INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La turbomachine 10 représentée ici comporte principalement, selon un axe longitudinal central X et le flux d’air F circulant dans la turbomachine turbomoteur d’amont en aval, un ensemble générateur de gaz 16, un ensemble de propulsion 18 comprenant le doublet d’hélices contrarotatives 12, 14 constituant la soufflante non carénée (« open rotor ») et, entre le générateur de gaz 16 et l’ensemble de propulsion 18, un ensemble de transmission 20 de la puissance délivrée par le générateur de gaz 16 en direction des hélices 12, 14, en sortie duquel sont entrainés, respectivement, en rotation inverse l’un de l’autre, deux arbres concentriques de sortie externe 46 et interne 48 solidaires de carters tournants 50, 52 respectifs des hélices amont 12 et aval 14 de l’ensemble de propulsion 18.
Il est prévu pour chaque hélice 12, 14 un dispositif 54, 56 respectif de changement du pas des pales 58, 60 de chaque hélice pour faire varier indépendamment le calage de celles-ci en fonction des différentes phases de fonctionnement du turbomoteur, afin d’optimiser les performances aérodynamiques de celui-ci.
Comme l’illustre , les hélices 12, 14 comportent chacune des aubes 58, 60 avec chacune une pale 62, 64 orientée sensiblement selon un axe radial Z et un pied 66, 68 qui est monté rotatif dans un pivot (non représenté) d’axe Z du carter associé 50, 52. Ce pied 66, 68 est mû par le dispositif 54, 56 respectif de changement du pas des pales 58, 60 de chaque hélice.
Dans cet exemple de réalisation, les aubes 58, 60 des hélices 12, 14 sont réalisées dans un matériau composite avec une préforme de pale fibreuse noyé dans une résine.
Comme on peut le voir à la qui représente plus spécifiquement une aube 58, chaque aube 58 comprend une pale 62 aérodynamique qui s’étend suivant un axe qui est parallèle ici à l’axe radial Z. La pale 62 comprend une surface intrados 70 et une surface extrados 72 qui sont opposées suivant un axe transversal Y (perpendiculaire à l’axe longitudinal X) et qui sont reliées en amont par un bord d’attaque 74 et en aval par un bord de fuite 76.
La pale 62 comporte une enveloppe 78 en matériau composite réalisée à partir d’une préforme de la pale 62 rigidifiée par injection d’une matrice dans ladite préforme de la pale 62. Les parois externes de l’enveloppe 78 forment la surface intrados 70 et la surface extrados 72. L’enveloppe 78 comporte une cavité centrale 80 recevant un longeron 82, de préférence métallique.
Eventuellement, la cavité 80 peut aussi recevoir un cœur en mousse 84, interposé entre le longeron 82 et l’enveloppe 78, comme représenté ici à la , mais cette configuration n’est pas limitative de l’invention, le longeron 82 pouvant occuper toute la cavité 80 de l’enveloppe, la pale 62 étant alors dépourvue de mousse.
Le longeron 82 comporte une première partie 86 qui occupe la cavité 80 de l’enveloppe 78 et une seconde partie agencée à l’extérieur de l’enveloppe 78 qui forme le pied 66 de l’aube 58.
Le matériau composite de la préforme est obtenu à partir d’un tissage tridimensionnel (ou tissage 3D) ou bidimensionnel (tissage 2D) de fils. Dans la présente invention, nous entendons par l’expression « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D » un mode de tissage dans lequel des fils de chaîne sont liés à des fils de trames sur plusieurs couches. De préférence, le tissage du matériau composite de la préforme est tridimensionnel car il offre une meilleure résistance au délaminage. De préférence, mais non limitativement, le tissage 3D présente une structure (ou armature) interlock. Le tissage interlock présente une résistance améliorée aux impacts, notamment par rapport à un tissage 2D. De même, la préforme est tissée en une seule pièce.
