INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
On utilisera les termes « intérieur » et « extérieur » pour désigner des éléments situés respectivement vers l’intérieur du cadre ou vers l’extérieur du cadre.
Le paramètre de rapport de pliage permet de rendre compte de la planéité, qui est un paramètre essentiel à l’invention, mais aussi de l’aspect « chiffonné » du scrap, qui est une caractéristique influant le rendement métal lors de l’étape de refusion.
Avantageusement, la fréquence du four à induction lors des étapes étape iv) à v) est comprise entre 50 Hz et 150 Hz. Cela a pour avantage d’améliorer la submergence des scrap.
Avantageusement, lors de l’étape vi) au moins deux moyens d’injection, localisés dans au moins deux quart de section circulaire du four, sont utilisés. Cela a pour avantage de pouvoir diminuer la quantité de gaz inerte utilisé et inerter la surface complète du bain de métal liquide Avantageusement, les au moins deux moyens d’injection sont disposés en couronne. Cela a pour avantage de pouvoir inerter de façon homogène la surface du bain de métal liquide.
Avantageusement, au moins quatre moyens d’injection sont utilisés et sont localisés dans chaque quart de section circulaire du four
Avantageusement, le chargement à l’étape iv) est réalisé de manière discontinue ou continue, de préférence à l’aide d’une vis sans fin ou une trémie ou un système de vibreur. De manière avantageuse, le moyen d’alimentation est muni d'un système de pesage afin de contrôler le poids chargé.
Avantageusement, la distance entre la surface du bain de métal liquide et la sortie de gaz inerte est inférieure ou égale à 1 m, préférentiellement 50 cm, encore plus préférentiellement 40 cm. Cela a pour avantage de pouvoir inerter efficacement sans consommation excessive de gaz.
Avantageusement, la température du bain de métal liquide lors de l’étape iv) est inférieure ou égale à 750°C, préférentiellement inférieure ou égale à 730°C, ou encore préférentiellement inférieure à 710°C, et supérieure à 680°C
Avantageusement, le scrap revêtu approvisionné à l’étape i) est constitué majoritairement à partir de scrap de récupération issu d’emballage ménager en aluminium, typiquement des boîtes de boisson usagées en aluminium. C’est-à-dire que le scrap revêtu broyé est obtenu à partir de scrap de récupération issu d’emballage ménager en aluminium, typiquement des boîtes de boisson usagées en aluminium.
FIGURES La représente la méthode permettant de mesurer la planéité d’une entité individuelle de scrap revêtu broyé.
La représente les principes de la méthode permettant de mesurer le rapport de pliage R. Les figures 2 a et 2 c représentent respectivement l’aspect d’une entité individuelle de scrap revêtu broyé approvisionné et l’aspect de la même entité individuelle dépliée. La b représente la projection orthogonale de l’entité individuelle 2 a donnant une surface maximale. La d représente le contour de la surface dépliée permettant la mesure de la surface dépliée.
La représente un schéma d’un four à induction à creuset cylindrique avec les mouvements de brassage, contenant un pied de bain initial. La a est une vue de face et la vue 4b est une vue de dessus.
La représente un schéma d’un four à induction pendant la phase iv) de chargement en scrap délaqué du procédé avec les mouvements de brassage. La a est une vue de face et la vue 5b est une vue de dessus.
la paire de lasers projetant de la lumière vers le composant cible et les une ou plusieurs molettes de réglage étant adaptées pour déplacer chacun de la paire de lasers horizontalement et verticalement afin d’aligner la lumière provenant de chacun de ladite paire de lasers avec ladite cible pour indiquer l’alignement dudit rail.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le composant laser est en outre adapté pour un montage dans la section d’âme d’un premier rail et le composant cible est en outre adapté pour un montage dans la section d’âme d’un second rail ;
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les dessins et modes de réalisation décrits dans le présent mémoire illustrent de multiples variantes de structures, d’aspects, et de caractéristiques des présents modes de réalisation, et ne doivent pas être entendus comme limitant la portée des présents modes de réalisation. On comprendra encore que les figures de dessins décrites et fournies dans le présent mémoire ne sont pas à l’échelle, et que les modes de réalisation ne sont pas limités aux agencements et fonctionnalités précis représentés.
