INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon un premier mode de réalisation, chaque conducteur est formé d’un câble formé d’un ou plusieurs fils. Les premier et deuxième conducteurs sont non coaxiaux et maintenus à distance l’un de l’autre par un isolant diélectrique, de préférence présentant une résistivité électrique supérieure à 10, 50, 100 ou 1000 fois celles des conducteurs.
Selon un deuxième mode de réalisation, qui est préféré, le guide d’ondes est formé d’un câble coaxial, par exemple de type BNC, comprenant un fil ou un manchon interne formant le premier conducteur et un manchon externe formant le deuxième conducteur, les deux manchons étant séparés par un manchon intermédiaire isolant électriquement.
Dans un mode de réalisation, ledit guide d’ondes est formé d’au moins deux conducteurs linéaires, de préférence des fils de platine, par exemple des fils de platine FKS fournis par Ogussa, parallèles et écartés d’une distance supérieure à 1 mm, de préférence supérieure à 2 mm, et/ou de préférence inférieure à 20 mm. Des perles réfractaires, de préférence des perles d’alumine, sont enfilées sur les conducteurs, de préférence par des premier et deuxième orifices traversant par lesquels passent les premier et deuxième conducteurs.
La longueur du guide d’ondes, et de préférence de la partie de mesure, est de préférence supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 2 m, de préférence supérieure à 3 m, voire supérieure à 10 m, et/ou inférieure à 30 m, voire inférieure à 20 m.
Les deux conducteurs sont de préférence parallèles hormis, éventuellement, dans les zones des discontinuités. Des défauts locaux de parallélisme peuvent être ménagés pour créer des discontinuités, et en particulier des discontinuités de base.
Gaine de protection Le guide d’ondes et/ou chaque conducteur peut être inséré dans une gaine de protection, éventuellement segmentée, afin de protéger les conducteurs de la chaleur et/ou de la corrosion et/ou d’attaques chimiques.
La gaine de protection peut être notamment en céramique, notamment en alumine, notamment pour un environnement à une température supérieure à 400°C.
De préférence, le coefficient d’expansion thermique du guide d’ondes, de préférence au moins de la partie de mesure, est sensiblement identique à celui de la partie de la cible qui reçoit la partie de mesure (+/-20%, de préférence +/-10%).
Ladite gaine de protection peut être droite ou courbée, et s’étend autour de la partie de mesure. Cette gaine peut être utile pour donner une forme courbe à la partie de mesure, voire à la partie de transmission.
Support Le guide d’ondes, et en particulier au moins la partie de mesure, peut également être fixé sur un support 40 (voir ou 2), de préférence sous la forme d’une plaque, lui-même au contact de la cible 30.
Un même support, en particulier sous la forme d’une plaque, peut supporter plusieurs parties de mesure, voire l’ensemble des parties de mesure du réseau de guides d’ondes.
Le support est de préférence au moins en partie en un matériau constitué de fils et/ou de fibres liées entre elles par une matrice céramique, dit « composite à matrice céramique ».
Les fibres et/ou fils et la matrice céramique seront choisies selon l’environnement où le composite à matrice céramique doit être placé, notamment en fonction des conditions de température, de corrosion, de cyclage thermique, de dilatation, et suivant la nature de la cible à suivre.
Le coefficient de dilatation thermique du composite à matrice céramique peut être ajusté par les techniques bien connues de l’homme du métier, notamment en adaptant la composition du composite à matrice céramique.
Un « pisé » réfractaire est un mélange réfractaire contenant un liant chimique et/ou céramique et/ou organique, classiquement mis en forme après humidification éventuelle, par damage ou compactage ou tringlage, à la main ou à l’aide de moyens mécaniques appropriés. De préférence, le mélange particulaire n’est pas humidifié (mise en œuvre « à sec ») ou humidifié avec moins de 3% d’eau, en pourcentage massique).
Le « support » est une pièce ajoutée à la cible et sur laquelle ou dans laquelle la partie de mesure d’un ou plusieurs guides d’ondes est disposée. Le support protège physiquement la partie de mesure, de préférence crée des discontinuités de base et de préférence autorise un coulissement de la partie de mesure, en particulier sous l’effet de la température.
Le support ou le précurseur de support est parfois qualifié « d’instrumenté » lorsqu’il porte la partie de mesure d’au moins un guide d’ondes.
