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Echangeur thermique présentant une protection contre la corrosion La présente invention se rapporte au domaine des circuits de refroidissement, et concerne plus précisément un échangeur thermique comportant un faisceau de plaques métalliques, notamment en aluminium. L’invention trouve une application particulière dans le domaine automobile.
Les échangeurs thermiques équipant les boucles de climatisation des véhicules sont agencés pour permettre la circulation adjacente en deux espaces séparés de deux fluides différents, notamment un liquide caloporteur et un fluide réfrigérant, de manière à réaliser un échange de chaleur entre ces fluides, sans les mélanger. Au sein des échangeurs thermiques et des circuits thermodynamiques auxquels ils sont rattachés, les fluides circulent sous pression.
Dans un échangeur thermique à plaques, un faisceau de plaques métalliques soudées ou brasées entre elles forme une alternance de canaux dédiés à la circulation d’un liquide caloporteur et de canaux dédiés à la circulation d’un fluide réfrigérant, les canaux étant desservis par des ouvertures agencées dans les plaques.
Un tel échangeur thermique étant métallique, il est sujet à la corrosion. En effet dans un circuit de refroidissement d’un véhicule automobile, il est souvent intégré dans un environnement corrosif tel que le compartiment moteur ou un emplacement sous le châssis du véhicule.
La conception d’un tel échangeur thermique, et notamment la composition de ses plaques, sont néanmoins telles que la corrosion sur ce type d’échangeur thermique n’affecte généralement pas le bon fonctionnement du circuit de refroidissement pendant la durée de vie du véhicule. Le choix des matières utilisées pour réaliser les plaques de l’échangeur thermique tient compte du coût en résultant, de leur résistance à la corrosion externe et de leur résistance mécanique, notamment à la pression des fluides les traversant. Néanmoins dans certains pays du monde, au climat humide, un tel échangeur thermique peut amener à de graves problèmes de corrosion.
Cependant pour des raisons de coûts, adapter la conception et la composition des plaques de l’échangeur thermique à tous les climats possibles n’est pas envisageable.
Par exemple, dans le mode de réalisation de la , la turbine 107 est dépourvue de tôle entre le joint d’étanchéité 5 et la portion radialement en saillie 2A.
Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, les turbines 107 sont dépourvues de tôles entre le support aval 4 et l’anneau d’étanchéité 2 et entre le joint d’étanchéité 5 et la portion radialement en saillie 2A.
La turbine 107 peut également être dépourvue de joint d’étanchéité entre l’anneau d’étanchéité 2 et le support aval 3.
Afin d’assurer l’étanchéité entre l’anneau d’étanchéité 2 et le support aval 4 en l’absence de joint d’étanchéité 5, la portion radialement en saillie 2A peut par exemple présenter une première surface de contact radiale avec une partie radialement intérieure du support aval 4, et une deuxième surface de contact radial avec une partie radialement extérieure du support aval 4.
De cette façon, la portion radialement en saillie 2A peut enserrer le support aval 4, de façon à exercer un effort sur le support aval 4 permettant d’assurer l’étanchéité entre le support aval 4 et l’anneau d’étanchéité 2.
Le support aval 4 et/ ou l’anneau d’étanchéité 2 peuvent être sectorisés. Le cas échéant, le nombre de secteurs formant le support aval 4 est strictement inférieur au nombre de secteurs formant l’anneau d’étanchéité 2.
Procédé et module de détection de l’état d’un dispositif d’accouplement, turbomachine et aéronef associés L’invention concerne la détection de l’état de fonctionnement d’un dispositif d’accouplement reliant deux arbres entre eux.
L’invention concerne plus particulièrement un module de contrôle du fonctionnement du dispositif d’accouplement, une turbomachine comprenant un dispositif d’accouplement et un tel module, un aéronef comprenant une telle turbomachine et un procédé de contrôle du fonctionnement du dispositif d’accouplement.
Techniques antérieures Un aéronef est généralement muni d’une turbomachine comprenant au moins un arbre rotatif, au moins une turbine à gaz, au moins un compresseur et une chambre de combustion.
