INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une nacelle comprend généralement un corps tubulaire comprenant une section amont comprenant une entrée d’air en amont du turboréacteur, une section médiane configurée pour entourer une soufflante du turboréacteur et une section aval configurée pour loger des moyens d’inversion de poussée et pour entourer la chambre de combustion du turboréacteur. La nacelle comprend généralement une tuyère d’éjection en aval de la section aval et dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
Or, l’accroissement de ces dimensions a notamment pour inconvénient d’entrainer une augmentation de la masse des aubes et/ou des carters, ce qui est préjudiciable pour la performance de la turbomachine.
Jusqu’à maintenant, une solution pour limiter cet impact de masse a été de fabriquer les aubes et/ou les carters en matériaux composite plein (matériau composite tissé 3D par procédé RTM par exemple - Resin Transfer Moulding ou moulage par injection de résine -, en lieu et place de matériaux métalliques (par exemple le titane).
Toutefois, compte tenu des dimensions prévisibles des aubes à venir, comme par exemple sur une architecture non carénée de turbomachine aéronautique de type (‘Open FAN’, ‘Unducted Single FAN’ ou ‘Propfan’) soufflante non carénée en français, il parait nécessaire de pouvoir accroître cette réduction de la masse.
Une des solutions possibles pour pallier ce problème est de concevoir et/ou de réaliser des pièces aéronautiques creuses (dites pièces évidées).
Mais, lors du fonctionnement d’une turbomachine aéronautique et si on utilise des pièces évidées, notamment des aubes, celles-ci sont soumises à une pression importante du flux d’air déplacé par la turbomachine pour assurer la poussée. Cette pression peut déformer la pièce là où elle est évidée, en écrasant la cavité de la pièce et ainsi, par exemple sur une aube soufflante, risquer de diminuer sensiblement son efficacité, du fait de la déformation des profils aérodynamiques de la pièce.
On peut utiliser un matériau alvéolé comme une mousse haute densité pour remplir la cavité, ce qui permet de répondre au besoin d’allégement de la pièce et de limiter voir totalement supprimer l’écrasement des peaux.
Toutefois, lors du fonctionnement de la turbomachine, les pièces (notamment les aubes ou aubages) travaillent mécaniquement notamment ou principalement en flexion, sous l’influence du flux d’air. Pour limiter l’impact de l’effort, il est connu - comme dans EP3511240 - d’ajouter un ou plusieurs inserts rapportés formant raidisseur. Dans le cas où le raidisseur est, ou comprend, un longeron, et que la pièce composite est une aube, le longeron peut être également utilisé comme point de fixation de l’aube sur le disque de la turbomachine et permet ainsi de créer un lien entre les peaux aérodynamiques de l’aube, le matériau alvéolé dans la cavité et le reste de la turbomachine.
La réalisation de pièces creuses composées de nombreux sous-composants est par ailleurs toujours difficile car leur manipulation avant qu’ils soient consolidés par une résine est délicate. L’assemblages des différents sous-composants doit être très précis et répétable afin que les pièces soient conformes sans taux élevé de rebut en fabrication.
L’approvisionnement d’une pièce en une mousse traditionnelle, rigide, sous forme solide et aux dimensions géométriques précises représente également un effort logistique et financier important pour un insert de remplissage dont les propriétés mécaniques sont faibles, voir négligeables concernant le comportement général de la pièce finie.
Les raidisseurs éventuels, qui peuvent donc être des longerons, sont de plus généralement conçus comme des pièces séparées, soumises aux mêmes inconvénients que la mousse rigide (sensibilité à l’assemblage, complexité logistique…).
Au vu de l’art antérieur la présente demande propose tant une pièce composite (moulée) qu’un procédé de fabrication d’une pièce composite.
