INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’organe de pressurisation est radialement disposé entre le corps principal de l’arbre rotatif 100 et le boitier 300, et axialement positionné au niveau de la portion de réception de fluide 110 du corps principal de l’arbre rotatif 100. La présente une variante non limitative d’un tel organe de pressurisation 700. L’organe de pressurisation 700 est généralement décalé axialement le long de l’axe de rotation X par rapport audit au moins un roulement 500. L’organe de pressurisation 700 et le corps principal de l’arbre rotatif 100 définissent entre eux un réservoir de pressurisation 900 configuré pour recevoir un volume du fluide de refroidissement. Comme cela l’a été indiqué précédemment, il est possible que le corps principal de l’arbre rotatif 100 et l’organe de pressurisation 700 forment un ensemble monobloc.
Selon une variante représentée sur la , l’arbre rotatif 100 comprend une gorge de collecte 105 disposée entre le corps principal de l’arbre rotatif 100 et le boitier 3. Par ailleurs, et comme représenté sur la , l’organe de pressurisation 700 peut venir coiffer la gorge de collecte 105 pour définir le réservoir de pressurisation 900. Dans le cas où l’arbre rotatif 100 et l’organe de pressurisation 700 forment une seule pièce monobloc, la gorge de collecte 105 peut correspondre à une gorge creusée dans le matériau constitutif de ladite pièce monobloc. Quel que soit la variante considérée, le fluide de refroidissement peut entrer dans le réservoir de pressurisation par l’intermédiaire d’une ouverture d’accès 315. Sur le mode de réalisation de la , l’ouverture d’accès 315 est ménagée à travers une paroi de l’organe de pressurisation 700 et communique fluidiquement avec le réservoir de pressurisation 900 par l’intermédiaire d’orifices de collecte 317.
Selon une variante non représentée, l’organe de pressurisation 700 peut comprendre des canaux de collecte rapportés ou non au corps principal de l’arbre rotatif 100 et s’étendant radialement par rapport à l’axe de rotation X et débouchant dans le réservoir de pressurisation 900.
En référence à nouveau à la , l’organe de pressurisation 700 peut comprendre une portion proximale de pressurisation 701 configurée pour venir coiffer l’arbre rotatif 100, et une portion distale de pressurisation 703 qui vient dans le prolongement de la portion proximale de pressurisation 701 selon l’axe de rotation X, suivant un sens s’éloignant dudit au moins un roulement 500. De manière avantageuse, la portion distale de pressurisation 703 et la portion proximale de pressurisation 701 peuvent être formées de manière intégrale au sein d’une même pièce monobloc formant l’organe de pressurisation 700. La portion distale de pressurisation 703 peut présenter une géométrie de révolution autour de l’axe de rotation, convergente jusqu’à la portion proximale de pressurisation 701. Pour cela, il peut être prévu que la portion distale de pressurisation 703 présente une épaisseur d’organe de pressurisation e2 comptée radialement par rapport à l’axe de rotation X qui progressivement diminue en s’approchant axialement de la portion proximale de pressurisation 701. Alternativement, la portion distale de pressurisation 703 peut présenter une épaisseur d’organe de pressurisation e2 comptée radialement par rapport à l’axe de rotation X qui est constante, et présente un diamètre interne compté radialement par rapport à l’axe de rotation X qui progressivement diminue en s’approchant axialement de la portion proximale de pressurisation 701.
Le dispositif à arbre rotatif 3 comprend en outre au moins un canal de refroidissement 150 radialement disposé entre le corps principal de l’arbre rotatif 100 et l’au moins un roulement 500. De manière générale, le dispositif à arbre rotatif 3 comprend une pluralité de canaux de refroidissement 150. Dans la suite de la description il sera donc fait référence aux « canaux de refroidissement 150 », mais il est bien compris que les modes de réalisation présentés peuvent être mis en œuvre avec un seul canal de refroidissement 150.