La est une vue en perspective d’un appareil d’alignement dans lequel les rails sont désalignés, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention ;
la est une vue en perspective d’un appareil d’alignement dans lequel les rails sont en alignement, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention ;
la est une vue latérale d’un sabot de guidage, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention ;
la est une vue en perspective de dessus d’un composant laser d’un appareil d’alignement, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention ;
la est une vue en perspective de dessous d’un composant laser d’un appareil d’alignement, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention ;
la est une vue en perspective de dessus d’un composant cible d’un appareil d’alignement, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention ;
la est une vue en perspective de dessous d’un composant cible d’un appareil d’alignement, selon de multiples modes de réalisation et variantes de la présente invention.
Description détaillée de l’invention La illustre l’appareil d’alignement 5 (également désigné ici par « appareil » à des fins de concision) monté dans un rail, selon de multiples modes de réalisation et variantes. L’appareil 5 comprend un composant laser 10 et un composant cible 50 , tous deux adaptés pour un montage dans la section d’âme d’un rail. Dans certains modes de réalisation, le composant laser 10 est monté dans la section d’âme du premier rail 200 et le composant cible 50 est monté dans la section d’âme du second rail 205 . Le composant laser 10 comprend en outre une paire de lasers 45 qui projettent de la lumière 250 vers la cible 82 sur le composant cible 50 . Comme illustré sur les figures 1 et 2, la lumière 250 provenant de la paire de lasers 45 indique si les rails 200 , 205 sont ou non en alignement l’un avec l’autre. Par exemple, lorsque la lumière 250 n’est pas alignée avec la cible 82 (comme illustré sur la ), les rails 200 , 205 ne sont pas alignés. Toutefois, les rails sont en alignement lorsque la lumière 250 est alignée avec la cible 82 comme le montre la (par exemple par réglage des rails 200 , 205 jusqu’à ce qu’ils soient alignés).
Comme illustré sur les figures 3 à 7, le composant laser 10 comprend une paire de sabots de guidage 30 et le composant cible 50 comprend une paire de sabots de guidage 68 . Les sabots de guidage 30 et 68 sont adaptés pour un montage dans la section d’âme d’un rail (qui est située entre le champignon et le socle du rail). La personne du métier notera que tout type de sabot de guidage peut être utilisé selon le souhait dans l’appareil 5 pour un montage sur la section d’âme du rail particulier, notamment, mais sans s’y limiter, des sabots de guidage adaptés pour un alignement avec des rails de chemin de fer, des rails de grue, des rails MRS, des rails rainurés, des rails en T et des rails en H, ainsi que tout type de poutre tel que des poutres en H, des poutres en I, des poutres en W ; et des éléments similaires à section transversale généralement en forme de I pour un raccordement bout à bout. Un utilisateur peut échanger et sélectionner le sabot de guidage de manière à obtenir un alignement positif et une mise en prise avec tout type de rail, de poutre, ou de solive, selon le souhait.
Sur les figures 4 et 5, le composant laser 10 comprend un cadre 12 ayant une grande longueur 22 qui est raccordée solidairement à une paire de côtés opposés 15 . Dans certains modes de réalisation, la paire de côtés opposés 15 est raccordée à la grande longueur 22 selon un angle de quatre-vingt-dix degrés, et s’étend vers l’extérieur à partir de la grande longueur 22 . La paire de côtés opposés 15 et la grande longueur 22 définissent une surface interne 28 et une surface externe 25 du cadre 12 . La paire de côtés opposés 15 définit en outre une série d’ouvertures 20 qui permettent le passage de lumière provenant de la paire de lasers 45 .