La turbomachine peut comprendre une machine électrique, par exemple à aimants permanents.
Tant que le rotor de la machine électrique tourne, les aimants génèrent une force électromotrice.
Lors d’un court-circuit, le courant généré par la force électromotrice provoque un échauffement de la boucle dans laquelle circule le courant, ce qui est susceptible de provoquer un incendie à bord de l’aéronef.
Il est connu de rajouter un dispositif d’accouplement reliant un arbre rotorique de la machine électrique à un arbre d’entrainement de la turbomachine pour désolidariser l’arbre d’entrainement de l’arbre rotorique de la machine électrique.
Afin de garantir un haut niveau de disponibilité et de fiabilité de fonctionnement du dispositif d’accouplement, il est nécessaire de contrôler périodiquement son fonctionnement pour s’assurer que lors d’une commande de déconnexion, le dispositif d’accouplement désolidarise l’arbre d’entraînement et l’arbre rotorique. En particulier, lors d’une consigne de déconnexion à la suite de la détection d’une panne de la machine électrique, il est nécessaire d’avoir une confirmation de la déconnexion du dispositif d’accouplement. Il est donc nécessaire d’avoir une méthode de vérification adaptative de l’état de fonctionnement du dispositif d’accouplement.
La présente invention a pour objectif de pallier tout ou partie de ces inconvénients.
représente en perspective l’échangeur thermique de la , de manière à rendre visible une plaque d’extrémité d’un faisceau de plaques de l’échangeur thermique, cette plaque d’extrémité étant opposée à la joue par rapport au faisceau de plaques, et
représente schématiquement en perspective éclatée un échangeur thermique selon l’invention, dans un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, un échangeur thermique 2 selon l’invention comporte un faisceau de plaques 4 formé de plaques métalliques brasées ou soudées entre elles. Elles sont par exemple composées d’un alliage d’aluminium et d’autres métaux ou semi-conducteurs tels que le zinc, le cuivre, le silicium, etc.
Chaque plaque s’étend en longueur selon une direction longitudinale L et en largeur selon une direction H orthogonale à la direction longitudinale L. Les plaques sont empilées les unes sur les autres selon une direction transversale T, la dimension de cet empilement correspondant à l’épaisseur ou plus petite dimension du faisceau de plaques 4. Bien sûr dans cette demande, les caractéristiques de l’échangeur thermique selon l’invention suivent les directions indiquées aux tolérances de fabrication près. Par exemple les plaques sont rectangulaires et planes sauf en leurs bords qui sont recourbés, aux tolérances de fabrication près.
De manière connue, ces plaques forment, par des ouvertures dans les plaques, un collecteur d’entrée de liquide caloporteur et un collecteur de sortie de liquide caloporteur, ainsi qu’un collecteur d’entrée de fluide réfrigérant et un collecteur de sortie de fluide réfrigérant.
Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, l’échangeur thermique 2 comporte une joue 6 bordant le faisceau de plaques 4 et permettant d’accéder au collecteur d’entrée de liquide caloporteur et au collecteur de sortie de liquide caloporteur par des tubulures respectives 8 et 10. La joue 6 est également métallique, composée par exemple d’un alliage d’aluminium et d’autres métaux ou semi-conducteurs tels que le zinc, le cuivre, le silicium, etc. La joue 6 est brasée ou soudée sur une face de plus grande dimension du faisceau de plaques 4. Les tubulures 8 et 10 sont également métalliques et brasées ou soudées à la joue 6.
La joue 6 comporte également un bloc de connexion 12 comportant des bouches d’accès aux collecteurs d’entrée et de sortie de fluide réfrigérant. Ce bloc de connexion 12 est également métallique et brasé ou soudé à la joue 6. En variante les accès aux collecteurs du faisceau de plaques 4 ne sont pas tous agencés sur une même face de celui-ci.
Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, l’échangeur thermique 2 comporte une plaque de montage 14 brasée ou soudée à la joue 6 sur une première portion de cette plaque de montage 14. Cette première portion est plane, et s’étend sur la majeure partie de la joue 6, notamment d’une part entre les tubulures 8, 10 et le bloc de connexion 12 et d’autre part entre les tubulures 8 et 10. Cette première portion est donc au contact de la surface de la joue 6 opposée au faisceau de plaques 4.
