INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Optionnellement, la première étape de comparaison comprend une étape préalable de détermination d’un abaque de profils d’évolution temporelle de la vitesse de rotation de la machine électrique en fonction de la vitesse de rotation de l’arbre rotatif et de l’état de commande du dispositif d’accouplement.
Avantageusement, la deuxième étape de comparaison comprend le calcul du gradient de l’écart de fonctionnement et une étape de calcul du gradient du profil d’évolution temporelle préalablement à la deuxième étape de comparaison, la valeur du seuil de détection étant déterminée à partir du paramètre de pilotage, du gradient de l’écart de fonctionnement, et du gradient de la vitesse de rotation de la machine électrique déterminée.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de temporisation du résultat de la deuxième étape de comparaison.
Optionnellement, le procédé comprend préalablement à l’étape de détermination de la vitesse de rotation de la machine électrique, une commande de la machine électrique en mode moteur lorsque la turbomachine est arrêtée.
Optionnellement, le procédé comprend un blocage en rotation de l’arbre rotatif lorsque la machine électrique fonctionne en mode moteur.
La présente invention a également pour objet un module de contrôle du fonctionnement d’un dispositif d’accouplement pour turbomachine d’aéronef, la turbomachine comprenant un arbre rotatif et une machine électrique, le dispositif d’accouplement étant configuré pour relier un arbre rotorique de la machine électrique à l’arbre rotatif et ayant deux états de fonctionnement, un état couplé de manière à solidariser l’arbre rotorique et l’arbre rotatif et un état découplé de manière à désolidariser l’arbre rotorique et l’arbre rotatif, le module comprenant : des premiers moyens de détermination configurés pour déterminer d’un état de commande du dispositif d’accouplement ; des deuxièmes moyens de détermination configurés pour déterminer la vitesse de rotation de la machine électrique, des troisièmes moyens de détermination configurés pour déterminer la vitesse de rotation de l’arbre rotatif ; des premiers moyens de comparaison configurés pour comparer la vitesse de rotation de la machine électrique à un profil d’évolution temporelle de la vitesse de rotation de la machine électrique déterminé à partir de la vitesse de rotation de l’arbre rotatif et de l’état de commande du dispositif d’accouplement, les premier moyens de comparaison étant configurés pour déterminer un écart de fonctionnement ; des deuxièmes moyens de comparaison configurés pour comparer l’écart de fonctionnement avec un seuil de détection ; et des moyens de détermination d’une défaillance configurés pour identifier l’existence d’une défaillance ou d’une absence de défaillance du dispositif d’accouplement selon le résultat délivré par les deuxièmes moyens de comparaison ;
les deuxièmes moyens de comparaison étant en outre configurés pour déterminer la valeur du seuil de détection à partir d’au moins un paramètre de pilotage, de l’écart de fonctionnement et de la vitesse de rotation de la machine électrique.
La présente invention a également pour objet une turbomachine pour aéronef comprenant un arbre rotatif, une machine électrique, et un dispositif d’accouplement configuré pour relier un arbre rotorique de la machine électrique à l’arbre rotatif et ayant deux états de fonctionnement, un état couplé de manière à solidariser l’arbre rotorique et l’arbre rotatif et un état découplé de manière à désolidariser l’arbre rotorique et l’arbre rotatif, la turbomachine comprenant un module de contrôle tel que défini précédemment.
La présente invention a enfin pour objet un aéronef comprenant une turbomachine telle que définie précédemment.
illustre schématiquement un module de contrôle selon l’invention ; et
Ledit canal peut s’étendre circonférentiellement sur une plage angulaire comprise entre 180 et 270°.
Ledit canal peut s’étendre de façon symétrique de part et d’autre d’un plan vertical passant par ledit axe.
De cette manière, l’ensemble de l’huile récolté et guidé par ledit canal est détourné d’un arbre s’étendant à l’intérieur du palier.
Ledit canal peut être formé par une paroi s’étendant axialement et radialement vers l’extérieur depuis ladite périphérie radialement interne du flasque.