Comme cela est illustré sur la , l’arbre rotatif 100 peut délimiter au moins un canal de refroidissement 150. Par exemple, ledit au moins un canal de refroidissement 150 peut être ménagé sur une surface externe 303 de l’arbre rotatif 100. Cependant, une telle variante n’est pas limitative, et il est également possible qu’au moins un canal de refroidissement 150 soit ménagé à l’intérieur de l’arbre rotatif 100 par exemple dans le corps principal de l’arbre de refroidissement.
Selon une autre variante représentée sur la , les canaux de refroidissement sont ménagés dans le corps principal de l’organe de pressurisation 700. L’organe de pressurisation 700 peut par exemple comprendre une jupe axiale 705 cylindrique s’étendant axialement autour de l’axe de rotation X, au sein de laquelle les canaux de refroidissement 150 sont ménagés. Il est alors possible que ladite jupe axiale 705 cylindrique vienne coiffer le corps principal de l’arbre rotatif 100 au niveau de la portion d’écoulement 130.
Les canaux de refroidissement 150 s’étendent entre une entrée de fluide 151 et une sortie de fluide 153, et présentent au moins une composante suivant l’axe de rotation X, ils sont par ailleurs en communication fluidique, au niveau de l’entrée de fluide 151, avec le réservoir de pressurisation 900. Les canaux de refroidissement 150 sont configurés pour assurer un transfert thermique entre l’arbre rotatif 100, ledit au moins un roulement 500, et le fluide de refroidissement, lorsque le fluide de refroidissement circule dans les canaux de refroidissement 150 à partir du réservoir de pressurisation 900. Il est donc bien compris que les canaux de refroidissement 150 assurent une communication fluidique entre le réservoir de pressurisation 900 et la sortie de fluide 153.
De cette manière, à une vitesse de rotation donnée, il est possible d’ajuster le débit d’huile passant dans un canal de refroidissement ayant une dimension donnée.
Selon un mode de réalisation, l’au moins un roulement comprend : une bague interne solidaire de la surface externe de l’arbre rotatif, , une bague externe décalée radialement par rapport à la bague interne et solidaire du boitier, les éléments roulants interposés entre lesdites bagues interne et externe et montés à roulement sur les deux bagues interne et externe et externe, et une cage placée entre lesdites bagues interne et externe, et maintenant un espace régulier entre les éléments roulants.
Selon un mode de réalisation, les éléments roulants sont montés à roulement sur des pistes des deux bagues internes.
Selon un mode de réalisation, la bague interne présente une face de contact tournée vers l’arbre rotatif, ladite face de contact étant en contact de l’arbre rotatif sur au moins 70% de sa surface totale. Selon ce mode de réalisation, le contact entre la face de contact et l’arbre rotatif est uniformément réparti.
Selon un mode de réalisation, l’au moins un roulement est emmanché sur l’arbre rotatif au niveau de la portion d’écoulement.
Selon un mode de réalisation, les éléments roulants sont des billes dans le cas d’un roulement à billes, sont des rouleaux dans le cas d’un roulement à rouleaux, ou sont des aiguilles dans le cas d’un roulement à aiguilles.
Selon un mode de réalisation, l’au moins un canal de refroidissement est ouvert radialement vers la bague interne de l’au moins un roulement, de sorte que le fluide de refroidissement traversant au moins un canal de refroidissement soit en contact directement avec la bague interne.
Selon un mode de réalisation, les canaux de refroidissement sont répartis radialement de manière uniforme sur l’arbre rotatif, de sorte que la face de contact de la bague interne reste en contact de l’arbre rotatif sur au moins 70% de sa surface totale.
De manière avantageuse, prévoir un ratio d’un écartement entre deux canaux de refroidissement, et une largeur d’un canal de refroidissement compris entre 2 et 10 permet de garantir une bonne cylindricité de la bague interne, et éviter de perturber le bon fonctionnement du roulement.
