INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Plus précisément, un tel système 10 comprend tout d’abord un réseau 12 de capteurs de tomographie acousto-électrique comprenant au moins un couple de capteurs, ledit couple comprenant un capteur émetteur et un capteur récepteur. A noter que pour deux couples de capteurs différents (i.e. différent par au moins un des capteurs dudit couple) un même capteur est propre à être émetteur pour au moins un couple puis récepteur pour au moins un autre couple (distinct du ou des couples pour lequel il est émetteur).
Sur la , le réseau comprend notamment N+1 couples 14, à savoir les couples 14 0 à 14 N tel que représentés et chaque couple comprend un capteur émetteur C E et un capteur récepteur C R . Plus précisément, chaque capteur (émetteur C E ou récepteur C R ) de tomographie acousto-électrique dudit réseau 12 comprend deux éléments d’excitation et de mesure distincts, colocalisées au sein dudit capteur, dédiées respectivement à la mesure tomographique par impédance électrique et à la mesure tomographique acoustique, et propres à être excitées simultanément via deux composantes distinctes d’un signal bi-composantes, l’élément d’excitation et de mesure dédié à la mesure tomographique par impédance électrique étant propre à être excité par la composante d’excitation électrique dudit signal bi-composantes, et l’élément d’excitation et de mesure dédié à la mesure tomographique acoustique étant propre à être excité au moins par la composante d’excitation acoustique dudit signal bi-composantes.
La structure et les particularités des capteurs de tomographie acousto-électrique seront détaillées ci-après en relation avec les figures 2 à 6.
La plaque 30 est maintenue entre le premier résonateur 101, faisant office de premier support 10 et le deuxième résonateur 102, faisant office de deuxième support 20. Le premier support et le deuxième support peuvent être reliés par une pièce d’assemblage 32, clipsée autour de chaque support, de façon que le premier support soit maintenu en appui contre le deuxième support et réciproquement. Cela permet d’exercer une précontrainte sur la pièce 30, de façon que cette dernière soit maintenue immobile entre le premier support 10 et le deuxième support 20, lorsqu’aucun des transducteurs n’est activé. La pré-contrainte s’oppose au déplacement de la pièce 30. Sur la , la précontrainte de pression est matérialisée par deux flèches verticales. Sur la , la pièce d’assemblage est une bride. La pièce d’assemblage 32 peut prendre d’autres formes, par exemple une vis.
L’activation de chaque transducteur piézoélectrique a pour effet de mettre chaque plaque de liaison 17, 27 en vibration, dans le plan. Par vibration dans le plan, on entend une vibration se propageant selon le plan selon lequel s’étend la pièce. Durant la vibration de la plaque de liaison 17, 27, la pièce 30 reste au contact avec chaque plaque de liaison. Selon les principes de la lubrification ultrasonique, décrits dans EP3485349, la vibration de chaque plaque de liaison 17, 27 réduit le frottement avec la pièce 30. En dépit de la pression à laquelle la pièce 30 est soumise, la réduction du frottement entre la pièce 30 et chaque support autorise une translation de la pièce, entre les supports, selon un axe de translation. Sur la , la translation est matérialisée par une double flèche.
Au premier ordre, la réduction de la force de frottement peut être considérée comme linéaire vis-à-vis de l’amplitude de la vibration, et cela pour les amplitudes de vibration comprises entre 1 µm et 10 µm. De façon avantageuse, l’unité de commande est configurée de façon que l’amplitude de la vibration puisse être modulée.
La formation d’une vibration dans le plan, se propageant selon un plan parallèle à la pièce, est considérée comme plus efficace par rapport à une vibration hors plan, conduisant à un effet de lévitation, décrit dans l’art antérieur, en lien avec la publication Koyama T et al. « Development of an Ultrasonic Brake”.
De façon optionnelle, le dispositif peut comporter un moyen de rappel 31, configuré pour ramener la pièce dans une position prédéterminée. Le moyen de rappel 31 peut être un ressort ou un système motorisé, par exemple un moteur électrique.
Une couche de protection peut être déposée sur les supports 17 et 27 ou sur la pièce 30. La couche de protection peut être utile pour modifier les propriétés tribologiques des surfaces et/ou éviter l’usure. La couche de protection peut être réalisée avec par exemple de l’epoxy ou un matériau polymère.
Lorsque la couche de protection est appliquée sur les supports 17, 27, son épaisseur peut avantageusement être plus importante dans une partie des supports disposée en vis-à-vis de la périphérie des transducteurs, et moins importante dans une partie des supports d’appuyant sur les transducteurs. Cela permet de limiter le frottement entre chaque support et les transducteurs.
