INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans certaines mises en œuvre, cette tablette 26 est en matériau polymère ou en matériau composite.
représente schématiquement un exemple de turbomachine dans laquelle peut être utilisé le composant de turbomachine suivant un mode de réalisation de l’invention.
schématique en perspective d’une aube de turbomachine formant le composant de turbomachine suivant un mode de réalisation de l’invention.
On décrit ci-dessous plus en détail en référence aux figures 1 à 12 un exemple de réalisation d’un composant 1 de turbomachine et d’un procédé de fabrication de celui-ci.
Le composant 1 de turbomachine comporte une paroi 10 ayant une première surface 11 et une deuxième surface 12, qui sont éloignées l’une de l’autre par rapport à une direction Z d’épaisseur locale de la paroi 10, normale à celles-ci. Un (ou plusieurs) perçage 3 traversant, allant de la première surface 11 à la deuxième surface 12, est prévu dans la paroi 10. Le perçage 3 de refroidissement traverse la paroi 10 (ou est débouchant). Le perçage 3 de refroidissement est en oblique suivant un angle α prédéterminé par rapport à la direction Z d’épaisseur, à savoir dans un plan de coupe contenant la direction d’épaisseur Z. Le perçage 3 de refroidissement est en oblique et va à la fois dans un sens S1 allant de l’amont vers l’aval et de la première surface 11 à la deuxième surface 12. Le perçage 3 de refroidissement permet de faire passer un fluide de refroidissement de la première surface 11 à la deuxième surface 12. Le sens S1 est une direction comprise localement dans la première surface 11 et dans la deuxième surface 12. L’autre direction Y latérale de la première surface 11 et de la deuxième surface 12 est perpendiculaire au sens S1 et à la direction Z d’épaisseur locale.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, la première surface 11 est une surface interne du composant 1, délimitant une cavité interne 25 du composant 1, et la deuxième surface 12 est une surface externe du composant 1. Ainsi que représenté à titre d’exemple à la , le composant 1 peut avoir une autre paroi 20 qui délimite la cavité interne 25 avec la première surface 11 interne de la paroi 10. Dans un premier mode de réalisation du composant 1, l’autre paroi 20 n’est pas du même type que la paroi 10 et ne comporte pas de perçages 3 de refroidissement. Dans un deuxième mode de réalisation du composant 1, l’autre paroi 20 est du même type que la paroi 10 et comporte un (ou plusieurs) perçages 3 de refroidissement tels que décrits pour la paroi 10.
Le perçage 3 de refroidissement comprend une portion 31 de dosage, qui débouche par une première ouverture 111 sur la première surface 11 et qui est délimitée par une surface de dosage 310, et une portion 32 de diffusion, qui débouche par une deuxième ouverture 121 sur la deuxième surface 12 et qui est délimitée par une surface de diffusion 320. La portion 32 de diffusion a une deuxième section transversale de passage de fluide, qui est plus grande (ou plus large) qu’une première section transversale de passage de fluide de la portion 31 de dosage. Le sens S1 allant de l’amont vers l’aval va donc de la portion 31 de dosage à la portion 32 de diffusion, de la première ouverture 111 à la deuxième ouverture 121, de la surface de dosage 310 à la surface de diffusion 320 et de la première section transversale de passage de fluide à la deuxième section transversale de passage de fluide. Le sens S1 est sensiblement parallèle à un premier plan tangent P1 pris à l’intersection de la première surface 11 et de la surface de dosage 310, c’est-à-dire au niveau de l’ouverture 111 et/ou est sensiblement parallèle à un deuxième plan tangent P2 pris à l’intersection de la deuxième surface 12 et de la surface de diffusion 320, c’est-à-dire au niveau de l’ouverture 121.