La paire de sabots de guidage 30 est montée de manière réglable sur la surface externe 25 des extrémités 18 de la paire de côtés opposés 15 par une paire de molettes de verrouillage 32 . La paire de sabots de guidage 30 s’étend vers l’extérieur à partir des extrémités 18 de la paire de côtés opposés 15 et est adaptée pour un montage dans la section d’âme d’un rail.
Une portion arrière (non numérotée) de l’aimant 35 est montée sur la surface interne 28 de la grande longueur 22 . L’aimant 35 s’étend vers l’extérieur à partir du cadre 12 et est positionné entre la paire de côtés opposés 15 . La portion avant 41 de l’aimant 35 est adaptée pour se raccorder à un rail. Comme l’illustre au mieux la , une poignée d’aimant 42 est montée sur la surface externe 25 de la grande longueur 22 et est raccordée mécaniquement à l’aimant 35 . Dans certains modes de réalisation, un utilisateur peut désactiver et activer l’aimant 35 en tournant la poignée d’aimant 42 .
On remarque aussi que le système électrique présenté pourrait être à bord d'un véhicule de type scooter, motocyclette, bicyclette, etc…
Le vocable « système électrique » couvre ici un système électrique et/ou un système électronique.
Le système électrique comprend un circuit électrique comprenant au moins un composant électrique 2, formant ici le composant électrique d'intérêt, parcouru par des courants électriques significatifs. On s'intéresse en particulier à l’échauffement de ce composant électrique causé par l'effet joule dû aux courants qui le traversent.
Dans le cas illustré, on ne dispose pas d'une mesure de température directe sur le composant électrique d'intérêt. On procède donc à une estimation de la température de ce composant électrique par d'autres moyens, notamment par les moyens et le procédé proposé ici.
Le système électrique comprend un calculateur embarqué 1. Ce calculateur embarqué héberge les éléments algorithmiques mis en jeu dans l'estimation de température du composant électrique.
Le système électrique comprend un dispositif d’alimentation électrique du système électrique 9. Le dispositif d'alimentation électrique fournit de l'énergie électrique un courant électrique à une charge 22 via le composant électrique 2. Le dispositif d'alimentation peut être une batterie à base de nickel métal, à base de lithium aluminium. Le dispositif d'alimentation peut inclure des supercondensateurs.
Il peut s'agir d'un pilotage en courant continu ou d'un pilotage en courant alternatif. Le courant alternatif est utilisé en aval de l’onduleur pour relier ce dernier aux phases du moteur alors que le courant continu est utilisé dans le domaine de la batterie jusqu'à l’onduleur.
Le composant électrique 2 peut être un conducteur passif (e.g. un fil de section conséquente pour passer un courant important) ou un organe de commutation actif (relais, transistor MOSFET, thyristor, etc.). Le composant électrique 2 peut être aussi un organe de protection passif comme un fusible.
Le composant électrique 2 peut être un élément compris dans un bloc-batterie. Le composant électrique 2 peut être un élément de raccordement entre 2 cellules d’accumulateur voisines du bloc-batterie, ou un bus-barre formant collecteur pour plusieurs cellules d’accumulateur.
Le composant électrique 2 s’échauffe par le passage du courant et l'effet Joule qui en résulte. Le composant électrique 2 est refroidi par les effets de la convection, de la conduction, et des échanges radiatifs avec les éléments environnants.
Concernant les échanges par convection, l'air ambiant 6 dans lequel le composant électrique se situe circule naturellement, ou par convection forcée, et lèche le composant électrique pour échanger des calories avec le composant électrique.
Concernant les échanges radiatifs, ce sont les rayonnements électromagnétiques 7 qui se produisent mutuellement dans les 2 directions entre le composant électrique 2 et un ou plusieurs éléments environnants 8.
Si on écrit l’équation du bilan thermique concernant le composant électrique 2, on obtient l’équation notée (B) suivante :
Dans cette équation, M est la masse du composant électrique, CP est la capacité thermique du composant électrique, TC est la température actuelle du composant électrique, R ES est la résistance électrique du composant électrique, et IC le courant instantané qui le traverse.
