INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Suivant un mode de réalisation de l’invention, illustré à la , la tête 7 de traitement thermique est une tête 7 d’émission d’une induction magnétique chauffante dans la plage angulaire déterminée θ vers le rotor 3 et sans contact avec le rotor 3. La tête 7 de traitement thermique comporte une (ou plusieurs) bobines 71 ou inductances 71. La bobine 71 ou inductance 71 est configurée pour générer un champ magnétique B, par exemple radial par rapport à l’axe 30 de rotation, dans la plage angulaire déterminée θ, lorsque la bobine 71 ou inductance 71 est traversée par un courant électrique envoyé par une source de courant électrique du contrôleur 6 aux deux extrémités 73 et 74 de la bobine 71 ou inductance 71. Ce champ magnétique B permet de chauffer la partie PT de la circonférence 31 du rotor 3 en rotation autour de l’axe 30. La bobine 71 ou inductance 71 comporte par exemple une ou plusieurs spires 72 entre les deux extrémités 73 et 74. L’axe autour duquel la bobine 71 ou inductance 71 ou spire 72 est enroulé est normal ou possède une composante normale à la surface 31 du rotor 3.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, illustré à la , la tête 7 de traitement thermique est une tête 7 d’émission d’un rayonnement RC chauffant dans la plage angulaire déterminée θ vers le rotor 3 et sans contact avec le rotor 3. Le rayonnement RC touche la partie PT de la circonférence 31 du rotor 3 en rotation autour de l’axe 30. La tête 7 d’émission du rayonnement RC est sans contact avec le rotor 3.
Suivant un autre mode de réalisation de l’invention, la machine 1 comporte plusieurs têtes 7 de traitement thermique, qui sont montées sur le stator 2.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, illustré à la , sur le stator 2 est monté un dispositif 22 de déplacement pour déplacer la tête 7 de traitement thermique suivant l’axe 30 de rotation et/ou autour de l’axe 30 de rotation. Le dispositif 22 de déplacement permet de déplacer le long de l’axe 30 de rotation la partie PT de la circonférence 31 du rotor 3 (secteur angulaire ANG), à laquelle la tête 7 de traitement thermique applique la puissance de chauffe sans contact, par exemple pour rapprocher cette partie PT d’une masse en porte-à-faux du rotor 3.
Méthodes et systèmes de mesure de la conductivité électronique d'électrodes pour batterie La présente invention a trait aux méthodes et systèmes de contrôle des performances électrochimiques des électrodes pour batterie, et plus particulièrement aux méthodes et systèmes de mesure de la conductivité électronique de telles électrodes.
La conductivité électronique d'une électrode représente son aptitude à permettre le libre déplacement des charges électriques entre le matériau actif et le collecteur du courant de cette électrode. Plus cette conductivité électrique est élevée, plus le transfert des charges électriques lors des réactions électrochimiques de l'électrode est important. Diverses stratégies visant à améliorer cette propriété fondamentale de l'électrode existent, telles que le choix des matériaux de l'électrode ou l'ajout d'un agent ou additif conducteur au matériau actif.
Une fois une composition d'électrodes conférant une certaine conductivité électronique est adoptée, cette dernière est régulièrement vérifiée sur des électrodes échantillons prises en bout de la chaîne de fabrication ou sur des pastilles découpées à partir de celles-ci. Pour cela, un courant électrique est appliqué entre deux points sur la surface de l'électrode afin de mesurer l'évolution de la tension électrique entre ces deux points en fonction du temps. L'évolution de la tension en fonction du courant électrique appliqué représente la conductivité électronique de l'électrode. Il est également connu de mesurer cette conductivité électronique par la méthode des « quatre pointes ».