La surface de diffusion 320 est raccordée à la surface de dosage 310 par une surface 35 de liaison, qui est inclinée par rapport à une partie aval 312 de la surface de dosage 310 et par rapport à une partie aval 323 de la surface de diffusion 320. La partie aval 312 de la surface de dosage 310 est en aval suivant le sens S1 par rapport à une partie amont 313 de la surface de dosage 310. La partie aval 323 de la surface de diffusion 320 est en aval suivant le sens S1 par rapport à une partie amont 324 de la surface de diffusion 320. La surface de liaison 35 est en aval suivant le sens S1 par rapport à la partie amont 313 de la surface de dosage 310. La partie aval 323 de la surface de diffusion 320 est décalée par la surface 35 de liaison par rapport à la partie aval 312 de la surface de dosage 310. La surface de liaison 35 forme une marche 35 (ou un bord 35) à la jonction entre la partie aval 312 de la surface de dosage 310 et la partie aval 323 de la surface de diffusion 320. La surface 35 de liaison est à une première distance D1 non nulle de la première ouverture 111 suivant l’angle α prédéterminé et à une deuxième distance D2 non nulle de la deuxième ouverture 121 suivant l’angle α prédéterminé. La surface de liaison est donc inclinée dans le plan de coupe comprenant la direction d’épaisseur Z par rapport à la partie aval 312 de la surface de dosage 310 et par rapport à la partie aval 323 de la surface de diffusion 320.
L’invention permet ainsi de réduire le temps de fabrication du composant de turbomachine, tout en ayant une bonne efficacité de refroidissement de la paroi 10 par un fluide (par exemple de l’air) traversant le perçage 3 de refroidissement de la première ouverture 111 à la deuxième ouverture 121 dans le sens F d’écoulement de fluide. La portion 32 de diffusion, qui est située en aval et plus large de la portion 31 de dosage, permet la recirculation d’un film de fluide de refroidissement dans cette portion 32 de diffusion, et ainsi de retarder le mélange de ce fluide avec l’air chaud en veine sur la deuxième surface 12 contre la paroi 10.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, la surface de diffusion 320 présente une portion cylindrique dont l’axe de révolution est incliné selon l’angle α prédéterminé. La surface de dosage 310 peut présenter une portion cylindrique dont l’axe de révolution est incliné selon l’angle α prédéterminé. Suivant un mode de réalisation, la surface de diffusion 320 est cylindrique suivant l’angle α prédéterminé et est parallèle à la surface de dosage 310 également cylindrique suivant l’angle α prédéterminé. La partie amont 324 de la surface de diffusion 320 peut prolonger suivant l’angle α prédéterminé la partie amont 313 de la surface de dosage 310.Par exemple, la surface de dosage 310 et la surface de diffusion 320 peuvent être cylindriques et être en forme d’une portion d’ellipse (par exemple aux figures 2 et 3) ou en forme de plusieurs portions d’ellipse (par exemple aux figures 4 et 5) dans des plans parallèles à la première surface 11 et/ou à la deuxième surface 12, c’est-à-dire parallèles à un premier plan tangent P1 pris à l’intersection de la première surface 11 et de la surface de dosage 310 et contenant le sens S1 et l’autre direction Y latérale et/ou à un deuxième plan tangent P2 pris à l’intersection de la deuxième surface 12 et de la surface de diffusion 320 et contenant le sens S1 et l’autre direction Y latérale.
Le composant 1 de turbomachine peut être par exemple une aube de turbomachine, notamment une (ou plusieurs) aube de turbine de turbomachine.
On décrit ci-dessous en référence aux figures 6 à 10 un procédé de fabrication du composant 1 de turbomachine par usinage à l’aide d’une électrode 501 d’électro érosion. L’électrode 501 d’électroérosion comporte une broche rectiligne 503 se terminant par une extrémité libre 502 et sert à réaliser le perçage 3 de refroidissement.
Au cours d’une étape initiale E0 à la , la paroi 10 du composant 1 de turbomachine, formée initialement par une pièce 1a, est fournie.
