INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ces différents avantages permettent d’employer les ondes ultrasonores à deux fins dans un réacteur selon l’invention lorsqu’il est mis en œuvre pour une réaction physique et/ou chimique impliquant des solides.
Selon une première possibilité, les ondes ultrasonores peuvent être employées à titre préventif dans un réacteur selon l’invention où a lieu une réaction impliquant des solides, à savoir pour éviter la formation de dépôt solide au sein des canaux traversants, qui induit sinon une perte des performances du réacteur, voire qui le rendent inutilisable en cas de colmatage total.
Plus précisément, un objet particulier la présent invention est un procédé permettant de limiter la formation de dépôt solide au sein des canaux traversants d’un réacteur de chimie continue du type précité, comprenant : - au moins une étape (e) de réaction physique et/ou chimique conduite au sein d’au moins une partie desdits canaux traversants, où ladite réaction est effectuée en présence d’un solide introduit en amont desdits canaux ; et/ou ladite réaction conduit, au sein des canaux traversants, à la formation d’un solide, et - au moins une étape (e1) d’application d’une onde ultrasonore à la pièce monobloc à partir de la source ultrasonore pendant ladite étape (e).
L’application d’ondes ultrasonores de l’étape (e1) peut avantageusement être effectuée de façon continue durant toute la durée de l’étape (e). Pour ce faire, l’application d’onde ultrasonore peut être effectuée en mode continu durant la totalité de l’étape (e). Selon une autre alternative possible, l’application de l’onde ultrasonore peut être effectué en mode pulsé, à savoir en alternant de façon cyclique de courtes périodes (allant typiquement de 10 ms à 2 secondes) d’application d’ondes ultrasonore, suivies de courtes périodes (typiquement de 200 ms à 5 secondes) sans application d’ondes ultrasonores (dites « périodes blanches »).
Selon une autre possibilité (compatible au besoin avec la possibilité précédente employant l’onde ultrasonore à titre préventif), l’application de l’onde ultrasonore peut être employée à titre « curatif » dans un réacteur selon l’invention où a eu lieu précédemment une réaction impliquant des solides, à savoir pour éliminer en tout ou partie un dépôt solide qui s’est formé au sein des canaux traversants lors de ladite réaction. Dans ce cadre, les travaux des inventeurs ont maintenant permis de mettre en évidence que, de façon surprenante, cette élimination s’avère particulièrement efficace en employant un microréacteur selon l’invention, où l’application de l’onde ultrasonore s’avère conduire à une élimination substantielle -sinon totale- des dépôts solides, comme l’illustre les exemples donnés à la fin de la présente description.
En d’autres termes, un autre objet de la présente invention est un procédé permettant d’éliminer un dépôt solide formé au sein des canaux traversants d’un microréacteur du type précité, comprenant : - au moins une étape (e) de réaction physique et/ou chimique conduite au sein d’au moins une partie desdits canaux traversants, où ladite réaction est effectuée en présence d’un solide introduit en amont desdits canaux ; et/ou ladite réaction conduit, au sein des canaux traversants, à la formation d’un solide, et où un dépôt solide se forme lors de l’étape (e1) ; et - au moins une étape (e2) d’application d’une onde ultrasonore à la pièce monobloc à partir de la source ultrasonore après ladite étape (e).
Comme l’étape (e1) décrite ci-dessus, l’étape (e2) peut être conduite en mode continu en mode continu ou en mode pulsé, de préférence dans les conditions décrites pour l’étape (e1).
