INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon un deuxième mode de réalisation illustré (vue de dessus) le système d’émission lumineuse 10 ou 20 selon l’invention présente une cathode Cath en contact avec la barre de Hall HB via une paroi latérale de HB. Elle est disposée, comme EL1 et EL2, sur le matériau isolant IL. Typiquement si on considère la cathode Cath (point milieu de la HB) comme référence de tension, les potentiels à appliquer aux contacts EL1 et EL2 sont opposés, et s’inversent à chaque commutation. Le potentiel d’anode reste à Vbias.
Le courant I dont le sens est modulé/renversé à grande vitesse est injecté dans le canal via EL1 et EL2 et une tension de biais Vbias est simultanément appliquée entre l’anode An et la cathode Cath.
Selon un sous mode de réalisation également illustré le système d’émission comprend en outre une électrode additionnelle ELadd en contact électrique avec la barre de Hall HB via une paroi latérale du côté opposé à la cathode Cath. Préférentiellement l’ensemble EL1, EL2, Cath et ELadd forme une structure symétrique de type croix de Hall. Cette électrode additionnelle permet, lors de la caractérisation du système, de mesurer la résistance de Hall anormale R AHE , égale au ratio entre la tension mesurée entre Cath et ELadd et la densité du courant impulsionnel injecté I entre EL1 et EL2. Cette mesure permet de sonder la direction d'aimantation M.
Les avantages du système d’émission selon l’invention sont multiples et dûs à la structure originale de l’injecteur de spin SID.
Premièrement la vitesse de commutation, basée sur la modulation de polarisation circulaire est en principe limitée par le temps de commutation de l’aimantation de l'injecteur de spin, qui approche les 200 GHz, ce qui rend possible une vitesse de fonctionnement environ 6 fois plus rapide que celle de la modulation d'intensité conventionnelle (35 GHz pour l’état de l’art dans les VCSELs). Cette rapidité est obtenue car il n’est plus nécessaire de commuter un champ magnétique extérieur pour commuter M.
Deuxièmement, la consommation d'énergie est très réduite dans le spin-laser. D’une part parce que le courant de seuil est réduit, car il traduit une population de porteurs hors-équilibre d'une seule catégorie de spin, qui est donc augmentée en pompage (optique ou électrique) circulaire, et d’autre part car les débits binaires les plus élevés peuvent être atteints juste au-dessus du seuil.
Troisièmement, le degré de polarisation circulaire de la lumière cohérente peut être modulé en continu en fonction de la direction d'aimantation de l'injecteur de spin. En d’autres termes le système d’émission selon l’invention peut émettre en continu, la commutation de M étant commandée indépendamment de la génération des électrons d’émission. Ainsi, grâce à l'injecteur de spin selon l’invention, la polarisation agit comme une dimension de codage supplémentaire conduisant à l'augmentation de la bande passante de la transmission optique.
En outre l’injecteur de spin est très fin (par exemple d’épaisseur inférieure à 5 nm lorsque chacune des deux couches L1 L2 est de l’ordre de 2nm), ce qui permet de l’intégrer dans la cavité optique pour les lasers de spin, en raison de sa très faible perte d'absorption optique. Dans ce cas, la distance entre l'injecteur de spin et la région active est très faible (<100 nm), ce qui permet d’injecter efficacement des électrons polarisés en spin dans la région active, ce qui conduit à une bonne polarisation circulaire Pc de l'émission de lumière.
L’effet physique à l’origine de la commutation de l’aimantation M d’un bicouche via le courant le traversant est détaillé ci-dessous, et décrit dans la publication «Current –induced switching of perpendicularly magnetized magnetic layers using spin torque from the Spin Hall effect » de Liu et al, (Physical Review Letters, 109, 096602 (2012)).
En utilisant l'effet Hall de spin SHE via le couplage spin-orbite SOT, on peut commuter électriquement l’aimantation M d’un bicouche métal ferromagnétique FM / métal lourd HM. Lorsqu'un courant de charge Je est injecté dans la couche HM, en raison de l'effet Hall de spin via la diffusion dépendante du spin, les électrons de spins opposés 11, 12 auront tendance à s'accumuler sur les surfaces supérieure et inférieure de la couche HM, tel qu’illustré figure 10. Lors du changement de direction de Je, un spin d'électron de direction différente s'accumule à l'interface HM/FM, et il en résulte une polarisation de spin opposée .