Cependant, un inconvénient majeur de ce contrôle de la conductivité électronique est que des électrodes échantillons ne permettent pas de donner un renseignement précis et complet sur l'état de la conductivité électronique de chacune des électrodes produites. Des électrodes échantillons, aussi fréquentes soient-elles, ne sont nécessairement pas représentatives de la totalité des électrodes produites. La conductivité électronique est, en effet, sujet à de nombreux facteurs tels qu'une qualité variable des matériaux utilisés, une variation dans la teneur de l'additif conducteur, la qualité de dépôt du matériau actif sur le collecteur de courant ou, plus généralement, le moindre défaut accidentel ou répétitif dans l'une quelconque des étapes du processus de fabrication d'électrode pour batterie (préparation du matériau actif, préparation du collecteur de courant, dépôt du matériau actif sur le collecteur de courant, séchage de l'électrode, calandrage et découpage de l'électrode). Un écart accidentel ou aléatoire de la conductivité électronique objective peut ainsi se produire sans qu'il ne soit détecté ou détecté trop tard. En outre, entre le moment où l'on prélève une électrode échantillon et celui où l'on constate ex situ que cet échantillon ne répond pas aux critères de qualité imposés en termes de conductivité électronique (un défaut ponctuel ou de masse), la fabrication du produit se poursuit alors que la production effectuée pendant ce délai est inutilisable. Autrement dit, un contrôle d'électrodes échantillons ne permet pas un contrôle correctif immédiat, ce qui entraîne une perte des électrodes en cours de production et, par conséquent, d'éventuels dommages financiers et environnementaux.
Un autre inconvénient est que le contrôle de la conductivité électronique porte sur des électrodes finies de sorte qu'un défaut de conductivité électronique n'est confirmé qu'au stade de l'électrode finie, notamment découpées et adaptées au format de la batterie pour laquelle elles sont destinées. Cette approche ne permet pas de prévenir les défauts de masse et réduire le surcoût de fabrication des électrodes.
Un autre objet de la présente invention est de proposer des méthodes et systèmes de mesure de la conductivité électronique des électrodes pour batterie capables d'empêcher des défauts et, par conséquent, de réduire le coût de fabrication des électrodes pour batterie.
Les données secondaires forment des vecteurs secondaires, qui eux-mêmes forment les vecteurs de poids visibles plus haut.
En référence à la , le circuit de calcul 4 applique les séries de données secondaires selon une séquence cyclique prédéfinie.
Cette séquence cyclique prédéfinie correspond à la séquence de la .
Les séries de données secondaires sont donc appliquées successivement selon la séquence prédéfinie :
W00 ; - ; - ; -,
W11 ; W10 ; - ; -,
W22 ; W21 ; W20 ; -,
W33 ; W32 ; W31 ; W30,
W04 ; W03 ; W02 ; W01,
W15 ; W14 ; W13 ; W12,
- ; W25 ; W24 ; W23,
- ; - ; W35 ; W34,
- ; - ; - ; W35,
La séquence cyclique prédéfinie comporte des cycles comprenant chacun une première phase au cours de laquelle les séries de données secondaires comprennent un nombre croissant de composantes de lignes ou de colonnes successives (ici de lignes) d’une matrice comprenant les troisièmes vecteurs, une deuxième phase au cours de laquelle les séries de données secondaires comprennent un nombre constant de composantes de lignes ou colonnes successives (ici de lignes), et une troisième phase au cours de laquelle les séries de données secondaires comprennent un nombre décroissant de composantes de lignes ou colonnes successives (ici de lignes) de ladite matrice.
Cette matrice est :
A chaque cycle d’horloge, chaque bloc de calcul 7 réalise une multiplication, une accumulation, et le transfert de la donnée contenue dans son accumulateur à l’accumulateur du bloc de calcul suivant.
En référence à la , on se place dans le cas où les données primaires comprennent un vecteur de quatre composantes I0 ; I1 ; I2 ; I3, et dans le cas où chaque chaîne de calcul 6 comprend quatre blocs de calcul 7.
On cherche ici à réaliser la multiplication d’un pixel du tenseur d’entrée, comprenant quatre sous-pixels (I0 ; I1 ; I2 ; I3), avec six masques de 1x1x4, pour produire un pixel de six canaux en sortie. La n’illustre que le calcul du premier canal de sortie et du début du calcul de deuxième canal.
