INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Avec une plus grande quantité de rayonnement qui est bloquée et réfléchie par les couches opacifiante et réfléchissante 106, 108, la quantité totale de rayonnement qui est requise d’être absorbée ou réfléchie par la couche d’isolation 110 est par conséquent réduite ou diminuée. Une telle réduction peut permettre une réduction globale en taille de l’ensemble d’isolation thermique 100, par opposition à un système qui ne comporte ni l’une ni l’autre, ni les deux, des couches opacifiante et réfléchissante 106, 108. Cette réduction peut être observée dans l’épaisseur 144, qui peut être plus fine que celle d’ensembles d’isolation classiques sans les couches opacifiante et réfléchissante 106, 108. La réduction en épaisseur augmente l’espace disponible au sein du moteur à turbine 10 où la masse et le volume sont prépondérants lors de la détermination du rendement fonctionnel global et du coût du carburant. Cette réduction en épaisseur permet également une réduction associée en masse pour le moteur à turbine 10 ( ), qui peut améliorer ou augmenter le rendement fonctionnel. Par conséquent, l’ensemble d’isolation thermique 100 pour le moteur à turbine 10 peut fournir une isolation thermique améliorée autour de composants ou d’ensembles ou systèmes de conduits, une isolation améliorée et accrue contre le rayonnement infrarouge, des températures de contact ou de surface de composant locales diminuées, un poids d’ensemble et de composant diminué, une taille d’ensemble et de composant diminuée, et un rendement fonctionnel global d’ensemble et de moteur amélioré. En outre, des températures de contact ou de surface diminuées requièrent une isolation réduite pour des composants adjacents, ce qui augmente l’espace disponible global au sein d’un système moteur où l’espace et le poids sont prépondérants.
La représente une section d’un ensemble d’isolation thermique 200 et d’un conduit 202, qui peut être similaire au conduit 78 de la , par exemple. L’ensemble d’isolation thermique 200 peut comporter une couche d’isolation 204 ayant un premier côté 206 et un second côté 208, et ménagée entre une première couche de feuille 210 et une seconde couche de feuille 212. La première couche de feuille 210 et la seconde couche de feuille 212 peuvent comporter une pluralité d’alvéoles 218, tandis que des mises en œuvre non alvéolées ou partiellement alvéolées sont envisagées dans des exemples non limitatifs. Bien qu’ils soient illustrés comme étant au moins partiellement en contact avec le conduit 202, il est envisagé que l’un ou plusieurs parmi un écartement d’air, un revêtement ou un revêtement partiel puissent être situés entre l’ensemble d’isolation thermique 200 et le conduit 202. La première couche de feuille 210 peut comporter, à titre d’exemple non limitatif, un ou plusieurs éléments parmi le chrome, le carbone, l’azote, l’aluminium, le silicium, le soufre, le titane, le nickel, le cuivre, le sélénium, le niobium, le molybdène, le fer ou l’acier inoxydable.
Un premier revêtement bicouche 214 est ménagé sur le premier côté 206 de la couche d’isolation 204 entre la première couche de feuille 210 et la couche d’isolation 204. Un second revêtement bicouche 216 est ménagé sur le premier revêtement bicouche 214. Le premier revêtement bicouche 214 comporte une première couche opacifiante 230 en regard de la couche d’isolation 204 et une première couche réfléchissante 232 ménagée sur la première couche opacifiante 230, à l’opposé de la couche d’isolation 204. De manière similaire, le second revêtement bicouche 216 peut comporter une seconde couche opacifiante 234 et une seconde couche réfléchissante 236, la seconde couche opacifiante 234 étant ménagée sur le premier revêtement bicouche 214, et la seconde couche réfléchissante 236 étant ménagée sur la seconde couche opacifiante 234.