Le tissage de la préforme est réalisé au moyen d’une installation de tissage (non représentée) comprenant un métier à tisser qui est configuré au tissage tridimensionnel et/ou bidimensionnel. Le matériau composite comprend une pluralité de fils de chaîne et une pluralité de fils de trame qui sont orientés respectivement dans des directions qui sont perpendiculaires (dans le plan voire dans l’épaisseur pour le tissage 3D). Le tissage est avantageusement réalisé à plat suivant une direction générale longitudinale.
Les fils ou torons utilisés pour réaliser le tissage comprennent par exemple des fibres de carbone, de verre, de céramique, de silice, de carbure de silicium, de kevlar, de polyamide, d’alumine ou un mélange de ces fibres.
Comme l’illustrent les figures 5 et 8, pour obtenir une telle aube 58 de turbomachine, un procédé de fabrication d’une aube 58 de turbomachine d’aéronef comportant une pale 62 en matériau composite et un pied métallique 66, comprend au moins les étapes suivantes :
- une étape a) de fourniture d’une préforme 88 de pale par tissage de fibres, et de fourniture d’un longeron métallique 82 qui comporte une première partie 86 configurée pour être insérée dans une cavité 80 de ladite préforme et une seconde partie configurée pour rester à l’extérieur de la préforme et pour former le pied 66 de l’aube 58,
Dans certains modes de réalisation, il est peut également être mis en œuvre par voie humide ou semi-humide.
De façon générale, le granulat de caoutchouc peut être obtenu par des procédés classiques de broyage connus de l’art antérieur.
Typiquement, il est obtenu par broyage simple de pièces usagées en caoutchouc vulcanisé issues de l’industrie ferroviaire. Le broyage est réalisé à l’aide de machines de broyage conventionnelles bien connues de l’homme du métier telles que des machines de broyage à couteau ou à marteau ou des broyeurs et granulateurs vendus par la société MTB Recycling® par exemple.
Poudre issue de pièces usagées en caoutchouc de l’industrie ferroviaire
La poudre est obtenue par métactivation du granulat issu d’une pièce en caoutchouc.
Cette poudre est « métactivée », c’est-à-dire qu’elle est obtenue par un procédé de « métactivation » tel que décrit dans les documents FR 2946896 A1 et WO2011/004079 A2.
Ce procédé de « métactivation » est un procédé uniquement mécanique et physique comprenant des étapes de cisaillement et compression.
En d’autres termes, le procédé de métactivation est un procédé de micro-craquage à température contrôlée.
Dans des modes de réalisation, les étapes de cisaillement et compression peuvent être réalisées successivement ou simultanément.
Dans des modes de réalisation, ces étapes sont réalisées successivement.
Dans des modes de réalisation, ces étapes sont réalisées simultanément.
Le procédé est typiquement mis en œuvre dans un réacteur comprenant un ou plusieurs compartiments installés en chaîne les uns à la suite des autres. Les compartiments sont séparés par des écluses.
Des exemples de réacteur incluent, de manière non limitative, des malaxeurs, des mélangeurs blenders, des broyeurs à meules, broyeurs à billes, crackeuses, pulvérisateurs, micronisateurs, extrudeuses monovis ou bivis, broyeurs à disques, broyeurs à haut cisaillement, broyeurs à haute énergie, broyeurs planétaires.
Le cisaillement est typiquement mis en œuvre par des disques ou vis.
Le taux de cisaillement varie de 100 à 20 000 sec -1 .
La vitesse de cisaillement varie dans le compartiment, d’un cisaillement lent à un cisaillement très rapide.
- une étape b) d’application de colle sur la première 86 partie du longeron 58,
- une étape c) d’introduction de la première partie 86 du longeron 82 recouverte de colle dans la cavité 80 de la préforme 88,
- une étape d) de dépose du longeron 82 et de la préforme 88 dans un moule 90 en deux parties 90A, 90B et fermeture du moule 90,
- une étape e) chauffage du moule 90 jusqu’à une première température prédéterminée à l’aide d’un moyen 91 de chauffage du moule 90,
- une étape f) d’injection d’une matrice telle qu’une résine dans le moule 90 à l’aide d’un cylindre injecteur 92 afin d’imprégner la préforme 88.