Ladite paroi peut venir de matière avec le reste du flasque ou être formée par un élément indépendant solidaire du flasque ou de l’une des parties interne ou externe du palier.
Ledit canal peut comporter une section en arc de cercle ou une section rectangulaire.
Le flasque peut comporter une pluralité d’ouvertures réparties sur la circonférence du flasque.
Les flaques peuvent comporter plusieurs séries d’ouvertures, chaque série d’ouverture comportant des ouvertures régulièrement réparties sur la circonférence, situées sur un même diamètre, les diamètres des séries étant différents les uns des autres.
Les ouvertures de différentes séries peuvent être agencées en quinconce sur la circonférence du flasque.
Le taux de porosité du flasque, c’est-à-dire la surface des ouvertures divisée par la surface totale de la première face du flasque, peut être compris entre 0,1 et 0,7.
Les ouvertures peuvent être cylindriques. Bien entendu, d’autres formes sont également possibles.
Les moyens de guidage de l’huile peuvent s’étendre au niveau de la première face du flasque, en périphérie radialement interne du flasque.
Les moyens de guidage de l’huile peuvent s’étendre au niveau de la seconde face du flasque, radialement à l’intérieur de ladite ouverture.
Ainsi les moyens de guidage peuvent s’étendre d’un côté seulement du flasque, ou des deux côtés, c’est-à-dire en amont et en aval du flasque, c’est-à-dire axialement depuis la première face et depuis la seconde face du flasque.
Le palier peut être un palier à élément roulants.
Lesdits éléments peuvent être des billes ou des rouleaux.
A titre d’exemple, en référence à la , à un premier instant t1, le rotor 3 est décalé par rapport à l’axe de machine électrique X et est situé à 12h, c’est-à-dire à proximité du canal de puissance C1. Comme le rotor 3 suit un mouvement de précession horaire P+, il va se déplacer à un deuxième instant t2 à 3h vers le canal de puissance C2. Autrement dit, le rotor 3 va se déplacer vers la droite en référence à la .
Dans cet exemple, toujours en référence à la , le dispositif de correction 5 a reçu une commande de consigne Com_cons imposant un fonctionnement en générateur dans laquelle chaque paramètre de contrôle P1-P4 d’un canal de puissance C1-C4 correspond à une collection de courant.
Pour tenir compte du niveau de précession NP, le dispositif de correction 5 détermine une commande de contrôle Com dans laquelle le paramètre de contrôle P3 est modifié pour commander une injection de courant sur le canal de puissance C3. Il en résulte que le canal de puissance C3 applique un effort magnétique F3 qui accompagne la rotation du rotor 3 (sens opposé à la consigne), c’est-à-dire, dans le même sens que l’effort magnétique F1 appliqué par le canal de puissance C1. Les efforts magnétiques F2, F4 se compensent tandis que les efforts magnétiques F1, F3 s’additionnent pour générer un effort magnétique global FG qui tend à déplacer le rotor 3 vers la gauche, c’est-à-dire, de manière opposée au mouvement de précession P+. Il en résulte que le mouvement de précession P+ du rotor 3 est amorti entre les instants t1 et t2. Les canaux de puissance C1, C2, C4 continuent à collecter du courant.
De manière avantageuse, un nouvel effort magnétique global FG est déterminé à chaque passage du rotor 3 devant un canal de puissance C1-C3. A cet effet, en référence à la , au deuxième instant t2, le rotor 3 est décalé par rapport à l’axe de machine électrique X et est situé à 3h, c’est-à-dire à proximité du canal de puissance C2. Comme le rotor 3 suit un mouvement de précession horaire, il va se déplacer au troisième instant t3 à 6h vers le canal de puissance C3. Autrement dit, le rotor 3 va se déplacer vers le bas.
Comme déjà présenté précédemment, le dispositif de correction 5 a reçu une commande de consigne Com_cons imposant un fonctionnement en générateur dans laquelle chaque paramètre de contrôle P1-P4 d’un canal de puissance C1-C4 correspond à une collection de courant.
