INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Description détaillée de l'invention Les figures et leurs descriptions détaillées non limitatives, exposent l'invention selon des modalités particulières qui ne sont pas restrictives quant à la portée de l'invention. Les figures et leurs descriptions détaillées d'exemples de réalisation de l'invention peuvent servir à mieux la définir, si besoin en relation avec la description générale qui vient d’en être faite. Par ailleurs pour éviter une surcharge des figures et ainsi faciliter leur lecture, les numéros de référence affectés aux termes et/ou aux notions utilisés pour décrire l'invention et indiqués sur l'une quelconque des figures, sont potentiellement repris dans la description d'une quelconque autre figure sans impliquer leur présence sur l'ensemble des figures.
Sur la , une installation 1 de production de chaleur comporte une pluralité de modules 2a,2b,2c,2d qui sont reliés en série successivement entre eux via des jeux de conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2 ; 3c. L'installation 1 est organisée pour acheminer des gaz G1 successivement d'un module 2a-2d à l'autre via les dits jeux de conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2 ; 3c, jusqu'à l'évacuation hors de l'installation 1 vers l'atmosphère des fumées résiduelles via une cheminée 6.
Selon l'exemple illustré, quatre modules 2a-2d successifs de l'installation 1 sont représentés, mais il est bien évidemment compris que l'installation 1 peut comprendre des modules supplémentaires selon son organisation, ses modalités de fonctionnement et/ou ses fonctionnalités spécifiques.
D'amont en aval suivant le sens S1 de circulation des gaz G1 à travers l'installation 1, l'installation 1 comporte : -) un réacteur 2a thermochimique de combustion à partir d'un combustible solide. A titre indicatif, la température du gaz G1 qui transite à l'intérieur du réacteur 2a est supérieure à 850°C ; -) un module d'épuration 2b des gaz G1, une chambre de post combustion et de tranquillisation par exemple, pour notamment enflammer la majeure partie des gaz G1 imbrûlés en provenance du réacteur 2a. La température des gaz G1 évacués hors du module d'épuration 2b des gaz G1 peut atteindre plus de 1000°C ; -) une chaudière 2c à échange de chaleur, dans laquelle la chaleur des gaz G1 à hautes températures admis à l'intérieur de la chaudière 2c est exploitée via un système d'échange thermique 5 - tel que par exemple via au moins un échangeur thermique - pour produire notamment de l'eau chaude ; -) un module de filtration 2d des gaz évacués à basses températures en sortie de la chaudière 2c, préalablement au rejet vers l'atmosphère via la cheminée 6 d'évacuation des fumées.
Il est subsidiairement à relever que les gaz G1 circulent à hautes températures et sous fortes vitesses depuis le réacteur 2a thermochimique jusqu'à la chaudière 2c, puis à basses températures en sortie de la chaudière 2c jusqu'à la cheminée 6 par suite de l'échange thermique opéré à l'intérieur de la chaudière 2c.
Les modules 2a,2b,2c soumis à des gaz G1 à hautes températures et sous de fortes vitesses sont installés au sol via des piètements 4a,4b,4c selon leurs fonctionnalités, leur organisation et/ou les modalités de leur jonction aéraulique successivement deux à deux. Suivant le sens S1 de circulation des gaz G1 à hautes températures à travers l'installation 1, les modules 2a-2c sont immobilisés au sol - comme illustré pour les modules 2a,2c - ou sont fixés au sol en suspension comme illustré pour le modules 2b.
Dans ce contexte lors du fonctionnement de l'installation 1, les conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2 qui acheminent des gaz G1 à hautes températures et sous fortes vitesses sont soumis à une dilatation conséquente. Ceci provoque une expansion de ces conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2 tant radialement que suivant leur extension axiale entre les modules 2a-2c qu'ils relient successivement deux à deux. Une dilatation axiale des conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2 est possible sans générer d’efforts axiaux, grâce à l’espace entre les modules, efforts qu'il est opportun d’éviter pour ne pas endommager les modules 2a,2c et/ou déstabiliser l'installation 1. En outre, il est essentiel de faire obstacle à d'éventuelles fuites de gaz G1 - potentiellement toxiques - pouvant notamment se produire dans les zones de raccordement entre les extrémités 9a,9b des conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2.