- une étape g) de consolidation de la résine au cours de laquelle le moule 90 est maintenu à une deuxième température de cuisson, généralement supérieure à la première température, pendant une durée déterminée pour assurer la réticulation de la résine.
Cette configuration correspond à la configuration de base d’un procédé RTM (Resin Transfer Molding). De préférence, le procédé est un procédé VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) qui comporte généralement de plus une étape supplémentaire l) de tirage au vide du moule 90 qui débute postérieurement à l’étape d) et antérieurement à l’étape f) au cours de laquelle une pompe à vide 94 effectue un tirage au vide dans le moule 90 préalablement à l’injection de la matrice dans celui-ci.
Un problème se pose du fait de la différence entre la température d’utilisation de la colle utilisée pour encoller le longeron 82 et la première température à laquelle s'effectue l’injection de la résine. En effet, la température d’injection de la résine à laquelle est soumis le moule 90 est une température déterminée qui est assez élevée (de l’ordre de 160°C pour une résine époxyde) et qui tend à fluidifier la colle dont le longeron 82 a été préalablement enduit avant que la consolidation de la matrice ne se produise. De ce fait la colle tend à s’écouler du longeron 82 et à pénétrer les fibres du matériau composite de la préforme 88, affaiblissant ainsi l’assemblage du longeron 82 avec la préforme 88.
Or comme le montre la , une aube 58 est soumise en fonctionnement, à la jonction de sa pale 62 avec le longeron 82, à des sollicitations de traction T et de flexion F importantes. Tout affaiblissement de la liaison collée entre le longeron 82 et la préforme 88 doit être proscrit.
L’invention se propose de remédier à cet inconvénient en empêchant un tel fluage de la colle lors du chauffage du moule 90.
Dans ce but, comme l’illustrent les figures 6 et 9, l’invention propose un procédé comportant une étape i) de refroidissement du longeron 82.
Plus particulièrement, comme l’illustre la , le procédé selon l’invention comporte une étape i) de refroidissement ou de maintien du longeron 82 à une troisième température qui est inférieure à la première température. Cette étape i) débute avant l’étape e) et se termine après l’étape f). S'ensuit alors l'étape g) de consolidation au cours de laquelle le moule 90 est maintenu à la deuxième température de cuisson pendant une durée déterminée, par exemple 2h, pour assurer la réticulation de la résine.
Il sera compris que cette étape peut débuter à n’importe quel moment avant l’étape e). Toutefois, pour des aspects pratiques, comme l’illustre la , cette étape i) intervient préférentiellement après l’étape d) c’est-à-dire après l’introduction de la préforme 88 et du longeron 82 dans le moule 90.
De manière pratique, la température du longeron 82 doit être bien inférieure à la première température d’injection. Pour une température d’injection déterminée de l’ordre de 160°C degrés, au cours de l’étape i) on maintient le longeron 82 à une troisième température qui correspond à la température ambiante, c’est-à-dire à une température de sensiblement 20°C.
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour refroidir le longeron. De préférence, comme l’illustre la relative à une installation de moulage 104 conforme à l’invention et la relative à un longeron 82 conforme à l’invention, on utilise un longeron 82 qui est traversé par au moins un circuit interne de refroidissement interne 96 dans lequel on fait circuler un fluide de refroidissement. Comme l’illustre la , le circuit de refroidissement interne 96 comporte au moins un premier conduit 98 traversant la première partie 86 et au moins un deuxième conduit 100 traversant la deuxième partie 66.
De préférence le circuit de refroidissement interne 96 forme une boucle dans le longeron 82. Le premier conduit 98 est moulé avec le longeron 86 par un processus de fonderie avec cire perdue ou fabriqué avec le longeron 82 par fabrication additive et il parcourt le volume de la première partie 86 de manière à maximiser les surfaces d’échange thermique dans la première partie 86. Le circuit de refroidissement interne 96 comporte deux deuxièmes conduits 100, respectivement d’entrée et de sortie, agencés aux extrémités du premier conduit 98. De préférence, les deuxièmes conduits 100 sont usinés.
