INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue simplifiée d’une turbomachine selon l’art antérieur la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale et partielle d’une soufflante d’une turbomachine d’aéronef, selon l’art antérieur la est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un carter de soufflante, selon l’art antérieur la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale partielle d’un carter de soufflante, selon l’art antérieur la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale partielle d’un carter de soufflante selon l’invention, la est une est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un élément de fixation partiel de l’enveloppe annulaire ou du panneau annulaire abradable du carter de la selon une première variante, la est une est une représentation schématique d’une vue en perspective d’une cartouche annulaire abradable du carter de la sur laquelle est disposée un élément de fixation partiel selon une seconde variante, la est une est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un élément de fixation partiel de l’enveloppe annulaire ou du panneau annulaire abradable du carter de la selon une troisième variante, la est une est une représentation schématique d’une vue en perspective d’une cartouche annulaire abradable du carter de la sur laquelle est disposée un élément de fixation partiel selon une cinquième variante, la est une est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un élément de fixation partiel de l’enveloppe annulaire ou du panneau annulaire abradable du carter de la selon une quatrième variante, la est une est une représentation schématique d’une vue en perspective d’une cartouche annulaire abradable du carter de la sur laquelle est disposée un élément de fixation partiel selon une sixième variante la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une enveloppe annulaire du carter de la selon une première variante, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une enveloppe annulaire du carter de la selon une seconde variante, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une cartouche annulaire abradable du carter de la selon une première variante, la est une représentation schématique d’une vue en coupe axiale d’une cartouche annulaire abradable du carter de la selon une seconde variante, la est une représentation schématique d’une vue en perspective d’une cartouche annulaire abradable partiel du carter de la selon une troisième variante,
Description détaillée de l’invention Par convention, dans la description ci-après, les termes « longitudinal » et « axial » qualifient l'orientation d'éléments structurels s'étendant selon la direction d’un axe longitudinal. Cet axe longitudinal correspond sensiblement à un axe de rotation d’une turbomachine. Les termes « radial » ou « vertical » qualifient une orientation d'éléments structurels s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal. Les termes « intérieur » et « extérieur », et « interne » et « externe » sont utilisés en référence à un positionnement par rapport à l’axe longitudinal. Ainsi, un élément structurel s'étendant selon l'axe longitudinal comporte une face intérieure tournée vers l'axe longitudinal et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure. Les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine.
La représente une vue simplifiée d’une turbomachine 100 d’un aéronef par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur.
La turbomachine comprend d’amont en aval, c’est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux F de gaz, une soufflante 110, au moins un compresseur basse pression 102 1 , un compresseur haute pression 102 2 , une chambre de combustion 104, une turbine haute pression 106 2 , au moins une turbine basse pression 106 1 , et une tuyère d’éjection 108 des gaz de combustion sortant des turbines.
Un rotor du compresseur haute pression 102 2 est relié à un rotor de la turbine haute pression 106 2 par un arbre haute pression et forment ainsi un corps haute pression. Au moins un rotor d’un compresseur basse pression 102 1 est relié à un rotor d’une turbine basse pression par un arbre basse pression, et forment ainsi au moins un corps basse pression 106 1 . L’arbre basse pression traverse coaxialement l’arbre haute pression et entraine, directement ou par l’intermédiaire d’un réducteur, un rotor de la soufflante 110.
Avantageusement, ni la conduite de balayage ni la ligne de captage peuvent ne comprendre une pompe ou un ventilateur. En effet, les pressions et les débits mis en œuvre assurent la circulation des gaz au sein de l’installation. Cette configuration permet de simplifier la conception de l’installation de moteur à combustion interne, et évite une consommation d’énergie pour le balayage et le recyclage des gaz résiduels.
Selon un exemple non limitatif, l’installation peut être mise en œuvre au moyen d’au moins une des phases suivantes : Lorsque le moteur à combustion interne fonctionne à des niveaux de charges faibles à moyennes, avec l’éventuelle vanne de la ligne d’admission (vanne papillon) partiellement fermée, c’est-à-dire avec une pression plénum inférieure à la pression atmosphérique, les gaz résiduels du carter sont aspirés dans la ligne de captage, qui relie la sortie du système de déshuilage au plénum d’admission (le plénum d’admission étant le volume compris entre le papillon des gaz et les soupapes d’admission), De plus, pour un moteur suralimenté, lorsque le moteur à combustion interne fonctionne sur des niveaux de charge élevés avec activation du compresseur d’air, la pression du plénum d’admission devient supérieure à la pression atmosphérique. Dans ce mode de fonctionnement, l’éventuel clapet anti-retour de la ligne de captage se ferme, et les gaz résiduels du carter dilués sont aspirés dans la branche de la ligne de captage, qui relie le système de déshuilage à l’entrée du compresseur d’air.