Lorsque l’activation des résonateurs cesse, l’effet de lubrification ultrasonique s’interrompt. La pièce est à nouveau immobile en translation, maintenue entre le premier support 10 et le deuxième support 20.
L’unité de commande 40 peut être configurée pour mesurer un déplacement de la pièce 30.
La représente une variante selon laquelle le premier résonateur 101, formant le premier support 10, est incliné par rapport au deuxième résonateur 102, formant le deuxième support 20. L’angle d’inclinaison peut être de quelques degrés, par exemple 2°. La plaque est alors pincée entre les résonateurs. La précontrainte n’est exercée que sur une surface réduite de la pièce. Cela améliore les performances du dispositif. Le ratio entre les efforts résistants entre l’état dans lequel les résonateurs sont activés, et l’état dans lequel les résonateurs ne sont pas activés, est amélioré.
La montre une variante selon laquelle la pièce d’assemblage 32 forme un boîtier. La pièce d’assemblage comporte une base 32 1 et un couvercle 32 2 . La base 32 1 et le couvercle 32 2 sont mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre, autour d’une articulation 32 3 . Le couvercle peut être refermé autour de la base, par le biais d’un ergot 32 4 . Cela entraîne une mise sous contrainte de la pièce 30 entre les supports 10, 20. La pièce d’assemblage 32 décrite en lien avec la peut être utilisée dans tous les modes de réalisation décrits.
Sur la , on a représenté un mode de réalisation, dans lequel le deuxième support 20 ne forme pas un résonateur, mais comporte un roulement 28, relié à une base 21 par un bras 29. Le roulement 28 est libre en rotation. Le roulement est maintenu en appui contre la pièce. Ainsi, la pièce est maintenue entre un premier résonateur 101, similaire au premier résonateur décrit en lien avec les figures 1A et 1B, formant un premier support 10, et le roulement 28, ce dernier faisant partie du deuxième support 20. En l’absence d’activation du premier résonateur 101, la pièce est maintenue immobile par rapport aux supports 10, 20. Lorsque le premier résonateur 101 est activé, la réduction du frottement entre la plaque de liaison 17 et la pièce 30 autorise une translation de ladite pièce. Lorsque la pièce 30 est déplacée en translation, le roulement 28 tourne au contact de la pièce 30. Selon une possibilité, le roulement est remplacé par un élément de contact dont le frottement avec la pièce 30 est faible, par exemple une pièce en téflon .
Les configurations des figures 1B et 2 sont considérées comme avantageuses, car la pression appliquée sur la pièce par les premier et deuxième support, est exercée dans une zone d’appui ponctuelle, autour du transducteur, ou de chaque transducteur, et non à l’aplomb d’un transducteur. Ainsi, l’appui de chaque transducteur sur la pièce n’est pas exercé à l’intérieur d’un périmètre, correspondant au périmètre de chaque transducteur. Cela évite une compression du transducteur ou de chaque transducteur, ce qui peut nuire au fonctionnement des transducteurs. La pression est appliquée dans une zone ponctuelle optimale en ce qui concerne les propriétés de direction et d’amplitude de l’onde acoustique produite par chaque résonateur. Chaque support comporte une partie centrale, en contact avec le transducteur, ainsi qu’une partie périphérique, autour de la partie centrale. La pression est appliquée contre la partie périphérique. La zone sur laquelle la pression est appliquée peut être déterminée par une étude des modes de vibration des supports 17, 27. On peut par exemple utiliser un vibromètre laser qui mesure la vitesse de déplacement en différents points à la surface des supports 17, 27. La laser est tout d’abord pointé perpendiculairement à la surface d’un support. On obtient ainsi la composante normale de ce déplacement. Le laser est ensuite pointé en étant orienté selon un angle de 45°par rapport à la surface du support. On obtient alors une composante associant la composante normale et la composante dans le plan du support. Un calcul géométrique permet d’obtenir la composante dans le plan
Le dispositif peut être destiné à être intégré à une interface haptique, par exemple un gant haptique. Sur la , on a représenté un exemple d’utilisation, dans lequel le dispositif comporte des attaches, configurées pour le relier à un membre d’un utilisateur. Dans l’exemple représenté, la pièce mécanique 30 est mobile en translation. La pièce mécanique 30 est reliée à un lien flexible 3, par exemple un fil. Le fil 3 est guidé par une roue 2, jusqu’à une attache 4, configurée pour être reliée à un doigt. Le dispositif comporte une attache 5, permettant de le solidariser à une main. Le dispositif 1 forme une interface haptique, permettant de bloquer ou d’autoriser un déplacement du doigt. Lorsque la pièce 30 est bloquée, le doigt est maintenu immobile, et ne peut pas s’éloigner du dispositif. La mise en vibration du résonateur, ou de chaque résonateur, composant le dispositif 1 permet d’autoriser un déplacement du doigt. Le doigt peut se plier et s’éloigner du dispositif. L’éventuel moyen de rappel permet de ramener le doigt vers une position prédéterminée.