Les jeux de conduits 8a1,3a,8b1 ; 8a2,3b,8b2 reliant successivement deux à deux les modules 2a-2c, comprennent des conduits de module 8a1,8b1 ; 8a2,8b2 que comportent les modules 2a-2c, qui sont reliés deux à deux via des conduits médian 3a,3b. Ainsi d'amont en aval suivant le sens S1 de circulation des gaz G1 à travers l'installation 1 : -) un conduit de module 8a1,8a2 amont - via lequel les gaz G1 à hautes températures sont évacués hors d'un module 2a,2b, notamment le réacteur 2a et le module d'épuration 2b - est relié à son extrémité aval 9b à l'extrémité amont 9a d'un conduit médian 3a,3b aval, et -) un conduit de module 8b1,8b2 aval - via lequel les gaz G1 à hautes températures sont admis à l'intérieur d'un module 2b,2c, notamment le module d'épuration 2b et la chaudière 2c - est relié à son extrémité amont 9a à l'extrémité aval 9b d'un conduit médian 3a,3b amont.
Il est si besoin précisé et compris comme précédemment mentionné, que les conduits médians 3a,3b sont constitutifs à la fois d'un conduit aval d'admission des gaz G1 en provenance d'un conduit de module 8a1,8a2 amont, et d'un conduit amont d'évacuation des gaz G1 qu'ils acheminent vers un autre module 2b,2c.
On notera qu'un conduit médian 3c acheminant des gaz à basses températures, est - après exploitation par la chaudière de la chaleur des gaz G1 à hautes températures - interposé entre la chaudière 2c et un module de filtration 2d, préalablement à l'évacuation hors du module de filtration 2d vers l'environnement extérieur de l'installation 1 via la cheminée 6, des fumées issues des gaz G1 préalablement épurés, exploités par la chaudière puis filtrés.
Les conduits médians 3a,3c sont de forme potentiellement arquée - comme sur l'exemple illustré le conduit médian 3a reliant le réacteur 2a au module d'épuration 2b des gaz G1 - ou encore sont de forme potentiellement rectiligne - comme sur l'exemple illustré le conduit médians 3b reliant le module d'épuration 2b des gaz G1 à la chaudière 2c.
Les jeux de conduits 8a1,3a,8b1 reliant le réacteur 2a au module d'épuration 2b des gaz G1, et les jeux de conduits 8a2,3b,8b2 reliant le module d'épuration 2b des gaz G1 à la chaudière 2c, sont assemblés entre eux via des dispositifs de raccordement 7 étanche ou semi-étanche proposés par l'invention. De tels dispositifs de raccordement 7 sont interposés entre les extrémités amont 9a et les extrémités aval 9b de ces conduits 8a,3a,8b et 8a,3a,3b. Les dispositifs de raccordement étanche ou semi-étanche ne présentent pas de fuite de l’intérieur vers l’extérieur. Par contre, ils sont susceptibles de présenter une légère fuite de l’extérieur vers l’intérieur en vue de refroidir le joint.
Le système de rétroéclairage comprend notamment trois éléments principaux : un film technique 100, un film décor 200, et une couche de remplissage 300 s’étendant entre le film technique 100 et le film décor 200.
La couche de remplissage 300 est à base d’un matériau dit de remplissage, avantageusement un polymère de préférence transparent dans la lumière visible, à usage optique, et pouvant par exemple être un polycarbonate, un PET (polyéthylène téréphtalate) ou encore un PMMA (polyméthacrylate de méthyle).
Le film technique 100 comprend typiquement une feuille technique 110 à base d’un matériau thermoformable, par exemple un polycarbonate.
Le film technique 100 comprend par ailleurs au moins une première source lumineuse 150, typiquement une LED 150 (de l’anglais « Light-Emitting Diode », se traduisant en français par diode électroluminescente) permettant le rétro-éclairage d’un premier pictogramme qui sera décrit plus avant. Le rétro-éclairage du premier pictogramme peut être assuré par une unique première source lumineuse 150 ou plusieurs premières sources lumineuses 150, avantageusement entre 1 et 4 premières sources lumineuses 150. Les caractéristiques décrites ci-dessous pour une première source lumineuse 150 s’appliquent mutatis mutandis à d’éventuelles autres premières sources lumineuses 150 rétro-éclairant le même premier pictogramme. Chaque source 150 peut comporter plusieurs sources élémentaires, notamment de couleurs différentes pour faire varier l’illumination du pictogramme, comme cela est présenté plus loin.
La première source lumineuse 150 est configurée pour émettre un premier faisceau lumineux dans une gamme de longueurs d’onde dite gamme d’émission. La ou les longueurs d’onde émises par la première source lumineuse 150 sont typiquement choisies en fonction des applications visées ainsi que d’éventuelles normes. La longueur d’onde ou la gamme de longueurs d’onde est avantageusement comprise dans le domaine du visible par l’œil humain.