L’installation de moteur à combustion interne à hydrogène selon l’invention est particulièrement adaptée à une application embarquée, par exemple au sein d’un véhicule : poids lourd, navire, engin de chantier, aéroglisseur, etc. Toutefois, l’invention est également adaptée à une application stationnaire.
En outre, l’invention concerne un procédé de commande d’une installation de moteur à combustion interne à hydrogène. Le procédé de commande est adapté à une installation de moteur à combustion interne à hydrogène selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites précédemment. Pour ce procédé, on met en œuvre les étapes suivantes : On mesure la concentration en hydrogène dans la ligne de captage au moyen du capteur de concentration en hydrogène ; et On injecte de l’air à la pression atmosphérique dans le carter du moteur à combustion interne pour balayer le carter, en fonction de la mesure en concentration d’hydrogène dans ladite ligne de captage.
Le procédé selon l’invention permet de diluer l’hydrogène présent dans le carter du moteur à combustion interne, et permet le balayage de l’hydrogène. Ainsi, l’hydrogène peut être capté dans la ligne de captage, puis peut être réintroduit (recyclé) en tant que carburant dans la ligne d’admission. De préférence, on peut injecter de l’air pour le balayage lorsque la concentration dans la ligne de captage est supérieure à un seuil prédéfini. De plus, le cas échéant, on peut commander le débit d’air dans la conduite de balayage en fonction de la concentration mesurée. Par exemple, si la valeur mesurée par le capteur de concentration d’hydrogène s’approche de la limite qui a été prédéfinie à savoir LIE – X, (donc environ 4% - X pour l’hydrogène) le procédé modifie l’ouverture les éventuelles vannes pilotées de manière à augmenter le débit d’air balayant le carter bas moteur. On rappelle que X en % est la marge de sécurité fixée par rapport à la LIE de l’hydrogène. X peut varier de 0 à environ 4%. En plus d’un besoin d’une marge de sécurité, la calibration de la valeur X en % peut être liée à la volonté d’ajuster le débit d’air pour rester dans la zone de débit optimale de fonctionnement du système de déshuilage, tout en restant en dessous de la LIE dans le carter bas moteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé peut comprendre en outre une étape de diagnostic de l’usure d’au moins un segment d’un piston du moteur à combustion interne en fonction notamment de la mesure de concentration d’hydrogène par le capteur de concentration d’hydrogène. Par exemple, si la valeur d’hydrogène mesurée par le capteur dépasse la valeur de LIE pendant plus de Y secondes, Y pouvant étant un paramètre calibrable prédéfini, le contrôle moteur peut informer d’un défaut du système, notamment via un message sur l’ordinateur de bord, et peut également déclencher l’arrêt du moteur.
Selon un aspect de l’invention, à une fréquence (prédéfinie) qui est paramétrable, le procédé de commande peut faire un test de fermer l’éventuelle vanne pilotée de la conduite de balayage. Si la valeur d’hydrogène reste faible alors que l’éventuelle vanne pilotée de la conduite de balayage est fermée, cela signifie qu’il y a un défaut de mesure de la concentration en hydrogène ou un défaut sur l’éventuelle vanne ou l’éventuel clapet antiretour. Un tel défaut peut être remonté via l’ordinateur de bord.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, des stratégies de contrôle peuvent être également lancées lors de la demande d’arrêt moteur. Le but de ces stratégies est d’aider à respecter les normes sur les émanations d’hydrogène ou autres polluants du véhicule à l’arrêt en stationnement issus du carter bas moteur (vapeur d’huile, sous-produit issu de dégradations de l’huile par la combustion). A la demande d’arrêt du moteur, l’éventuelle vanne de la conduite de balayage peut s’ouvrir complètement de manière à maximiser le débit d’air de balayage et diminuer au maximum la présence d’hydrogène et autres composants polluants dans le carter bas moteur. Dans un second temps, les éventuelles vannes pilotées de la conduite principale et de la conduite de balayage se ferment complètement de manière à empêcher la sortie d’hydrogène et autres polluants résiduels même encore présentes en trace infime dans le carter bas moteur vers l’atmosphère via le conduit d’entrée d’air du moteur.