Selon un mode de réalisation, l’arbre rotatif est un arbre-allonge ou un arbre de transmission d’un aéronef et entrainant un réducteur d’accessoires tels que des pompes.
Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’un turbocompresseur apte à comprimer un fluide frigorigène, ledit turbocompresseur comprenant un dispositif à arbre rotatif tel que décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, le fluide de refroidissement comprend le fluide frigorigène.
Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’une machine électrique tournante apte à assurer la propulsion d’un véhicule routier ou sur rails, ladite machine comprenant un dispositif à arbre rotatif tel que décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, la machine électrique tournante est un moteur électrique, un alternateur, une génératrice ou un alterno-démarreur.
Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’une broche ou électro-broche apte à équiper une machine-outil, ladite broche ou électro-broche comprenant un dispositif à arbre rotatif tel que décrit précédemment.
Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’un palier magnétique actif ou passif, pour sustentation d’arbre ou d’équipage rotatif, ledit palier comprenant un dispositif à arbre rotatif tel que décrit précédemment.
Au cours d’une deuxième étape préparatoire E02, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule la carte 100 prescrite de stabilité en association avec des valeurs du facteur F r de réduction de vibrations en répétant les sous-étapes suivantes E021, E022 pour chaque valeur de H et de se trouvant dans la zone stable 101 de la carte 100 de stabilité. Lors de la sous-étape E021, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule le vecteur solution du système d’équations : avec pour i allant de 1 à m. Lors de la sous-étape E022, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule les valeurs F r (H, β) du facteur F r de réduction de vibrations telles que Préalablement à la sous-étape E021, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule la matrice de la sous-étape E021 en effectuant les autres étapes suivantes E0221, E0222, E0223 et E0224.
Lors de l’étape E0221, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule une première matrice A telle que .
Ainsi que représenté à titre d’exemple à la , le contrôleur 6 d’équilibrage calcule un modèle à éléments finis représentant la machine 1, dans lequel la tête 7 de traitement thermique se trouve entre un nœud Ng d’un maillage de la machine 1 et un nœud Nd du maillage de la machine 1 et dans lequel le capteur 4 de vibration se trouve en face d’un nœud Nc du maillage de la machine 1.
M est une matrice prescrite de masse du modèle à éléments finis de la machine 1 et est préenregistrée dans le contrôleur 6 d’équilibrage (mémoire 62). Le modèle peut être à éléments finis monodimensionnels suivant l’axe 30 de rotation, ainsi que représenté par exemple à la .
est une matrice prescrite d’amortissement du modèle à éléments finis de la machine 1 et est préenregistrée dans le contrôleur 6 d’équilibrage (mémoire 62).
K étant une matrice prescrite de rigidité du modèle à éléments finis de la machine 1 et est préenregistrée dans le contrôleur 6 d’équilibrage (mémoire 62).
est la vitesse de rotation, et peut être soit prescrite, soit mesurée par le capteur 5. Lors de l’étape E0222, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule une deuxième matrice de liaison de degrés de liberté, la matrice ayant les valeurs suivantes : --- valeur 1 à sa ligne tdry1, colonne tx, --- valeur j à sa ligne tdry1, colonne ty, --- valeur j à sa ligne tdrx1, colonnne tx, --- valeur -1 à sa ligne tdrx1, colonne ty, --- valeur -1 à sa ligne tdry2, colonne tx, --- valeur -j à sa ligne tdry2, colonne ty, --- valeur -j à sa ligne tdrx2, colonnne tx, --- valeur 1 à sa ligne tdrx2, colonne ty, --- 0 ailleurs, où j est le nombre complexe racine carrée de -1. La matrice est une matrice creuse (du fait de la présence des 0).
