Brevet FR2108215A1 — publié le 19720519

r 2108215 La présente invention se rapporte à la liaison de lamelles métalliques destinées à former par exemple des structures flui-dinues possédant des passages complexes. Plus oarticulièrement, l'invention enseigne qu'une structure liée complexe qui comprend 5 une pluralité de lamelles disposées au-dessus et au-dessous d'une lamelle présentant une découpe constituant une grande cavité ou grand passage est réalisée en une seule opération de liaison si la cavité est d'abord remolie au moyen d'un organe métallique de support. L'organe de support permet d'éviter la déformation de la 10 structure durant le processus de liaison en empêchant toute lamelle m-'tallioue de se trouver poussée dans la cavité. L'organe de sup-nort transmet la pression de liaison à travers la cavité de sorte que les parties des lamelles situées au-dessus et au-dessous de la cavité et en alignement avec celle-ci se trouvent liées entre-elles. 15 Par conséquent, un objet de la présente invention consis te à réaliser des structures liées complexes uossédant une olura-lité de lamelles métalliques disposées au-dessus et au-dessous d'une lamelle métallique présentant une cavité. La cavité est remplie au moyen d'un organe de supDort métallique pendant le processus de liai-20 son de sorte que les pressions de liaison se trouvent transmises à travers la cavité et effectuent la liaison des autres lamelles métalliques en alignement avec la cavité. Un autre objet de l'invention consiste à réaliser des structures liées présentant des passages complexes de dimensions 25 précises en remplissant ces passages durant le processus de liaison au moyen d'un organe de support métallique possédant un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui des parties métalliques suo-portées et un point de fusion au moins sensiblement aussi élevé que celui de ces parties métalliques de sorte qu'aucune déformation ne 30 peut se produire durant le processus de liaison. Encore un autre objet de l'invention consiste à faciliter le retrait de l'organe de support une fois la liaison effectuée en réalisant cet organe sous la forme d'une structure en nid d'abeilles afin de rendre minimale la quantité de l'organe de support oui doit 35 être Ôtée chimiquement et de rendre maximale la surface de l'organe de support où se produit la réaction chimique. Encore un autre objet de l'invention consiste à réaliser un joint étanche feuilleté entre les lamelles d'une structure liée présentant un passage. La lamelle constituant le joint étanche est 40 formée d'un métal qui peut être ôté chimiquement de la structure 71 22189 2108215 sans affecter tout autre partie métallique et est disposée de manière que son retrait permette l'accès au passage. Ces objets et caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront nlus clairement de la description 5 détaillée qui suit ainsi que des dessins y annexés, étant bien entendu que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemoles nullement limitatifs. Sur les dessins : La Fig. 1 est une vue explosée d'un empilage de lamelles 10 métalliques qui constituent une partie d'un dispositif fluidique lorsqu'elles sont liées ensemble, deux de ces lamelles contenant remplies de grandes cavités qui sont, au moyen d'un support métallique en nid d'abeilles qui est destiné à faciliter le processus de liaison et qui est ensuite éliminé chimiquement; 15 La Fig. 2 est une vue en coupe d'un dispositif fluidique terminé formé des lamelles représentées à la Fig. 1 prise le long de la ligne 2-2 de cette figure; et La Fig. 3 est une vue explosée d'une partie d'un circuit fluidique formée d'une pluralité de lamelles dans laquelle deux 20 lamelles constituent des joints étanches et sont formées d'une substance qui peut être éliminée chimiguement pour rendre accessibles des passages sans affecter les autres lamelles. En se reportant maintenant aux dessins, on y voit que la Fig. 1 représente un empilage 10 formé de douze lamelles numérotées 25 12 à 23 qui sont de préférence en acier inoxydable. Lorsqu'elles sont liées ensemble, les lamelles 12 à 23 constituent une partie 24 (voir la Fig. 2) d'un dispositif fluidique. Comme il apparaît de la Fig. 1, la partie de circuit fluidique 24 comprend deux éléments de circuit classiques disposés l'un au-dessus de l'autre, à savoir : 30 les portes OU 26 et 28 pratiquées respectivement dans les lamelles 16 et 22. Cette structure comprend également une cavité 30 ménagée dans les lamelles 13 et 14; une cavité 32 ménagée dans les lamelles 18, 19 et 20; et un certain nombre de petits trous ménagés dans les autres lamelles et destinés à transmettre le fluide entre les portes 35 OU et les cavités. Avant d'effectuer la liaison, les cavités 30 et 32 sont remplies au moyen d'une substance de support qui épouse la configuration de la cavité. Il est souhaitable d'utiliser les éléments de support en nid d'abeilles 34 et 36 formés de préférence de nickel. 