Selon un aspect, le procédé de commande peut comporter en outre une étape de détermination du débit massique d’hydrogène à injecter, puis une étape d’injection de ce débit déterminé d’hydrogène directement ou indirectement dans le cylindre du moteur à combustion interne. Pour cette réalisation, on peut déterminer le débit massique d’hydrogène recirculé à l’admission à partir de la mesure de concentration d’hydrogène dans la conduite de captage, et à partir des éventuelles mesures de débit ou de différence de pression. Puis, on peut déterminer un débit d’hydrogène à injecter au moyen de la formule suivante :
avec le débit massique d’hydrogène à injecter, une consigne de débit massique déduite du point de fonctionnement du moteur à combustion interne (notamment régime, couple), et le débit massique d’hydrogène recirculé issu de la mesure de concentration en hydrogène dans la ligne de captage.
Cette commande va dans le sens de réduire les quantités à injecter et évite donc des sur-richesses conduisant à la production d’oxyde d’azote. En effet, bien que la combustion d’hydrogène ne produise pas de CO 2 , sa combustion à haute température génère la formation d’oxyde d’azote, un polluant réglementé à l’échappement des véhicules à propulsions thermiques. Plus la richesse du mélange air et hydrogène est élevée, plus la formation d’oxyde d’azote augmente. La richesse cible type pour rester à des niveaux d’émissions d’oxyde d’azote acceptable pour passer les normes sans dispositif de post-traitement échappement excessif est de l’ordre de 0.4. Le dispositif permet également d’améliorer le rendement du moteur en limitant la quantité d’hydrogène injectée au juste nécessaire.
Le procédé de commande peut comprendre en outre, au moins une des étapes suivantes (notamment en fonction de la variante de réalisation de l’installation de moteur à combustion interne) : On peut séparer l’huile et l’hydrogène du fluide capté dans la ligne de captage, de manière à injecter seulement du gaz dans la ligne d’admission. On peut mesurer ou on estimer la température des gaz d’admission, pour adapter la commande du moteur à combustion interne, et On peut comprimer l’air dans la ligne d’admission pour réaliser une suralimentation du moteur à combustion interne.
La illustre, schématiquement et de manière non limitative, une installation de moteur à combustion interne selon un premier mode de réalisation. Ce mode de réalisation concerne une installation de moteur à combustion interne suralimenté à injection directe utilisant partiellement ou totalement de l’hydrogène en tant que carburant. L’installation comprend un moteur à combustion interne avec au moins un cylindre 21, dans lequel coulisse un piston 28. Le piston 28 actionne un système de bielle – manivelle - vilebrequin 23, agencée dans un carter 20 (en l’occurrence un carter bas moteur), dans lequel se trouve de l’huile 24. Le piston 28 et la culasse du moteur limitent une chambre de combustion, qui comprend au moins une soupape d’admission 15, au moins une soupape d’échappement 27, et une éventuelle bougie d’allumage. Pour le mode de réalisation de la à injection directe, la chambre de combustion comprend également un injecteur d’hydrogène 25. Le piston 28 comporte plusieurs segments 22, dont l’étanchéité avec le cylindre 21 peut être imparfaite et laisser passer de l’hydrogène dans le carter bas moteur 20.
La soupape d’admission 15 est reliée à une ligne d’admission 6. La ligne d’admission 6 comprend successivement de l’entrée d’air 19 à la soupape d’admission 15 les composants suivants : un filtre d’air 1, une vanne pilotée 2, un débitmètre 16, un compresseur 13, une vanne pilotée 14, un capteur de pression et/ou de température 18.
La soupape d’échappement 27 est reliée à une ligne d’échappement 26. Cette ligne d’échappement peut comporter une turbine (non représentée), notamment d’un turbocompresseur, et un système de post-traitement des gaz d’échappement (non représenté) par exemple un moyen de catalyse à réduction sélective des NOx.
La ligne d’admission 6 comprend une conduite de balayage 4, qui est une dérivation de la ligne d’admission à la sortie du filtre à air 1, et qui conduit l’air à la pression atmosphérique au sein du carter bas moteur 20. La conduite de balayage 4 comprend une vanne pilotée 3, un débitmètre 17 et un clapet anti-retour 5 en entrée du carter 20.
Par « métabolite d’intérêt non pharmaceutique » au sens de l’invention, on entend toute substance organique produite par un microorganisme dans la biomasse solide, dont l’usage est restreint aux industries non-pharmaceutiques.