A l'interface HM/FM la polarisation de spin générée par l'accumulation de spin hors d'équilibre produit un couple spin-orbite sur l’aimantation de la couche adjacente FM selon la formule :
Le couple de spin-orbite génère un champ effectif qui permet de commuter l'aimantation de la couche ferromagnétique FM. La commutation peut s’effectuer à très grande vitesse (voir la publication Jhuria et al « Spin-orbit torque switching of a ferromagnet with picosecond electrical pulses » Nature Electronics, 3, 680 (2020)).
L’idée originale de l’invention est d’utiliser cet effet de commutation pour réaliser un nouveau type d’injecteur de spin d’un spin-LED ou spin-laser.
L’anomalie pouvant affectée la durée de la phase de revêtement 302 peut être un arrêt imprévu de la torche (l’arrêt peut être dû à une surchauffe de la torche, une variation importante du débit de poudre de matériau de revêtement, une coupure électrique, une fuite d’eau de refroidissement, une chute de la pression de gaz, etc.) ou une coupure volontaire de la torche pour éviter notamment une dérive visible par l’opérateur (par exemple, une obstruction de la buse de projection, l’outillage de masquage se défaisant sous l’effet des soufflages de refroidissements, toutes autres dérives inhérentes aux multiples manipulations et contrôles à effectuer avant de lancer la projection thermique, etc.). A titre d’exemple, il peut exister entre 50 et 100 manipulations à effectuer selon la pièce à revêtir, avant et pendant la projection thermique, pouvant être visibles par l’opérateur ou à être détectée par le dispositif de suivi 150.
Préférentiellement, une analyse comparative de la durée de chaque opération 322-326 de la phase de revêtement 302 par rapport à la durée de référence ou d’un intervalle de référence associée permet de détecter l’anomalie dans l’appareil de projection thermique.
Des seconds essais de projection thermique sur des pièces 10 identiques de turbomachine ont été réalisés par les inventeurs pour suivre la phase de revêtement 302 de chaque pièce 10, selon le procédé 1100 de l’invention. Pour cela, une projection n°1, sélectionnée comme référence, et des projections n°2 à n°6 ont été réalisées sur six pièces 10 identiques qui sont identifiables par un numéro de pièce prédéterminé. La réalisation des projections est datée. Les projections n°1 à 4 et n°6 sont réalisées sur le même premier appareil de projection thermique, et la projection n°5 est réalisée sur un autre second appareil de projection thermique. Les projections sont réalisées par un même programme figé.
Il est possible d’utiliser au moins deux appareils de projection thermique pour valider industriellement les pièces à revêtir. De cette façon au moins une des deux appareils de projection thermique est capable de fournir de meilleurs résultats que l’autre appareil de projection thermique pour une même pièce à revêtir. Par ailleurs, le second appareil de projection thermique peut être utilisé en cas de panne ou d’une surcharge de fonction du premier appareil de projection thermique. Ainsi, l’analyse comparative entre les durées de la phase de revêtement 302 des deux appareils de projection thermique permet de détecter une anomalie provenant d’une des deux appareils de projection thermique ou du programme de projection thermique.
Le tableau 3 ci-dessous résume un exemple d’historiques 164 des seconds essais de projection thermique obtenus par la phase de suivi 304 du procédé 300. Dans ces historiques, chaque opération (identifiable par les identifiants choisis ci-dessus) de la phase de revêtement 302 est associée à la durée mesurée, pour chaque pièce 10.
