Brevet FR2081185A1 — publié le 19711203

La présente invention est relative aux évaporateurs refroidisseurs qui sont utilisés dans les avions et autres machines volantes pouvant se déplacer à très grande vitesse et dont la température de peau est élevée jusqu'à une valeur incompatible avec le bon fonctionnement de certains dispositifs et incompatible aussi, avec la survie des occupants de l'avion. On connaît déjà, dans la technique, des evaporateurs refroidisseurs qui contiennent e l'eau, le plus souvent additionnée d'antigel, cette eau baignant Ün ou des échangeurs de chaleur qui portent l'eau à la température d'ébullition et qui utilisent donc la chaleur latente de vaporisation de l'eau comme moyen de refroidissement. On sait, en effet,que la température d'ébullition décroît au fur et à mesure que l'altitude s'élève et il est, par ce noyen, possible de refroidir efficacement des flui- des ou des appareillages divers. Les appareils connus présentent l'inconvénient d'être encombrants car ils ne peuvent être remplis que @artiellement si l'on veut éviter qu'une grande quantité de L'eau outils contiennent soit brusquement entraînée à l'extérieur, p-r une buse les mettant en communication avec l'atmosphère, lorsque le ou les échangeurs baignant dans l'eau portent celle-ci à l'ébullition et que, par suite, les bulles de vapeur ormes dns la masse d'eau font app@@emment @ugmenter brutalement le volume de celle-ci. @ar ailleurs, dans tous les pareils mis en oeuvre jusqu'à présent, on oit additionner des antigels à l'eau pour éviter que celleci se transforme en glace lorsque l'avion voie à haute altitude et à vitesse relativement faible. La résente invention crCe un nouvel évaporateur refroi- disseur ai eut être réalisé de façon très compacte et lui, en outre, ernet de ne pas additionner d'antigel à l'eau qu'il contient. Conformément à l'invention, l'évaporrteur comporte un réservoir rempli 'eau, une boîte à clapet fixée en dessous du réservoir et @ans laquelle @e 'eau issue Audit réservoir est ami@tenue -t un niveau constant, au moins une enceinte, contenant au moins un échangeur de chaleur, relié à ladite boîte à clapet de façon que de l'eau se trouve lu mme niveau ans cette enceinte que dans la@ite boîte à clapet en @aignant ledit échangeur, laite enceinte tnt reliée à l'atmosphère par une buse débouchant au-dessus du niveau de l'eau qu'elle contient, et des moyens pour le réchauffage de la boîte à clapet et dudit réservoir étant prévus pour empêcheur la formation de glace au moins pendant les temps auxquels ledit échangeur est parcouru par un fluide à refroidir. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'obJet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non liisitetiw, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe-élévation schélatique d'un mode de réalisation de l'évaporateur refroidisseur selon l'invention. L'évaporateur refroidisseur selon le dessin comporte un réservoir, ou bâche à eau, 1 pouvant être rempli d'eau pure par un embout 2 jusqu'au niveau supérieur d'un tube de trop-plein 3 qui débouche dans un conduit d'évacuation 4 en dessous d'un robinet 5 contrôlant un conduit de vidange 6. te réservoir 1 communique par un siège de clapet 7 avec une boîte à clapet (3 dans laquelle est disposé un clapet 9 commandé par un flotteur 10 pour maintenir dans cette boîte un niveau constant de liquide s'établissant, par exemple, au tiers, ou au voisi-age de la moitié de la hauteur de la boîte à clapet 8 qui est disposée en dessous du réservoir ou bâche à eau 1 pour les configurations normales de vol d'un avion qui comporte le dispositif de l'invention. La boîte à clapet 8 est reliée par un tube 11 à l'évapora- teur proprement dit qui est constitué par une enceinte 12. L'enceinte 12 contient au moins un échangeur de chaleur 13 qui est destiné à refroidir un liquide ou un gaz par exemple de l'air amené par un conduit 14 et évacué par un second conduit 15. L'enceinte 12 est aussi disposée en dessous du réservoir ou bâche à eau 1 et, cette enceinte commaniquant par le tube 11 avec la boîte à clapet 8, il s'ensuit que le niveau d'eau est le même dans ladite enceinte que dans ladite boîte à clapet.En règle générale on prévoit que le ou les échangeurs 13 baignent dans l'eau jusqu'à environ les eux tiers de leur nauteur, bien que cette condition ne soit pas impérative, le niveau pouvant être prévu pour recouvrir complètement l'échangeur 13 ou, au contraire ne le baigner que de arçon rlus partielle. L'intérieur de l'enceinte 12 communique avec l'atmosphère ambiante par une buse 16 qui débouche dans ladite enceinte 12 u-dessus du niveau de l'eau. il est avantageux, comme représenté, que la buse 16 traverse le réservoir car, de cette arçon, une partie de la vapeur assant par ladite buse 16 peut être conden- sée lorsqu'elle est suffisamment refroidie :ar l'eau se trouvant dans le réservoir 1, cette eau retombant ans la@ite enceinte !2. n outre, la buse 16 est, de préférence, coudée pour aire en sorte que des gouttelettes d'eau ne puisent pas être entraînées par la vapeur, notamment @u moment ou l'on co@mence à utiliser 1' évaporateur, le coude restent par ladite buse f@is@nt ue les gouttelettes éventuellement entraînées, viennent heurter la paroi courbe e ne peuvent pas, par suite, tteindre l'embouchure comme cela serait le cas si cette buse était rectiligne. Afin que le niveau dans la bote à clapet 8 