Au premier cycle d’horloge, la composante I0 est appliquée sur les premières entrées E1 des multiplieurs 9, et les poids appliqués (données secondaires) sont :
W00 pour le bloc d’entrée 7a, aucun poids sur le premier bloc intermédiaire 7c, aucun poids sur le deuxième bloc intermédiaire 7c, aucun poids sur le bloc de sortie 7b, soit une série de poids que l’on représente de la manière suivante :
W00 ; - ; - ; -.
Le bloc d’entrée 7a calcule donc I0xW00.
Au deuxième cycle d’horloge, la composante I1 est appliquée sur les premières entrées E1 des multiplieurs 9, et les poids appliqués sont :
W11 ; W10 ; - ; -.
Le bloc d’entrée 7a calcule donc I1xW11.
Le premier bloc intermédiaire 7c calcule donc I1xW10 et additionne le résultat de cette multiplication avec le résultat de la multiplication précédente (I0xW00).
Les différents calculs réalisés sont visibles sur la pour les cycles d’horloge jusqu’au neuvième cycle.
On constate donc qu’à la fin du quatrième cycle d’horloge, le calcul de la multiplication du vecteur primaire comprenant les composantes I0 ; I1 ; I2 ; I3 (vecteur ligne), par le vecteur secondaire comprenant les poids W00 ; W10 ; W20 ; W30 (vecteur colonne), est terminé.
De même, à la fin du cinquième cycle d’horloge, le calcul de la multiplication du vecteur comprenant les composantes I0 ; I1 ; I2 ; I3, par le vecteur comprenant les poids W01 ; W11 ; W21 ; W31, est terminé.
A la fin du neuvième cycle d’horloge, la chaîne de calcul a donc calculé le produit du vecteur :
par chacun des vecteurs de poids :
CO(NH 2 ) 2 + H 2 O -> CO 3 2- + 2 NH 4 + (enzyme)
Ca 2+ + CO 3 2- -> CaCO 3
CaSO 4 (H 2 O) 2 + CO(NH 2 ) 2 -> CaCO 3 + SO 4 2- + 2 NH 4 + + H 2 O
Les exemples ci-dessous illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.
Exemples 1 à 3 Mode opératoire général Mesure de l’activité enzymatique L’activité enzymatique totale (AET) d’un échantillon de suspension bactérienne est mesurée par conductimétrie : on mesure pendant 5 minutes l’augmentation de la conductance (Multimètre Thermofisher Orion Star TM A325 pH/Cond), d’une solution de 9 mL à 1,1M d’urée mise en présence de 1 mL de suspension bactérienne. Cette augmentation est due à l’émission de CO 3 2- et de NH 4 + par l’hydrolyse de l’urée par la bactérie. Le résultat est donné en μS.cm −1 .min −1 . La littérature retient que 1 mS/cm/min correspond à 11 mM d’urée hydrolysée/min.
Passage de suspension bactérienne à travers une masse de matériaux
On a préparé des matrices de matériaux à désulfater.
Chaque échantillon de matrice a été disposé dans un tube en PVC de 50mm de diamètre. Un opercule avec un tamis de 300μm (inox) puis de 15μm (cellulose) est présent au niveau du culot du tube, afin de laisser percoler le fluide traversant la matrice. 100g d’échantillon ont été disposés au fond de cette installation. Un volume de 250mL de suspension bactérienne cultivée avec une AET de 1180±60 μS/cm/min est passée à travers chacun des échantillons afin d’imprégner les échantillons avec les bactéries uréolytiques.
L’activité enzymatique dans une matrice de matériaux (AEMD) a été mesurée après la percolation d’un volume de suspension bactérienne dans ladite matrice de matériaux selon l’équation 1 ci-après. En mesurant les volumes initial et final et les activités enzymatiques initiale et finale, on peut, par soustraction, conclure sur la quantité initiale d’enzyme présente au sein de la matrice de matériaux pour l’uréolyse. Cette mesure permet d’ajuster le débit de solution d’urée afin que l’intégralité de l’urée apportée en solution soit hydrolysée.