Plus précisément la présente invention concerne notamment une pièce (qui peut être en trois dimensions) comprenant un matériau composite incluant un tissu et une résine, la pièce présentant une cavité remplie d’un matériau alvéolé (dit aussi alvéolaire) ci-après, ce matériau alvéolé comprenant un matériau polymère alvéolé, qui est une mousse (issue d’un)polymère, expansé(e).
Le terme « tissu » a pour sens surface obtenue par l'assemblage de fils ou de fibres qui peuvent être disposés en deux séries croisées. Le terme inclut donc une préforme fibreuse ou préforme tissée. Il peut s’agir de toute étoffe, d’un tissé ou non-tissé, et donc d’un tissu proprement dit.
Le « tissu » ou la structure fibreuse, et donc la pièce qui en est issue, pourra être formé(e) de tout type de tissage : deux dimensions (2D), trois dimensions (3D), notamment.
Par "tissage bidimensionnel" ou "tissage 2D", on entend ici un mode de tissage classique par lequel chaque fil de chaîne passe d'un côté à l'autre de fils d'une seule couche de trame.
Par "tissage tridimensionnel" ou "tissage 3D", on entend ici un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de chaîne lient des fils de trame sur plusieurs couches de trame.
Le terme « pièce » couvre tout type de pièce. Ce peut être une pièce non finie, telle qu’une pièce semi-finie. Ce peut être une préforme ; la préforme d’une pièce finie.
Le terme « mousse », dans l’expression mousse expansive ou expansée, a pour sens : Milieu issu de l’expansion d’une pâte expansible apte à s’expanser pour former une mousse (phase continue solide dans laquelle est dispersée sous forme de cellules une phase gazeuse). L’émulsion et la création de la phase gazeuse générant la mousse sont issues de la réaction d’expansion d’une pâte existant préalablement en phase liquide. Ainsi, à la différence d’une mousse traditionnelle approvisionnée sous forme solide (appelée mousse solide ci-après) et ayant donc une forme propre avant son utilisation dans le processus de production, la présente « mousse issue d’un polymère expansé » sera approvisionnée sous forme liquide (la pâte polymère) mais devient solide au cours de la réaction d’expansion et n’a une forme propre qu’une fois solidifiée et expansée dans la cavité de la pièce.
« Mousse solide » a pour sens : une mousse rigide usinée directement à la forme finale, telle que les produits utilisés dans l’État de l’Art, la mousse expansive utilisée ici permettant au contraire de « rattraper » les écarts éventuels par rapport aux tolérances géométriques.
Parmi les avantages, on peut noter une simplification du processus de fabrication. D’autres avantages sont notés ci-après.
Dans la pièce, le matériau polymère alvéolaire expansé pourra en particulier être du polyuréthane. Avantage : matériau largement répandu, bien maîtrisé, peu onéreux, très efficace pour un comblement de volume/d’espace.
En termes maintenant de procédé de fabrication d’une pièce (qui peut être comme ci-avant) comprenant un tissage, le procédé de l’invention répond au moins en partie à la problématique énoncée précédemment et présente ainsi comme étapes (pouvant être éventuellement imbriquées, c’est-à-dire réalisées au moins partiellement ensemble): - un tissage de la pièce, en y intégrant une cavité, - une mise en place de la pièce dans une première partie d’un moule d’injection, - une mise en place, dans la cavité d’un noyau soluble ou d’un noyau amovible, démoulable, ou d’une membrane souple, le noyau soluble ou la membrane (y compris son espace interne) occupant le volume de ladite cavité, - une fermeture du moule d’injection, par l’intermédiaire d’au moins une seconde partie du moule d’injection, - une injection de résine dans le tissage de la pièce, afin de former une pièce tissée en matériau composite, - un démoulage de la pièce, hors du moule d’injection, - suivant le cas, une dissolution du noyau soluble ou un retrait, hors de la cavité, du noyau amovible ou de la membrane souple, - une mise en place dans la cavité d’une pâte expansive adaptée à former un matériau alvéolé, - une attente que la pâte réagisse pour former (de préférence totalement) ledit matériau alvéolé, dans la cavité, - une élimination d’un possible surplus de matériau alvéolé ayant débordé de la cavité, le cas échéant.