Selon ce mode de réalisation, l’unité de commande 40 peut être configurée pour mesurer un déplacement de la pièce 30 et/ou une force exercée sur le lien flexible 3. La force exercée peut être mesurée par un couplage avec le moyen de rappel 31, ou en utilisant une jauge de contrainte solidaire de la pièce 30 ou du lien flexible 3.
La illustre un mode de réalisation dans lequel la pièce 30 est reliée, en une de ses extrémités, à une surface d’appui 8, formant un bouton poussoir. En fonction de l’état activé ou non activé des transducteurs, le bouton poussoir est actionnable, ou non, par un corps externe, par exemple un doigt ou un stylet. Le moyen de rappel peut ramener le bouton poussoir vers une position initiale prédéterminée. La surface d’appui 8 peut comporter un capteur de contact, par exemple un capteur à effet capacitif. On comprend que l’actionnement du bouton poussoir dépend de l’activation des résonateurs. En l’absence d’activation, le bouton est bloqué. L’activation des transducteurs permet au bouton poussoir d’être déplacé. Lorsque l’amplitude des vibrations des transducteurs est modulable, plus cette dernière est élevée, plus le frottement entre les transducteurs et la pièce 30 est diminuée, ce qui facilite l’actionnement du bouton. Le bouton poussoir peut être configuré pour contrôler un équipement, par exemple un instrument de musique. Par exemple, le bouton poussoir peut être une touche d’un piano. Dans d’autres applications, l’équipement peut être un équipement industriel ou grand public, par exemple un ordinateur ou un boîtier de commande d’une machine.
Une solution améliorée est illustrée dans la . Les mêmes références que celles de la désignent les mêmes éléments que ceux décrit dans la . L’architecture de la consiste à combiner une architecture de viseur reflex « évolué » avec un unique afficheur 3 qui se charge de tout afficher : flux vidéo, symbologie, réticule, … L’image de l’afficheur est renvoyée à l’infini à l’aide d’un oculaire 3. La fusion avec la scène se fait à l’aide d’une lame semi-réfléchissante 7.
La solution de la , bien que présentant une nette amélioration par rapport à l’architecture de la , présente cependant un inconvénient. En cas de dysfonctionnement de l’afficheur 3, toutes les fonctions vidéo, symbologie, réticule du viseur sont perdues. De plus, l’afficheur présente nécessairement une cadence d’affichage élevée afin de réaliser toutes les fonctions précitées (typiquement 20 Hz ou plus). Ceci implique une consommation électrique significative de l’afficheur, ce qui entraine une autonomie du viseur de la limitée à quelques heures. Une fois les piles usagées, ou la batterie vide, ce viseur réflex ne fonctionne plus, même pour les fonctions de base telles que l’affichage d’un réticule.
En résumé, les solutions existantes basées sur un principe unique de type viseur clair, pointeur ou lunette ne répondent pas à l’ensemble des besoins du fantassin pour le tir en toute situation.
Les figures 2A à 2D illustrent des étapes de la formation du substrat temporaire.
En référence à la , on découpe des pavés P1, P2, P3 dans un substrat donneur 1 du premier matériau. En général, pour ne pas fragiliser les pavés, les pavés sont découpés dans toute l’épaisseur du substrat donneur.
En référence à la , on place chaque pavé P1, P2, P3 sur un substrat intermédiaire 2. Comme indiqué plus haut, ledit substrat intermédiaire a une fonction de support mécanique des pavés avant leur transfert sur le substrat final pour former la structure composite. Le placement des pavés peut être réalisé individuellement (pavé par pavé) au moyen d’un robot.
Dans certains modes de réalisation, en référence à la , on peut former une zone de fragilisation 10 dans chaque pavé P1, P2, P3 placé sur le substrat intermédiaire 2, de sorte à délimiter une portion superficielle P’1, P’2, P’3. La zone de fragilisation peut notamment être formée par implantation d’espèces atomiques (schématisée par les flèches) au sein des pavés.