La plaque de montage 14 présente une forme globale en équerre, une deuxième portion de la plaque de montage étant orthogonale à la première portion et s’étendant dans les directions transversale et longitudinale, en vis-à-vis de l’épaisseur du faisceau de plaques 4 et au-delà. Des moyens de fixation 18, ici un trou destiné à recevoir une vis, sont situés sur cette deuxième portion au niveau d’une partie de celle-ci faisant saillie longitudinalement du faisceau de plaques, et permettent de fixer l’échangeur thermique dans un système de refroidissement d’un véhicule.
La plaque de montage 14 a par exemple la même composition que la joue 6 et fait au moins 0,5 millimètre d’épaisseur, préférentiellement entre 0,5 et 3 millimètres, encore préférentiellement 1 millimètre.
Une première plaque additionnelle 16 d’au moins 0,5 millimètre d’épaisseur, préférentiellement entre 0,5 et 3 millimètres d’épaisseur, est également brasée ou soudée à la plaque de montage 14, sur une partie plane de la plaque de montage 14 brasée avec la joue 6, donc prise en tenaille entre la première plaque additionnelle 16 et la joue 6. Plus précisément la première plaque additionnelle 16 couvre la majeure partie de la plaque de montage 14, donc de la surface plane de la joue 6, comprise entre les tubulures 8,10 d’une part et le bloc de connexion 12 d’autre part. L’épaisseur de la première plaque additionnelle 16 est par exemple choisie en fonction des dimensions de la joue 6, du faisceau de plaques 4 et de la plaque de montage 14.
Cette première plaque additionnelle 16 comporte du Zinc dans une proportion comprise entre 0,5 et 1,8% de sa masse. Les autres composantes de cette première plaque additionnelle 16 sont par exemple d’autres métaux ou semi-conducteurs tels que de l’aluminium, du silicium, etc.
Ainsi la première plaque additionnelle 16 est en contact électrique avec la joue 6 et le faisceau de plaques 4 et permet de servir d’anode sacrificielle, son potentiel électrochimique étant plus bas que celui de l’aluminium, et donc de protéger la joue 6 et le faisceau de plaques 4 contre la corrosion.
En variante, la plaque de montage 14 comporte également du Zinc dans une proportion comprise entre 0,5 et 1,8% de sa masse et sert aussi d’anode sacrificielle. Dans une autre variante, l’échangeur thermique 2 ne comporte pas la première plaque additionnelle 16 mais seulement la plaque de montage 14 servant d’anode sacrificielle.
Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, l’échangeur thermique 2 comporte une deuxième plaque additionnelle 22 brasée ou soudée à une plaque d’extrémité 20 du faisceau de plaques 4, opposée à la joue 6 par rapport au faisceau de plaques 4. Plus précisément la deuxième plaque additionnelle 22 est brasée ou soudée à une surface de la plaque d’extrémité 20 opposée aux autres plaques du faisceau de plaques 4.
Cette deuxième plaque additionnelle 22 comporte du Zinc dans une proportion comprise entre 0,5 et 1,8% de sa masse. Les autres composantes de cette deuxième plaque additionnelle 22 sont par exemple d’autres métaux ou semi-conducteurs tels que de l’aluminium, du silicium, etc. L’épaisseur de la plaque additionnelle 22 est d’au moins à 0,5 millimètres, préférentiellement entre 0,5 et 3 millimètres, en fonction de l’épaisseur des plaques du faisceau de plaques 4 notamment. La plaque additionnelle 22 est ici en contact avec toute la partie plane de la plaque d’extrémité 20. En variante, la plaque additionnelle ne couvre pas toute cette partie plane mais est plus épaisse.
Exemple 3: Dans cet exemple le mélange de matières premières est cette fois tel que décrit dans le tableau 3 ci-dessous.
Dans ce mélange initial on a introduit comme réactif, pour remplacer le calcaire, une autre matière minérale constituée d’un silicate de calcium selon l’invention, c'est-à-dire de diamètre médian D50 égal à 107 micromètres.