Le faisceau lumineux émis par la première source lumineuse 150 peut présenter différents profils. De manière avantageuse, le faisceau lumineux est configuré pour présenter une direction moyenne d’émission parallèle à une face supérieure 112 de la feuille technique 110. Avantageusement, le flux lumineux est configuré pour être principalement émis selon cette direction moyenne. Le faisceau lumineux comprend cependant une multitude de rayons se propageant selon autant de directions d’émission. Les rayons du faisceau lumineux sont typiquement émis selon un profil lambertien ou orthotrope, c’est-à-dire que la luminance de la première source lumineuse 150 est uniforme angulairement, mais que l’intensité lumineuse émise dépend de la direction d’émission. L’intensité lumineuse du faisceau peut par exemple varier selon la loi de Lambert (I=I 0 *cos(θ) avec I l’intensité lumineuse selon une direction d’émission, I 0 l’intensité lumineuse à la source et θ l’angle de la direction d’émission par rapport à la normale à la surface source). Il est entendu cependant que tout autre profil d’émission est envisageable et que la première source lumineuse 150 n’est pas limitée à une source lambertienne.
Dans le cas typique où la première source lumineuse 150 est une LED, cette dernière comprend une région active depuis laquelle est émis un rayonnement lumineux. Dans le cas présent la région active s’étend typiquement depuis un flanc interne 153 de la première source lumineuse 150. Ce flanc interne 153 s’étend avantageusement dans un plan normal au plan transversal. Le faisceau émis par la région active présente alors typiquement une direction moyenne d’émission normale au flanc 153 et donc parallèle au plan transversal.
Le film technique 100 comprend par ailleurs une première couche réfléchissante 140. La première couche réfléchissante 140 est typiquement à base d’une encre réfléchissante. Les propriétés de l’encre réfléchissante et l’épaisseur e 140 de la première couche réfléchissante 140 sont configurées pour que cette dernière présente un facteur de réflexion supérieur ou égal à 70% dans la gamme d’émission.
Le film décor 200 comprend typiquement une feuille décor 210 à base d’un matériau thermoformable, par exemple un polycarbonate. La feuille décor 210 et la feuille technique 110 sont avantageusement à base du même matériau thermoformable.
Le film décor 200 comprend en outre une couche obturatrice 230, typiquement à base d’une encre obturatrice. Les propriétés de l’encre obturatrice et l’épaisseur e 230 de la couche obturatrice 230 sont configurées de sorte à ce que cette dernière présente une absorbance de préférence supérieure ou égale à 95% dans la gamme d’émission de la première source lumineuse 150. La couche obturatrice 230 présente au moins une ouverture 235 dont la forme constitue un pictogramme destiné à être rétro-éclairé par la ou les première(s) source(s) lumineuse(s) 150. La illustre l’exemple d’une ouverture 235 présentant la forme d’une pompe à essence, pictogramme courant dans l’industrie automobile. Il est entendu que cette forme est donnée à titre d’exemple et que toutes les formes sont envisageables, y compris des formes obtenues grâce à plusieurs ouvertures 235 distinctes.
La couche obturatrice 230 a un double rôle : elle joue le rôle d'obturateur de la lumière émise par les sources lumineuses 150 et permet également de faire apparaitre un décor visible par l’utilisateur au travers de la feuille décor 210, typiquement transparent. Ainsi, l’aspect de sa face externe 231 est important pour l’esthétique du système.
Pour cette raison, la couche obturatrice 230 peut comprendre une couche décor s’étendant à partir de la face externe 231 de la couche obturatrice 230. La couche décor est de la ou les couleurs souhaitée(s) pour le rendu esthétique du système vu par l’utilisateur. Le niveau d’absorbance de la couche obturatrice présente alors deux composantes : une venant de la couche décor, et une venant du reste de la couche obturatrice 230.
Dans le cas classique d’un décor de couleur noir, la couche obturatrice 230 ne comprend typiquement pas de couche décor. Le film décor 200 peut comprendre en outre une couche semi-transparente 220 dont la présence permet d’empêcher que le pictogramme 1000 soit visible par l’utilisateur lorsqu’il n’est pas éclairé. De préférence, la couche semi-transparente 220 s’étend au-delà d’une zone sous-jacente aux ouvertures 235. Elle peut être déposé sur toute la face interne 232 de la couche obturatrice 230. Cela permet de faciliter la fabrication du système 1. La couche semi-transparente 220 peut également s’étendre uniquement au voisinage des ouvertures 235 afin de limiter la quantité d’encre nécessaire à sa réalisation.