Pour tenir compte du niveau de précession NP, le dispositif de correction 5 détermine une commande de contrôle Com dans laquelle le paramètre de contrôle P4 est modifié pour commander une injection de courant sur le canal de puissance C4. Il en résulte que le canal de puissance C4 applique un effort magnétique F4 qui accompagne la rotation du rotor 3, c’est-à-dire, dans le même sens que l’effort magnétique F2 appliqué par le canal de puissance C2. Les efforts magnétiques F1, F3 se compensent tandis que les efforts magnétiques F2, F4 s’additionnent pour générer un effort magnétique global FG qui tend à déplacer le rotor 3 vers le haut, c’est-à-dire, de manière opposée au mouvement de précession P+. Les canaux de puissance C1, C2, C3 continuent à collecter du courant.
A chaque fois que le rotor 3 s’approche d’un canal de puissance C1-C4, on peut compenser peu à peu le mouvement de précession P+ tout en continuant à collecter du courant conformément à la commande de consigne Com_cons.
De manière préférée, le dispositif de correction 5 est configuré pour faire circuler un courant de correction successivement dans plusieurs canaux de puissance C1-C4 de manière à générer un effort magnétique global FG s’opposant au mouvement de précession au cours du temps. De manière préférée, les injections de courant sont réalisées successivement en suivant le mouvement de précession P+, c’est-à-dire, selon le sens horaire. L’effort magnétique global FG est ainsi tournant pour compenser de manière optimale le mouvement de précession.
De manière préférée, le dispositif de correction 5 est configuré pour faire circuler un courant de correction avec une avance de phase par rapport au mouvement de précession du rotor 3 de manière à modifier la trajectoire et réaliser un amortissement. De manière préférée, l’avance de phase est déterminée par retour d’expérience ou apprentissage. Selon une mise en œuvre particulière, l’avance de phase correspond à l’écartement angulaire entre deux canaux de puissance C1-C4 consécutifs.
Il va de soi qu’un effort magnétique global FG pourrait également être obtenu par réglage des paramètres de contrôle P1-P4 comme illustré à la , par exemple, en augmentant la collection du premier canal de puissance C1 de manière à augmenter l’effort magnétique résistif F1 afin d’obtenir un effort magnétique global FG équivalent à celui présenté à la (modulation du courant de consigne).
Une organisation par paire de canaux de puissance C1-C4 diamétralement opposés permet de faciliter la détermination d’un effort magnétique global FG. Lorsqu’un unique canal de puissance est utilisé, les autres peuvent continuer à réaliser leur fonction de collection/injection. Il va de soi que plusieurs paramètres de contrôle pourraient être modifiés afin de générer l’effort magnétique global FG désiré.
Le niveau de précession NG est de préférence surveillé de manière courante afin d’adapter de manière dynamique la commande de contrôle Com et l’effort magnétique global FG qui en résulte. De préférence, dès que le niveau de précession NG est inférieur à un seuil prédéterminé, la correction est stoppée et la commande de consigne Com_cons n’est plus modifiée. De manière préférée, une boucle de régulation est mise en œuvre pour permettre d’adapter la correction.
De manière préférée, les commandes de contrôle Com sont enregistrées ainsi que les régimes de rotation associés de l’arbre de propulsion A. Cela permet de déterminer, à un régime donné, si l’effort magnétique global FG est conforme par rapport aux corrections passées. De manière avantageuse, on peut déterminer un dysfonctionnement de la machine électrique si l’effort magnétique global FG est plus élevé qu’anticipé. De manière avantageuse, on peut estimer un état d’usure de la turbomachine T en connaissant l’effort magnétique global FG, ce qui permet de réaliser des opérations de maintenance prédictive.
Il a été présenté une machine électrique 1 fonctionnant en mode générateur. Il va néanmoins de soi que l’invention s’applique de manière similaire à une machine électrique fonctionnant en mode moteur. A cet effet, un canal de puissance peut collecter du courant pendant que les autres injectent du courant.