Puis, au cours d’une première étape E1 à la , on déplace la broche rectiligne 503 de l’électrode 501 d’électroérosion contre la deuxième surface 12 dans la paroi 10, la broche rectiligne 503 étant inclinée suivant l’angle α prédéterminé, pour réaliser dans la paroi 10 une première partie 41 de perçage. La première partie 41 de perçage est cylindrique et traversante (ou débouchante) de la deuxième ouverture 121 de la deuxième surface 12 à la première ouverture 111 de la première surface 11 suivant l’angle α prédéterminé. La première partie 41 de perçage est inclinée suivant l’angle α prédéterminé et va dans le sens S1 allant de l’amont vers l’aval et de la première surface 11 à la deuxième surface 12.
Puis, au cours d’une deuxième étape E2 à la , on retire partiellement de la première partie 41 de perçage la broche 503 de l’électrode 501 d’électroérosion inclinée suivant l’angle α prédéterminé, pour positionner l’extrémité libre 502 de l’électrode d’électroérosion dans la première partie 41 de perçage à une première distance D1 non nulle de la première ouverture 111 suivant l’angle α prédéterminé et à une deuxième distance D2 non nulle de la deuxième ouverture 121 suivant l’angle α prédéterminé.
Puis, au cours d’une troisième étape E3 à la , on déplace la broche rectiligne 503 de l’électrode 501 d’électroérosion inclinée suivant l’angle α prédéterminé dans le sens S1 allant de l’amont vers l’aval, pour réaliser dans la paroi 10 à partir de la première partie 41 de perçage une (ou plusieurs) deuxième partie 42 de perçage. La deuxième partie 42 de perçage forme la partie aval de la portion 32 de diffusion. La deuxième partie 42 de perçage est cylindrique suivant l’angle α prédéterminé et est parallèle à la première partie 41 de perçage suivant l’angle α prédéterminé. La deuxième partie 42 de perçage communique avec la première partie 41 de perçage. La deuxième partie 42 de perçage est réalisée par balayage de la broche rectiligne 503 de l’électrode 501 d’électroérosion qui est inclinée suivant l’angle α prédéterminé pour avoir la forme souhaitée de la partie aval de la portion 32 de diffusion. La deuxième partie 42 de perçage est non débouchante vers la première surface 11. On peut effectuer plusieurs fois la troisième étape E3 pour réaliser plusieurs deuxièmes parties 42 de perçage, comme par exemple la deuxième partie 42a de perçage et l’autre deuxième partie 42b de perçage aux figures 4 et 5.
On obtient ainsi à la , lors de la quatrième étape E4 postérieure à la troisième étape E3, le composant 1 de turbomachine formé par la pièce 1a ayant la première partie 41 de perçage et la deuxième partie 42 de perçage. Le perçage 3 de refroidissement est formé par la première partie 41 de perçage et par la deuxième partie 42 de perçage. La première partie 41 de perçage et la (ou les) deuxième partie 42 de perçage sont délimitées par la surface de dosage 310, la surface de diffusion 320 et la surface de liaison 35.
la est une vue en perspective d’un boîtier de circulation de fluide conforme à un premier mode de réalisation de l’invention.
La est une vue en perspective éclatée du boîtier de la .
La est une vue de côté du boîtier de la .
La est une vue en coupe d’une partie du boîtier des figures 1 et 3, selon le plan IV de la .
La est une vue en perspective du boîtier des figures 1 et 3, dans une première étape d’assemblage.
La est une vue en perspective du boîtier des figures 1 et 3, dans une deuxième étape d’assemblage.
La est une vue en perspective du boîtier des figures 1 et 3, dans une troisième étape d’assemblage.
La est une vue en perspective du boîtier des figures 1 et 3, dans une quatrième étape d’assemblage.
La est une vue en perspective d’un boîtier de circulation de fluide conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Un boîtier 10 de circulation de fluide conforme à un premier mode de réalisation de l’invention est représenté aux figures 1 à 8. Ce boîtier comporte un corps 12 et une pipe 14 qui sont assemblés l’un à l’autre.