En pratique, la résistance électrique R ES peut dépendre de sa température TC. La fonction G telle que R ES =G(TC) peut être linéaire, ou quasi-linéaire dans la plage de températures d’intérêt selon un exemple simplifié. Selon un autre exemple, la fonction R ES =G(TC) est non linéaire et on peut utiliser quelques points de référence et une fonction d’interpolation pour déterminer R ES à partir de TC. On injecte dans l’équation (A) la valeur de R ES correspondant à la TC(k) dernière valeur connue.
La nature et la distribution granulométrique de la poudre céramique sont choisies en fonction de la destination du produit non façonné humide. Toutes les poudres céramiques utilisées pour la fabrication de produits durcis destinés à des fours de verrerie peuvent être en particulier envisagés.
De préférence, la poudre céramique est constituée, pour plus de 80%, de préférence pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95% en masse de particules dont les constituants principaux sont l’alumine (Al 2 O 3 ) et/ou la zircone (ZrO 2 ) et/ou la silice (SiO 2 ) et/ou l’oxyde de chrome (Cr 2 O 3 ).
De préférence, la fraction des particules de la poudre céramique ayant une taille inférieure à 40 µm est distribuée, en pourcentages en masse par rapport à la masse de la poudre céramique, de la manière suivante :
- fraction < 0,5 µm : ≥ 4%, de préférence ≥ 5%, et/ou ≤ 6,5%, et
- fraction < 2 µm : ≥ 5%, de préférence ≥ 8%, de préférence ≥ 10%, de préférence ≥ 13% et/ou ≤ 18%, et
- fraction < 10 µm : ≥ 16%, de préférence ≥ 22%, de préférence ≥ 24% et/ou ≤ 35%, de préférence ≤ 34%, et
- fraction < 40 µm : 29-45%, de préférence ≥ 30% et/ou ≤ 40%.
Ces fractions peuvent être déterminés à l’aide d’une distribution granulométrique réalisée à l’aide d’un granulomètre laser.
De préférence, le percentile 99,5 de la poudre céramique est inférieur ou égale à 10 mm, de préférence inférieur ou égale à 8 mm, de préférence inférieur ou égale à 5 mm.
De préférence, la fraction des particules de la poudre céramique de taille inférieure à 500 µm représente plus de 50% en masse de ladite poudre céramique.
De préférence, la fraction des particules de la poudre céramique de taille comprise entre 40 µm et 500 µm est comprise entre 15 et 30%, de préférence supérieure à 17%, supérieure à 18% et/ou inférieure à 28%, inférieure à 25%, inférieure à 22%, par rapport à la masse de ladite poudre céramique.
La poudre céramique peut comporter des particules : de produits réfractaires électrofondus tels que l'ER-1681 ou l'ER-1711 produits et commercialisés par la Société Européenne des Produits Réfractaires. Ces deux produits, contiennent en pourcentage en masse, sur la base des oxydes, 32 à 54% de ZrO 2 , 36 à 51% d'Al 2 O 3 , 10 à 16% de SiO 2 et 0,2 à 1,5% de Na 2 O ; de mullite ; de zircone ; d’alumine ; d’oxyde de chrome.
Dans un mode de réalisation, la poudre céramique ne comporte pas de particules de silice.
Le précurseur de liant est choisi parmi : - une silice colloïdale présentant une surface spécifique inférieure ou égale à 150 m 2 /g, et - un mélange d’une silice colloïdale présentant une surface spécifique inférieure à 500 m 2 /g, d’une part, et d’un silane hydrolysé et/ou d’un siloxane d’autre part.
Les inventeurs ont en effet découvert qu’une silice colloïdale n’est adaptée que si elle présente une surface spécifique inférieure ou égale à 500 m 2 /g, pourvu qu’elle soit associée à un silane hydrolysé et/ou à un siloxane si sa surface spécifique est supérieure à 150 m 2 /g. Bien entendu, un silane hydrolysé et/ou à un siloxane peuvent être également présents si ladite surface spécifique est inférieure ou égale à 150 m 2 /g, mais cette présence est alors optionnelle.