Projection n°1 Projection n°2 Projection n°3 Projection n°4 Date 15/12/2021 15/12/2021 16/12/2021 17/12/2021 Cabine C7 C7 C7 C7 N° pièce PC12458 PC12459 PC12460 PC12871 N° programme 23012 23012 23012 23012 Opérations Durées (s) Opérations Durées (s) Opérations Durées (s) Opérations Durées (s) p00 1346 p00 1412 p00 1346 p00 1241 d10 39 d10 37 d10 39 d10 35 t01 431 i00 566 i00 1553 t01 429 m00 647 d10 38 d10 36 m00 625 d10 35 t01 203 t01 431 d10 34 t01 31 m00 641 m00 647 t01 642 m00 651 d10 41 d10 35 m00 612 i00 187 t01 31 d10 41 m00 651 t01 254 m00 667 Projection n°5 Projection n°6 Date 18/12/2021 18/12/2021 Cabine C6 C7 N° pièce PC12874 PC12881 N° programme 23012 23012 Opérations Durées (s) Opérations Durées (s) p00 631 p00 1382 d10 37 d10 36 t01 440 t01 435 m00 459 m00 613 d10 28 d10 18 t01 28 i00 65 m00 451 d10 37 t01 41 m00 661
Le tableau 4 ci-dessous résume les durées totales et les écarts déterminés des projections n°2 à n°6 par rapport à ceux de la projection n°1 de référence.
Projection n°1 Cabine C7 Projection n°2 Cabine C7 Projection n°3 Cabine C7 Projection n°4 Cabine C7 Projection n°5 Cabine C6 Projection n°6 Cabine C7 Durée moyenne (en minutes) 53 68 90 71 35 55 Ecart par rapport au modèle de référence (en pourcentage %) +0% +29% +70% +33% -34% +4%
La illustre en abscisse les dates de projection (en jours/mois/année) et en ordonnée les écarts de durée des projections, en pourcentage %, qui ont été recueilli de l’historique 164 des tableaux 3 et 4. La illustre une courbe représentant l’évolution de l’écart de durées des projections n°1 à n°6 des historiques 164 des seconds essais.
Dans le cas de l’exemple du tableau 4, l’écart de durées de référence est de 0% avec un intervalle par exemple de +/- 10% qui est illustré par une zone hachurée sur la . Ainsi, la et le tableau 4 indiquent que la projection n°6 présente un écart de durées dans l’intervalle défini, alors que les projections n°2 à n°5 présentent des écarts de durées hors de cet intervalle. Des anomalies de temps de projection thermique sont donc détectées dans les projections n°2 à n°5.
A partir de l’historique 164, les anomalies détectées peuvent être dues par les coupures intempestives identifiables dans le tableau 3. Une fois l’anomalie détectée, l’opérateur identifie la source de l’anomalie dans l’appareil de projection thermique 110 pour pouvoir la corriger.
A partir de l’historique 164 du tableau 4, deux types d’anomalie peuvent être mis en évidence.
Une des deux anomalies détectée est l’instabilité de la projection thermique sur la cabine C7. Cette instabilité a été réduite tardivement par un paramètre de la torche (par exemple un remplacement de la cathode de la torche), puisque cette instabilité est identifiable sur l’historique de la projection n°2.
L’autre des deux anomalies détectée est la durée moyenne des opérations de la phase de revêtement 302 (notamment des opérations de préparation et de mesure d’épaisseur) de la cabine C7 est plus importante que celle de la cabine C6 qui est agencée différemment par rapport à la cabine C7. Cette anomalie détectée permet de pouvoir appliquer les paramètres de l’appareil de projection thermique de la cabine C6 sur celle de la cabine C7 pour renforcer la projection thermique de la cabine C7.
Le dispositif de suivi 150 peut émettre une alerte lorsqu’une durée des opérations de la phase de revêtement 302 de l’historique 164, est en dessous ou au-dessus de l’intervalle de durée de référence défini. L’alerte émise peut une notification apparaissant sur le système informatique implémentant le dispositif de suivi 150.
Détermination de pièces à remplacer ou à réparer
De manière particulièrement avantageuse, la platine 7 comprend deux plaques en appui de contact : une plaque externe plane comprenant la face place externe et une plaque interne comprenant la face interne qui épouse la forme de la conduite 3. La plaque interne, par exemple réalisée en plastique, peut donc être changée en fonction de la forme de la conduite 3, tandis que la plaque externe est identique pour tous les types de conduites. Les deux plaques externe et interne sont solidarisées entre elles par exemple à l’aide de vis.