L’analyse par les techniques classiques montre que cette matière minérale naturelle répond à la composition décrite dans le tableau 3 ci-dessous :
kg/tonne verre SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 Sable 537 99,4 0,1 0,4 0,1 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 Feldspath 38 70,0 0,1 16,8 0,3 0,4 0,1 5,7 6,4 0,0 Carbonate de soude 174 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 58,2 0,0 0,0 Dolomie 81 1,0 0,0 0,2 0,1 33,0 19,0 0,0 0,0 0,0 Calcaire 53 0,1 0,0 0,0 0,0 55,6 0,4 0,0 0,0 0,0 Silicate de Calcium 44 52,2 0,0 0,6 0,4 44,7 0,5 0,1 0,1 0,0 Sulfate de soude 8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 43,2 0,0 55,9 Calcin 200 73,4 0,1 1,1 0,1 9,8 2,0 13,6 0,3 0,2 Composition finale verre 73,1 0,1 1,1 0,1 9,5 2,0 13,5 0,3 0,5
Exemple 4 : Dans cet exemple, on a utilisé les mêmes matières premières que dans l’exemple 3 mais on a utilisé un silicate de calcium de granulométrie plus élevée, c'est-à-dire de D 50 égal à 826 micromètres.
Dans le tableau 4 ci-dessous, on reporte les caractéristiques granulométriques déterminées selon la méthode précédemment décrite pour les différentes sources de calcium utilisées comme matière première dans les exemples précédents :
Calcaire “gros” Calcaire “fin” Silicate de calcium « fin » Silicate de calcium « gros » Exemple 1 2 3 4 D 50 (µm) 596 114 107 826 Taille de grain max (µm) 2000 250 800 4000 Proportion de grains 6 30 42
1°) L'émissivité des sources de calcium utilisées est mesurée à partir des spectres de réflectance en utilisant la loi de conservation de l'énergie pour les matériaux opaques : absorbance α(λ, T) + réflectance ρ(λ, T) = 1. En appliquant la loi de Kirchhoff, l'émittance spectrale peut être exprimée en termes de réflectance totale,
où B T est l'éclairement énergétique spectral du corps noir à la température T de 2000°C, correspondant à la température de la flamme air-gaz du bruleur.
Pour une manipulation facilitée, les échantillons sont pressés en appliquant une force de 0,4 tonnes/cm 2 et mouillés à 10% d'eau préalablement à la mesure.
2°) Les mélanges des exemples ci-dessus sont fondus dans un four de fusion de verre sodo-calcique typique basé sur la technologie de la flamme représenté schématiquement sur la ci-dessous.
Mesure de l’énergie consommée dans le four pour la fusion des mélanges :
Ainsi, grâce aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, il est possible d’alléger le système de liaison 78 du mécanisme de changement de pas 70 grâce à l’utilisation d’organes de liaison 148 moins résistants et donc plus légers.
Le poids du mécanisme de changement de pas 70 est ainsi réduit, ce gain de poids étant encore renforcé par la compacité du vérin de commande 74.
Par ailleurs, le montage du mécanisme de changement de pas 70 est facilité, et son coût réduit.
Par exemple on peut choisir d’augmenter le nombre d’éléments de contact lorsque le rayon de courbure moyen diminue, ou lorsque la longueur moyenne augmente.
Une telle variation peut être en particulier fondée sur le rapport du rayon de courbure moyen sur la longueur moyenne, et on peut choisir d’augmenter le nombre d’élément de contact lorsque le rapport du rayon de courbure moyen sur la longueur moyenne diminue. De cette manière, il est possible d’adapter le nombre de patins à la structure ou la géométrie de la pièce à inspecter.
Une manière de fixer le nombre d’éléments de contact peut comprendre notamment les étapes suivantes :
- détermination d’une partie entière d’un rapport du rayon de courbure moyen sur la longueur moyenne, et
- détermination d’une différence entre le nombre dix et la partie entière,
le nombre d’éléments de contact compris dans l’adaptateur étant égal à quatre fois la différence.