ne risque pas d'être influencé, quelle que soit l'altitude de vol de l'avion, ladite boîte 8 est mise en communication avec l'atmosphère par une tubulure 17 la reliant par exemple à la buse 16. L'évaporateur refroidisseur décrit dans ce qui précède n'est normalement utilisé que dans des conditions de vol particulières, notamment des vols à très grande vitesse, faisant que la température de peau de l'avion est élevée jusqu'à un niveau insupportable pour les occupants et @our certains appareillages. Au contraire, lorsque de telles vitesses ne sont pas atteintes et que l'avion vole à très haute altitude la température atmosphérique étang très basse, il y a un risque non négligeable de èl de 1' eau contenue dans la bâche 1, dsns @a boîte à clapet 8 et dans l'enceinte 12 de l'éva@orateur proprement dit. @'il est ans im ortance que l'eau gèle dans l'enceinte 12, il n'en est pas de L me en ce qui concerne la boîte à clapet et la bâche 1. En e@ et, si l'eau est prise en glace, alors le clapet ne peut @lus fo@ctionner et, de même, il ne peut plus y avoir ali@ent@tion de la boîte à cla@et, de sorte que l'ensemble de l'appareil risquerait @e ne pas onctionner après fusion de la glace et évaporation de @'eau dans l'enceinte 1@. Pour pallier cet i@conv@nient, une caractéristique importante de l'invention consiste à entourer le réservoir 1 @ormant bâche à eau et la boîte clapet 8 l'une envelo@pe externe 18 qui ménage un espace 19, ou des can@ux, tout autour dudit rés@rvoir et de ladite boîte à clapet.L'espace 19 est reli@, par une tubu@ure d'amenée 20, à une source de gaz chaud, par exemple de l'air, pris à la sortie des compresseurs des réacteurs et une conduite d'évacuatiOn 21 de cet air est également prévue. tes gaz chauds circulant ainsi dans l'espace 19 empêchent la congélation de l'eau, ce qui évite toute utilisation d'antigel comme cela se pratique dans certains évaporateurs connus. En rçgle générale, lorsque es avions volent à très grande vitesse, ils suivent des trajectoires sensiblement horizontales ou bien, lorsqu'ils effectuent des ilanoeuvres, la force centrifuge à laquelle ils sont soumis, maintient les liquides dans la même position que lors d'un vol en trajectoire horizontale et, par conséquent, même en cas de retournement de l'appareil, il y a peu de risques que de l'eau puisse s'échapper par la buse 16 ou la tubulure 17, ce qui, de toute façon est de peu d'importance du fait de la faible capacité de ces deux enceintes. Toutefois, une précaution supplémentaire, avantageuse, consiste à faire en sorte que la partie de la buse 16, de même que la partie de la tubulure 17 qui débouchent respectivement dans l'enceinte 12 et la boîte à clapet 8 soient situées sensiblement à la partie médiane de la longueur de chacune drelles et, en outre, fassent saillie, comme représenté au dessin, pour déboucher à un niveau relativement proche de celui de l'eau contenue. De cette façon, quelle que soit la position de l'avion, l'eau est empêch-ée de s'échapper par la buse 16. L'invention n'est pas. limitée. à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses aodifications eu- vent y être apportées sans sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Evaporateur refroidisseur pour avions et engins analogues volant à grande vitesse, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir rempli d'eau, une boite à clapets fixée en dessous du réservoir et dans laquelle de l'eau issue dudit réservoir est maintenue à un niveau constant, au moins une enceinte, contenant au moins un échangeur de chaleur, reliée à ladite boite à clapet de façon que de l'eau setrouveaumême niveau dans cette enceinte que dans ladite boite à clapet en baignant ledit échangeur, ladite enceinte étant reliée à l'atmosphère par une buse débouchant au-dessus du niveau de l'eau qu'elle contient, et des moyens pour le réchauffage de la boite à clapet et dudit réservoir étant prévus pour empêcher la formation de glace, au moins pendant les temps auxquels ledit échangeur est parcouru par un fluide à refroidir. 2 - Evaporateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins le réservoir formant bâche à eau et la boite à clapet sont entourés par une enveloppe délimitant un espace pour la circulation d'un fluide chaud. j - Evaporateur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la buse mettant l'enceinte, contenant l'échangeur,en communication avec l'atmosphère, traverse en partie au moins le réservoir formant bâche à eau. 4 - Evaporateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une tubulure relie l'intérieur de la boite à clapet à la buse mettant l'enceinte contenant l'échangeur en communication avec l'atmosphère. 5 - Evaporateur suivant l'une des revendications 1 d 4, caractérisé par des conduits pour le remplissage, la vidange et le contrôle du remplissage du réservoir formant bâche à eau. 6 - Evaporateur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce nue tant la buse, que la tubulure, mettant en communication avec l'atmosphère l'enceinte contenant l'échangeur et la boite à clapet, débouchent dans celles-ci au voisinage de leur partie médiane et font saillie à l'intérieur jusqu'à un niveau prcche de celui auquel s'étend l'eau qu'elle contient. 7 - Evaporateur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que a buse mettant en communication l'enceinte contenant l'échangeur avec l'atmosphère présente au moins un coude.