Il est envisagé que le premier revêtement bicouche 214 et le second revêtement bicouche 216 puissent être identiques, similaires ou différents. Plus spécifiquement, les premier et second revêtements bicouche 214, 216 peuvent être identiques, en étant constituées d’un matériau identique et ayant un dimensionnement identique, tout en étant stratifiés l’un sur l’autre ou de manière adjacente l’un à l’autre. Lorsque les premier et second revêtements bicouche 214, 216 peuvent être similaires, ils peuvent comporter des matériaux similaires ou un dimensionnement similaire, tout en présentant une certaine variation entre les premier et second revêtements bicouche 214, 216. Par exemple, le premier revêtement bicouche 214 peut posséder une épaisseur relativement plus grande, ou le second revêtement bicouche 216 peut posséder une épaisseur relativement moindre, tout en utilisant des matériaux similaires. Il est en outre envisagé que les première et seconde couches opacifiantes et réfléchissantes 230, 232, 234, 236 des premier et second revêtements bicouche 214, 216 puissent posséder des épaisseurs variées. Dans un autre exemple non limitatif, le premier revêtement bicouche 214 peut être accordé sur une fréquence électromagnétique différente de celle du second revêtement bicouche 216. Lorsque les premier et second revêtements bicouche 214, 216 sont différents, ils peuvent utiliser différents matériaux et un dimensionnement différent. En outre, les différents revêtements bicouche 214, 216 peuvent être séparément accordés sur différents types ou différentes fréquences de rayonnement. Par exemple, le second revêtement bicouche 216 peut être accordé sur des longueurs d’onde dans l’infrarouge qui sont plus courtes, ou ayant une fréquence plus élevée, tandis que le premier revêtement bicouche 214 peut être accordé sur des longueurs d’onde dans l’infrarouge qui sont relativement plus longues ou possèdent une fréquence plus basse que celle du second revêtement bicouche 216.
En outre, il est envisagé que pas seulement les premier et second revêtements bicouche 214, 216 soient utilisés, comme lorsque l’ensemble d’isolation thermique 200 comporte une pluralité de bicouches. Chaque revêtement bicouche individuel, ou couche de celui-ci, peut être conçu pour un type particulier de longueur d’onde ou de fréquence, ce qui isole une plage de rayonnement infrarouge, ou conçu pour des fréquences spécifiques du conduit ou de l’environnement. Par exemple, une pluralité de bicouches pourraient être accordés sur différentes fréquences ou longueurs d’onde dans l’infrarouge, ce qui bloquerait et réfléchirait une plage plus large de fréquences que celle dont serait capable un moindre nombre de bicouches. Il convient en outre de comprendre que, bien que de multiples bicouches puissent être utilisés, la taille et le poids globaux pour l’ensemble d’isolation peuvent être réduits en recourant à une couche d’isolation 204 plus fine ou plus légère.
Une épaisseur 244 de l’ensemble peut être mesurée de la première couche de feuille 210 à la seconde couche de feuille 212. En utilisant à la fois les premier et second revêtements bicouche 214, 216, l’épaisseur 244 de l’ensemble peut être diminuée, par rapport à un ensemble sans les premier et second revêtements bicouche 214, 216. Plus spécifiquement, les premier et second revêtements bicouche 214, 216 peuvent fournir une réduction du rayonnement thermique atteignant la couche d’isolation 204, comparativement à un ensemble sans les revêtements bicouche, ce qui réduit la quantité de rayonnement thermique requise d’être réfléchie ou absorbée par la couche d’isolation 204. Par conséquent, la couche d’isolation 204 peut être réduite en taille et en masse, autorisant un ensemble global qui est à la fois plus petit et plus léger, malgré les premier et second revêtements bicouche 214, 216 ajoutés.