X est une première direction perpendiculaire à l’axe 30 de rotation. Y est une deuxième direction perpendiculaire à la première direction X et à l’axe 30 de rotation. tx est l’indice du degré de liberté de déplacement en translation suivant la direction X du nœud Nc, ty est l’indice du degré de liberté de déplacement en translation suivant la direction Y du nœud Nc, tdrx1 est l’indice du degré de liberté de déplacement en rotation autour de la direction X du nœud Ng, tdry1 est l’indice du degré de liberté de déplacement en rotation autour de la direction Y du nœud Ng, tdrx2 est l’indice du degré de liberté de déplacement en rotation autour de la direction X du nœud Nd, tdry2 est l’indice du degré de liberté de déplacement en de déplacement en rotation autour de la direction Y du nœud Nd.
Lors de l’étape E0223, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule une troisième matrice R de passage, ayant m lignes et n colonnes, où i est l’indice pour les lignes de la matrice R, ainsi que respectivement pour les capteurs c i de vibrations du rotor 3 et va de 1 à m, n est le nombre de degrés de liberté du modèle à élément finis, t i est l’indice pour les colonnes de la matrice R, ainsi que pour les degrés de libertés de déplacement correspondant à respectivement les capteurs c i de vibrations du rotor 3 pour i allant de 1 à m. D’une manière générale, R est la matrice du passage qui fait correspondre les valeurs du modèle numérique à celles mesurées par les capteurs de vibration.
Le contrôleur 6 d’équilibrage calcule la troisième matrice R de passage ayant les valeurs suivantes : R(i, t i )=1 pour i allant de 1 à m, 0 ailleurs. La matrice R est une matrice creuse (du fait de la présence des 0).
Lors de l’étape E0224, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule la matrice , ayant m lignes et n colonnes, où , étant la matrice inverse, ayant été calculée contrôleur 6 d’équilibrage, de la matrice A.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, la carte 100 de stabilité est prédéterminée par le contrôleur 6 d’équilibrage à l’aide du modèle à éléments finis. Le contrôleur 6 d’équilibrage peut calculer la carte 100 de stabilité de la manière suivante.
Pour chaque couple de valeur H et β, le contrôleur 6 d’équilibrage calcule les valeurs propres de la quatrième matrice ψ mentionnée ci-dessous :
où est la matrice identité de la même taille que A. Les matrives A et ont déjà été définies plus haut.
Si les valeurs réelles de toutes les valeurs propres de la quatrième matrice sont strictement négatives, alors le couple H, β est dit stable et se trouve dans la zone 101 stable.
Les conduits de transport du premier fluide et les conduits de transport de deuxième fluide sont de préférence répartis régulièrement, de préférence périodiquement, selon au moins une direction transverse à l’axe longitudinal, de préférence selon deux directions transverses à l’axe longitudinal et perpendiculaires entre elles.
De préférence, la calandre et le corps d’échange thermique délimitent une chambre d’admission de deuxième fluide dans laquelle débouchent au moins une partie des entrées de deuxième fluide et/ou une chambre d’évacuation de deuxième fluide dans laquelle débouchent au moins une partie des sorties de deuxième fluide. La chambre d’admission de deuxième fluide permet ainsi de distribuer le deuxième fluide aux différents conduits de transport du deuxième fluide auxquels elle est en communication fluidique et la chambre d’évacuation de deuxième fluide permet de collecter le deuxième fluide sortant desdits conduits.
De préférence, l’ouverture d’admission de deuxième fluide débouche dans la chambre d'admission de deuxième fluide et/ou l’ouverture d’évacuation de deuxième fluide débouche dans la chambre d’évacuation de deuxième fluide, ce qui facilite la distribution et la collecte du deuxième fluide dans l’échangeur de chaleur.
De préférence, la chambre d’admission de deuxième fluide est étanche au deuxième fluide entre l’ouverture d’admission de deuxième fluide et les entrées de deuxième fluide qui débouchant dans la chambre d’admission de deuxième fluide, et/ou la chambre d’évacuation de deuxième fluide est étanche au deuxième fluide entre l’ouverture d’évacuation de deuxième fluide et les sorties de deuxième fluide débouchant dans la chambre d’évacuation de deuxième fluide.