Une plaque présente typiquement deux grandes faces sensiblement parallèles, l’épaisseur entre les deux grandes faces étant typiquement inférieure à 1/2, voire inférieure à 1/3, voire inférieure à 1/5, voire inférieure à 1/10, voire inférieure à 1/100 de la largeur des grandes faces. Une plaque peut être plane ou courbe. La forme d’un support en forme de plaque est de préférence adaptée pour épouser la forme de la cible à laquelle elle est destinée à être fixée.
Par « Composite à Matrice Céramique », ou « CMC », on entend classiquement un produit composé de fibres et/ou de fils liés entre eux par une matrice céramique, représentant en volume de préférence au moins 30% du CMC. Les fibres et/ou fils sont choisis selon l’environnement où doit être placé le composite à matrice céramique, notamment en fonction des conditions de température, de corrosion, de cyclage thermique, de dilatation, et suivant la nature de la partie réfractaire du four à équiper.
L’agencement des fibres et/ou fils, qui constituent la structure de renforcement pour la matrice, est choisi en fonction de la forme souhaitée pour le composite à matrice céramique, et de la facilité pour y fixer le guide d’ondes. Par exemple, un empilement de tissés ou de nappes de fibres est bien adapté pour des plaques simples, un enroulement filamentaire est bien adapté pour des plaques ayant une géométrie de révolution, un placement filamentaire est bien adapté pour des formes complexes de grandes dimensions.
Un composite à matrice céramique est classiquement fabriqué sous l’effet d’un chauffage, de préférence à plus de 600°C, de préférence à plus de 700°C, de préférence sous l’effet d’un frittage.
Les fibres et/ou fils sont classiquement sous la forme d’un textile. Le CMC peut être alors qualifié de « textile à matrice céramique ».
Un textile peut être : - une structure bidimensionnelle organisée de fibres ou de fils, notamment un tricot, une tresse, un tissu, ou - une structure bidimensionnelle aléatoire de fibres ou de fils, cette structure aléatoire n’étant pas préférée.
Un textile se distingue en particulier d’un mat fibreux, dans lequel l’organisation des fibres ou des fils est aléatoire dans les trois dimensions de l’espace.
Une « fibre » est un filament dont la longueur est supérieure à 5 fois son diamètre équivalent. Le « diamètre » d’une fibre est le diamètre d’un disque de même surface que sa section transversale à mi-longueur.
Un « fil » est un assemblage de fibres qui, en section transversale, comporte plus de 10 et de préférence moins de 500 000 fibres, et dont la longueur est supérieure à 5 fois le diamètre.
Par « filaire », on entend « présentant la forme générale d’un fil ». Un câble présente par exemple une forme filaire. Une bande étroite, ou « ruban », est considérée comme filaire. Un objet ayant une forme filaire présente de préférence une longueur supérieure à 10 fois, 100 fois ou 1 000 fois ou 10 000 fois sa largeur (c'est-à-dire sa plus grande dimension dans un plan perpendiculaire à la direction de sa longueur).
Par « guide d’ondes », on entend une ligne de transmission filaire, différente de la cible, apte à guider une onde électromagnétique issue d’un signal électrique à très haute fréquence afin de réaliser une mesure par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle. Un guide d’ondes comporte classiquement au moins deux conducteurs électriques isolés électriquement l’un de l’autre et qui s’étendent suivant la direction de la longueur du guide d’ondes. Le signal d’interrogation est classiquement une variation de différence de potentiel électrique entre lesdits conducteurs électriques. Le signal d’interrogation est injecté à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, puis se propage sous la forme d’une onde électromagnétique. Une variation d’impédance électrique provoque une réflexion partielle de cette onde. Le signal de réponse réfléchi est également une variation temporelle de différence de potentiel entre les conducteurs électriques.
On appelle « écho » la partie d’un signal de réponse qui est renvoyée : - par une discontinuité (écho secondaire), - par l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, au niveau du connecteur du guide d’ondes avec l’interrogateur (écho d’émission), ou - par l’extrémité de sortie du guide d’ondes (écho de fond 4 – voir ).
Un écho secondaire est ainsi une réponse d’une discontinuité au signal d’interrogation. Selon l’amplitude des échos secondaires, on distingue les échos secondaires « de bruit » 5, les échos secondaires « de base » 6 et les échos secondaires « francs » 7 ( ).