Le Demandeur a développé un procédé qui permet de produire un matériau polymérique dévulcanisé ou « régénéré » à partir de caoutchouc vulcanisé issu de pièces usagées issues de l’industrie ferroviaire, notamment de semelles de rail. La régénération complète du caoutchouc de ces pièces usagées permet ainsi leur valorisation et de retrouver une gomme de caoutchouc « vierge ». Elles peuvent ainsi être réutilisées comme matière première pour fabriquer de nouvelles pièces à base de caoutchouc, de l’industrie ferroviaire, en particulier de semelles de rail.
Le matériau polymérique est obtenu par un procédé mis en œuvre dans des conditions respectueuses de l’environnement, peu coûteuses et qui ne requiert pas l’adjonction d’éléments chimiques tels que des agents dévulcanisants classiquement utilisés dans les procédés de l’art antérieur.
Plus précisément, le matériau polymérique développé par le Demandeur est obtenu par mélange d’une poudre, issue de pièces usagées en caoutchouc de l’industrie ferroviaire, avec un ou plusieurs plastifiant(s) à une température allant de 80 à 130 °C, ladite poudre étant obtenue par des étapes de compression et cisaillement d’un granulat issu desdites pièces usagées en caoutchouc de l’industrie ferroviaire.
Dans la présente invention, le terme « caoutchouc vulcanisé » désigne ledit caoutchouc ayant subi un procédé chimique au cours duquel il a été formulé avec des additifs dont un agent vulcanisant (par exemple le soufre) permettant la vulcanisation et a subi un traitement thermique de manière à créer des ponts entre les polymères dudit caoutchouc pour former un réseau tridimensionnel.
Par « caoutchouc dévulcanisé », on entend un caoutchouc dans lequel les ponts de réticulation à base de soufre entre les chaînes polymères ont été rompus.
Dans la présente invention, le terme « régénéré » désigne le fait que le matériau polymérique peut être réutilisé comme la matière d’origine.
Dans la présente invention, le terme « métactivation » désigne un procédé de transformation d’un granulat de caoutchouc en poudre par des étapes de compression et cisaillement à basse température contrôlée tel que décrit dans les documents FR 2946896 A1 et WO2011/004079 A2.
Dans la présente invention, le terme « poudre métactivée » désigne une poudre ayant subie une métactivation telle que décrite dans les documents FR 2946896 A1 et WO2011/004079 A2
Dans la présente invention, le terme « mélange cru » désigne le mélange avant cuisson ou vulcanisation.
Dans la présente invention, le terme « mélange-maître » désigne un mélange avec des propriétés mécaniques définies.
Dans le cadre de l’invention, les termes « semelles de rail » et « semelles sous rail » peuvent être utilisés de manière interchangeable.
Granulat issu de pièces usagées en caoutchouc de l’industrie ferroviaire
Le granulat de caoutchouc constitue la matière première pour la fabrication de la poudre de caoutchouc, par métactivation, nécessaire à l’obtention du matériau polymérique selon l’invention.
Dans le cadre de l’invention, le granulat présente une granulométrie allant de 1 à 4 mm, de préférence de 2 à 4 mm et préférentiellement de 3 mm, mesurée par ASTM D5644.
Ce granulat est typiquement obtenu par broyage.
De préférence, le broyage est réalisé à sec.
Comme on l’a vu précédemment, une aube 58 est soumise en fonctionnement, à la jonction de sa pale 62 avec le longeron 82, à des sollicitations de traction T et de flexion F extrêmement importantes. Aussi, de préférence les deuxièmes conduits seront agencés à proximité d’un axe Z médian de la deuxième partie 66, pour qu’ils soient placés dans des zones de contraintes minimales.
Tout fluide de refroidissement adéquat peut circuler dans le circuit de refroidissement interne 96. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, l’étape i) est réalisée par circulation d’un flux d’air de refroidissement à l’intérieur du circuit interne 96 de refroidissement. En variante, selon un second mode de réalisation préféré, l’étape i) est réalisée par circulation d’un fluide caloporteur réfrigéré à l’intérieur du circuit interne 96 de refroidissement du longeron.