L’attente sera un temps (tmin) supérieur à la seconde. L’attente sera fonction de la référence précise de produit expansif utilisé, des préconisations du fabricant, et de l’expérience en production permettant de s’adapter à la géométrie et au volume à combler. De façon générale le délai varie de quelques secondes à moins de 5 minutes.
L’élimination d’un possible surplus de matériau alvéolé pourra inclure ou consister en un usinage final de la pièce, permettant d’obtenir une pièce finie (à la forme exacte souhaitée) ou semi-finie (il peut par exemple rester la mise en place des certains renforts, ou d’un traitement, de surface). Il peut aussi s’agir d’un ébavurage, de contrôles de la conformité de la pièce (contrôle du matériau composite, contrôles dimensionnels). Le tout peut ainsi être défini comme un parachèvement de la pièce. S’il y a élimination d’un possible surplus, la cavité est alors déjà rigide. La mousse n’a besoin que de combler la cavité. Ainsi, s’il y a suppression de l’excès de mousse expansée, il sera a priori avantageux d’attendre la fin de la réaction pour ne pas avoir à supprimer cet excédant en plusieurs fois.
Ainsi, après l’attente de réaction de la pâte lui ayant permis de devenir (de préférence totalement) ledit matériau alvéolé, on pourra utilement : - éliminer le surplus de matériau expansé débordant de la cavité le cas échéant, et - contrôler la conformité de la pièce (contrôle du matériau composite, contrôles dimensionnels, etc..), puis - conduire le parachèvement de la pièce.
Dans le procédé ci-dessus, le matériau alvéolé comprendra utilement, comme noté ci-avant, un matériau polymère alvéolaire expansé qui pourra donc être une mousse expansive ou expansée.
L’utilisation d’un matériau polymère expansif, dont la réaction d’expansion a lieu pendant la densification de la préforme tissée par la résine peut conduire à des forts taux de porosité (bulles de gaz dans le matériau dues au dégagement gazeux produit par la réaction d’expansion de la mousse) impactant négativement les propriétés mécaniques de la pièce.
L’utilisation d’un tel matériau expansif à la place d’une mousse solide à cote finie peut entrainer des irrégularités dans la forme de la cavité interne de la pièce. Si ces irrégularités de formes sont moins pénalisantes que des écarts sur la surface externe (dans le flux aérodynamique), elles doivent toutefois rester sous contrôle.
Tout ceci pose donc des problèmes que la présente solution cherche à prendre en compte.
Le tissage de la pièce (ébauche ou préforme) pourra être en trois dimensions, ce qui favorisera l’obtention d’une pièce industrielle performante, telle qu’une aube.Pour assurer industriellement au mieux (si elle est retenue) la fonction précitée de « membrane souple », il est proposé d’utiliser : - une vessie gonflable, que l’on gonflera dans la cavité, ou - une pièce préformée (réutilisable ou pas) en silicone ou en élastomère de polyuréthane.
Ainsi, on associera l’avantage d’une déformation adaptée de la membrane souple, nécessaire à sa mise en place dans la cavité, voire à son retrait, à celui d’une résistance mécanique adaptée à la pression d’injection et à la préservation du volume requis de la cavité.
Pour favoriser le renforcement de la pièce composite tissée, en réalisant ceci à un moment propice du procédé en termes facilité de mise en œuvre, il est aussi proposé que le procédé ici défini comprenne en outre, entre le tissage de la pièce intégrant la cavité et l’étape où la pâte expansive est contenue dans la cavité : - le tissage d’un insert (pouvant donc être en trois dimensions), qui pourra être adapté à définir un raidisseur (également défini comme longeron éventuel ci-après), pour la pièce présentant la cavité, - l’insertion de l’insert tissé dans la cavité de la pièce.