Le procédé de fabrication peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes : - l’étape 1) et/ou l’étape 2) sont réalisées in situ , c'est-à-dire à l’emplacement du four auquel la partie de mesure est destinée à être utilisée dans le four ; - le logement est ménagé dans le support ou dans un précurseur du support, mais peut aussi être ménagé dans une couche arrière de la cible ou dans un précurseur de la couche arrière ; - la gaine sacrificielle d’un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes est en un polymère, de préférence un polymère ne comprenant pas d’halogène et/ou pas d’azote et/ou pas de silicium, de préférence un polyalkylène, de préférence un polyéthylène ou un de ses dérivés ; - le matériau de remplissage est une résine ; - l’élimination du matériau sacrificiel est simultanée à un durcissement du précurseur de la cible ou du support conduisant à ladite cible ou audit support, respectivement.
Dans un mode de réalisation, l’étape 1) comporte les étapes suivantes : - mise en position de service du précurseur de réseau, c'est-à-dire disposition de la ou des parties de mesure dans la position de service souhaitée lors du fonctionnement du four ; - préparation d’une charge de départ présentant la composition souhaitée pour la cible ou le support, en ne considérant que les oxydes réfractaires ; - dépôt de la charge de départ afin de noyer le précurseur de réseau et obtenir le précurseur de la cible ou du support.
Dans un mode de réalisation, au moins une, de préférence chaque partie de mesure est protégée par une gaine de protection, de préférence céramique. La gaine sacrificielle vient alors recouvrir la gaine de protection.
Selon un cinquième mode de réalisation principal, le guide d’ondes comporte une gaine de protection des premier et deuxième conducteurs électriques.
La gaine de protection peut être solidaire rigidement des conducteurs sous réserve d’être segmentée, ou constituer un fourreau rigide servant de logement au guide d’ondes. Le guide d’ondes peut être inséré dans le fourreau après mise en position de service du fourreau. En particulier, le fourreau peut être inclus dans la cible au moment de la fabrication de ladite cible, par exemple mis en position avant d’être noyé par un béton constitutif de la cible.
De préférence, le guide d’ondes peut se déplacer librement dans le fourreau. La gaine de protection peut également ménager un espace d’expansion tel que décrit ci-dessus.
Un fourreau rigide peut avantageusement guider le guide d’ondes pour lui donner une forme prédéterminée, par exemple rectiligne ou coudée, ou le guider sur une grande longueur lors de son insertion.
De préférence, le guide d’ondes est protégé par deux gaines de protection, à savoir une gaine de protection segmentée, de préférence constituée de plusieurs taquets mis bout à bout, et une gaine de protection rigide servant de logement au guide d’ondes. La gaine de protection segmentée peut par exemple résulter d’un enfilage d’une multitude de perles.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un four de verrerie selon l’invention, ledit procédé comportant, pour au moins un guide d’ondes du réseau, de préférence pour chaque guide d’ondes du réseau, les étapes suivantes : A) préparation d’un précurseur d’un composite à matrice céramique comportant un précurseur de matrice céramique, de préférence sous la forme d’une plaque, et intégration de la partie de mesure du guide d’ondes dans ou sur le précurseur de composite à matrice céramique de manière à obtenir un précurseur de support instrumenté ; B) durcissement et/ou cuisson, de préférence frittage, dudit précurseur de support instrumenté, de préférence lors de la montée en température du four, de manière à obtenir ledit support instrumenté par consolidation du précurseur de matrice céramique, de préférence sous la forme d’une plaque instrumentée ; C) installation du support instrumenté si l’étape C) est postérieure à l’étape B) ou installation du précurseur de support instrumenté si l’étape C) est antérieure à l’étape B), de préférence entre une couche arrière définissant la face chaude et un système de chauffe du four, de préférence de manière sensiblement parallèle à ladite face chaude. De préférence, l’étape A) comprend de préférence les étapes suivantes : a) préparation du précurseur de matrice céramique sous une forme d’une barbotine comportant des particules céramiques et/ou des précurseurs de particules céramiques, le matériau desdites particules céramiques présentant une constante diélectrique ou permittivité électrique relative par rapport au vide à 25°C et à pression atmosphérique, de préférence mesurée à 1 MHz, supérieure à 3 et/ou inférieure à 30, de préférence inférieure à 15 ; b) indépendamment de l’étape a), fixation ou intégration des premier et deuxième conducteurs électriques de ladite partie de mesure à un textile, de préférence sous forme d’un ou plusieurs tissus ou nappes de fils, de préférence de fils céramiques, le matériau dudit textile présentant un matériau de constante diélectrique ou permittivité électrique relative par rapport au vide à 25°C et à pression atmosphérique, de préférence mesurée à 1 MHz, supérieure à 3 et/ou inférieure à 30, de préférence inférieure à 15 ; c) imprégnation du textile par ladite barbotine.
