Brevet FR2088535A1 — publié le 19720107

• . Dans le compte rendu des débats de la 4èrae Conférence Intersociétés sur la Conservation de l'Energie (Fourth Intersociety Energy Conservation Engineering Conférence), de septembre 4«269 (C.ï. Eastman : "The Heat Pipe - - A Progress Report"), on trouve la description d'une 5 conduite flexible de chaleur dans laquelle une enveloppe hermétique comprend une structure cylindrique creuse à soufflets contenant une mèche saturée d'un fluide de travail approprié. La structure de la mèche peut être un treillis métallique poreux formé de deux réseaux orthogonaux de fils croisés et tissés qui est enroulé en un cylindre dont les génératrices sont paral-10 lèles aux fils de l'un des réseaux. Ce cylindre est disposé dans l'enveloppe hermétique coaxialement avec l'axe de la conduite de chaleur, c'est-à-dire l?axe longitudinal par rapport à laquelle la conduite peut être pliée transversalement . Les structures de mèche réalisées de cette manière ont tendance 15 à être très raides dans la direction de flexibilité de la conduite de chaleur. Ceci est dû au fait que la longueur des fils qui sont parallèles à l'axe longitudinal du cylindre de treillis, et par conséquent, de la conduite de chaleur, ne peut varier dans des proportions importantes lorsque la conduite est pliée ou coudée. De ce fait, la flexibilité globale de la conduite est 20 médiocre. De plus, les flexions d'une telle conduite peuvent entraîner des défaillances mécaniques de la mèche, c'est-à-dire une rupture des fils. Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, une conduite de chaleur comprend une enveloppe tabulaire flexible dans laquelle est montée une structure de mèche comprenant un premier réseau 25 d éléments croisés avec un second réseau d'éléments, les deux réseaux étant transversaux par rapport à l'axe longitudinal de 1:enveloppe tubulaire. La structure de mèche est saturée avec un fluide de travail convenable. Le fait que les deux réseaux soient transversaux l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'axe de flexion de la conduite autorise 30 des variations de langueurs dans les régions de flexion de la mèche où la conduite est pliée. On augmente ainsi la flexibilité de la conduite tout en réduisant les problèmes de rupture mécanique de la structure de la mèche. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit et du dessin sur lequel • 35 • la figure 1 est une vue longitudinale; partiellement en coupe axiale, d•un exemple de conduite de transfert de chaleur réalisé selon les principes de l'invention; | COPY 71 17028 2 2088535 - la figure 2 est une coupe transversale de la conduite selon la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en. perspective agrandie d'une partie de la structure de mèche de la conduite; 5 - la figure 4 illustre un procédé de formation de la structure de mèche. Dans l'exemple des figures 1 et 2S la conduite de chaleur comprend une enveloppe 11 consistant en un soufflet cylindrique allongé 13 en acier inoxydable possédant une certaine flexibilité transversale par 10 rapport à son axe longitudinal, c:est-à-dire dans des plans passant par ledit axe. Le soufflet 13 est obturé à ses deux extrémités par des coupelles en cuivre 15. Une structure cylindrique de mèche 17 en treillis de fils d'acier inoxydable est disposée à l'intérieur de 1'enveloppe 11 contre ses parois intérieures. L'enveloppe 11 contient également une quantité d'acétone 15 suffisante pour saturer la mèche 17, l'acétone constituant le fluide de transfert de chaleur. La structure de mèche 17 représentée en détail sur la figure 3 est un treillis tissé à partir de deux réseaux orthogonaux de fils métalliques 19 et 21 Les fils 19 et 21 ne sont pas fixés à leurs points de croisement, 20 de façon à pouvoir glisser les uns sur les autres. La structure de mèche 17 est disposée dans l'enveloppe 11 de façon que chacun des réseaux de fils 19 et 21 fasse un angle d'environ 45° par rapport à l'axe longitudinal 14 du soufflet 13. Ainsi, lorsque la conduite est pliée transversalement par rapport à son axe 14- les fils 19 et 21 peuvent glisser les uns sur les autres de 25 façon à faire varier leurs longueurs effectives dans le sens de l!a"xe 14 dans les régions de pliage de la structure 17. La figure 4 illustre un procédé de réalisation de la structure de mèche 17. Or part d'un carré de toile métallique tissé formé d:un premier réseau de fils d'acier inoxydable 19' orthogonaux par rapport à un second 30 réseau de fils d'acier inoxydable 21'. Les fils 19 sont parallèles à deux côtés du carré et les fils 21' sont parallèles aux deux autres côtés Chaque côté du carré a une longueur égale à"(a + b) '/ 2 "a" étant la longueur de la structure 17 et "b1" sa largeur uns fois déroulée, "b" est donc égale à "n"îTd"3 si d" est le diamètre effectif de la structure 17 et "n" le nombre 35 de tours de la toile métallique On découpe tout d'abord dans le carré de toile métallique un rectangle délimité par deux côtés parallèles de longueur "a" et deux côtés parallèles de longueur "b" à 45° des côtés du carrés, 71 17028 S 2088535 comme indiqué figure 4. Le rectangle de toile métallique est ensuite roulé autour de son axe longitudinal pour lui donner la forme cylindrique de la structure 17. Les fils 19' et 21' de la toile métallique deviennent ainsi, respectivement, les fils 19 et 21 de la structure de mèche 17. 