Dans l’exemple, le boîtier 10 est un boîtier à six voies. Chaque voie du boîtier correspond à une entrée d’un fluide dans le boîtier, ou à une sortie d’un fluide du boîtier. Parmi les six voies, on distingue au moins une voie d’entrée et au moins une voie de sortie. Le boîtier 10 est prévu pour orienter et/ou réguler un écoulement de fluide entre les six voies. Le détail du fonctionnement des six voies du boîtier 10, connu en soi, n’est pas décrit plus en détail.
Le boîtier 10 est destiné à être intégré dans une installation fluidique, comme par exemple au sein d’un véhicule automobile, notamment dans une installation de refroidissement d’un moteur thermique. D’autres applications du boîtier 10 peuvent être envisagées.
Le corps 12 comprend une chambre intérieure 16, qui est délimitée en partie par une paroi cylindrique 18. La paroi cylindrique 18 a plus précisément la forme d’un cylindre circulaire droit qui s’étend selon un axe de corps X12 en étant centré sur l’axe de corps.
Le corps 12 comporte, dans sa paroi, cinq ouvertures traversantes 20A, 20B, 20C, 20D et 20E, qui débouchent dans la chambre 16, formant ainsi chacune l’une des voies du boîtier 10.
La pipe 14 comprend un conduit intérieur 22 de forme cylindrique, qui s’étend selon un axe de pipe X14 en étant centré sur l’axe de pipe. En configuration assemblée du boîtier 10, les axes de corps X12 et de pipe X14 sont confondus. La chambre 16 et le conduit 22 sont dans le prolongement l’un de l’autre, de telle sorte que le conduit 22 débouche dans une extrémité de la chambre 16. Plus précisément, le conduit 22 présente une première extrémité 22, qui débouche dans la chambre 16, et une deuxième extrémité 26, qui est située à l’extérieur du corps 12. La deuxième extrémité 26 du conduit 20 forme ainsi l’une des voies du boîtier 10. Une circulation de fluide est ainsi possible entre la chambre 16 et le conduit 22.
L’invention propose une cellule d’électrolyse d’eau à membrane électrolytique polymère PEM pour la production d’hydrogène, comprenant une membrane d’échange protonique, un compartiment d’anode en contact avec la membrane, un compartiment de cathode en contact avec la membrane d’échange protonique, et une première plaque conductrice en contact avec le compartiment d’anode et une deuxième plaque conductrice en contact avec le compartiment de cathode, caractérisée en ce que la membrane d’échange protonique, le compartiment d’anode et le compartiment de cathode sont maintenus serrés entre la première plaque et la deuxième plaque conductrices. Les première et deuxième plaques conductrices sont monopolaires. La cellule comprend un bâti périphérique fixé aux première et deuxième plaques conductrices et maintenant serrées les première et deuxième plaques conductrices. Le bâti comprend au moins deux ouvertures débouchant dans le compartiment d’anode et dans deux canaux respectifs et au moins deux ouvertures débouchant dans le compartiment de cathode et dans deux autres canaux respectifs. Les canaux sont parallèles. Grâce à l’invention, chaque cellule présente une indépendance constructive permettant un démontage individuel. Ainsi, une cellule parmi un empilement de cellules peut être retirée tout en conservant l’intégrité mécanique des autres cellules de l’empilement de cellules. En outre, chaque cellule est manipulable individuellement. Chaque cellule peut être testée individuellement.
Dans un mode de réalisation, les première et deuxième plaques conductrices présentent des surfaces parallèles, opposées entre elles et opposées au bâti. Le contact électrique peut être établi entre des cellules adjacentes.
Dans un mode de réalisation, le bâti est réalisé dans un matériau isolant. Les première et deuxième plaques conductrices sont isolées électriquement l’une de l’autre.
Dans un mode de réalisation, les première et deuxième plaques conductrices sont fixées au bâti. La cellule conserve son intégrité lorsqu’elle est en dehors d’un empilement de cellules.