Avant ou de préférence après l’étape B), on pose un connecteur apte à connecter électriquement lesdits conducteurs à un interrogateur.
Dans un mode de réalisation, on protège la partie de mesure, voire la partie de transmission, par une dite gaine, avant fixation ou intégration au support.
Dans un mode de réalisation, à l’étape B), la cuisson est telle que la température du précurseur de support instrumenté est comprise entre 400 et 1200°C.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape B) est réalisée, préalablement à l’étape C), dans une dans une étuve ou un four, de préférence sous air et de préférence sous une atmosphère contrôlée.
Dans un mode de réalisation, à l’étape C), on installe un précurseur de support instrumenté sur ou dans un précurseur de la cible, et à l’étape B), on consolide simultanément le précurseur de support instrumenté en transformant le précurseur de matrice céramique en matrice céramique et le précurseur de la cible pour le transformer en ladite cible.
Dans un mode de réalisation, à l’étape C), le support instrumenté ou le précurseur de support instrumenté, de préférence sous la forme d’une plaque, est disposé entre - ladite partie de mesure et - la cible ou un précurseur de la cible.
Les échos secondaires de bruit étant de faible amplitude, ils sont donc très vite atténués. Dans de nombreux cas, ils ne permettent pas de réaliser un suivi précis des évolutions de mesure, par exemple lorsque la température augmente ou lorsque l’humidité est élevée.
Les échos secondaires de base sont les échos secondaires générés par des discontinuités « de base » résultant généralement de modifications volontaires apportées au guide d’ondes, par exemple par texturation ou ajout de taquets. Lorsque la longueur de la partie de mesure est inférieure à 10 mètres, ils présentent une amplitude supérieure à 0,5%, de préférence supérieure à 1% et inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond.
L’amplitude des échos secondaires de base peut être supérieure à 2%, à 3%, ou à 5%, voire à 10% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes.
Les échos secondaires francs sont les échos secondaires qui présentent une amplitude supérieure ou égale à 30% de l’amplitude de l’écho de fond. Ils sont généralement isolés et générés par des discontinuités « franches », classiquement résultant d’une variation importante ou brusque de la structure du guide d’ondes, par exemple résultant d’une dégradation involontaire du guide d’ondes, par exemple par fissuration. De telles discontinuités franches, locales, ne permettent pas, par analyse des échos secondaires francs, de mesurer des perturbations ou des modifications de l’environnement ailleurs qu’aux emplacements des discontinuités franches. Elles ne permettent donc pas de localiser des variations de mesure sur toute la longueur de la partie de mesure.
Une « discontinuité » ou « discontinuité d’impédance » est une partie du guide d’ondes apte à renvoyer un écho spécifique en réponse à un signal d’interrogation, de préférence sous la forme d’une faible variation de potentiel électrique. Cet écho est modifié lorsque l’impédance de la discontinuité varie, notamment lorsqu’elle est soumise à une modification d’une propriété de son environnement local (c'est-à-dire dans la région de la discontinuité). L’impédance d’une discontinuité peut en particulier être modifiée lorsque la forme et/ou la température locale du guide d’ondes, et/ou la nature de l’environnement local, c'est-à-dire autour de la discontinuité, est/sont modifié(s). Si un seul des facteurs de modification de la discontinuité est modifié, par exemple la température locale, il existe par conséquent un lien entre l’impédance, et donc l’écho, et la valeur de ce facteur.
La discontinuité peut en particulier résulter d’une variation locale de la structure et/ou de la composition du guide d’ondes, et en particulier d’un des conducteurs du guide d’ondes et/ou d’un diélectrique disposé entre lesdits conducteurs.
Par « gaine sacrificielle", on entend une gaine apte à se décomposer, au moins partiellement, de préférence par traitement thermique.
A des fins de clarté, on distingue la gaine de protection destinée à être conservée en service, et la gaine sacrificielle, ou « temporaire », qui est utilisée pour ménager un espace d’expansion thermique au guide d’ondes, et qui a donc vocation à être éliminée.