En référence à la , il est présenté une intégration d’une machine électrique au niveau des extrémités libres des aubes d’une soufflante F d’une turbomachine T comportant un carter de soufflante 9. Dans cet exemple, le rotor 3 est positionné au niveau des extrémités libres des aubes de la soufflante F tandis que le stator 2 est monté sur le carter de soufflante 9. Une telle machine électrique 1 permet de collecter de l’énergie électrique mais également d’entrainer en rotation la soufflante F. Le positionnement de la machine électrique 1 permet de corriger tout mouvement d’orbitage de la soufflante F, ce qui améliore le confort des passagers dans l’aéronef. L’usure de la turbomachine est par ailleurs réduite. Dans cet exemple, le capteur 51 du dispositif de correction 5 est monté sur le carter de soufflante 9. Une telle intégration de la machine électrique 1 permet d’utiliser un grand nombre de canaux de puissance à la périphérie du carter de soufflante 9 et ainsi permettre un amortissement progressif.
Grâce à l’invention, un mouvement de précession d’un rotor d’une machine électrique peut être amorti de manière dynamique pour divers types de vibration. De manière avantageuse, l’amortissement peut être réalisé lors du fonctionnement de la machine électrique, ce qui n’affecte que faiblement son rendement aussi bien lors d’un fonctionnement moteur que lors d’un fonctionnement générateur.
illustre schématiquement un procédé de contrôle du fonctionnement d’un dispositif d’accouplement d’une turbomachine d’aéronef selon l'invention.
Description détaillée La représente schématiquement un aéronef 2 comprenant une turbomachine 4, l’aéronef 2 étant par exemple un avion, un hélicoptère ou un avion à décollages et atterrissages verticaux.
La turbomachine 4 comprend au moins un arbre rotatif, ici un arbre rotatif 6 sur lequel sont montés une soufflante 8, un compresseur 10, une chambre de combustion 12 et une turbine 14.
La turbomachine 4 comprend une machine électrique 16 et un dispositif d’accouplement 18 reliant l’arbre rotorique de la machine électrique 16 à l’arbre rotatif 6, par exemple par l’intermédiaire d’une boîte de vitesses ayant un rapport de transmission prédéterminé. Le dispositif d’accouplement 18 peut toutefois relier directement l’arbre rotorique de la machine électrique 16 à l’arbre rotatif 6.
La machine électrique 16 comprend par exemple une machine synchrone à aimants permanents associée à un convertisseur d’électronique de puissance ou une machine à électro-aimants. La machine électrique 16 comprend un arbre rotorique (non représenté).
En variante, la machine électrique 16 est à rotor bobiné.
Le dispositif d’accouplement 18 comprend deux états de fonctionnement, à savoir un état dit « couplé » dans lequel l’arbre rotorique et l’arbre rotatif 6 sont solidarisés et un état dit « découplé » dans lequel l’arbre rotorique et l’arbre rotatif 6 sont désolidarisés.
La turbomachine 4 comprend en outre un dispositif de commande 20 apte à commander le dispositif d’accouplement 18 de manière à ce que le dispositif d’accouplement 18 soit dans un état couplé ou un état découplé.
La machine électrique 16 comprend un capteur de diagnostic 22. A titre d’exemple, le capteur de diagnostic 22 peut être un capteur de température apte à détecter une surchauffe de la machine électrique 16, un capteur de force apte à détecter une défaillance de paliers de la machine électrique 16, un capteur électrique apte à détecter un court-circuit de la machine électrique 16, un capteur de pression ou un capteur de niveau d’huile.
En variante, le capteur de diagnostic 22 peut être considéré comme un ensemble de capteurs différents choisis parmi le capteur de température, le capteur de force, le capteur de pression, le capteur de niveau d’huile et le capteur électrique par exemple.
Par ailleurs, la turbomachine 4 comprend un capteur de température 24 apte à mesurer la température extérieure à la turbomachine 4 et un capteur d’altitude 26 apte à mesurer l’altitude à laquelle se trouve la turbomachine 4.
Le dispositif d’accouplement 18 est piloté par un module de contrôle 28.