La sole 4, qui présente une forme de disque, délimite un plateau horizontal 40 destiné à la réception d’un produit alimentaire de type solide, comme on le verra ci-après. Ce plateau 40 est prolongé par une saillie verticale 42, elle-même terminée par une couronne périphérique 44. La cloche 6 comporte tout d’abord une plage 60, à partir de laquelle s’étend un rebord 62 de forme cylindrique. Contrairement au fond et au couvercle, la sole ainsi que la cloche ne sont pas réalisées en un matériau plastique, mais avantageusement en acier inoxydable. L’épaisseur typique, respectivement E4 et E6 sur la , à la fois de la sole et de la cloche, est comprise entre 1 et 3 mm, notamment voisine de 2 mm. Comme ci-dessus, cette épaisseur est éventuellement susceptible de varier selon les dimensions globales du dispositif de conditionnement.
Les dimensions respectives de la sole 4 et de la cloche 6 sont telles, qu’elles permettent à la fois un emboîtement mutuel entre ces deux pièces, mais également un blocage de chacune de ces pièces par rapport au fond 1. Dans ces conditions, en référence à la , le diamètre extérieur D62 du rebord 62 est voisin du diamètre extérieur D40 du plateau 40. Par ailleurs le diamètre D42, tenant compte de l’épaisseur de la saillie 42, est analogue au diamètre intérieur D12 du siège 12.
Le dimensionnement global du dispositif décrit ci-dessus dépend, tout d’abord, de la taille des produits alimentaires qu’il doit recevoir. Dans le cas où ce dispositif est destiné à la réception entre autres de pizzas, dont la taille peut varier notamment en fonction des pays, le diamètre extérieur du fond est à titre indicatif choisi entre 20 et 70 centimètres. En fonction de la valeur de ce diamètre on choisira une hauteur H6 de cloche, visible sur la , qui est bien adaptée au volume habituel de produit alimentaire non solide, servi lors de chaque vente.
L’utilisation du dispositif de conditionnement I, qui a été décrit ci-dessus, va maintenant être explicitée notamment en référence aux figures 3 à 6.
On suppose dans un premier temps qu’on souhaite conditionner un produit alimentaire solide, notamment un produit à base de pâte alimentaire comme une pizza P. A cet effet, comme illustré sur la , on rapporte la sole 4 sur le fond 1 en faisant coopérer la saillie 42 avec l’épaulement 15. La sole se trouve alors bloquée par rapport au fond, au niveau de la zone B, alors que la couronne périphérique 44 repose sur le siège 12.
Comme le montre cette l’opérateur peut alors placer directement la pizza P sur le plateau 40, de façon avantageuse immédiatement après sa sortie du four. Comme illustré à la , cet opérateur vient ensuite coiffer à la fois le plateau 40 et la pizza, au moyen de la cloche 6 selon la flèche F6. Au terme de ce mouvement, le pourtour 64 du rebord 62 est emboîté contre la face intérieure de la saillie périphérique 42, au niveau de la zone E.
Dans cette première configuration de la , la sole et la cloche forment une première enceinte de réception 3, plus particulièrement destinée à un produit alimentaire solide, étant donné que la réception est assurée par la sole. On notera que cette enceinte de réception, globalement fermée, est bordée directement par la sole 4 et la coiffe 6 en acier inoxydable, ce qui est tout particulièrement avantageux en termes d’isolation thermique. Le terme «directement» signifie qu’aucune autre pièce mécanique, en particulier en matériau plastique, n’est intercalée entre la pizza et les éléments ci-dessus en acier inoxydable.
Toujours en référence à la , l’opérateur rapporte enfin le couvercle 2 autour du fond, lequel supporte à la fois la sole, la pizza et la cloche. Cette étape, qui est réalisée selon un mouvement axial de haut en bas, est matérialisée par les flèches F2. Lors de ce mouvement axial, l’opérateur fait tout d’abord pénétrer chaque pion 16 à l’entrée d’une encoche respective 24. Puis il fait pivoter le couvercle, selon la flèche f2 sur la , de manière à placer ce pion dans cette encoche. L’enceinte de réception se trouve alors logée dans le volume intérieur V, défini par le fond et le couvercle. Le dispositif de conditionnement I conforme à l’invention est donc prêt à être transporté, soit par le consommateur final lui-même, soit par un coursier spécialisé.