Par « métabolite d’intérêt pharmaceutique » au sens de l’invention, on entend toute substance organique produite par un microorganisme dans la biomasse solide, dont l’usage est possible aux seins des industries pharmaceutiques.
Par « spores » au sens de l’invention, on entend tout type de spore produit par des champignons, notamment les conidiospores et les blastopores.
Par « biomarqueur de l’urine » au sens de l’invention, on entend toutes molécules caractéristiques de l’urine humaines ou animales.
Par « biomasse solide » au sens de l’invention, on entend un ensemble de matière organique sous forme solide.
Procédé de préparation d’un produit solide à base d’urine
L’invention a donc pour objet un procédé de préparation d’un produit solide à base d’urine, préférentiellement de l’urine fraiche, comprenant au moins la mise en œuvre des étapes suivantes : a) une étape de basification ou acidification de l’urine, permettant un stockage jusqu’à 6 mois ; b) une étape de filtration de l’urine transformée de l’étape a), c) une étape de mélange de l’urine filtrée obtenue à l’étape b) et d’une biomasse solide, et d) une étape de fermentation du mélange obtenu à l’étape c).
Un tel procédé est particulièrement utile dans le contexte de l’invention permettant ainsi d’apporter une alternative présentant un double intérêt environnemental, à savoir : - la réduction de la consommation d’eau ; et - l’utilisation de biomasse solide qui sont généralement des déchets lignocellulosiques, notamment issus des industries agroalimentaires.
Avantageusement, la consommation d’eau du procédé selon l’invention est inférieure à 0,05 litre par kg de produit solide à base d’urine transformée obtenu.
L’urine humaine ou animale est collectée par tout procédé adapté pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Avantageusement, l’urine n’a jamais été en contact avec des fèces, permettant ainsi de conserver ses propriétés intrinsèques.
Pour l’urine humaine, elle peut en particulier être collectée auprès de différentes sources comme les loueurs de toilettes, les festivals, les laboratoires d’analyses médicales, les établissements recevant du public.
Pour l’urine animale, elle peut en particulier être collectée auprès de différentes sources comme les éleveurs et les laboratoires d’analyses vétérinaires.
L’urine humaine ou animale est collectée dans des contenants comme des bidons, des fûts ou des cuves par exemple. Selon un mode de réalisation, les contenants peuvent contenir une ou plusieurs bases pour la mise en œuvre de l’étape de basification ou un ou plusieurs acides pour la mise en œuvre de l’étape d’acidification.
De façon optionnelle, le procédé selon l’invention peut éventuellement comprendre une étape complémentaire, qui consiste à précipiter des co-produits générés lors de l’étape de stockage avant basification et/ou acidification. Ces co-produits sont préférentiellement des minéraux, en particulier des minéraux choisis parmi l’azote, le potassium et le phosphore (struvite). Dans le cas particulier de la récupération de la struvite présente dans l’urine, le procédé consiste à ajouter des sels de magnésium en solution afin de précipiter le phosphore présent dans de l’urine stockée sans stabilisant, préférentiellement à un ratio volumétrique de 1 : 1 (Mg : P). Ce précipité peut être récupéré par filtration sur un filtre de maille comprise entre 10 et 30µm. Le précipité peut par la suite subir différents traitements, comme un lavement, une mise en solution, un pressage et/ou séchage à l’air libre afin d’obtenir un matériau sous forme liquide ou solide.
L’étape a) du procédé selon l’invention est préférentiellement réalisée sur une urine fraiche qui a été récoltée moins de 10 heures avant la mise en œuvre de la première étape du procédé selon l’invention, préférentiellement moins de 5 heures, encore plus préférentiellement moins de deux heures et idéalement moins d’une heure.
Les figures 3 et 4 montrent des vues davantage détaillées de plusieurs aubes adjacentes 26 de la roue 20, ici deux aubes 26 qui se succèdent de manière adjacente selon la direction circonférentielle 24. Il est noté que toutes les aubes de la roue 20 présentent préférentiellement une conception identique ou similaire. Sur ces figures, l’aube de gauche 26 est dite première aube, tandis que l’aube de droite 26 est dite seconde aube.
En référence conjointement aux figures 3 à 8 portant sur le premier mode de réalisation préféré de l’invention, il va tout d’abord être décrit le talon 32 de l’une des aubes 26, solidaire de la tête 46 de la pale 28 de cette même aube.