Dans cette équation :
AET initiale est l’activité enzymatique totale mesurée avant le début du traitement de la masse de déchet
AET percolée est l’activité enzymatique totale mesurée sur la suspension
V SB ini est le volume initial de la suspension bactérienne
V SB percolée est le volume de la suspension bactérienne passée à travers la masse de déchets
m charge est la masse de matériaux dans la colonne.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, le au moins un transducteur ultrasonore émetteur comporte un mode actif, pouvant être commandé par l’unité de calcul et dans lequel la première étape, la deuxième étape et la troisième étape sont effectuées, et un mode passif, pouvant être commandé par l’unité de calcul et dans lequel la première étape, la deuxième étape et la troisième étape ne sont pas effectuées et le au moins un transducteur ultrasonore émetteur n’émet pas, l’unité de calcul commandant par défaut lors de la troisième étape le au moins un transducteur ultrasonore émetteur dans le mode passif, dans lequel le au moins un transducteur ultrasonore récepteur reçoit un troisième signal, l’unité de calcul calculant lors de la troisième étape la densité spectrale de puissance du troisième signal ayant été reçu dans chacun de plusieurs créneaux temporels se suivant et ayant chacun une durée identique de créneau temporel, l’unité de calcul commandant lors de la troisième étape le au moins un transducteur ultrasonore émetteur dans le mode actif, lorsque la densité spectrale de puissance du troisième signal ayant été reçu dans un créneau temporel actuel diffère de plus d’un deuxième pourcentage non nul donné par rapport à la densité spectrale de puissance du troisième signal ayant été reçu dans un créneau temporel antérieur au créneau temporel actuel.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, le créneau temporel antérieur au créneau temporel actuel est le créneau temporel précédant le créneau temporel actuel.
Un deuxième objet de l’invention est un dispositif de mesure d’une cavitation érosive d’une machine hydraulique en fonctionnement, la machine hydraulique comportant des parois délimitant un conduit de passage d’eau liquide et au moins un organe mobile, qui est situé dans le conduit de passage d’eau liquide et qui est mis en mouvement lors du fonctionnement de la machine hydraulique, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comporte : au moins un transducteur ultrasonore émetteur, qui est positionné sur un premier côté d’au moins une première des parois et qui est orienté au travers du conduit de passage d’eau liquide vers un autre côté de la première paroi ou vers le au moins un organe mobile, le au moins un transducteur ultrasonore émetteur étant apte à émettre au moins un premier signal ultrasonore impulsionnel à large bande, au moins un transducteur ultrasonore récepteur, qui est positionné sur le premier côté de la première paroi, et qui est apte à recevoir au moins un deuxième signal ultrasonore reçu en réponse au premier signal ultrasonore ayant été émis, une unité de calcul reliée au au moins un transducteur ultrasonore émetteur et au au moins un transducteur ultrasonore récepteur, l’unité de calcul étant apte à calculer à partir du premier signal ultrasonore ayant été émis et à partir du deuxième signal ultrasonore ayant été reçu, au moins un indicateur de cavitation érosive de la machine hydraulique, à partir du calcul par l’unité de calcul d’au moins un temps d’arrivée du deuxième signal ultrasonore ayant été reçu par rapport au premier signal ultrasonore ayant été émis et/ou à partir du calcul par l’unité de calcul d’une bande spectrale instantanée définie par une plage de fréquence, pour laquelle une valeur représentative de la densité spectrale de puissance du deuxième signal ultrasonore ayant été reçu est supérieure à un premier pourcentage non nul donné de la valeur moyenne calculée de la valeur représentative de la densité spectrale de puissance au cours du temps.