5 L'assemblage de la conduite de chaleur peut se faire par le procédé suivant. La structure de mèche 17 est introduite dans le soufflet ouvert 13. Une extrémité du soufflet 13 est soudée à la partie ouverte de l'une des coupelles 15. L'autre extrémité du soufflet 13 est soudée à la partie ouverte de l'autre coupelle 15 qui porte un tube d'évacuation (non 10 représenté). Ce tube est relié à une pompe à vide convenable et également à une source de fluide de travail, tel que l'acétone, par un système de vannes (non représenté). On fait ensuite le vide dans la conduite assemblée, puis on la remplit d'acétone. L'étanchéité de l'ensemble est obtenue par l'écrasement du tube d'évacuation. 15 Une conduite de transfert de chaleur du type décrit ci-dessus a été réalisée pour conduire 20 W à 40°C sur une distance de 450 mm. La structure de mèche d'une telle conduite a un diamètre effectif d'environ 13 mm et comporte deux tours de toile métallique d'acier inoxydable de 120 x 120. Une telle conduite de chaleur a une meilleure flexibilité longi-20 tudinale que les conduites classiques et fonctionne avec succès pendant plus de 100 heures en ambiance spatiale. L'invention peut faire l'objet d'un certain nombre de variantes. Les soufflets peuvent être autres que cylindriques, par exemple à section carrée, rectangulaire ou ovale. De plus, la section du soufflet peut ne pas 25 être uniforme sur toute sa longueur. Lorsque le fluide de travail est l'acétone, le soufflet peut être en cuivre, en alliage de cuivre ou en alliage ferreux, au lieu d'être en acier inoxydable. Pour d'autres fluides de travail, tels que l'eau, le soufflet doit être en une matière inattaquable. On peut utiliser des structures de mèche autres que cylindriques 30 séparées ou non des parois internes de l'enveloppe de la conduite. Selon le fluide de travail que l'on utilise, la structure de la mèche peut être en un métal autre que l'acier inoxydable, par exemple en cuivre, en alliage de cuivre ou en alliage ferreux. La toile métallique peut être formée de rubans au lieu de fils et les dimensions des éléments et des mailles peuvent varier 35 au lieu de rester constantes. De plus, le premier réseau peut comporter un nombre d'éléments différent de celui du second réseau. 71 17028 4 2088535 Les deux réseaux d'éléments transversaux peuvent ne pas être perpendiculaires l'un à l'autre. D'une manière générale, il suffit qu'ils soient croisés. L'expérience a montré que la flexibilité de la conduite est maximale lorsque l'angle que forment les deux réseaux est compris entre 5 environ 30° (90° - 60°) et environ 150° (90° + 60°). De plus, il n'est pas obligatoire que la structure de la mèche soit disposée de telle manière que les éléments forment chacun un angle de 45° par rapport à l'axe longitudinal du soufflet. Il suffit que chaque élément soit transversal par rapport à l'axe de flexibilité de la conduite. 10 Les éléments de la structure peuvent être fixés les uns aux autres (par exemple, imbriqués), plutôt que tissés pour glisser les uns sur les autres. Ce dernier point n'est d'ailleurs pas obligatoire. S'ils ne sont pas trop raides, les éléments peuvent être fixés (par exemple, par soudage) à leurs points de croisement. Le fait que les deux réseaux soient croisés 15 et transversaux par rapport à l'axe de flexibilité permet une variation de leurs longueurs axiales effectives dans les régions de pliage de la structure de mèche. Par exemple, une maille capillaire carrée délimitée par quatre fils liés les uns aux autres peut s'allonger ou se comprimer en losange lorsque la structure de mèche est pliée. 20 Bien que la structure de mèche.puisse être guidée par les parois du soufflet, elle n'est pas supportée par ces derniers comme le serait un revêtement. Cette qualité d'autonomie de la mèche est nécessaire pour permettre un libre ajustement des longueurs effectives des éléments de la toile lors des flexions de la conduite. La structure de mèche peut cependant être 25 fixée à l'un ou aux deux éléments d'extrémité. Selon la conductibilité thermique et d'autres" caractéristiques désirées, les éléments d'extrémité peuvent être de forme autre que les coupelles représentées et en une matière autre que le cuivre. Il va de soi que l'invention est susceptible de diverses 30 modifications ou variantes sans sortir de son cadre ni de son esprit. 71 17028 2088535 REVENDICATIONS 1. Conduite de transfert de chaleur comprenant une enveloppe tubulaire flexible contenant une structure de mèche saturée d'un fluide de travail, ladite structure étant constituée d'un premier et d'un second réseau croisés d'éléments et étant caractérisée en ce que les deux réseaux sont 5 transversaux par rapport à l'axe longitudinal de l'enveloppe tubulaire. 2. Conduite de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments du premier réseau peuvent se déplacer par rapport à ceux du second. 3. Conduite de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en 10 ce que les éléments du premier réseau sont fixés à ceux du second à leurs points de croisements entre lesquels ils sont flexibles. 4. Conduite de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les réseaux d'éléments sont tissés. 5. Conduite de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 15 à 4, caractérisée en ce que les deux réseaux d'éléments forment entre eux un angle de 30 à 150°. 6. Conduite de chaleur selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque réseau d'éléments fait un angle d'environ 45° avec l'axe longitudinal de l'enveloppe tubulaire, 20 7. Conduite de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6j caractérisée en ce que chaque réseau d'éléments est constitué de fils de diamètre constant dont le pas est sensiblement régulier. 8, Conduite de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend une mèche formée d'un rouleau de 25 toile métallique coupé obliquement par rapport aux mailles.