Selon un mode de réalisation, toutes les entrées de deuxième fluide débouchent dans la chambre d’admission de deuxième fluide et toutes les sorties de deuxième fluide débouchent dans la chambre d’évacuation de deuxième fluide.
Selon un autre mode de réalisation, les entrées de deuxième fluide d’une première partie de la pluralité de conduits de circulation de deuxième fluide débouchent dans la chambre d’admission de deuxième fluide. Les sorties de deuxième fluide des conduits de ladite première partie et les entrées de deuxième fluide d’une deuxième partie de la pluralité des conduits de transport du deuxième fluide sont de préférence en communication de fluide. Les entrées de deuxième fluide des conduits ladite deuxième partie sont de préférence opposées selon l’axe longitudinal aux entrées de premier fluide des conduits de ladite première partie. De cette façon, le deuxième fluide circule dans un sens dans les conduits de la première partie, puis dans un sens opposé dans les conduits de la deuxième partie. En particulier, la calandre et le corps d’échange thermique peuvent délimiter au moins une chambre de transfert, les sorties de deuxième fluide des conduits de la première partie et les entrées de deuxième fluide des conduits de la deuxième fraction partie dans la chambre de transfert. La chambre de transfert est de préférence étanche entre les sorties de deuxième fluide des conduits de la première partie et les entrées de deuxième fluide des conduits de la deuxième partie.
Par ailleurs, au moins un, voire chacun, des conduits de circulation du premier fluide peut être étanche au premier fluide entre son entrée de premier fluide et sa sortie de premier fluide et/ou au moins un, voire chacun, des conduits de circulation du deuxième fluide peut être étanche au deuxième fluide entre son entrée de deuxième fluide et sa sortie de deuxième fluide.
En variante, au moins deux des conduits de circulation du premier fluide, respectivement des conduits de circulation du deuxième fluide, peuvent être séparés l’un de l’autre par une paroi comportant un turbulateur sous la forme d’un évidement traversant ladite paroi de part et part. Ainsi, ladite paroi relie fluidiquement les deux conduits adjacents de circulation du premier fluide, respectivement du deuxième fluide. L’ensemble formé par les deux conduits de circulation du premier fluide, respectivement par les conduits de circulation du deuxième fluide, est ainsi étanche au premier fluide, respectivement entre les entrées et les sorties des deux conduits correspondants.
De préférence, le turbulateur s’étend longitudinalement, afin d’augmenter la turbulence de l’écoulement dans lesdits conduits. De préférence, la paroi séparant les deux conduits peut comporter plusieurs turbulateurs répartis régulièrement le long de l’axe longitudinal.
Par ailleurs, la calandre peut comporter une ouverture d’admission de premier fluide et/ou une ouverture d’évacuation de premier fluide qui sont en communication de fluide avec au moins l’une, de préférence chacune, des entrées de premier fluide et/ou avec au moins l’une, de préférence chacune, des sorties de premier fluide respectivement.
La calandre peut comporter une chambre d’admission de premier fluide dans laquelle débouchent l’ouverture d’admission de premier fluide et au moins une partie, de préférence toutes les entrées de premier fluide, et/ou une chambre d’évacuation de premier fluide dans laquelle débouchent l’ouverture d’évacuation de premier fluide et au moins une partie, de préférence toutes les sorties de premier fluide.
De préférence, la chambre d’admission de premier fluide est étanche au premier fluide entre l’ouverture d’admission de premier fluide et les entrées de premier fluide débouchant dans la chambre d’admission de premier fluide et/ou la chambre d’évacuation de premier fluide est étanche au premier fluide entre l’ouverture d’évacuation de premier fluide et les sorties de premier fluide débouchant dans la chambre d’évacuation de premier fluide.
En particulier, la calandre peut être un tube d’axe longitudinal creux, et les ouvertures d’admission et d’évacuation de premier fluide peuvent être les ouvertures longitudinales opposées dudit tube.