Dans un exemple non limitatif, l’inclusion des premier et second revêtements bicouche 214, 216 réduit l’épaisseur requise de la couche d’isolation 204 de 5 % à 70 % tout en maintenant ou en augmentant la résistance thermique globale pour l’ensemble d’isolation thermique 200. Il est en outre envisagé que l’inclusion d’au moins un revêtement bicouche puisse réduire l’épaisseur requise de la couche d’isolation 204 de 5 % à 70 % tout en augmentant la résistance thermique entre 1 % et 60 %, dans un autre exemple non limitatif.
La représente un graphique illustrant une variation de température pour un jeu de revêtements utilisés pour l’isolation, conformément aux aspects de la divulgation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE Un ensemble d’isolation thermique, dans le contexte d’un moteur à turbine, est tenu de fonctionner dans une variété d’environnements, compte tenu d’une variété de conditions pour un quelconque environnement donné. Les moteurs d’aéronef fonctionnent dans un environnement de pressions d’air ambiant variables où les pressions d’air ambiant peuvent être entre 10 et 110 kilopascals (kPa) ou 1,4 à 16 livres par pouce carré (PSI). Dans des environnements aérospatiaux au-dessous de la pression atmosphérique standard ou à basse pression (pressions d’air ambiant de 80 kPa ou 11,6 PSI ou moins), le transfert de chaleur est dominé par rayonnement et conduction plutôt que par convection. Autrement dit, à mesure que les pressions ambiantes diminuent, la vitesse à laquelle un transfert de chaleur a lieu par rayonnement et conduction augmente par rapport à celui de la convection. Les températures du fluide ou du gaz dans certains des tubes et conduits du moteur à turbine, lors du démarrage ou une fois démarré, peuvent être égales à 260 °Celsius (500 degrés Fahrenheit ou approximativement 533 Kelvin) ou plus, tandis que d’autres températures locales peuvent être significativement plus froides, telles qu’une température pour un conduit d’air de prélèvement. À des températures plus élevées, le rayonnement, et spécifiquement le rayonnement infrarouge (IR), devient le mode majoritaire de transfert de chaleur par opposition à des températures plus froides dans lesquelles la conduction ou la convection peut fonctionner comme le mode majoritaire de transfert de chaleur. Par conséquent, il existe un besoin pour une résistivité thermique améliorée au rayonnement IR, en particulier dans des environnements aérospatiaux, afin de réduire des températures de contact locales ou des températures de composant, ou afin d’isoler thermiquement des températures plus froides vis-à-vis de ce rayonnement infrarouge. Bien qu’un ensemble d’isolation thermique plus épais et plus lourd puisse possiblement fournir une résistivité thermique supplémentaire, l’ensemble d’isolation thermique plus épais et plus lourd augmenterait la masse et occuperait un précieux volume dans un environnement aérospatial, où la masse et le volume sont prépondérants lors de la détermination du rendement fonctionnel global et du coût du carburant. Ces exigences environnementales peuvent rendre l’utilisation de matériaux plus épais ou plus lourds peu pratique ou fonctionnellement impossible pour des systèmes aérospatiaux existants. Par conséquent, une solution plus créative est nécessaire pour prendre en compte le rayonnement IR sans augmenter ou avec un besoin réduit d’augmenter la masse et le volume pour l’ensemble d’isolation thermique.
Des aspects de la présente divulgation concernent un ensemble d’isolation thermique pour un composant, une conduite, un tube ou un conduit du domaine aérospatial. La stratification et les revêtements pour l’ensemble compris dans l’ensemble d’isolation thermique divulgué peuvent augmenter la résistivité thermique tout en diminuant ou en maintenant l’épaisseur globale de l’ensemble d’isolation thermique. De plus ou en variante, l’ensemble d’isolation thermique, tel que divulgué, peut maintenir la résistivité thermique tout en diminuant l’épaisseur, le poids ou la masse global(e) de l’ensemble d’isolation thermique.
Il conviendra de comprendre que la divulgation peut posséder un usage courant dans une variété d’applications, autrement dit, que l’ensemble d’isolation thermique peut être utilisé dans une quelconque application industrielle, commerciale et/ou résidentielle mobile et/ou non mobile appropriée.