En pratique, le précurseur de liant est apporté en suspension, c'est-à-dire apporté avec de l’eau.
En fonction du volume à inerter pendant la phase iv), le débit de gaz inerte à injecter est à adapter. Typiquement, s’il y a un seul moyen d’injection, localisé dans le quart de section circulaire du four contenant la zone délimitée (10), le débit de gaz inerte, préférablement le débit d’argon, est compris de 12 à 18 Nm 3 /h par m 3 à inerter pendant la phase de chargement iv). Dans le cas où il y aurait deux moyens d’injection, localisé dans le quart de section circulaire du four contenant la zone délimitée (10), le débit de gaz inerte, préférablement le débit d’argon, est compris de 6 à 9 Nm 3 /h par m 3 à inerter pendant la phase de chargement iv).
Avantageusement, lors de l’étape de chargement, le scrap délaqué, propre après délaquage est chargé à une température supérieure à 100°C pour des raisons de sécurité afin de d’éviter tout risque d’explosion associée à la présence d’humidité résiduelle contenue dans la charge. Selon un mode préféré, pour augmenter le taux de fusion et réduire la consommation énergétique, le scrap séché et délaqué est immédiatement chargé après délaquage, à une température du scrap comprise entre 200°C et 450°C, préférentiellement entre 300°C et 450°C, encore plus préférentiellement entre 400°C et 450°C. Dans le cas où le scrap propre est enfourné à une température comprise entre 300°C et 450°C, il est avantageux que la durée de séjour du scrap propre au-dessus du bain de métal liquide soit courte afin de limiter leur oxydation.
Les inventeurs ont constaté qu’il est avantageux que le bain soit couvert par un lit de scrap délaqué flottant 4 à la surface du bain liquide 52 ( ) pendant l’essentiel de la durée l’étape iv) de chargement et une partie de la durée de l’étape v) de refusion. La présence d’un lit de scrap flottant est assurée en régulant le débit d’alimentation en scrap avec le débit de refusion du scrap. Cette régulation peut être faite visuellement ou avec des moyens de pesée. La présence d’un lit de de scrap délaqué flottant permet de protéger la surface du bain de métal liquide de l’oxydation. L’essentiel de la durée de l’étape iv) correspond à une durée d’au moins 70% ou 80% ou 90% de la durée de l’étape iv). La durée de l’étape iv) est définie par le moment où on commence le chargement des scrap et la fin du chargement. La fin du chargement étant définie par le moment où la quantité de métal fondu dans le four à induction atteint son niveau de remplissage maximum.
Avantageusement, l’épaisseur du lit de scrap délaqué flottant est d’au moins 300 mm, avantageusement 1000 mm (t, ).
Pendant la phase de refusion, le lit de scrap délaqué flottant permet l’alimentation en continu du bain de métal liquide jusqu’à sa complète dissolution. La phase de chargement iv) et la phase de refusion v) se chevauchent dans le temps. En effet, les inventeurs ont constaté qu’il est avantageux qu’une entité individuelle de scrap délaqué soit maintenue à la surface du bain de métal liquide pendant une durée d’au plus 2 min, de préférence entre 30 s et 90 s, ceci pour éviter son oxydation. Il est donc important de favoriser leur submergence dans le bain de métal liquide.