Le talon 32 comporte une base 36, ainsi qu’un ou plusieurs organes d’étanchéité 38 s’étendant radialement vers l’extérieur à partir de cette base. Ici, ce sont deux organes d’étanchéité 38 qui font saillie radialement vers l’extérieur à partir de la base 36, et qui sont espacés axialement l’un de l’autre. Les organes 38 prennent la forme de léchettes s’étendant vers l’extérieur dans une direction radiale 35 de l’aube selon laquelle le pied 30 et le talon 32 sont écartés l’un de l’autre, et elles s’étendent également circonférentiellement sur toute la longueur circonférentielle du talon 36.
Dans la description, les termes interne/externe et intérieur/extérieur, associés à la direction radiale 35, sont définis par rapport à chaque aube dans son environnement, et donc par rapport au pied de l’aube qui forme radialement la partie la plus interne de cette aube.
Pour ce qui concerne les léchettes 38 précitées, une légère inclinaison axiale de celles-ci est possible, comme une inclinaison vers l’amont, sans sortir du cadre de l’invention. Néanmoins, elles sont préférentiellement orientées selon la direction circonférentielle 24. Les léchettes 38 présentent une extrémité distale en regard radialement d’une surface intérieure d’un carter de turbine (non représenté). Elles permettent de maîtriser l’étanchéité avec ce carter de turbine, en configuration de fonctionnement du turboréacteur. En effet, ces léchettes 38 sont destinées à se rapprocher au plus près de la surface du carter afin de procurer une fonction d’étanchéité vis-à-vis du flux primaire 12a, qui traverse la roue mobile aubagée 20 en rotation.
Les deux léchettes 38 ainsi que la base 36 forment ensemble une structure en forme de U délimitant une cavité 45 ouverte radialement vers l’extérieur, et habituellement dénommée « baignoire ». La base 36 du talon s’étend, dans la direction axiale 37 parallèle à l’axe 2, au-delà des deux léchettes 38 dans les deux sens. En d’autres termes, elle s’étend axialement au-delà des deux léchettes 38 de part et d’autre de la base du talon 32, de manière à former respectivement un becquet amont 42 et un becquet aval 44. Aussi, ces deux becquets et la partie centrale de la base du talon forment ensemble une plateforme délimitant la veine primaire, radialement vers l’extérieur.
Pour renforcer la tenue mécanique du talon 32, une ou plusieurs nervures (non représentées) peuvent relier les deux léchettes 38, en étant agencées sur la surface radialement externe 36b de la base du talon.
Contrairement aux réalisations de l’art antérieur, les talons d’aubes 32 ne délimitent pas l’intégralité de la veine principale 14a, celle-ci étant également délimitée par des organes de reconstitution de veine 50 spécifiques à la présente invention, distincts des talons 32 et agencés entre les aubes adjacentes 26 qui maintiennent en place ces mêmes organes 50.
Pour pouvoir coopérer avec deux organes de reconstitution de veine 50 de part et d’autre de la pale, chaque talon 32 s’étend circonférentiellement de part et d’autre de la tête de pale 46 en formant respectivement une première portion de talon 32a, ainsi qu’une seconde portion de talon 32b. Sur les figures, la première portion de talon 32a correspond à celle de droite, c’est-à-dire du côté extrados de la pale, tandis que la seconde portion de talon 32b correspond à celle de gauche, c’est-à-dire du côté intrados de la pale. Au niveau de la base 36, chacune des première et seconde portions de talon 32a, 32b présente une surface radialement interne 36a délimitant en partie la veine 14a, radialement vers l’extérieur.
Entre chaque ensemble de deux aubes adjacentes 26 de la roue, à savoir deux aubes directement consécutives selon la direction circonférentielle 24, il est prévu cet organe de reconstitution de veine 50, formant une plaque 51, par exemple une plaque découpée et/ou déformée et/ou usinée, ou bien une plaque moulée. D’autres procédés de fabrication restent envisageables, sans sortir du cadre de l’invention. L’organe de reconstitution 50 est préférentiellement réalisé dans un matériau métallique ou préférentiellement en matériau CMC, tandis que les aubes 26 précitées sont elles aussi préférentiellement réalisées en matériau CMC.
La plaque 51, qui correspond à la partie principale de l’organe de reconstitution de veine 50, s’étend au moins en partie dans l’épaisseur de la première portion de talon 32a de la première aube 26, et de la seconde portion de talon 32b de la seconde aube directement consécutive.