Bien que la mise en œuvre conjointe et successive des étapes (e1) et (e2) ne soit pas exclue selon l’invention, l’étape (e2) trouve surtout un intérêt lorsque l’étape (e1) n’est pas employée. Dans ce cas, l’étape (e2) est le plus souvent mise en œuvre uniquement lorsqu’un dépôt de solide survient, qui induit un colmatage total ou complet, détectable notamment une augmentation de la perte de charge dans le réacteur. L’étape (e2) se révèle particulièrement efficace et permet une élimination du dépôt solide et un retour à la perte de charge nominale du réacteur après de très faibles temps d’application de l’onde ultrasonore, à savoir typiquement entre 1 et 10 minutes et le plus souvent moins de 3 minutes. Cette possibilité de post-traitement très rapide et efficace des dépôts solides, qui nécessite un temps d’intervention quasi négligeable en cas de colmatage, constitue un autre avantage très intéressant du procédé de l’invention, qui autorise donc au besoins la possibilité de se passer totalement du mode préventif (à savoir la possibilité de ne pas du tout mettre en œuvre l’étape (e1)), ce qui a un impact positif direct sur les coûts de procédés. En particulier, le traitement curatif selon l’invention peut être appliqué en n’immobilisant l’outil de production que sur des durées très courtes (bien inférieures à celle d’une intervention de démontage et curage des conduits sur des dispositifs de l’état de la technique, lorsqu’une telle intervention de démontage et curage s’avère possible, ce qui n’est pas toujours le cas avec les dispositifs actuellement connus où l’encrassage peut s’avérer irréversible).
Différents aspects particuliers de l’invention ainsi que des modes de réalisation possibles sont décrits plus en détails ci-après.
La pièce monobloc et les canaux qui la traversent
Le calculateur est ici programmé pour appliquer une formule différente selon que le maillon A, B, C soit figé ou non-figé.
Pour les maillons figés (coefficient binaire de modulation égal à zéro), le calculateur calcule les intervalles de tolérance selon la formule : dans laquelle IT i est l’intervalle de tolérance du maillon figé i, P P S l’indice de performance sévérisé, D i,figé la dispersion prévisionnelle du maillon figé i .
Pour les maillons non-figés (coefficient binaire de modulation égal à un), le calculateur calcul les intervalles de tolérance selon la formule : dans laquelle IT i est l’intervalle de tolérance du maillon non-figé i , P P S l’indice de performance sévérisé, D i,non figé la dispersion prévisionnelle du maillon non-figé i , R le coefficient d’ajustement et B i le coefficient de faisabilité du maillon i .
Dans l’exemple de la , l’intervalle de tolérance IT A du maillon A est égal à ±0,647, l’intervalle de tolérance IT B du maillon B est égal à ±0,27, l’intervalle de tolérance IT C du maillon C est égal à ±0,267. Les intervalles de tolérance déterminés sont dans l’unité utilisateur de la condition fonctionnelle F (ici en mm) et sont en rapport avec l’exigence de capabilité visée.
A titre comparatif, le mode arithmétique, en divisant l’intervalle de tolérance IT F de la cote fonctionnel F par le nombre de maillons A, B, C, aboutit à des intervalles de tolérance plus faible, de l’ordre de ±0,25, pour chacun des trois maillons A, B, C.
Avantageusement, on observe que la condition fonctionnelle F est statistiquement respectée puisque le carré de l’intervalle de tolérance IT F de la condition fonctionnelle F est bien égal à la somme des carrés des intervalles de tolérance IT A , IT B , IT C des maillons A, B, C déterminés à l’étape E9. On s’assure ainsi que le mode de calcul statistique est respecté à savoir que la somme des carrés des intervalles de tolérance des maillons (supposés indépendants) est égale au carré de l’intervalle de tolérance de la condition fonctionnelle.
Les intervalles de tolérance IT A , IT B , IT C calculés à l’étape E9 peuvent ensuite être transmis au fabricant, par exemple au moyen de l’interface de sortie du calculateur.
D’après la formule des intervalles de tolérance non-figés, on comprend donc bien que le coefficient d’ajustement R permet notamment de répartir l’intervalle de tolérance disponible IT disponible de la condition fonctionnelle IT F entre les maillons non-figés tout en respectant la condition fonctionnelle. De même, il apparait bien comment les coefficients de faisabilité B A , B B , B C, permettent d’ajuster les intervalles de tolérance IT A , IT B , IT C en fonction de considérations pratiques liées à la fabrication des pièces 1, 2, 3.