Dans un mode de réalisation, au moins quatre ouvertures de communication sont ménagées dans chacune desdites première et deuxième plaques conductrices en communication avec lesdits canaux respectifs. L’augmentation du nombre d’ouvertures de communication augmente le rendement des cellules et leur durée de vie. La rigidité de l’empilement est améliorée. L’alignement est facilité.
Dans un mode de réalisation, la première plaque conductrice est réalisée dans un matériau choisi parmi le titane, l’aluminium, l’acier doux revêtu, le cuivre revêtu, l’inox revêtu le zirconium, le niobium, le tantale, le tungstène ou un de leurs alliages et la deuxième plaque conductrice est réalisée dans un matériau choisi parmi le titane, l’aluminium, l’acier doux revêtu, le cuivre revêtu, l’inox revêtu, le zirconium, le niobium, le tantale, le tungstène ou un de leurs alliages, ou un matériau carboné comme le graphite, le revêtement des matériaux revêtus étant en carbure de chrome ou en carbure de titane. Les performances de la cellule sont améliorées et sa réalisation facilitée.
Dans un mode de réalisation, les canaux sont perpendiculaires aux ouvertures de communication. L’encombrement est réduit et l’empilement optimisé. Cela augmente la densité de puissance de l’empilement.
Dans un mode de réalisation, une pluralité de premiers perçages de fixation sont ménagés dans les première et deuxième plaques conductrices en regard du bâti et une pluralité de saillies venues de matière avec le bâti comprenant un corps traversant les premiers perçages de fixation des première et deuxième plaques conductrices et une tête de diamètre supérieur au diamètre du corps, fixant ainsi les première et deuxième plaques conductrices au bâti. Le maintien des plaques monopolaires est uniforme sur la périphérie de la cellule. La tenue mécanique est améliorée et la résistance à la pression interne est optimisée. Le montage des plaques monopolaires est facilité.
Dans un mode de réalisation, une pluralité de deuxièmes perçages sont ménagés dans lesdites première et deuxième plaques conductrices en regard du bâti, lesdits deuxièmes perçages présentant un diamètre supérieur au diamètre desdites têtes, lesdits deuxièmes perçages étant alternés avec les premiers perçages de fixation. Les saillies d’une cellule de rang précédent ou suivant dans un empilement viennent se loger dans les deuxièmes perçages. Les deuxièmes perçages d’une cellule de rang précédent ou suivant dans un empilement logent les saillies de la cellule considérée.
Dans un mode de réalisation, le bâti présente un redan de positionnement de la membrane d’échange protonique, le compartiment d’anode comprend deux couches de transport poreuses de porosités différentes, le compartiment de cathode comprend deux couches de transport poreuses de porosités différentes. Le redan permet un positionnement précis de la membrane d’échange protonique et de maîtriser la frontière entre le compartiment de cathode et le compartiment d’anode.
Dans un mode de réalisation, les première et deuxième plaques conductrices présentent une étanchéité avec le bâti. L’étanchéité entre le bâti et les plaques monopolaires assure le bon écoulement de l’eau et des gaz dans les cavités appropriées. Le risque d’introduction d’impuretés et de poussières à l’intérieur des cellules est réduit.
Dans un mode de réalisation, une installation d’électrolyse d’eau pour la production d’hydrogène comprend un empilement d’une pluralité de cellules et présentent des canaux alignés, la première plaque conductrice d’une des cellules étant en contact de la deuxième plaque conductrice d’une autre desdites cellules. L’installation est démontable, cellule par cellule, sur le lieu de production de l’hydrogène. Un retour en usine de l’installation est évité. Une cellule défectueuse peut être renvoyée en usine tandis que les autres cellules, recomplétées ou non par une cellule de remplacement, peuvent être remises en service. La durée d’un arrêt de production est largement diminuée. L’installation reste en place.