Tel qu’utilisés dans la présente, le terme « en amont » fait référence à une direction qui est opposée à la direction d’écoulement de fluide, et le terme « en aval » fait référence à une direction qui est dans la même direction que l’écoulement de fluide. Le terme « vers l’avant » signifie devant quelque chose et « arrière » signifie derrière quelque chose. Par exemple, lorsqu’ils sont utilisés en termes d’écoulement de fluide, avant/vers l’avant peut signifier en amont et arrière/vers l’arrière peut signifier en aval.
De plus, tel qu’utilisé dans la présente, le terme « radialement » fait référence à une direction allant vers et en éloignement par rapport à un centre commun. Par exemple, dans le contexte global d’un moteur à turbine, radial fait référence à une direction le long d’un rayon s’étendant entre un axe longitudinal central du moteur à turbine et une circonférence externe de moteur à turbine. En outre, tel qu’utilisé dans la présente, le terme « jeu » ou un « jeu » d’éléments peut être un quelconque nombre d’éléments, dont un seul élément.
De plus, tel qu’utilisé dans la présente, bien que les capteurs puissent être décrits comme « détectant » ou « mesurant » une valeur respective, la détection ou la mesure peut comporter la détermination d’une valeur indicative de, ou associée à, la valeur respective, plutôt que la détection ou la mesure directe de la valeur elle-même. Les valeurs détectées ou mesurées peuvent en outre être fournies à des composants supplémentaires. Par exemple, la valeur peut être fournie à un module contrôleur ou à un processeur tel que défini ci-dessus, et le module contrôleur ou le processeur peut réaliser un traitement sur la valeur pour déterminer une valeur représentative ou une caractéristique électrique représentative de ladite valeur.
Toutes les références directionnelles (par ex., radial, partie supérieure, au-dessus, au-dessous, en amont, en aval, vers l’avant, arrière, etc.) sont utilisées uniquement à des fins d’identification pour aider le lecteur à comprendre la présente divulgation, et ne doivent pas être interprétées comme limitatives sur un exemple, en particulier en ce qui concerne la position, l’orientation ou l’utilisation d’aspects de la divulgation décrite dans la présente. Les références de liaison (par ex., couplé, monté) doivent être interprétées au sens large et peuvent comporter des organes intermédiaires entre une collection d’éléments et un mouvement relatif entre les éléments, sauf indication contraire. En tant que telles, les références de liaison n’impliquent pas nécessairement que ces deux éléments sont directement reliés et en relation fixe l’un avec l’autre. Les dessins exemplaires sont à des fins d’illustration uniquement et les dimensions, les positions, l’ordre et les tailles relatives reflétées dans les dessins ci-joints peuvent varier.
Tel qu’utilisés dans la présente, « en regard de » ou « étant en regard de » fait référence à une relation entre deux éléments, lorsqu’un élément est en regard d’un autre élément par contact entre les deux éléments, ou cet élément fait face à l’autre élément, avec ou sans contact.
Telle qu’utilisée dans la présente, une « résistance thermique » est une propriété de chaleur et une mesure d’une différence de température par laquelle un objet ou un matériau résiste à un flux de chaleur. La résistance thermique d’un objet peut être exprimée comme représenté dans l’équation 1 ci-dessous : (1)
où R t représente la résistance thermique, L est l’épaisseur du matériau ou l’épaisseur du plan du matériau, k est la conductivité thermique du matériau ou des matériaux et est la quantité de chaleur qui passe par unité de temps à travers une unité d’aire de plaque dont l’épaisseur est égale à l’unité lorsque ses faces opposées diffèrent en température d’un degré, et A est l’aire du plan ou l’aire en section transversale perpendiculaire au passage de flux de chaleur. Par conséquent, la résistivité thermique d’un ensemble d’isolation thermique dépend de la conductivité thermique, de l’épaisseur et de l’aire du matériau ou des matériaux utilisé(s) pour fabriquer l’ensemble d’isolation thermique.