Ce module de contrôle 28 comprend, comme illustré à la , des premiers moyens de détermination 30 de l’état de commande du dispositif d’accouplement 18, des deuxièmes moyens de détermination 32 aptes à déterminer la vitesse de rotation de la machine électrique 16, des troisièmes moyens de détermination 34 aptes à déterminer la vitesse de rotation de l’arbre rotatif 6.
Les premiers moyens de détermination 30 sont par exemple reliés électroniquement au dispositif de commande 20.
Les deuxièmes moyens de détermination 32 comprennent par exemple un capteur de vitesse de rotation apte à mesurer la vitesse de rotation de l’arbre rotorique de la machine électrique 16.
Les troisièmes moyens de détermination 34 comprennent par exemple un capteur de vitesse de rotation apte à mesurer la vitesse de rotation de l’arbre rotatif 6.
(1) La poudre noire des batteries au phosphate de lithium-fer usagées a été lixiviée à 70°C pendant 2 h avec une solution d’hydroxyde de sodium ayant une concentration en pourcentage en masse de 4%, à mesure que le rapport liquide-solide était de 3 mL/g.
(2) Une séparation solide-liquide a été réalisée pour obtenir des scories solides. Les scories solides, après avoir été lavées avec de l’eau pure, ont été lixiviées à 68°C pendant 2 h avec une solution mixte d’acide chlorhydrique ayant une concentration de 2,5 mol/L et de peroxyde d’hydrogène ayant une concentration de 10% en volume, à mesure que le rapport liquide-solide était de 5 mL/g.
(3) Au moins l’une de la poudre de fer et de la poudre de cuivre, en tant qu’agent réducteur, a été ajoutée dans le lixiviat pour éliminer les ions ferriques, à mesure que le rapport molaire de l’agent réducteur sur les fers ferriques était de 1,1 : 1, de sorte que le rapport molaire de Fe sur Cu dans le lixiviat était de 100 : 4.
(4) Une séparation solide-liquide a été réalisée pour obtenir un filtrat. De l’acide phosphorique a été ajouté dans le filtrat pour ajuster la quantité molaire d’ions dans le filtrat afin de satisfaire à une condition de 3Li + +1,5(Fe 2+ +Cu 2+ )=2PO 4 3- .
(5) Le filtrat, placé dans un dispositif de pyrolyse par pulvérisation avec de l’azote gazeux circulant à un débit de 125 L/h comme gaz porteur, a été soumis à une pyrolyse par pulvérisation à une température de pyrolyse de 420°C pour éliminer les ions fluorure et chlorure.
(6) Les particules solides produites par la pyrolyse par pulvérisation, après avoir été collectées, ont été ajoutées avec de l’hydroxyde de lithium, de l’acétate ferreux et du fructose, à mesure que le fructose était 3 fois la quantité molaire de l’élément cuivre dans les particules solides, de sorte que le rapport molaire de Fe sur P était de 1 : 1 et le rapport molaire de Li sur (Fe+2Cu) était de 1,1 : 1. Un matériau mélangé a été obtenu.
(7) Le matériau mélangé a été ajouté dans 5 mol/L d’ammoniac aqueux à mesure que le rapport liquide-solide était de 2,5 mL/g et soumis à une réaction hydrothermique dans une cuve de réaction fermée à une température de 150°C pendant 6 h.
(8) Une fois la réaction hydrothermique terminée, la cuve de réaction, avec le couvercle ouvert, a été chauffée à nouveau à 93°C, pour évaporer l’ammoniac jusqu’à siccité. Des particules solides ont été obtenues.
(9) Les particules solides ont été calcinées dans un flux d’azote gazeux à une température élevée de 780°C pendant 5 h. Le matériau d’électrode positive au phosphate de lithium-fer a été obtenu.
Un matériau d’électrode positive au phosphate de lithium-fer a été préparé de manière directionnelle par le recyclage de batteries au phosphate de lithium-fer usagées. Le processus comprenait les étapes suivantes :
(1) La poudre noire des batteries au phosphate de lithium-fer usagées a été lixiviée à 50°C pendant 1 h avec une solution d’hydroxyde de potassium ayant une concentration en pourcentage en masse de 6%, à mesure que le rapport liquide-solide était de 2 mL/g.