Dans un second mode de réalisation, l’étape E7 n’est pas mise en œuvre. Cela revient, par rapport au premier mode de réalisation de la , pour les calculs ultérieurs à l’étape E7 effectués par le calculateur et détaillés ci-dessus, à fixer les coefficients de faisabilité de tous les maillons à la valeur par défaut, ici de 100%.
Dans un troisième mode de réalisation, aucun maillon n’est figé, ce qui est équivalent à ne pas mettre en œuvre l’étape E6. Cela revient, rapport au premier mode de réalisation de la , pour les calculs ultérieurs à l’étape E6 effectués par le calculateur et détaillés ci-dessus, à fixer un coefficient binaire de modulation à un pour tous les maillons.
Lorsque les deuxième et troisième modes de réalisation sont combinés, c’est-à-dire lorsque aucun maillon n’est figé et que les coefficients d’ajustement ne sont pas calculés, l’intervalle de tolérance de chaque maillon est alors intégralement calculé comme l’indice de performance sévérisé multiplié par la dispersion prévisionnelle dudit maillon.
La demanderesse a démontré, notamment au moyen de simulations de Monte-Carlo, que le risque statistique de « défaillance » du mode de calcul, c’est à dire la probabilité de ne pas satisfaire l’exigence (i.e. la robustesse) de décentrage de la condition fonctionnelle F au travers des rares combinaisons d’évènements critiques susceptibles de conduire à un cumul de décentrage dépassant le décentrage maximal acceptable du nominal de la condition fonctionnelle, était environ égal à 5% avec deux maillons prépondérants. Ce risque est acceptable et comparable à ce qui est couramment appelé le « risque fournisseur » en contrôle qualité, c’est-à-dire ici de rejeter une population conforme ce que l’on peut traduire ici par dépasser le seuil de robustesse, c’est-à-dire le décentrage maximal acceptable du nominal de la condition fonctionnelle malgré une construction de la chaîne de cotes cohérente. En effet, le non-respect de la condition fonctionnelle, survient uniquement lorsque de rares combinaisons d’évènements critiques se produisent, à savoir lorsque les maillons prédominants sont tous proches du minimum des intervalles de tolérances ou tous proches du maximum des intervalles de tolérances.
Quel que soit le mode de réalisation du procédé de calcul d’une chaîne de cotes présenté ci-dessus, ce dernier permet de mettre œuvre la fabrication des pièces 1, 2, 3 représentées par les maillons A, B, C de la chaîne de cotes.
Un tel procédé de fabrication des pièces 1, 2, 3, représentées par les maillons A, B, C de la chaîne de cotes devant respecter la condition fonctionnelle F, comprend les phases suivantes.
Dans une première phase, le calcul des intervalles de tolérance IT A , IT B , IT C de chaque maillon A, B, C au moyen des étapes du procédé de calcul d’une chaîne de cotes ( ).
Dans une deuxième phase, le procédé comprend une étape de fabrication des pièces 1, 2, 3 en respectant les intervalles de tolérance IT A , IT B , IT C déterminés dans la première phase. Pour chaque pièce 1, 2, 3, le respect de son intervalle de tolérance IT A , IT B , IT C signifie que la caractéristique correspondant au maillon A, B, C représentant ladite pièce 1, 2, 3 est comprise dans l’intervalle défini par : le nominal dudit maillon A, B, C plus ou moins l’intervalle de tolérance IT A , IT B , IT C dudit maillon A, B, C.
L’invention trouvera son application dès que l’un des logements est occupé par une telle sphère 44, 46 et que le logement en cause est un logement multivoies 24, 26. Le ou les autres logements peuvent par être occupés par un autre organe qu’une sphère (par exemple une aiguille) et/ou le ou les autres logements peuvent être aussi des logements dans lesquels seulement deux conduits débouchent parmi lesdits premiers conduits d’entrée et/ou sortie et/ou de raccordement (Il s’agit alors de logements à deux voies).