On suppose dans un second temps qu’on souhaite conditionner un produit alimentaire non solide, par exemple une portion d’une soupe notée S. A cet effet, en référence à la , on rapporte sur le fond 1, non pas la sole 4 comme ci-dessus, mais la cloche 6. Dans ces conditions la plage 60 de cette cloche prend appui contre la face supérieure de la collerette 14, en étant bloqué latéralement par les parois de l’épaulement 15 au niveau de la zone B’.
Comme le montre cette l’opérateur peut alors verser directement la soupe S à l’intérieur de la cloche 6, jusqu’à un certain niveau de son rebord 62. Comme illustré à la , cet opérateur rapporte la sole 4 au niveau de la zone E’, en emboîtant la saillie 42 autour du pourtour 64. Dans cette seconde configuration de la , la sole et la cloche forment une seconde enceinte de réception 3’, qui est retournée par rapport à la première enceinte 3 ci-dessus. Enfin, de manière analogue à ce qui a été décrit en référence à la , l’opérateur coiffe le fond 1 au moyen du couvercle 2, puis verrouille mutuellement ces deux pièces. Le dispositif de conditionnement conforme à l’invention, contenant désormais un produit alimentaire de type non solide, est alors prêt à être transporté.
Comme cela est plus particulièrement représenté sur les figures 4 et 6, le dispositif de conditionnement délimite différents espaces intercalaires, dans l’une ou l’autre des configurations adoptées par l’enceinte de réception 3 respectivement 3’. Ainsi, dans la première configuration de la , le couvercle 2 et la cloche 6 délimitent un espace intercalaire supérieur 8, alors que le fond 1 et la sole 4 délimitent un espace intercalaire inférieur 9. Par ailleurs, dans la seconde configuration de la , le couvercle 2 et la sole 4 délimitent un autre espace intercalaire supérieur 8’, alors que la cloche 6 délimite avec le fond 1 un autre espace intercalaire inférieur 9’.
Les espaces intercalaires supérieurs 8 et 8’ présentent des épaisseurs voisines, notées E8 et E8’ sur les figures 4 et 6. De manière typique, la valeur de ces épaisseurs E8 et E8’ est comprise entre 6 et 8 millimètres. De façon analogue les espaces intercalaires inférieurs 9 et 9’ présentent des épaisseurs voisines, notées E9 et E9’ sur cette même et 6. De manière typique, la valeur de ces épaisseurs E9 et E9’ est également comprise entre 6 et 8 mm. On notera que ces différentes épaisseurs sont globalement invariantes, quelles que soient les dimensions globales du dispositif de conditionnement. Par ailleurs chaque espace supérieur 8 ou 8’ possède typiquement une épaisseur voisine, notamment identique, vis-à-vis de l’épaisseur de chaque espace inférieur 9 ou 9’.
Selon une caractéristique avantageuse, non représentée, le dispositif peut comprendre des moyens d’étanchéité. En particulier on peut prévoir un joint de tout type approprié, réalisé par exemple en caoutchouc, qui est intercalé entre les parois en regard de la sole et de la cloche. Ce joint assure alors une étanchéité vis-à-vis de l’enceinte de réception, ce qui est tout particulièrement avantageux dans le cas de liquide ou de semi-liquide.
La description ci-dessus permet de mettre en exergue les différents avantages de l’invention.