Selon un exemple avantageux, la couche semi-transparente 220 est en contact direct de la couche obturatrice 230. Avantageusement, la couche obturatrice 230 se trouve entre la couche semi-transparente 220 et le film décor 210. Selon un autre exemple envisageable, la couche semi-transparente 220 peut se trouver entre la couche décor de la couche obturatrice 230 et le reste de la couche obturatrice 230.
Le film décor 200 comprend avantageusement un deuxième film réfléchissant 240 recouvrant une partie de la face interne 232 de la couche obturatrice 230, sans cependant recouvrir la ou les premières ouvertures 235.
La représente le film décor 200 vu de dessous, depuis l’intérieur du système 1. Cette figure illustre la façon dont l’ouverture 235 dans la couche obturatrice 230 met à jour une portion du reste du film décor 200, par exemple ici une portion de la face interne 222 de la couche semi-transparente 220. Elle illustre également un exemple de disposition dans le plan transversal de la deuxième couche réfléchissante 240 autour du pictogramme. On observe que, de façon avantageuse, le contour de la deuxième couche réfléchissante 240, repéré dans le plan transversal par son flanc externe 243, présente une forme très similaire à celle pictogramme. Il est à noter que, comme représenté en , le contour de la deuxième couche réfléchissante 240 peut être simplifié par rapport à la forme du pictogramme.
Étape 11100 : Acheminer jusqu’à 100 % du carburant du réservoir de carburant à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire (en notant qu’une partie peut plutôt traverser une conduite de contournement 1005) puis acheminer une proportion du carburant de l’échangeur de chaleur primaire à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire.
Étape 11200 : Transférer 200 à 600 kJ/m 3 de la chaleur de l’huile au carburant aux conditions de croisière, en utilisant l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 du système d’échange de chaleur.
Étape 11300 : Fournir du carburant chauffé à la chambre de combustion 16 du moteur à turbine à gaz 10.
Le chauffage du carburant à des températures plus élevées que précédemment utilisées peut améliorer le refroidissement de l’huile avant qu’elle ne soit renvoyée au reste du moteur à turbine 10, et/ou peut améliorer l’efficacité de la combustion du carburant. Le positionnement de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 après la pompe à carburant moteur peut permettre d’éliminer encore plus de chaleur de l’huile sans compromettre la longévité de la pompe à carburant (comme abordé précédemment), et, dans des mises en œuvre dans lesquelles une partie ou la totalité du carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 est délivrée à la chambre de combustion, le passage à travers l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 peut augmenter la quantité de chaleur ajoutée au carburant à brûler.
Une conduite de remise en circulation 6011 telle que décrite ci-dessus peut également être utilisée pour aider à la régulation du transfert de chaleur vers le carburant avant qu’il n’atteigne la chambre de combustion 16 – par exemple, si trop peu de chaleur a été transférée au carburant, tout ou partie du carburant peut être déviée vers l’entrée de l’échangeur de chaleur primaire 1004 pour un chauffage supplémentaire. Un ou plusieurs capteurs de température peuvent être utilisés dans le cadre d’une boucle de rétroaction pour ajuster la proportion de carburant remise en circulation, et/ou la proportion de carburant envoyée à l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006, le cas échéant.
Les inventeurs étaient également conscients qu’une régulation rigoureuse de la viscosité de carburant à l’entrée de la chambre de combustion 16 peut améliorer les performances du moteur. En particulier, l’ajustement du procédé de commande de moteur pour fournir une viscosité inférieure à l’entrée de la chambre de combustion 16 peut améliorer l’efficacité de la combustion, en particulier par rapport à la performance de la buse de carburant au sein de la chambre de combustion 16, comme abordé précédemment.
Étape 12100 : Fournir un carburant à la chambre de combustion 16 du moteur à turbine à gaz 10, éventuellement par l’intermédiaire d’un système de gestion de carburant 1500, 6500 tel que décrit précédemment.
Comme abordé par rapport aux Figures 5, 6A et 6B, le système de gestion de carburant 1500, 6500 comprend un échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et un échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 agencés pour transférer de la chaleur vers ou depuis le carburant. Une pompe à carburant moteur 1003 est positionnée en aval de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et en amont de l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006. Le système de gestion de carburant 1500 est agencé de sorte que le carburant atteint l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 avant l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006.