La platine de fixation 7, qui par exemple est vissée dans la paroi de la conduite 3, comprend un orifice traversant 13 qui est en vis-à-vis d’un perçage 12 ménagé dans la paroi de la conduite 3. Par ailleurs, la platine 7 comprend un clapet 22 monté à pivotement sur une charnière 33 entre une position de fermeture de l’orifice traversant 13 et une position d’ouverture dudit orifice 13.
Selon une première alternative représentée sur les figures 4 à 7, le clapet 22 comprend des moyens de rappel 23 vers sa position de fermeture, par exemple un ressort en torsion.
Selon une seconde alternative représentée en , le clapet 22a ne comprend pas de moyens de rappel, mais des moyens de maintien 51 du clapet dans sa position de fermeture. Ces moyens de maintien 51 sont par exemple un aimant permanent (comme représenté en ), auquel cas la platine 7 ou au moins sa plaque externe est réalisée dans un métal magnétique tel l’acier galvanisé, ou encore une vis imperdable destinée à coopérer avec un orifice taraudé ménagé dans la platine 7. En outre, le clapet 22a comprend une poignée 52, qui le cas échéant est solidaire de la tête de la vis imperdable lorsque cette dernière forme les moyens de maintien 51. Cette poignée 52 peut également être présente sur le clapet 22 représenté aux figures 4 à 7.
Par ailleurs, au moins une partie de la face interne du clapet 22, c’est à dire la face du clapet en vis-à-vis de la face externe de la platine de fixation 7 lorsque ledit clapet 22 est dans sa position de fermeture, est recouverte d’un matériau étanche 24. A titre d’exemple, le matériau est un joint annulaire 24 en caoutchouc ou en mousse EPDM (pour « éthylène-propylène-diène monomère ») qui permet de rendre le perçage 12 dans la conduite 3 étanche lorsque le clapet 22 est dans sa position de fermeture.
Enfin, la platine 7 comprend deux encoches 19 ménagées au voisinage des deux bords transversaux opposés 32 de ladite platine 7, au niveau de sa face plane externe.
Les moyens d’insertion et de maintien de la sonde 6 comprennent en outre des moyens de blocage 8 du corps de sonde 4 selon un angle déterminé par rapport au plan principal de la platine de fixation 7.
Les moyens de blocage sont formés d’un dispositif de blocage 8 comprenant une pièce de maintien 14 dans laquelle est ménagée une encoche en V 15, un coulisseau 16 apte à coulisser en translation dans l’encoche en V 15 entre une position de libération du corps de sonde 4 et une position de blocage et de maintien du corps de sonde 4 dans l’encoche en V 15, et des moyens de serrage du corps de sonde 17 entre le coulisseau 16 et le fond de l’encoche 18.
La pièce de maintien 14 présente la forme générale d’un pavé droit rectangulaire, dont les dimensions sont légèrement inférieures à celle de la platine de fixation 7, laquelle pièce de maintien 14 comprend deux faces opposés respectivement interne et externe 34, deux faces latérales transversales opposées 35 et deux faces latérales longitudinales opposées 36.
L’encoche en V 15 est ménagée dans la paroi de la pièce de maintien 14 depuis une des faces latérales longitudinales 36. Plus précisément, cette encoche 15 comprend une première partie rectiligne qui s’étend depuis la face latérale longitudinale considérée 36 et une seconde partie en forme de trapèze qui se rétrécie vers le fond de l’encoche 18. Par ailleurs, le fond de l’encoche 18 présente une courbure égale à la courbure du corps de sonde 4.