Tel qu’utilisé dans la présente, le terme « émissivité » est le rapport d’énergie calorifique rayonnée par unité de temps par unité d’aire par un objet sur la quantité d’énergie calorifique rayonnée par unité de temps par unité d’aire par un corps noir parfait de la même température.
Tel qu’utilisé dans la présente, le terme « accordé » ou les variantes de celui-ci fait référence à un ajustement déterministe, une plage ou une variation pour une fréquence ou une longueur d’onde de chaleur ou de rayonnement électromagnétique au sein de l’ensemble. Plus spécifiquement, les aspects décrits dans la présente peuvent être « accordés » pour interagir avec des fréquences ou des longueurs d’onde particulières de rayonnement électromagnétique. Un tel accord peut être atteint en utilisant certains matériaux ou procédés de fabrication, où l’accord des matériaux décrits dans la présente peut comporter la fabrication de l’ensemble ou de parties de celui-ci afin qu’ils possèdent des propriétés « accordées » pour interagir avec certaines fréquences ou longueurs d’onde de rayonnement électromagnétique, ou des parties du spectre électromagnétique infrarouge.
La est un diagramme en section transversale schématique d’un moteur à turbine 10 pour un aéronef. Le moteur à turbine 10 définit un axe longitudinal 12 s’étendant d’une extrémité vers l’avant 14 à une extrémité arrière 16. Le moteur à turbine 10 comporte, en relation d’écoulement en série vers l’aval, une section soufflante 18 comportant une soufflante 20, une section compresseur 22 comportant un surpresseur ou un compresseur basse pression (LP) 24 et un compresseur haute pression (HP) 26, une section de combustion 28 comportant une chambre de combustion 30, une section turbine 32 comportant une turbine HP 34 et une turbine LP 36, et une section d’échappement 38.
La section soufflante 18 comporte un carter de soufflante 40 encerclant la soufflante 20. La soufflante 20 comporte une pluralité de pales de soufflante 42 disposées de manière circonférentielle autour de l’axe longitudinal 12. Le compresseur HP 26, la chambre de combustion 30 et la turbine HP 34 forment un cœur de moteur 44, qui génère des gaz de combustion. Le cœur de moteur 44 est encerclé par un carter de cœur 46, qui peut être couplé au carter de soufflante 40.
Un arbre HP ou un corps HP 48 disposé de manière coaxiale autour de l’axe longitudinal 12 du moteur à turbine 10 relie en entraînement la turbine HP 34 au compresseur HP 26. Un arbre LP ou un corps LP 50, qui est disposé de manière coaxiale autour de l’axe longitudinal 12 du moteur à turbine 10 au sein du corps HP annulaire de plus grand diamètre 48, relie en entraînement la turbine LP 36 au compresseur LP 24 et à la soufflante 20. Les corps HP et LP 48, 50 sont rotatifs autour de l’axe longitudinal 12 et se couplent à une pluralité d’éléments rotatifs, qui peuvent définir collectivement un rotor/stator interne 51. Bien qu’il soit illustré comme un rotor, il est envisagé que le rotor/stator interne 51 puisse être un stator.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION L’invention concerne un porte-échantillon adapté pour la réalisation de tests de corrosion et/ou d’érosion sur des matériaux à tester. A cet effet, ledit porte-échantillon est adapté pour fixer au moins deux échantillons desdits matériaux à tester. En outre, il est adapté pour être mis en rotation sur lui-même dans une chambre d’essai, ladite chambre d’essai étant remplie avec un mélange particules-fluide comprenant des particules érosives et/ou un fluide corrosif.