Avantageusement, la submergence des scrap est améliorée en agissant sur le champ de vitesse de circulation du bain de métal de liquide de telle sorte à obtenir un champ de vitesse descendant 51 le long des parois du creuset (figures, 5, 6). Ce champ de vitesse de circulation descendant résulte des forces électromagnétiques, dites forces de Laplace, bien connues dans la conception des fours à induction à creuset. Le champ de vitesse descendant le long des parois du creuset facilite la submergence des entités individuelles de scrap délaqué présentes dans le lit de scrap délaqué flottant. Les inventeurs attribuent la rapide submergence dans le bain de métal liquide à la forme particulière des entités individuelles utilisées selon l’invention. En effet, de par leur granulométrie et leur planéité, elles s’organisent sous forme de strates empilées, comme des cartes empilées arrangées parallèlement selon leur plus grande face. Cela protège efficacement le bain de métal liquide et facilite l’introduction des entités individuelles dans le bain de métal liquide. Celles-ci glissent les unes sur les autres et plongent le long de la paroi du creuset.
Il est avantageux de favoriser un champ de vitesse descendant pendant l’étape d’élaboration du pied de bain, l’étape de chargement et l’étape de refusion.
Par la présence de bobines inductrices 101 à la périphérie du creuset 102, il est possible d’obtenir un champ de vitesse descendant 51, le long des parois du creuset permettant d’améliorer la submergence des scrap selon l’invention. Ce champ de vitesse descendant 51 créée un vortex qui facilite l’immersion des scrap.
La création d’un vortex à la surface du bain n’est pas possible si on utilise un four à induction à canal. Selon les inventeurs, un four à induction à canal ne permet pas d’obtenir les conditions favorables pour refondre des scrap selon l’invention : l’absence de vortex à la surface du bain fait que si on introduit le scrap selon l’invention, ceux-ci vont s’empiler les uns sur les autres, faire un matelas isolant et ne vont pas être immergés dans le bain de métal liquide. Si le scrap est maintenu longtemps au-dessus du bain de métal liquide, le scrap peut s’oxyder et diminuer le rendement métal.
Le champ de vitesse descendant le long des parois du creuset est obtenu en sélection la fréquence du four à induction. La sélection d’une fréquence de 50 Hz à 150 Hz, préférentiellement de 50 Hz à 70 Hz, typiquement à environ 60 Hz permet d’obtenir un champ de vitesse descendant. Les inventeurs ont constaté que ce champ de vitesse descendant induit la formation d’un dôme à la surface supérieure de bain de métal liquide. Cette forme en dôme permet d’accélérer la fusion du scrap dans le liquide. Il est aussi possible d’agir sur la puissance du four pour modifier le champ de vitesse descendant. Il est possible d’adapter la fréquence et/ou la puissance du four en fonction du niveau de remplissage du four comme des calculs magnéto-hydrodynamiques peuvent le montrer. L’empilement des entités individuelles du scrap délaqué associé à un champ de vitesse descendant est particulièrement avantageux pour la submergence des scrap dans le métal liquide et leur immersion dans le métal liquide. Avantageusement, les paramètres de puissance et de fréquence du four sont adaptés en fonction de l’épaisseur du lit de scrap délaqué et de la phase du cycle (début, fin refusion, montée en température et maintien).
Les inventeurs ont constaté que pour une masse volumique comprise entre 0.2 et 0.4 t/m3, le scrap est rapidement submergé dans le bain de métal liquide. Cela évite ainsi l’oxydation du scrap et permet de maximiser le rendement métal lors de la fusion.
L’étape de refusion consiste à fondre le lit de scrap. L’étape de refusion dure pendant tout le temps pendant lequel il y a à la surface du bain de métal liquide un lit de scrap flottant. Il est avantageux que pendant cette étape de refusion, le moyen d’alimentation soit retiré de telle sorte à ce qu’il n’y ait plus de zone de passage 1700.
Pendant l’étape de refusion du lit de scrap (étape v)), les mêmes conditions d’inertage que celles opérées pendant la phase de chargement iv) sont de préférence réalisées. Le gaz inerte est injecté dans un seul quart de section circulaire du four à induction. Les inventeurs ont en effet constaté que malgré le vortex initié par le champ de vitesse descendant, la majorité des entités individuelles de scrap ont tendance à s’immerger du côté de la zone délimitée. C’est pourquoi il est avantageux de maintenir l’inertage du côté de la zone délimitée.