De préférence, afin de faciliter le branchement de raccords pour alimenter et/ou purger l’échangeur de chaleur en premier et deuxième fluides respectivement, l’ouverture d’admission de premier fluide et l’ouverture d’admission de deuxième fluide sont portées par des faces différentes, notamment perpendiculaires, de la calandre et/ou l’ouverture d’évacuation de premier fluide et l’ouverture d’évacuation de deuxième fluide sont portées par des faces différentes, notamment perpendiculaires, de la calandre.
De préférence, les ouvertures d’admission et d’évacuation de premier fluide sont portées par des faces de la paroi de calandre différentes et qui opposées le long de l’axe longitudinal et/ou les ouvertures d’admission et d’évacuation de deuxième fluide sont portées par des faces de paroi la calandre différentes et qui opposées le long de l’axe longitudinal.
Par ailleurs, l’invention concerne l’utilisation de l’échangeur thermique selon l’invention pour échanger de la chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide et le deuxième fluide étant introduits dans le corps d’échange thermique à une température comprise entre 50 °C et 1000 °C.
La machine électrique présentée selon une première coupe sur la est composée d’un bloc moteur agencé dans un carter enveloppe 70 et une plaque de fermeture 80.
Le bloc moteur est constitué: du stator gauche 10 lié au carter 70 à l’aide des vis 72 ; du stator droit 20 ; de la plaque entretoise centrale 30 qui procure un espace axial précis entre les deux stators 10,20 ; du rotor discoïde 40 porté par un roulement 45, assemblé à l’aide des vis 46, et porté par le stator gauche 10 ; du résolveur 60 (dispositif de mesure de la vitesse de rotation et de la position angulaire du rotor) dont le stator est fixé sur le couvercle 80 par les vis 62. Enfin le couvercle 80 est fixé sur le carter 70 à l’aide des vis 81. L’ensemble de la machine est fixé à une transmission (réducteur ou boîte de vitesses) à l’aide des vis 82.
La coupe de la machine électrique présentée sur la selon une seconde coupe, montre des fixations supplémentaires et en particulier : Le pion 11c de centrage des deux éléments 11a,11b de la carcasse 11 du stator 10, décrits ci-après ; Des vis 17 d’assemblage de deux éléments 11a,11b de la carcasse 11 du stator 10 et du couvercle 16. Des vis 18 de fixation des stators 10,20 ainsi que leur couvercle 16,25 sur l’entretoise centrale 30. Le pion 19 de centrage des stators 10,20 entre eux et sur l’entretoise centrale 30. Le boulon 26,27 de fixation du couvercle 25 sur la carcasse 21 du stator droit 20.
La coupe de la machine électrique présentée sur la , selon une troisième coupe que nous qualifierons de verticale, montre les tuyaux d’alimentation et évacuation du fluide de refroidissement. Le conduit d’alimentation 31, porté par la plaque entretoise centrale 30, est agencé en partie haute de la machine. Il est coudé et traverse un pavé 71 en élastomère agencé dans une échancrure 70a du carter 70. Ainsi, le tuyau 31 fait une traversée étanche à travers la paroi du carter 70. le tuyau 32, également porté par la plaque entretoise 30, est agencé en partie basse de la machine. Il recueille le fluide de refroidissement après sa traversée des stators. De la même manière, Il traverse un pavé 71 en élastomère agencé dans une échancrure 70a du carter 70.
Sur la est présenté en coupe Le stator de gauche 10 partiellement assemblé. Le stator 10 comprend une carcasse 11 composée de deux éléments principaux liés entre eux: la partie périphérique 11a reçoit les plots statoriques 12 sur sa partie radiale 11ar en forme de couronne, et possède des extensions axiales intérieure 11ai et extérieure 11ae qui créent un volume d’accueil des plots statoriques ; la partie centrale 11b a un perçage central 11b1 qui reçoit l’axe support du rotor 40.