En notant E la fonction partie entière et N le nombre d’éléments de contact, les étapes précédentes consistent à réaliser le calcul suivant : N=4χ(10 - E(R/L)).
En option, lorsque les éléments de contact sont répartis selon un périmètre fermé de forme carrée, il est également possible de choisir le nombre d’éléments de contact 7 par côté de carré égal à 10 - E(R/L).
Pour le cas particulier où cette partie entière est supérieure ou égale à 10, huit éléments de contact peuvent suffirent, par exemple un élément de contact par côté de carré plus un élément de contact par coin du carré.
Enfin il est possible d’ajouter au procédé de contrôle non destructif les étapes suivantes :
- émission à travers le système de contrôle d’un rayonnement vers la pièce, et
- acquisition à travers le système de contrôle d’une réponse temporelle de diffusion de chaleur dans la pièce.
Un traitement de l’image acquise peut en outre être mis en œuvre pour repérer d’éventuels contrastes thermiques locaux associés à des défauts de la pièce dans la zone imagée.
Le procédé peut être mis en œuvre pour imager une seconde zone et à cet effet, il peut être prévu un recul du système par rapport à la pièce à inspecter et un décalage du système par rapport à la zone déjà inspectée pour inspecter une seconde zone de la pièce.
Les étapes précédemment présentées pour imager et analyser la première zone peuvent être mises en œuvre pour imager et analyser la deuxième zone.
Plusieurs zones peuvent être imagées et analysées de manière successive. La pièce à contrôler peut être divisée en différentes zones qui définissent l’ensemble de sa surface de sorte que l’on peut effectuer un balayage complet de la pièce en imageant et analysant les différentes zones.
Les déplacements du système, les séquences d’émission et d’acquisition peuvent être automatisés grâce à un système de commande central. Un système de commande central peut par exemple comprendre un chariot et un bras robotisé associé à un système de commande, comme présenté précédemment.
Capteur optique intégré pour la spectroscopie par réflectance diffuse La présente invention concerne le domaine des capteurs optiques pour la spectroscopie par réflectance diffuse, aussi connue sous l’abréviation « DRS ».
La spectroscopie par réflectance diffuse (DRS) est une technique de mesure non-invasive permettant l’étude de la structure et/ou de la composition d’un corps diffusant. Elle est notamment utilisée pour mesurer la concentration de chromophores dans un tissu biologique, par exemple pour mesurer le taux d’oxygénation et/ou le taux d’hydratation et/ou de glycémie des tissus cutanés.
On a illustré à la un exemple de mise en œuvre de DRS selon l’art antérieur pour l’étude d’un tissu cutané 1. Le tissu cutané 1 comprend un épiderme 2 et un derme 3. L’épiderme 2 recouvre le derme 3. L’épiderme 2 comprend des cellules d’épiderme 4 et le derme 3 comprend des cellules de derme 5 et des vaisseaux sanguins 6. Le tissu cutané 1 comprend également une couche cornée 7 composée de cellules mortes recouvrant l’épiderme 2.
Un dispositif pour la mise en œuvre de la DRS met généralement en œuvre une source lumineuse 10 émettant un rayonnement lumineux de longueur d’onde comprise entre 400 nm et 1700 nm dans le tissu cutané 1. Il comporte en outre des capteurs optiques 15 1 , 15 2 pour détecter une partie rétrodiffusée 20 1 , ou 20 2 , du rayonnement lumineux qui a interagi avec le tissu cutané 1.
Au cours de leur trajet au sein du tissu cutané 1, les photons du rayonnement lumineux sont absorbés, défléchis et/ou diffusés par les constituants 4-6 absorbants ou diffusants du tissu cutané 1. Les constituants 4-6 absorbants sont notamment les chromophores, par exemple l’eau, certains lipides, la mélanine, l’hémoglobine ou le glucose. Les constituants 4-6 diffusants sont notamment les mélanosomes, les cellules sanguines, le collagène, la kératine et certains lipides. Seule une partie 20 1 , 20 2 , des photons est rétrodiffusé, c’est-à-dire qu’elle émerge par réflexion diffuse du côté du tissu cutané 1 par lequel le rayonnement lumineux a été introduit, et peut ainsi être détectée par un des capteurs optiques 15 1 , 15 2 .