Tout d’abord la présence d’une enceinte de réception, possédant deux configurations différentes, garantit un conditionnement optimal quel que soit le type de produit alimentaire. Ainsi, dans la première configuration, la surface globalement plane du plateau permet une pose aisée de la pizza, ou de tout autre produit similaire. Par ailleurs, dans la seconde configuration, la forme creuse de la cloche assure une réception commode de tout type de plat non solide. Il n’existe en outre aucune communication alimentaire entre, d’une part, l’enceinte de réception et, d’autre part, le fond ainsi que son couvercle.
L’invention apporte une amélioration considérable, en termes économiques, par rapport à l’art antérieur. En substance le dispositif de l’invention est constitué sensiblement de quatre pièces principales, qui peuvent être construites séparément de manière commode. En fonction de la taille finale du dispositif de conditionnement, il convient seulement de faire varier le diamètre ou la hauteur de chacune de ses pièces. Par conséquent, l’outillage nécessaire à cette fabrication s’en trouve considérablement simplifié. À titre d’exemple on peut considérer que le dispositif de conditionnement, conforme à l’invention, s’accompagne d’un coût égal seulement à environ un tiers de celui d’une boîte classique à double paroi. En particulier, l’invention permet de s’affranchir de toute opération de surmoulage, qui est particulièrement onéreuse.
- on place la sole (4) sur le fond (1), on dépose le produit alimentaire (P) de type solide sur la sole, on rapporte la cloche (6) sur la sole de manière à former l’enceinte de réception (3), puis on coiffe cette enceinte au moyen du couvercle (2).
- on place la cloche (6) sur le fond, on verse le produit alimentaire (S) de type non solide dans la cloche, on rapporte la sole (4) sur la cloche de manière à former l’enceinte de réception (3’), puis on coiffe cette enceinte au moyen du couvercle (2).
Ces caractéristiques additionnelles peuvent être mises en œuvre avec le second objet principal ci-dessus, individuellement ou en combinaisons quelconques, techniquement compatibles.
est une vue en perspective, illustrant de manière générale un dispositif de conditionnement de produits alimentaires, conforme à l’invention.
est une vue en perspective, avec arrachements, illustrant de manière éclatée les différents éléments constitutifs de ce dispositif.
est une vue en coupe diamétrale, illustrant à plus grande échelle la pose d’une pizza sur une sole, appartenant à une enceinte de réception de ce dispositif de conditionnement.
est une vue en coupe diamétrale, analogue à la , illustrant la mise en place d’une cloche appartenant à l’enceinte de réception, puis du couvercle de ce dispositif de conditionnement.
est une vue en coupe diamétrale, analogue à la , illustrant le garnissage d’une portion de soupe dans la cloche de la , dans une autre configuration de l’enceinte de réception.
est une vue en coupe diamétrale, analogue à la , illustrant la mise en place de la sole au-dessus de la cloche, puis du couvercle comme à la .
Description détaillée Les figures 1 à 6 illustrent un dispositif de conditionnement conforme à un mode de réalisation de l’invention, désigné dans son ensemble par la référence I. Ce dispositif est plus particulièrement adapté à la réception de différents types de produits alimentaires. Comme on l’a vu ci-dessus, l’invention vise plus particulièrement un tel dispositif convenant à la fois au conditionnement de produits solides et non solides. Sur les différentes figures, en particulier les figures 2 à 6, les proportions réelles des différentes pièces constitutives du dispositif I ne sont pas nécessairement représentées à l’échelle, dans un but de clarté des dessins. Par ailleurs ces proportions peuvent varier d’une figure à l’autre, afin de mieux mettre l’accent sur les différentes caractéristiques de l’invention.
Ce dispositif I comprend tout d’abord un fond 1, ainsi qu’un couvercle 2 susceptible de coopérer avec ce fond. Dans ce qui suit les termes « supérieur », « inférieur », « central », « périphérique », « horizontal » et « vertical » sont utilisés en référence à une position d’utilisation normale du dispositif. En substance, cette position normale correspond à un fond reposant sur une surface horizontale, par exemple une table. On note également, sur la , XX et YY les directions respectivement longitudinale et transversale du dispositif I.