Comme l’illustre la , ce fluide caloporteur est fourni par un système de réfrigération 102 relié aux conduits 100 par des conduites 104.
Il est souhaitable d’assurer autant que possible une adhésion maximale de la colle au longeron 82. Aussi, de préférence l’étape b) peut être précédée d’une étape j) de préparation avant collage de la première partie 86 du longeron 82 au cours de laquelle on réalise une attaque chimique d’une surface externe de cette première partie 86.
Pour limiter au maximum l’échauffement du longeron 82, le procédé comporte en outre, préalablement à l’étape d) une étape k) au cours de laquelle on interpose au moins un isolant 106 entre la deuxième partie 66 du longeron 82 et chacune des deux parties 90A, 90B du moule 90. Ceci permet d’éviter la transmission de chaleur du moule au pied 66, puisque le pied 66 assure le maintien du longeron 82 dans le moule 90. De préférence, qu’au cours de cette étape k) une surface de chaque contact entre la deuxième partie 66 du longeron 82 et le moule 90 est configurée selon une taille minimale strictement nécessaire au maintien en position du longeron 82 dans le moule 90.
Il sera donc compris qu’à minima l’installation de moulage 104 permettant de mettre en œuvre le procédé de l’invention comportera au moins :
- une préforme 88 de pale en matériau composite et un longeron métallique 82,
- de la colle,
- un moule 90 en deux parties 90A, 90B apte à recevoir la préforme 88 et le longeron 82,
- un moyen 91 de chauffage du moule 90,
- un moyen d’injection 92 d’une résine,
- un moyen de refroidissement du longeron 82, à savoir ici un système de réfrigération.
Ceci est la configuration minimale de l’installation de moulage 104 dans la cadre d’un procédé RTM. Toutefois, de préférence, l’installation 104 pourra comporter en outre, comme on l’a vu, au moins un isolant 106.
L’installation 104 pourra aussi comporter un moyen de sollicitation des deux parties 90A, 90B du moule 90 l’une contre l’autre permettant d’exercer une pression sur la préforme comme représenté par les flèches de la .
Enfin, dans le cadre d’un procédé VARTM, l’installation 104 pourra comporter un moyen de tirage au vide du moule, comme la pompe à vide 94.
L’invention permet donc de fiabiliser considérablement le collage d’un longeron 82 dans une préforme 88.
Des exemples de caoutchouc vulcanisé préférés dans le cadre de l’invention sont le caoutchouc naturel (NR), la caoutchouc butadiène (BR) et le caoutchouc styrène-butadiène seul ou en mélange.
De préférence, le caoutchouc vulcanisé est un mélange de NR/SBR.
Typiquement, la teneur en caoutchouc contenu dans la poudre décrite ci-dessus est d’au moins 30 % en poids, de préférence d’au moins 40 % en poids, de préférence d’au moins 50 % en poids et encore plus préférentiellement d’au moins 60 %.
Dans certains modes de réalisation, la teneur en caoutchouc contenu dans la poudre va de 30 à 80 % en poids, de préférence de 35 à 80 % en poids, de préférence de 35 à 70 % en poids, de préférence de 40 à 75 % en poids et encore plus préférentiellement de 40 à 55 % en poids.
La poudre obtenue par ce procédé contient du caoutchouc partiellement dévulcanisé.
Ces conditions physiques douces permettent de « casser » uniquement les liaisons C-S et S-S sans rompre de liaisons C-C et évitent ainsi une dépolymériseration ou une dégradation des polymères contenus dans le caoutchouc de départ.
Le caoutchouc contenu dans cette poudre présente des propriétés mécaniques et élastiques similaires à un caoutchouc vierge.
Ce caoutchouc est malléable, réutilisable, revulcanisable, réticulable, recompoundable.
Le taux de dévulcanisation, du caoutchouc contenu dans la poudre, mesuré par la technique Swelling de la fraction gel selon la méthode Soxhlet et l'équation Flory-Rehner par exemple, varie de 5 à 99 % par rapport à ou aux élastomère(s) vulcanisés contenus dans le caoutchouc usagé, de préférence de 10 à 90 % et de manière encore plus préférentielle de 20 à 70 %.