Le capteur optique 15 1 mesure la partie rétrodiffusée 20 1 du rayonnement lumineux afin d’étudier la structure et/ou la composition de l’épiderme 2. Le capteur optique 15 2 mesure la partie rétrodiffusée 20 2 du rayonnement lumineux afin d’étudier la structure et/ou la composition du derme 3. Comme illustré à la , la distance entre les capteurs 15 1 , 15 2 et la source lumineuse 10 est choisie en fonction de la profondeur dans le tissu cutané 1 de la zone d’étude considérée. De même, les propriétés du rayonnement lumineux, notamment sa longueur d’onde et son angle d’incidence sur le tissu cutané 1, sont choisies en fonction des constituants 4-6 du tissu cutané 1 à étudier.
US 2020/0315473 A1 décrit un système optique pour la spectroscopie par réflectance diffuse, le système optique comprenant une source lumineuse et un capteur optique espacés l’un de l’autre, le capteur optique mesurant la partie rétrodiffusée du rayonnement émis par la source lumineuse dans un corps diffusant en fonction de l’angle d’incidence au niveau du capteur optique.
EP 6 598 943 A1 décrit un dispositif optique pour la spectroscopie par réflectance diffuse, qui comprend une source lumineuse disposée sur un photodétecteur. Cependant, le dispositif optique décrit par EP 6 598 943 A1 présente un mauvais contact optique avec un corps diffusant à étudier, c’est-à-dire qu’il y a des pertes conséquentes des photons rétrodiffusés par le corps diffusant à l’interface entre le dispositif optique et le corps diffusant.
Il n’existe pas de dispositif pour effectuer une mesure par DRS qui soit simple de mise en œuvre et qui en particulier assure un bon contact optique avec le corps à étudier.
Il existe donc un besoin pour un dispositif optique surmontant les inconvénients précités.
L’invention concerne un dispositif multicouche pour la spectroscopie par réflectance diffuse d’un corps diffusant et/ou absorbant, le dispositif optique comprenant : un substrat, un émetteur optique en couche et un détecteur optique en couche portés par une face du substrat et non-superposés l’un sur l’autre, l’émetteur optique comprenant au moins une source lumineuse pour émettre un rayonnement lumineux de longueur d’onde comprise entre 400 nm et 1700 nm vers le corps diffusant et/ou absorbant ; le détecteur optique comprenant au moins un capteur optique pour mesurer le rayonnement lumineux diffusé et réfléchi par le corps diffusant et/ou absorbant, le dispositif présentant une face de contact destinée à être en contact avec le corps diffusant et/ou absorbant, l’émetteur optique et le détecteur optique étant entièrement pris en sandwich entre la face de contact et le substrat.
La conformation en couches sur le substrat de l’émetteur optique et du détecteur optique facilite la mise en œuvre d’une mesure par DRS par une simple mise en contact du dispositif avec le corps diffusant et/ou absorbant, par exemple par application manuelle du dispositif sur le corps diffusant et/ou absorbant. L’invention permet ainsi d’éviter notamment à l’utilisateur, après avoir positionné l’émetteur optique sur le corps diffusant et/ou absorbant, l’étape fastidieuse du positionnement du détecteur optique par rapport à l’émetteur optique, ou vice versa .
Le dispositif est avantageusement portatif. Le porteur du dispositif est par exemple un animal ou un être humain. Il permet alors de mesurer par spectroscopie par réflectance diffuse la concentration de chromophores d’un tissu biologique, par exemple cutané du porteur. Il est ainsi possible, par exemple, de déterminer le taux d’oxygénation et/ou d’hydratation et/ou de glycémie du tissu cutané du porteur.
De préférence, la distance, mesurée selon l’épaisseur du substrat, entre la face de l’émetteur optique opposée au substrat et la face du détecteur optique opposée au substrat est inférieure ou égale à 100 µm, de préférence inférieure ou égale à 10 µm.