Pour permettre un grand nombre de possibilités de circulations du fluide frigorigène, le nombre de logements est d’au moins deux, et il peut être limité à deux. Le nombre de conduits d’entrée et/ou sortie est d’au moins quatre, mais peut, bien entendu, être supérieur.
Les sphères 44, 46 sont mobiles en rotation respectivement dans les logements 24, 26 autour d’un axe de rotation A, B. Plus particulièrement, la sphère 44 est entraînée en rotation par un arbre 52 d’axe A et la sphère 46 est entraînée en rotation par l’intermédiaire d’un arbre 54 d’axe B.
Les évidements 48, 50 des sphères 44, 46 sont configurés pour contrôler la circulation du fluide entre le ou lesdits premiers conduits d’entrée et/ou sortie 28, 30, 32, 34 et/ou ledit conduit de raccordement 36 en fonction de positions angulaires spécifiques des sphères 44, 46 et donc des évidements 48, 50.
Dans l’exemple de réalisation qui a été représenté ici, et de manière non limitative de l’invention, chaque évidement 48, 50 est conformé sous la forme d’un canal coudé. Ainsi, le canal coudé 48 permet de mettre en communication le premier conduit d’entrée et/ou sortie 30 sélectivement avec le premier conduit d’entrée et/ou sortie 28 ou bien avec la branche 36a du conduit de raccordement 36 par rotation de la sphère 44 selon deux positions angulaires extrêmes opposées. De même, le canal coudé 50 permet de mettre en communication la branche 36b du conduit de raccordement 36 avec le premier conduit d’entrée et/ou sortie 32 ou bien avec le premier conduit d’entrée et/ou sortie 34 par rotation de la sphère 46 selon deux positions angulaires extrêmes opposées.
Les sphères 44, 46 ne sont pas forcément limitées à ces positions extrêmes. Par exemple au moins une des sphères 44, 46 peut être apte à contrôler la circulation et le débit dudit fluide entre lesdits premiers conduits d’entrée et/ou sortie et/ou ledit conduit de raccordement dans une ou plusieurs positions angulaires intermédiaires déterminées de la sphère 44, 46. Ainsi il est possible notamment de créer une détente du fluide réfrigérant grâce à des positions intermédiaires des évidements 48, 50.
Avantageusement, le module permet une gestion facilitée de l’étanchéité par un contact direct entre le corps commun et chacune des sphères 44, 46 des organes sélecteurs 40, 42. En particulier, le conduit de raccordement peut n’être muni d’un organe d’étanchéité qu’à une seule de ses extrémités.
Elle permet ainsi de se dispenser de cartouches intermédiaires, ce qui permet accroît encore le niveau d’intégration offert par le module, de simplifier l’étanchéité et d’éviter de pratiquer des usinages superfétatoires dans le corps 20.
Comme on peut le voir sur les figures, chaque organe sélecteur 40, 42 comprend un actionneur 56, 58, comportant par exemple un moteur électrique respectif, qui entraîne l’arbre correspondant 52, 54 associé à la sphère 44, 46 pour entraîner celle-ci en rotation.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 2 à 5, le corps 20 délimite une paroi 57, 59 de séparation entre chaque actionneur 56, 58 et le logement multivoies 24, 26. Cette paroi de séparation 57, 59 est traversée par l’arbre 52, 54 de l’actionneur 56, 58 correspondant.