Au moins une partie du carburant sortant de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 est fournie à la chambre de combustion 16. Le carburant qui traverse l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 après sortie de l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 peut être fourni à la chambre de combustion 16, ou peut plutôt être renvoyé vers un réservoir de carburant 50, 53 pour réutilisation ultérieure. Dans encore dʼautres variantes de mise en œuvre, du carburant qui passe à travers lʼéchangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 après sortie de lʼéchangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 peut être fourni à des systèmes moteurs auxiliaires 7010 tels que des systèmes hydrauliques à carburant, avant dʼêtre soit renvoyés vers le réservoir 50 soit vers le trajet d’écoulement de carburant principal. Le carburant sortant des systèmes moteurs auxiliaires 7010 peut être remis en circulation à travers un ou plusieurs échangeurs de chaleur 1004, 1006 à travers lesquels il était déjà passé.
Étape 12200 : Utiliser au moins l’un parmi l’échangeur de chaleur carburant-huile primaire 1004 et l’échangeur de chaleur carburant-huile secondaire 1006 pour chauffer le carburant de manière à ajuster la viscosité de carburant de sorte qu’elle n’est pas supérieure à 0,58 mm 2 /s (c’est-à-dire un maximum de 0,58 mm 2 /s et de préférence plus bas) à l’entrée de la chambre de combustion 16 aux conditions de croisière. Cette utilisation du ou des échangeurs de chaleur peut être ou comprendre la régulation d’écoulement de carburant et/ou d’huile à travers les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire 1004, 1006 de manière à ajuster la viscosité de carburant à moins de 0,58 mm 2 /s à l’entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière. L’étape 12200 implique donc généralement l’utilisation de chaleur pour réduire la viscosité du carburant.
Dans divers mises en œuvre telles qu’abordées précédemment, la commande 12200 du système d’échange de chaleur peut comprendre la régulation de l’écoulement de carburant à travers les échangeurs de chaleur carburant-huile primaire et secondaire 1004, 1006.
L’écoulement du carburant peut être régulé à l’aide d’une soupape de remise en circulation 6010 lorsqu’elle est présente. Une quantité de carburant activement régulée sortant de l’échangeur de chaleur primaire 1004 peut être remise en circulation vers l’échangeur de chaleur primaire 1004 plutôt que de continuer à s’écouler vers la chambre de combustion 16. Cette remise en circulation peut également amener du carburant qui a déjà traversé la pompe à carburant moteur 1003 en retour vers une position en amont de la pompe à carburant moteur 1003.
En variante ou en complément, l’écoulement de carburant peut être régulé à l’aide d’une ou plusieurs conduites de contournement agencées pour permettre à une proportion du carburant d’éviter de passer à travers l’un et/ou l’autre des échangeurs de chaleur carburant-huile par exemple la conduite de contournement 1005 illustrée sur la et agencée pour permettre au carburant de contourner l’échangeur de chaleur primaire 1004.
Le procédé 1000, 1100 de la ou de la peut comprendre le fonctionnement du moteur à turbine à gaz de la . Un quelconque procédé décrit ici peut être utilisé conjointement avec un quelconque appareil décrit ici.
Il sera entendu que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que diverses modifications et améliorations peuvent être apportées sans s’écarter des concepts décrits ici. Sauf exclusion mutuelle, toute caractéristique peut être employée séparément ou en combinaison avec d’autres caractéristiques et la divulgation s’étend à et inclut toutes les combinaisons et sous-combinaisons d’une ou plusieurs caractéristiques décrites ici.
Systèmes de combustion d’aéronef La présente description concerne un procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz utilisant des carburants différents des carburéacteurs à base de kérosène traditionnels.
Il existe une attente dans l’industrie aéronautique d’une tendance à l’utilisation de carburants différents des carburéacteurs à base de kérosène traditionnels généralement utilisés actuellement. Ces carburants peuvent avoir des caractéristiques de carburant différentes par rapport à de tels carburants hydrocarbonés à base de pétrole.
Ainsi, il existe un besoin de tenir compte des propriétés de carburant de ces différents carburants et d’ajuster des procédés de fonctionnement de moteurs à turbine à gaz en conséquence.
Selon un premier aspect, on fournit un procédé de fonctionnement d’un moteur à turbine à gaz, le moteur à turbine à gaz comprenant :
la fourniture dʼun carburant à la pluralité de buses de pulvérisation de carburant ayant un pouvoir calorifique dʼau moins 43,5 MJ/kg.
un système de distribution de carburant conçu pour fournir un carburant à la pluralité de buses de pulvérisation de carburant, dans lequel le carburant a un pouvoir calorifique dʼau moins 43,5 MJ/kg.