Le diamètre équivalent d’un guide d’ondes ou d’une partie de mesure ou d’un conducteur ou d’un logement est le plus grand des diamètres transversaux de ce guide d’ondes ou de cette partie de mesure ou de ce conducteur ou de ce logement, respectivement, en considérant l’ensemble des sections transversales (c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de la longueur) le long de ce guide d’ondes ou de cette partie de mesure ou de ce conducteur ou de ce logement, respectivement, un diamètre transversal mesuré pour une section transversale étant le diamètre d’un disque présentant la même surface que cette section transversale.
Lorsque la section transversale est constante, le diamètre équivalent est donc égal au diamètre transversal quelle que soit la section transversale considérée.
Un « coude » est une région de la partie de mesure dans laquelle ladite partie de mesure change de direction de plus 45° sur une longueur inférieure à 80 cm.
Le « précurseur » d’un élément est un objet qui, lors de la fabrication du four, se transforme en cet objet. Par exemple, la préforme d’une cible est un précurseur de la cible, qui se transforme en la cible lors du frittage.
Par « préforme », on entend une pièce façonnée ou préfabriquée à partir d’un mélange particulaire, tel que par exemple un béton (classiquement par coulage et vibration) ou un pisé (classiquement par damage) et destinée à être consolidée par traitement thermique, par exemple par frittage. Les procédés de fabrication d’une préforme sont bien connus de l’homme du métier. Classiquement, les particules d’une poudre réfractaire sont mélangées à un liant temporaire et le mélange est mis sous la forme souhaitée.
Les adjectifs « premier » et « deuxième » ne sont utilisés qu’à des fins de clarté.
Sauf indication contraire, « conducteur » désigne le premier ou le deuxième conducteur électrique d’un guide d’ondes.
Dans un mode de réalisation, un précurseur de support, de préférence constitué par un précurseur de composite à matrice céramique, classiquement un préimprégné, est enroulé autour des premier et deuxième conducteurs, au moins dans la partie de mesure. Avant ou après durcissement du précurseur de matrice, le précurseur de support instrumenté ou le support instrumenté est de préférence inséré dans une gaine de protection, de préférence céramique.
La fixation sur ou l’intégration de la partie de mesure d’un guide d'ondes dans un composite à matrice céramique est particulièrement avantageuse, non seulement parce que le composite à matrice céramique protège la partie de mesure, mais aussi parce que, par construction, même lorsque le composite à matrice céramique comporte un textile tissé, il présente une microstructure irrégulière qui génère de nombreuses discontinuités de base.
Selon un quatrième mode de réalisation principal, la partie de mesure d’au moins un guide d’ondes, de préférence de chaque guide d’ondes est mobile de manière que ses dimensions puissent évoluer sous l’effet d’une variation de température en service. De préférence, la partie de mesure est montée coulissante par rapport à la cible, de préférence coulissante dans un logement, en particulier un orifice, ménagé dans la cible ou, de préférence dans le support.
De préférence encore, le logement réserve un espace d’expansion thermique, de préférence généré par élimination d’un matériau sacrificiel autour duquel au moins une partie de la cible ou du support a été formée.
Le coulissement peut également résulter de la présence d’un lubrifiant solide, de préférence du graphite, autour de la partie de mesure.
L’absence d’adhérence de la partie de mesure sur la paroi du logement peut encore résulter d’une incompatibilité entre le matériau de la cible ou du support définissant le logement d’une part et la partie de mesure d’autre part, par exemple d’une porosité élevée du matériau de la cible définissant le logement.
Le coulissement peut aussi résulter de l’insertion de la partie de mesure dans une gaine de protection, de préférence non segmentée. La segmentation d’une gaine de protection par la succession de perles diélectriques le long de la partie de mesure tend en effet à accroitre l’atténuation des signaux.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un four selon l’invention, ledit procédé comportant, pour au moins un, de préférence pour chaque guide d’ondes du réseau, les étapes successives suivantes : 1) interposition d’un matériau sacrificiel entre - la partie de mesure du guide d’ondes et - la cible ou un précurseur de la cible, ou un support, en particulier un composite à matrice céramique ou un précurseur de support, puis 2) après ou simultanément à la fabrication de la cible ou du support pour le cas où le matériau sacrificiel a été interposé dans un précurseur de la cible ou dans un précurseur du support, respectivement, élimination du matériau sacrificiel de manière à créer un dit espace d’expansion pour la partie de mesure.