De préférence, le corps 20 comporte un lamage 61, 63 associé à chaque actionneur 56, 58, qui débouche dans une face externe correspondante 65, 67 du corps 20. Une paroi de fond de ce lamage 61, 63 constitue ladite paroi de séparation 57, 59. L’actionneur 56, 58 pour sa part comprend un carter 69, 71 dont une première partie 73, 75 est reçue dans ledit lamage 61, 63. Le carter 69, 71 de l’actionneur 56, 58 comporte en outre une deuxième partie 77, 79 qui est traversée par des vis 81 qui sont reçues dans des taraudages 83 disposés autour dudit lamage 61, 63.Pour assurer une étanchéité des sphères 44, 46 dans les logements, le module 12 comprend, au moins un premier organe d’étanchéité correspondant 60, 62 en appui sur le corps 20 et en contact glissant avec la sphère 44, 46. Cet organe 60, 62 est situé dans une première section de passage 64, 66 par laquelle ledit conduit de raccordement 36 ou l’un des premiers conduits d’entrée et/ou sortie 34 débouche respectivement dans le logement 24, 26.
Ainsi, dans le cas présent, un premier organe d’étanchéité 60 est situé dans la première section de passage 64 par laquelle le conduit de raccordement 36 débouche dans le logement 24 tandis qu’un autre premier organe d’étanchéité 62 est situé dans une autre première section de passage 66 par laquelle un des premiers conduits d’entrée et/ou sortie 34 débouche dans le logement 26.
Dans le mode de réalisation illustré, le module 12 comprend pour chacun des logements 24, 26, un organe tubulaire de maintien 68, 70 qui est reçu dans l’un des conduits d’entrée et/ou sortie 28, 32 débouchant dans le logement 24, 26 correspondant, pour maintenir en position la sphère associée 44, 46 dans ce logement 24, 26. La sphère 44, 46 est insérée dans son logement 24, 26 par le conduit d’entrée/sortie accueillant cet organe tubulaire de maintien 68, 70.
Cet organe tubulaire de maintien 68, 70 peut par exemple consister en un bouchon fileté ouvert, aussi connu sous le nom de « presse-étoupe », qui est reçu dans un taraudage correspondant formé à l’intérieur du premier conduit 28, 32 en cause. Le serrage de chaque bouchon fileté 68, 70 permet de contrôler le serrage de la sphère 44, 46 dans le logement 24, 26.
Comme l’illustrent les figures 2 et 5, le module de distribution 12 comprend pour chaque sphère 44, 46, un deuxième organe d’étanchéité 72, 74 qui prend appui sur l’organe tubulaire de maintien 68, 70 et en contact glissant avec la sphère 44, 46 de l’organe sélecteur 40, 42. De la même manière que pour le premier organe d’étanchéité, le deuxième organe d’étanchéité 72, 74 est situé dans une deuxième section de passage 76, 78 entre le logement 24, 26, d’une part, et le premier conduit d’entrée et/ou sortie 28, 32 équipé dudit organe de maintien muni dudit deuxième organe d’étanchéité.
Avantageusement, les premiers organes d’étanchéité 60, 62 et les deuxièmes organes d’étanchéité 72, 74 sont respectivement situés de façon diamétralement opposée par rapport aux sphères 44, 46. Cette configuration permet, quand bien même plus d’un conduit d’entrée et/ou sortie débouche dans le logement 24, 26, de n’utiliser qu’un unique premier organe d’étanchéité par logement, agencé en regard d’un unique deuxième organe d’étanchéité 72, 74 porté par l’organe tubulaire de maintien 68, 70. Ici, le premier organe d’étanchéité 60 est prévu au niveau du conduit de raccordement 36, et le premier organe d’étanchéité 62 est prévu au niveau du conduit d’entrée/sortie 34.
Le calcul de la chaîne de cotes permet ensuite de déterminer les intervalles de tolérance des maillons pour que l’intervalle de tolérance de la condition fonctionnelle soit respecté.