La rotation sur lui-même du porte-échantillon immergé dans le mélange particules-fluide sur lequel on a préalablement fixé les échantillons du matériau à tester permet de soumettre chacun des échantillons fixés sur le porte-échantillon à un flux apparent du mélange particules-fluide présentant une action érosive et/ou corrosive qui mime les conditions de fonctionnement des pompes centrifuges des industries chimiques, métallurgiques et/ou minière. Ainsi, si le porte-échantillon tourne sur lui-même à une vitesse de rotation donnée, les échantillons sont percutés par un flux apparent du mélange particules-fluide qui est orienté tangentiellement par rapport à l’axe de rotation du porte-échantillon. En outre, la vitesse dudit flux est la vitesse tangentielle de l’échantillon, cette vitesse tangentielle étant directement reliée à la vitesse de rotation du porte-échantillon.
Avant et après l’essai, les échantillons peuvent être analysés (par exemple par profilométrie et/ou par perte de masse) de sorte à classer les matériaux constituant lesdits échantillons selon leur résistance à la corrosion et/ou à l’érosion dans les conditions simulées et ainsi déterminer lequel des matériaux est le plus adapté aux conditions de fonctionnement de la pompe centrifuge.
En outre, le porte-échantillon peut être employé pour étudier les modes d’endommagement érosif et/ou corrosif et ainsi permettre à l’expérimentateur de modéliser lesdits modes d’endommagement et de guider le processus d’élaboration de nouveaux matériaux.
Dans la suite, on décrit plus particulièrement un mode de réalisation du porte-échantillon selon l’invention dans lequel le porte-échantillon est adapté pour fixer quatre échantillons des matériaux à tester. Un tel mode de réalisation du porte-échantillon est représenté sur les figures 1A à 3.
Le porte-échantillon selon l’invention présente une surface latérale de révolution 1 autour d’un axe de rotation (X). Le porte-échantillon peut comprendre en outre une surface supérieure 2 perpendiculaire à l’axe de rotation (X). Enfin, le porte-échantillon peut également comprendre une surface inférieure 3 perpendiculaire à l’axe de rotation (X), de sorte que le volume intérieur défini par la surface supérieure 2, la surface latérale 1 et la surface inférieure 3 est plein de matière. De manière avantageuse, le porte-échantillon est plein de matière et ne peut donc être pénétré par les particules et/ou le fluide ; ainsi, le porte-échantillon permet de ne pas générer de flux parasites du mélange particules-fluide à l’intérieur du porte-échantillon lorsque ledit porte-échantillon est en rotation autour de son axe de rotation (X) dans la chambre d’essai, immergé dans le mélange particules-fluide. En effet, de tels flux parasites au centre de la chambre à l’intérieur du porte-échantillon ne sont pas représentatifs de l’intérieur d’une pompe centrifuge et pourraient fausser les résultats de mesures. Si le positionnement de chicanes sur les parois de la chambre d’essai comprenant le porte-échantillon en rotation permet en partie de réduire de tels flux parasites, l’utilisation d’un porte-échantillon plein réduit encore plus significativement lesdits flux.
Un premier support, un deuxième support, un troisième support et un quatrième support sont aménagés sur la surface latérale 1 pour accueillir respectivement un premier échantillon, un deuxième échantillon, un troisième échantillon et un quatrième échantillon. De préférence, les supports sont agencés de manière régulière sur le porte-échantillon, notamment avec une distance identique entre supports adjacents sur la circonférence du porte-échantillon. Par exemple, le deuxième support, le troisième support et le quatrième support sont orientés respectivement à 90°, 180° et 270° du premier support par rapport à l’axe de rotation (X) du porte-échantillon dans un plan perpendiculaire audit axe de rotation. Une telle répartition des quatre supports sur la surface latérale 1 du porte-échantillon permet avantageusement d’avoir un bon équilibrage du porte-échantillon lorsque ledit porte-échantillon, sur lequel on a préalablement fixé les quatre échantillons, est en rotation autour de son axe de rotation (X).