Dans certains modes de réalisation, en référence à la , une couche additionnelle 11 peut être formée sur les pavés P1, P2, P3 placés sur le substrat intermédiaire 2. Ladite couche additionnelle peut avantageusement être formée par épitaxie sur chaque pavé.
Selon les cas, on utilise comme substrat temporaire dans la suite du procédé de formation de la structure composite le substrat 20 illustré sur les figures 2B, 2C ou 2D. Les modes de réalisation des figures 2C et 2D peuvent éventuellement être combinés. Dans ce cas, on réalise avantageusement la couche additionnelle avant l’implantation des espèces atomiques, afin d’éviter que le budget thermique de croissance de la couche additionnelle ne provoque une fracture prématurée des pavés le long de la zone de fragilisation.
Ledit substrat temporaire est destiné à être assemblé à un substrat receveur, afin d’y transférer les pavés ou les portions de pavés.
Les figures 3A à 3H illustrent différentes étapes de préparation du substrat receveur et de transfert des pavés du substrat temporaire sur le substrat receveur, dans le cas où le substrat receveur est un substrat de type semiconducteur sur isolant.
En référence à la , le substrat receveur 3 comprend successivement un substrat de base 30, une couche électriquement isolante 31, par exemple d’oxyde de silicium (également appelée couche d’oxyde enterrée) et une couche 32 du second matériau.
En référence à la , on forme sur la couche 32 un masque 4 présentant des ouvertures à l’emplacement des cavités à former.
En référence à la , on grave le second matériau exposé par les ouvertures du masque 4, de préférence sur toute l’épaisseur de la couche 32, pour former des cavités C1, C2, C3. La couche électriquement isolante 31 forme en effet une couche d’arrêt de gravure.
En référence à la , on retire le masque 4 de sorte à libérer la surface de la couche 32 restante. Le substrat ainsi obtenu peut être utilisé comme substrat receveur pour recevoir les pavés.
Dans un mode de réalisation optionnel, avant l’assemblage du substrat receveur et du substrat temporaire, on peut former une couche électriquement isolante 33 sur les parois des cavités. Ainsi, les parois et le fond des cavités est recouvert du matériau électriquement isolant, ce qui permet d’isoler électriquement les pavés qui vont être transférés dans les cavités des portions de la couche 32 qui s’étendent entre les cavités et du substrat de base 30.
En référence à la , on assemble le substrat receveur 3 et le substrat temporaire 20, en mettant en regard les pavés P1, P2, P2 et les cavités C1, C2, C3 correspondantes (sur cette figure, c’est le substrat de la qui a été représenté, mais on pourrait utiliser alternativement le substrat de la ).
Comme illustré sur la , l’adhésion des substrats 3 et 20 se fait par l’intermédiaire des pavés et du fond des cavités.
Chaque portion courbe 37a s’étend en outre suivant un secteur angulaire prédéterminé α, centré sur le centre de rayon de courbure Cd. L’angle prédéterminé α est compris entre 10° et 45°.
De manière avantageuse, la portion courbe 37b des déflecteurs présentent une extension angulaire prédéterminée suivant la longueur du déflecteur 26. Les extensions prédéterminées sont différentes dans le présent exemple. Ici il y au moins trois extensions angulaires différentes D1, D2, D3.
Les déflecteurs 26 qui sont continus s’étendent de part et d’autre de la cloison longitudinale 22. De tels déflecteurs continus apportent de la tenue thermomécanique à l’échangeur de chaleur 10. Plus le rapport Rp est proche de 1, plus il peut être avantageux d’avoir des déflecteurs continus. Les déflecteurs 26 continus présentent en outre une autre portion rectiligne 37c qui est perpendiculaire ici à l’axe longitudinal X dans un plan radial.
Comme nous l’avons énoncé précédemment en relation avec les figures 2 et 3, les étages 19 sont espacés par des deuxièmes passages 20 entre lesquels circule le deuxième fluide. En d’autres termes, chaque deuxième passage 20 est formé entre deux panneaux 15, 16 adjacents d’étages différents.
Suivant un exemple de réalisation, l’échangeur de chaleur 10 comprend des deuxièmes ailettes 28 qui s’étendent dans chaque deuxième passage 20 entre deux panneaux adjacents autour de l’axe longitudinal. En d’autres termes, l’échangeur de chaleur 10 présente une alternance des premières et deuxièmes ailettes 18, 28 autour de l’axe longitudinal X.