Le mode de calcul dit « arithmétique » est encore aujourd’hui le plus utilisé pour calculer des chaînes de cotes. Ce mode de calcul consiste à répartir l’intervalle de tolérance de la condition fonctionnelle entre les maillons. Classiquement, l’intervalle de tolérance de la condition fonctionnelle est réparti à parts égales entre les maillons. Dans l’exemple précité, avec deux maillons (rail et glissière), le mode arithmétique donne un intervalle de tolérance du rail et un intervalle de tolérance de la glissière chacun égal à ±0,1 mm (c’est-à-dire ±0,2/2).
Le mode de calcul arithmétique est particulièrement sûr puisque, par définition, si les pièces sont dans leurs intervalles de tolérance, la condition fonctionnelle l’est aussi, et l’assemblage des pièces sera fonctionnel.
Toutefois, le mode de calcul arithmétique impose des petits intervalles de tolérance pour les maillons, typiquement inversement proportionnel au nombre de maillons dans la chaîne de cotes. Cela rend la fabrication des pièces particulièrement couteuse puisqu’il faut investir dans un outillage précis et donc couteux afin de respecter les intervalles de tolérance.
Présentation de l'invention Dans ce contexte, la présente invention propose un procédé, mis en œuvre par ordinateur, de calcul d’une chaîne de cotes comprenant au moins deux maillons associés à des pièces à fabriquer et à assembler, ladite chaîne de cote devant respecter une condition fonctionnelle, le procédé comprenant les étapes suivantes : - acquisition, pour chaque maillon, d’une dispersion prévisionnelle ; - détermination d’un décentrage maximal acceptable d’un nominal, le décentrage maximal acceptable étant commun à tous les maillons ; - choix d’un indice de performance cible représentatif d’un objectif de conformité lors de la fabrication des pièces ; - calcul d’un indice de performance sévérisé, supérieur à l’indice de performance cible, sur la base de l’indice de performance cible et du décentrage maximal acceptable ; - calcul, pour chaque maillon, d’un intervalle de tolérance sur la base d’un produit entre l’indice de performance sévérisé et la dispersion prévisionnelle dudit maillon.
Ainsi, grâce à l’invention les intervalles de tolérance des maillons sont plus grands qu’avec le mode de calcul arithmétique car ils résultent d’un calcul statistique fondé sur la somme des variances de variables aléatoires (supposées indépendantes) associées aux maillons. L’idée sous-jacente est que, bien que la somme des intervalles de tolérances des maillons puisse être plus grande que l’intervalle de tolérance de la condition fonctionnelle, il est statistiquement peu probable que les pièces soient toutes décentrées en même temps et d’un même côté à une extrémité de leur intervalle de tolérance. Calculer des intervalles de tolérance plus grands au regard d’une hypothèse statistique est donc acceptable.
Avoir des intervalles de tolérance plus grand permet ainsi de réduire les coûts de production en investissant dans des outils moins précis et moins onéreux. Cela revient à donner une marge opérationnelle plus grande au fabriquant des pièces qu’avec le mode arithmétique.
De façon remarquable, le mode de calcul selon l’invention propose de prendre en compte une dispersion prévisionnelle des maillons. Cette disposition prévisionnelle est ici issue d’un retour d’expérience du fabricant ou du fournisseur qui est représentative d’une estimation sur une précision de fabrication de la pièce. Cela permet donc de prendre en compte, dès le calcul de la chaîne de cotes, la pratique qu’a le fabricant ou le fournisseur dans la fabrication des pièces.
De plus, le mode de calcul de chaîne de cotes selon l’invention propose d’introduire un décentrage maximal acceptable d’un nominal qui est commun à tous les maillons de la chaîne de cotes au travers d’une exigence de conformité élevée qui est représentée par l’indice de performance ou de capabilité sévérisé. L’introduction de ce décentrage acceptable, qui donne une marge opérationnelle au fabricant, a cependant une contrepartie : elle contraint la dispersion de production au travers de l’indice de performance sévérisé. Ce décentrage maximal acceptable introduit en phase ingénierie amont permet aussi d’anticiper voire de gérer des difficultés de mise au point en phase projet, c’est-à-dire avant le passage en vie série