Dans un mode de réalisation, un procédé de maintenance d’un dispositif d’électrolyse d’eau comprend le desserrage d’un empilement d’une pluralité de cellules, le retrait d’au moins une cellule d’électrolyse de l’empilement d’une pluralité de cellules et le resserrage de l’empilement. La maintenance selon laquelle les cellules défectueuses peuvent être remplacées sans porter atteinte à l’intégrité du dispositif permet d’éviter un retour en usine pour effectuer une réparation du dispositif d’électrolyse
Dans un mode de réalisation, avant le resserrage de l’empilement, au moins une cellule d’électrolyse est insérée en remplacement d’au moins une cellule d’électrolyse retirée. La puissance est conservée.
Dans un mode de réalisation, l’assemblage d’une cellule d’électrolyse, le test de la cellule d’électrolyse, et, si le test est satisfaisant, le montage de la cellule d’électrolyse dans un empilement d’une pluralité de cellules sont réalisés. On réduit le risque d’avoir à démonter un empilement complet s’avérant défectueux en fin de fabrication.
Pour cette raison et compte tenu du fait que les condensateurs C81 et C82 ont des tolérances peu précises, autour de 20%, il n’est pas envisageable d’exploiter ces 2 pics dont le rapport instable serait peu représentatif de la température du milieu.
Par ailleurs, le blocage des transistors T1 et T2 implique un retour à l’équilibre selon une loi du 1 er ordre vers les tensions V T et V R aux bornes des résistances R21 et R22. Les temps de retour à l’équilibre de ces systèmes du 1er ordre sont imposés par les constantes de temps R11 x C81 et R12 x C82, qui valent dans le cas de la , 100 ms.
Ce temps est le temps qu’il faut pour atteindre 63% des tensions continues. Et il faut environ 4 fois ce temps pour atteindre 98% des tensions continues V R et V T et 7 fois ce temps pour atteindre 99.9% de V R et V T . Donc lorsque l’on procède à des mesures récurrentes de température avec un intervalle de temps d’enregistrement en réception qui est de 0.8 seconde, se décomposant en 0.1 s de latence avant la première rafale L, suivi d’une rafale sinusoïdale L de durée 5 ms, suivi d’un temps d’attente de 0.4 s, puis de la rafale sinusoïdale R de durée 5 ms, suivi d’un temps d’attente de retour à la tension continue de durée 0.3 s, le temps de retour aux tensions d’équilibre V R et V T est à peu près identique pour les deux voies, soit 0.4s, mais les tensions V R et V T ne sont pas totalement atteintes. Cet écart, voisin de 2%, n’est pas gênant si les intervalles de temps séparant le blocage des transistors de celui où ils commutent à l’état passant sont identiques pour le transistor T1 et pour le transistor T2.
Dans ces cas, les amplitudes crête des signaux impulsionnels qui franchissent les condensateurs C81 et C82 ne sont pas égales à V R et V T , mais restent proportionnelles à V R et V T , avec une valeur de 98% de V R et V T si le temps entre le blocage d’un transistor pour une mesure N et son état passant à la mesure N+1 suivante est égale à 4 x R11 x C81 et 4 x R12 x C82 (soit à 400 ms). Le rapport de ces tensions crête 98%V T /98%xV R reste, quant à lui, égal à V T /V R . Cette erreur de 2% sur la valeur de V R et V T représente potentiellement une valeur conséquente de près de 5.2°C pour une résistance de platine de valeur 1kOhm avec un coefficient de température de 3850ppm/°C et 10 fois moins (soit 0.5°C) pour une thermistance.
Il faut donc, en cas de retour à l’équilibre incomplet après blocage des transistors T1 et T2, que les temps de retour vers les tensions continues V R et V T soient identiques pour les deux voies associées aux tensions V R et V T .
Sinon, il faut réduire la cadence de mesure de façon à ce que le retour à la tension continue de chaque voie soit atteint au moins à 99.9% ce qui nécessite l’équivalent de 7 fois la constante de temps du système du premier ordre, soit 0.7 s entre la rafale L et la rafale R dans le cas de la pour que l’erreur sur la valeur de la thermistance soit limitée à 0.1%, représentant une erreur par défaut de 0.28°C pour une résistance CTP de platine et une erreur par excès 10 fois moindre pour une thermistance CTN.