Typiquement, la poudre obtenue présente une taille particulaire allant de 1 à 1000 µm, de préférence de 5 à 500 µm et encore plus préférentiellement de 10 à 400 µm.
Le procédé de métactivation permet de conserver la structure des polymères du caoutchouc sauf les ponts soufrés.
Ainsi, le taux de dégradation, mesuré en fraction gel par la méthode Soxhlet par exemple, est inférieur à 30 % et va de préférence de 10 à 20 %.
Matériau polymérique régénéré Le matériau polymérique, développé par le Demandeur est obtenu par mélange d’une poudre, issue de pièces usagées en caoutchouc de l’industrie ferroviaire, avec un ou plusieurs plastifiants à une température allant de 80 et 130 °C, ladite poudre étant obtenue par des étapes de compression et cisaillement d’un granulat issu desdites pièces usagées en caoutchouc de l’industrie ferroviaire.
Le matériau peut se présenter sous forme d’une pâte ou d’une poudre à température ambiante.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « température ambiante » une température allant de 10 à 30 °C, de préférence de 20 à 25 °C.
Le matériau est de préférence sous forme d’une poudre à température ambiante.
La pompe 34 fait circuler le caloporteur, avantageusement de l’acétate de potassium, à 20°C sur l’échangeur 7, les électrovannes 351, 352 et 342 sont fermées et les électrovannes 341, 353 et 354 étant ouvertes.
La pompe 35 de la branche 37 est mise en fonctionnement, pour aspirer le débit de caloporteur, régulé par la vanne de régulation 1004 réglée de manière à faire passe la moitié du débit de retour de la branche 26 sur l’échangeur 7.
Le retour vers la branche 36 qui rejoint la branche 26 s’effectue via l’électrovanne 212 de la branche 226, les électrovannes 1115 et 211 étant fermées.
Le débit de refroidissement du circuit frigorifique 50 est accru, pour fournir la puissance frigorifique, avantageusement à -10°C, température mesurée par la sonde de température 51, et ressort avantageusement au plus chaud à + 3°C, température mesurée par la sonde 52, cette sonde servant d’indicateur au système de contrôle commande 800 pour réguler le débit du système frigorifique 50.
Le temps de dégivrage est avantageusement nettement plus court, de l’ordre de la demi-heure, alors que le temps de givrage de l’ordre de 48 heures, et donc quand la température de 15°C est atteinte sur la sonde 130, le système de contrôle commande 800 arrête la pompe 35, ferme les vannes de régulation 1004 et 1006, ferme l’électrovanne 212 et le débit de la pompe 2 est réduit d’un facteur 2.
La pompe 34 est elle aussi arrêtée.
La branche de retour du circuit 20 transfère la puissance frigorifique due aux dégivrages de l’eau sur les échangeurs 106 et 108 d’une part et 110 et 112 d’autre part au circuit caloporteur / frigoporteur, cette puissance frigorifique contribuant au refroidissement du mélange de gaz ou à celui des systèmes frigorifiques, ce qui montre comment la froideur des dégivrages des échangeurs 106, 108, 110, 112 est récupérée par le circuit frigoporteur / caloporteur.
Puce microfluidique et procédé pour générer et trier des microgouttes monodispersées à haute fréquence Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine technique des puces microfluidiques et procédés pour générer et trier à haute fréquence des microgouttes monodispersées et ordonnées ayant un volume dans la gamme entre 1 femtolitre (fL) et 200 fL.
Elle concerne en particulier une puce microfluidique permettant de générer des microgouttes d’un volume déterminé, monodispersées et ordonnées, à haute fréquence, c’est-à-dire à une fréquence supérieure ou égale à 1 kilohertz (kHz), de préférence à supérieure ou égale 10 kHz, par exemple de 60 kHz. Elle concerne aussi une puce microfluidique permettant de générer et de trier activement une par une chaque microgoutte du train de microgouttes monodispersées, le tri pouvant être effectué à haute fréquence, c’est-à-dire à une fréquence supérieure à 10 kHz, par exemple de 60 kHz.