Un deuxième objet de l’invention est un programme d’ordinateur, comportant des instructions de code pour la mise en œuvre de la troisième étape du procédé de mesure d’une cavitation érosive d’une machine hydraulique tel que décrit ci-dessus, lorsqu’il est mis en œuvre sur un calculateur.
représente une vue schématique en perspective ouverte d’un exemple de machine hydraulique sur laquelle peuvent être mis en œuvre le procédé, le dispositif et le programme d’ordinateur de mesure d’une cavitation érosive suivant l’invention.
représente une vue schématique en coupe transversale d’un exemple de machine hydraulique sur laquelle peuvent être mis en œuvre le procédé, le dispositif et le programme d’ordinateur de mesure d’une cavitation érosive suivant l’invention.
représente une vue schématique en perspective ouverte d’un exemple de machine hydraulique sur laquelle est disposé le dispositif de mesure d’une cavitation érosive suivant un mode de réalisation de l’invention.
représente un synoptique modulaire du dispositif de mesure d’une cavitation érosive suivant un mode de réalisation de l’invention.
représente des chronogrammes de signaux pouvant être utilisés par le procédé, le dispositif et le programme d’ordinateur de mesure d’une cavitation érosive suivant l’invention.
représente des trajets de signaux pouvant apparaître dans la machine hydraulique lorsque le procédé, le dispositif et le programme d’ordinateur de mesure d’une cavitation érosive suivant l’invention sont utilisés en l’absence de cavitation.
On entend par cavitation la transformation d’un fluide de l’état liquide à l’état diphasique liquide et gazeux, provoqué par la mise en tension du liquide par la réduction de la pression.
Dans le contexte de l’utilisation intermittente de l’énergie hydraulique, les fonctionnements dans des régimes sous-optimaux sont quasi-présents, ce qui augmente le risque des phénomènes de cavitation. L’effet immédiat de ces phénomènes est la perte de rendement mais, dans certaines conditions impossibles à prédire, ils peuvent conduire à l’érosion des organes de la machine (par exemple des pales rotatives et des aubes directrices dans le cas d’une turbine hydraulique) en provoquant des pannes irréversibles avec de lourdes conséquences économiques.
Quand la tension dans le liquide arrive à une certaine valeur, nommée valeur critique, il y a une rupture dans le liquide et il devient diphasique (liquide et vapeur). Un liquide mis en tension par la baisse de pression ou chauffé est dans une phase qu’on appelle métastable qui peut conduire soit à une phase de cavitation (présence de fluide à l’état liquide et à l’état de vapeur), soit à une phase d’ébullition.
Dans le diagramme des phases de la , on peut comprendre aisément le passage d’un liquide dans sa phase métastable et, par la suite, dans la phase de cavitation (liquide et vapeur). La ligne RC (partant du point R de rosée pour les températures croissantes) est la courbe de variation de la pression de vaporisation avec la température et est la courbe de coexistence ou limite des phases où le liquide peut exister en équilibre avec les vapeurs.
De façon générale, un ouvrage hydraulique est composé de nombreux équipements, comme des pompes, turbines, vannes, etc, qui, dans certaines conditions, peuvent, par le mouvement rapide de leurs organes d’ajustement du débit, comme les pales et les directrices, les treillis, ou par l’écoulement au long du profil hydraulique, provoquer des variations de la pression du fluide qui peut s’accompagner d’un passage de la zone de fluide, initialement en état liquide, en état mixte : liquide-vapeur.
Dans le cadre d’un écoulement dans une machine hydraulique, l’apparition et le développement de la cavitation peut produire des dégâts mécaniques par implosion des bulles de cavitation contre les parois ou les zones mécaniques. La cavitation se manifeste donc par l’apparition de nuages de bulles formant des particules de vapeurs créées par le changement local et transitoire de la pression du fluide. Les conditions qui concourent à leur naissance sont des régimes de fonctionnement pour lesquelles les organes en mouvement de l’installation, tels que par exemple les pales et les directrices dans le cas d’une turbine hydraulique, changent de configuration (par exemple, en situation de changement de régime (changement de vitesse de rotation des pales ou autres) ou en cas de variation du débit du fluide). La cavitation peut également avoir lieu pendant des régimes stabilisés à une certaine charge de la machine –du fait que le profil hydraulique des pales peut générer un type de cavitation.