Les deuxièmes ailettes 28 peuvent avoir des formes différentes et peuvent être agencées suivant différents motifs. Les motifs peuvent être identiques dans chaque deuxième passage 20 ou être différents dans les deuxièmes passages 20. Les deuxièmes ailettes 28 peuvent présenter une forme plate ou ondulée. Les deuxièmes ailettes 28 peuvent encore être discontinues ou continues suivant l’axe radial ou l’axe longitudinal et d’une rangée à l’autre. Les deuxièmes ailettes 28 peuvent être agencées dans des plans parallèles entre elles et parallèle à l’axe longitudinal ou radial ou encore être inclinées. Celles-ci peuvent être en quinconce ou à pas décalé. Les deuxièmes ailettes 28 peuvent présenter une combinaison de plusieurs de ces configurations. Préférentiellement, les deuxièmes ailettes 28 sont à pas décalé.
Les figures 8 à 10 illustrent des exemples de configuration de deuxièmes ailettes dans des deuxièmes passages dans lequel circule le gaz d’échappement 8.
Sur la , les deuxièmes ailettes 28 sont disposées en rangées. Chaque rangée comprend des deuxièmes ailettes ayant une forme en V. Les deuxièmes ailettes 28 sont agencées en quinconce ou sont à pas décalé. Sur la , les deuxièmes ailettes 28 sont disposées en rangées et présentent chacune une forme incurvée. Les deuxièmes ailettes 28 sont également agencées en quinconce ou à pas décalé. Enfin, sur la , les deuxièmes ailettes 28 sont plates, rectilignes, inclinées et disposées en rangées. Les deuxièmes ailettes sont également agencées en quinconce ou à pas décalé.
L’échangeur de chaleur 10 annulaire peut être venu de matière (monobloc ou formé d’une seule pièce) ou peut être composé de plusieurs secteurs d’échangeur de chaleur qui sont assemblés et disposés autour de l’axe longitudinal X sur 360°. En d’autres termes, les ailettes 18, 28 et les panneaux 11, 12 sont venus de matière. Dans le cas de plusieurs secteurs assemblés, chaque secteur est venu de matière (il n’y aurait pas par exemple de brasures entre les surfaces d’échange primaires et secondaires)
La forme annulaire monobloc (venue de matière) est obtenue avantageusement par un procédé de fabrication additive et notamment fusion sélective sur lits de poudre connu sous l’acronyme anglais SLM pour « Selective Laser Melting ». Ce procédé est particulièrement adapté pour la réalisation de l’échangeur de chaleur en une seule pièce. En particulier, le procédé permet d’obtenir des formes complexes (notamment les formes ondulées et inclinées) et des pièces présentant de bonnes résistances et caractéristiques mécaniques. L’utilisation de la fabrication additive permet de réduire en outre les zones de brasage/soudage pouvant fragiliser certaines parties de l’échangeur de chaleur 10 qui sont soumises à de fortes contraintes thermomécaniques. La rigidité structurale obtenue permet également d’améliorer le comportement vibratoire. Ces qualités sont importantes pour réaliser de nombreuses fonctions, comme par exemple des moyens de blindage pour la rétention d’éventuels éléments d’une turbine de la turbomachine, éléments qui seraient éjectés par centrifugation suite à une rupture.
Le principe de la fabrication additive SLM se base sur la fusion de fines couches en deux dimensions (2D) de poudre, par exemple métallique, plastique, ou céramique, à l'aide d'un laser de forte puissance. Ce type de procédé permet également un gain en masse en reliant directement des parties de l’échangeur de chaleur à une autre.
La fabrication additive est réalisée, de manière avantageuse, à partir d’une installation SLM (non représentée) qui comprend de manière générale un réservoir d’alimentation contenant une poudre et un support de fabrication sur lequel est réalisée la pièce à fabriquer, en l’occurrence l’échangeur de chaleur. L’installation comprend également un élément de balayage permettant de transférer une quantité de la poudre du réservoir d’alimentation sur le support de fabrication qui est monté de manière mobile suivant une translation verticale Z. L’installation comprend également un élément de génération d’un faisceau laser permettant de fondre la poudre destinée à réaliser la pièce et des moyens permettant d’orienter le faisceau laser vers le support tels que des miroirs. Un réservoir de recyclage permet de recycler la poudre non utilisée ou non fusionnée.
De manière avantageuse, les différentes couches destinées à former l’échangeur de chaleur 10 sont superposées suivant un axe de fabrication qui est parallèle à l’axe longitudinal. Dans le cas d’un échangeur de chaleur constitué de plusieurs blocs sectorisés, les couches destinées à former un bloc peuvent avantageusement être superposées suivant un axe radial du bloc.