(2) Une séparation solide-liquide a été réalisée pour obtenir des scories solides. Les scories solides, après avoir été lavées avec de l’eau pure, ont été lixiviées avec une solution mixte d’acide chlorhydrique ayant une concentration de 2,5 mol/L et de peroxyde d’hydrogène ayant une concentration de 15% en volume à 60°C pendant 1 h, à mesure que le rapport liquide-solide était de 4 mL/g.
(3) Au moins l’une de la poudre de fer et de la poudre de cuivre, en tant qu’agent réducteur, a été ajoutée dans le lixiviat pour éliminer les ions ferriques, à mesure que le rapport molaire de l’agent réducteur sur les fers ferriques était de 1,08 : 1, de sorte que le rapport molaire de Fe sur Cu dans le lixiviat était de 100 : 8.
(5) Le filtrat, placé dans un dispositif de pyrolyse par pulvérisation avec de l’azote gazeux circulant à un débit de 150 L/h comme gaz porteur, a été soumis à une pyrolyse par pulvérisation à une température de pyrolyse de 500°C pour éliminer les ions fluorure et chlorure.
Le module de contrôle 28 comprend par ailleurs des premiers moyens de comparaison 36 configurés pour comparer la vitesse de rotation de la machine électrique 16 avec un profil d’évolution temporelle de la vitesse de rotation de la machine électrique 16 déterminé à partir de la vitesse de rotation de l’arbre rotatif 6 et de l’état de commande du dispositif d’accouplement 18. Les premiers moyens de comparaison 36 sont ainsi configurés pour déterminer un écart de fonctionnement.
Ces premiers moyens de comparaison 36 peuvent comprendre une architecture logicielle destinée à mettre en œuvre un algorithme de comparaison. De tels premiers moyens de comparaison 36 peuvent être sous la forme de circuits logiques formant un comparateur par exemple.
Des deuxièmes moyens de comparaison 38, par exemple sous forme d’un comparateur ou d’une architecture logicielle intégrant un deuxième algorithme de comparaison, assurent la comparaison entre l’écart de fonctionnement et un seuil de détection.
Les deuxièmes moyens de comparaison 38 déterminent la valeur du seuil de détection à partir d’au moins un paramètre de pilotage P, de l’écart de fonctionnement et de la vitesse de rotation de la machine électrique 16.
Le module de contrôle 28 comprend des moyens de détermination d’une défaillance 40, par exemple des moyens logiciels, configurés pour identifier l’existence ou l’absence d’une défaillance du dispositif d’accouplement 18 selon le résultat délivré par les deuxièmes moyens de comparaison 38. Ils sont connectés électroniquement à un voyant lumineux ou à un système d’alarme, pouvant être sonore, de l’aéronef 2 pour avertir un opérateur de la défaillance. Optionnellement, les moyens de détermination d’une défaillance 40 sont aptes à arrêter la turbomachine 4 en cas de détection d’une défaillance du changement d’état du dispositif d’accouplement 18, la machine électrique 16 ne tournant plus lorsque la turbomachine 4 est arrêtée.
La représente schématiquement un procédé de contrôle du fonctionnement du dispositif d’accouplement 18.
On suppose que la chambre de combustion 12 génère des gaz chauds entraînant la turbine 14.
Durant une étape 42 de détermination de l’état de commande du dispositif d’accouplement 18, les premiers moyens de détermination 30 et le dispositif de commande 20 déterminent un état de commande du dispositif d’accouplement 18. L’état de commande du dispositif d’accouplement 18 est délivré sous la forme d’une consigne de pilotage à l’état couplé ou à l’état découplé du dispositif d’accouplement 18.
Durant une étape 44 de détermination de la vitesse de rotation de la machine électrique 16, un capteur de vitesse de rotation des deuxièmes moyens de détermination 32 mesure la vitesse de rotation de l’arbre rotorique de la machine électrique 16. La vitesse de rotation de la machine électrique 16 est par exemple enregistrée dans une mémoire des deuxièmes moyens de détermination 32.