Les conséquences pour les composants subissant le phénomène de cavitations sont liées au fonctionnement en régime de pression variable. Le phénomène de cavitation, lorsqu’il est non identifié et surtout non maitrisé, conduit à une usure mécanique prématurée des organes soumis à la cavitation ou à une destruction irréversible de ces organes de la machine. Ceci est en particulier vrai lorsque la cavitation est érosive.
On dira que la cavitation est de type érosif lorsque le nuage des bulles provoquées par la cavitation implose sur les organes (pouvant être par exemple métalliques) avoisinant la zone de cavitation.
Notamment, les turbines hydroélectriques peuvent être lourdement affectées par l’usure/érosion des pâles causée par les sédiments et la cavitation. L’usure due à la cavitation érosive peut réduire considérablement la durée moyenne entre les défauts (en anglais : MTBF – Mean Time Before Failure), conduisant à effectuer un nombre plus élevé d’arrêt de l’exploitation pour la maintenance corrective.
Par conséquent, on souhaite surveiller cette usure/érosion de manière précise, et surtout, il est recommandé d’éviter en amont le phénomène de cavitation. Il est recommandé d’éviter de produire les conditions qui accélèrent ces dommages en détectant la cavitation ou l’érosion par des sédiments à leurs premiers stades et, idéalement, en continu sans interrompre le fonctionnement de la machine.
Pour un groupe hydraulique les coûts estimés de réparation des effets de la cavitation sont très élevés, sans compter les pertes conséquentes liées aux arrêts pour maintenance corrective. Ces travaux de réparation pourraient être évités si la cavitation érosive était surveillée pendant le fonctionnement.
Un objectif de l’invention est d’obtenir un procédé, un dispositif et un programme d’ordinateur de mesure d’une cavitation érosive d’une machine hydraulique, qui permettent de surveiller la naissance et l’évolution de la cavitation érosive et qui résolvent le problème mentionné ci-dessus.
A cet effet, un premier objet de l’invention est un procédé de mesure d’une cavitation érosive d’une machine hydraulique en fonctionnement, la machine hydraulique comportant des parois délimitant un conduit de passage d’eau liquide et au moins un organe mobile, qui est situé dans le conduit de passage d’eau liquide et qui est mis en mouvement lors du fonctionnement de la machine hydraulique, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : au cours d’une première étape, émission d’au moins un premier signal ultrasonore impulsionnel à large bande par au moins un transducteur ultrasonore émetteur, qui est positionné sur un premier côté d’au moins une première des parois et qui est orienté au travers du conduit de passage d’eau liquide vers un autre côté de la première paroi (17) ou vers le au moins un organe mobile, au cours d’une deuxième étape, réception, par au moins un transducteur ultrasonore récepteur, qui est positionné sur le premier côté de la première paroi, d’au moins un deuxième signal ultrasonore reçu en réponse au premier signal ultrasonore ayant été émis, au cours d’une troisième étape, calcul, par une unité de calcul reliée au au moins un transducteur ultrasonore émetteur et au au moins un transducteur ultrasonore récepteur, à partir du premier signal ultrasonore ayant été émis et à partir du deuxième signal ultrasonore ayant été reçu, d’au moins un indicateur de cavitation érosive de la machine hydraulique, à partir du calcul par l’unité de calcul d’au moins un temps d’arrivée du deuxième signal ultrasonore ayant été reçu par rapport au premier signal ultrasonore ayant été émis et/ou à partir du calcul par l’unité de calcul d’une bande spectrale instantanée définie par une plage de fréquence, pour laquelle une valeur représentative de la densité spectrale de puissance du deuxième signal ultrasonore ayant été reçu est supérieure à un premier pourcentage non nul donné de la valeur moyenne calculée de la valeur représentative de la densité spectrale de puissance au cours du temps.