Le coulisseau 16 du dispositif de blocage 8 est également en forme de trapèze, complémentaire avec la forme de la seconde partie de l’encoche en V 15 de la pièce de maintien 14. Le coulisseau 16 comprend une face supérieure 37, une face inférieure 38 prévue pour être en vis-à-vis du fond de l’encoche 18 de la pièce de maintien 14, et deux faces latérales 39 s’étendant dans deux plans sécants. Par ailleurs, le coulisseau 16 comprend un orifice traversant taraudé 40 ménagé dans la paroi depuis sa face supérieure 37. Enfin, pour permettre le bon positionnement du coulisseau 16 dans l’encoche 15, ledit coulisseau 16 comprend deux rainures 41 ménagées au niveau de deux bordures opposées du coulisseau 16, chaque bordure faisant la jonction entre la face supérieure 37 et la face latérale considérée 39 du coulisseau 16. Ces rainures 41 coopèrent avec deux tenons 42 ménagés sur les deux faces latérales en vis-à-vis de la portion rectiligne de l’encoche en V 15 de la pièce de maintien 14.
Par ailleurs, le dispositif de blocage 8 comprend une équerre 43 solidaire de la pièce de maintien 14, dont une jambe principale 44 vient en appui contre la face interne 34 ou la face externe de la pièce de maintien 14 et dont une jambe secondaire 45 vient en appui contre la face latérale supérieure de ladite pièce de maintien 14.
La jambe principale 44 comprend un perçage 46 qui vient en vis-à-vis de l’encoche 15 de la pièce de maintien 14, de l’orifice traversant 13 de la platine de fixation 7 et du perçage de la conduite 12, tandis que la jambe secondaire 45 comprend un orifice traversant 47 qui vient en vis-à-vis de l’orifice taraudé 40 du coulisseau 16.
Les moyens de serrage comprennent 17 une vis 48 traversant l’orifice taraudé 40 et l’orifice 47 de la jambe secondaire précités, laquelle vis comprend une poignée 49 ménagée à son extrémité libre. Ainsi, l’actionnement de la vis 48 dans un sens ou dans l’autre provoquera le rapprochement ou l’éloignement du coulisseau 16 du fond de l’encoche 18 de la pièce de maintien 14.
L’équerre 43 comprend en outre deux pattes 20 ménagées sur deux bords latéraux transversaux opposés de la jambe principale 44 et sont prévus pour coopérer avec les encoches 19 ménagées dans la platine de fixation 7. Ainsi, le dispositif de blocage 8 est relié de manière amovible à la platine de fixation 7. Par ailleurs, une fois fixé à la platine 7 et lorsque le clapet 22 est dans la position d’ouverture, le perçage 12 de la conduite 3, l’orifice traversant 13 de la platine 7, l’encoche 15 de la pièce de maintien 14 et le perçage de l’équerre 46 sont en vis-à-vis pour permettre l’insertion du corps de sonde 4 dans le perçage 12 de la conduite 3. En outre, une fois installée contre la platine 7, la face interne 34 de la pièce de maintien 14 est en vis-à-vis de la face externe de la platine 7.
Enfin, la pièce de maintien 14 comprend, au niveau de sa face externe opposée à la face interne 34, une surface réfléchissante 21 qui améliore la réflexion du rayon de mesure provenant du télémètre 10. Ainsi, la mesure sans contact de distance via ce télémètre laser 10 est optimisée.
Avantageusement, le dispositif de préparation 130 peut comprendre un dispositif de contrôle 136 qui est conçu pour vérifier le traitement de surface réalisé sur la pièce 10 par le dispositif de masquage 132 et/ou le dispositif de sablage 134. A titre d’exemple, le dispositif de contrôle 136 permet de détecter l’encrassement de l’outillage de masquage 132.
A titre d’exemple, la turbomachine peut comprendre des aubes de compresseur haute pression. Ces aubes sont généralement de petite taille (par exemple une taille comprise entre 40 et 150 mm qui possèdent en leur extrémité un pied renflé qui permet de fixer les aubes dans des alvéoles d’un disque rotor de compresseur haute pression. Une couche antifriction est déposé de part et d’autre du pied d’aube afin d’éviter l’usure de l’alvéole du disque rotor. Cette couche antifriction peut avoir une petite épaisseur (par exemple environ 40 mm au minimum pour les plus petites aubes de compresseur haute pression). La couche antifriction est déposée au travers d’un « masque de pochoir » qui peut avoir la forme géométrique de la couche antifriction. Ce masque de pochoir peut s’encrasse d’autant plus vite qu’il est petit. Ce qui nécessaire alors de décrasser ce masque de pochoir, afin qu’il regagne sa géométrie initiale.
