y .
La portion de jonction gonflable 50 repose sur le premier plateau latéral 24 lorsque ce dernier est déplié. La portion de jonction gonflable 50 s’étend le long du deuxième bord transversal 24b du premier plateau latéral 24 . La portion de jonction gonflable 50 est fixée au premier plateau latéral.
La première portion tubulaire gonflable longitudinale 42 , la deuxième portion tubulaire gonflable longitudinale 46 et la portion de jonction gonflable 50 forment un seul et même élément tubulaire 52 . Dans cet exemple non limitatif, ledit élément tubulaire gonflable 52 comprend un tube gonflable en polyuréthane thermoplastique (TPU) disposé dans une manche textile. La manche textile est préformée afin de contraindre le tube gonflable pour lui donner la forme choisie lorsqu’il est gonflé. De manière non limitative, l’armature gonflable 40 comprend un unique élément tubulaire gonflable 50 . L’élément tubulaire gonflable comprend une valve de gonflage 56 permettant de gonfler les première et deuxième portions tubulaires gonflables longitudinales 42 , 46 ainsi que la portion de jonction gonflable 50 .