L’installation de projection thermique 100 comporte un ou plusieurs dispositif(s) de mesure d’une épaisseur 140 du revêtement de la pièce 10.
Le dispositif de mesure d’épaisseur 140 peut mettre en œuvre des mesures non-destructives réalisées, par exemple, par un appareil d’optique, un appareil d’analyse spectrale, un appareil d’analyse de surface, un appareil de profilométrie ou manuellement par un opérateur.
De préférence, la mesure d’épaisseur se fait au plus près de la pièce à revêtir, notamment au sein de l’appareil de projection thermique. Cette mesure d’épaisseur peut être réalisée par un pied à coulisse ou par un autre outillage spécifique à la pièce (tel qu’un comparateur préalablement calibré sur un modèle de référence). La mesure d’épaisseur peut être réalisée manuellement par un opérateur (désignée par le terme mesure in situ).
L’installation de projection thermique 100 comprend en outre un dispositif 158 de mesure de la durée de chaque opération du revêtement réalisée par l’appareil de projection thermique 110.
Préférentiellement, la durée de chaque opération de revêtement est calculée de façon indirecte à partir d’un chronomètre connecté à l’appareil de projection thermique. Pour cela, le chronomètre est configuré pour enregistrer une heure de départ de l’opération et une heure de fin de cette opération. La durée de chaque opération est ensuite déterminée en réalisant la différence entre l’heure de départ et l’heure de fin de l’opération correspondante. Ce chronomètre peut être intégré, notamment au dispositif 158 de mesure de la durée, dans un dispositif de suivi 150 de l’appareil de projection thermique.
Les opérations de revêtement peuvent être déterminées par un interrupteur de démarrage de la torche 112 et un interrupteur d’arrêt de la torche 112. En variante, les opérations de revêtement peuvent être déterminées manuellement par un opérateur notamment pour les opérations ne pouvant être réalisées par des interrupteurs (telle que l’opération de masquage ou l’opération de sablage).
L’installation de projection thermique 100 peut comporter un dispositif de suivi 150 du revêtement réalisé par l’appareil de projection thermique 110. Lorsque plusieurs appareils de projection thermique 110 sont prévus, comme dans l’exemple illustré, l’installation de projection thermique 100 peut comporter des dispositifs de suivi 150 respectifs ou bien un seul commun pour tous les appareils de projection thermique, comme dans l’exemple illustré.
Le dispositif de suivi 150 est conçu pour mettre en œuvre les étapes de la phase de suivi qui sera décrite plus loin.
Le dispositif de suivi 150 peut être un système informatique comportant une unité de traitement de données 154 (telle qu’un microprocesseur) et une mémoire principale 156 (telle qu’une mémoire RAM, de l’anglais « Random Access Memory ») accessible par l’unité de traitement. Le système informatique comporte en outre par exemple une interface réseau et/ou un support lisible par ordinateur, comme par exemple un support informatique 162 local (tel qu’un disque dur local) ou bien un support distant (tel qu’un disque dur distant et accessible via par l’interface réseau au travers d’un réseau de communication) ou bien encore un support amovible (tel qu’une clé USB, de l’anglais « Universal Serial Bus », ou bien un CD, de l’anglais « Compact Disc » ou bien un DVD, de l’anglais « Digital Versatile Disc ») lisible au moyen d’un lecteur approprié du système informatique (tel qu’un port USB ou bien un lecteur de disque CD et/ou DVD). Un programme d'ordinateur P contenant des instructions pour l’unité de traitement 154 est enregistré sur le support informatique 162 et/ou téléchargeable via l’interface réseau. Ce programme d’ordinateur P est par exemple destiné à être chargé dans la mémoire principale 156, afin que l’unité de traitement 154 exécute ses instructions pour mettre en œuvre certaines des étapes des procédés qui seront décrits en référence aux figures 3 à 11.
Alternativement, tout ou partie de ces étapes pour être réalisées par un ou plusieurs circuits électroniques, par exemple micro-câblés, ne mettant pas en œuvre de programme d’ordinateur.