40 La partie de circuit 24 est réalisée depuis l'empilage de 71 22189 3 2108215 lamelles 10 par un processus de liaison selon lequel toutes les lamelles 12 à 23 sont d'abord assemblées en un empilage unique 10 et ensuite soumises à une chaleur et une pression suffisantes pour lier chaque lamelle à sa lamelle voisine. Bien qu'un grand nombre 5 de températures et de pressions de liaison puissent être utilisées pour la présente invention selon les matériaux choisis, il est souhaitable de réaliser les dispositifs fluidiques en acier inoxydable dans une gamme de température allant de 1120 C° à 1190 C° et sous une pression allant de 5,06 kg/cm2 à 7,03 kg/cm2 qui est appliquée 10 pendant 10 à 30 minutes. Ces températures, pressions et intervalles de temps réalisent une liaison par diffusion des différentes parties. Le processus de liaison est accompli dans une atmosphère non réactive ou dans un gaz inerte. Les éléments de support en nid d'abeilles 34 et 36 accom-15 plissent un certain nombre de fonctions durant le processus de liaison. D'abord, ces éléments de support empêchent la déformation des cavités 30 et 32 lorsque la liaison est effectuée. En effet, les éléments 34 et 36 remplissent les cavités de manière que les autres lamelles 12 et 17 qui sont de préférence en acier inoxydable et qui 20 sont respectivement placées au-dessus des cavités 30 et 32 ne se trouvent pas poussées dans les cavités durant le processus de liaison. Les structures en nid d'abeilles représentées procurent un support suffisant pour empêcher la déformation des parties au-dessus et au-dessous des cavités, même si elles possèdent un certain nom-25 bre de trous et ainsi ne remplissent pas tout le volume des cavités avec une substance solide. Les structures en nid d'abeilles procurent un support suffisant en dépit du fait que les températures et les pressions élevées de liaison pourraient autrement provoquer la déformation d'une lamelle si celle-ci n'était pas supportée sur une 30 distance substantielle. Ainsi la lamelle ne se déforme pas si elle est supportée à des intervalles étroitement espacés. Les portes OU 26 et 28 et les trous formés dans les diverses autres lamelles 12 à 23 sont suffisamment petits, de sorte qu'une substance de support n'est pas nécessaire nour maintenir la forme de ces cavités aux 35 températures et pressions de liaison utilisées généralement pour réaliser des dispositifs fluidiques. Les cavités 30 et 32 se trouvent convenablement soutenues durant le processus de liaison en raison du fait que le métal du support,- par exemple du nickel, présente un coefficient de dilata-40 tion sensiblement égal à celui du métal choisi pour les lamelles, 7 î 22189 4 2108215 par exemple de l'acier inoxydable, et un point de fusion au moins sensiblement aussi élevé que celui de l'acier inoxydable. Si les parties de support se dilataient plus vite que les parties supportées, les cavités se trouveraient agrandies durant le processus de 5 liaison. Inversement, si les parties de support se dilataient moins vite que les parties supportées, ou commençaient a fondre durant le processus de liaison, les lamelles ne seraient pas convenablement supportées pendant la totalité du processus de liaison et se trouveraient poussées dans les cavités. 10 Les éléments de support 34 et 36 permettent à la partie de circuit 24 d'être réalisée en une seule opération de liaison. Si ces éléments n'existaient pas, les parties des autres lamelles en alignement avec les cavités ne se trouveraient pas liées entre-elles a moins qu'elles soient liées avant le moment où elles sont 15 alignées avec les cavités. Par exemple, même si la pression de liaison était appliquée à la fois depuis le bas et le haut de l'empilage 10, les parties des lamelles 15, 16 et 17 qui sont en alignement avec les cavités 30 et 32 ne se trouveraient pas liées les unes aux autres si les éléments de support 34 et 36 étaient absents, puis-20 que la pression transmise à travers les cavités 30 et 32 ne serait pas adéquate pour constituer la liaison. Ainsi, aucune pression de liaison ne serait appliquée aux parties des lamelles 15, 16 et 17 qui sont en alignement avec les deux de ces cavités. De plus, les parties des diverses lamelles en alignement avec seulement une des 25 cavités 30 et 32 ne seraient pas liées les unes aux autres si les éléments de support étaient absents, puisqu'une préssion de liaison ne serait pas appliquée à ces parties des lamelles et ne produirait pas une liaison, mais au contraire pousserait ces parties des lamelles dans l'une des cavités. 30 Les éléments de support 34 et 36 transmettent une pres sion suffisante à travers les cavités 30 et 32 pour lier les parties des autres lamelles en alignement avec ces deux cavités les unes aux autres même si la pression n'est pas transmise à tous les points des lamelles 15, 16 et 17 en alignement avec les cavités 30 35 et 32. La pression n'a pas besoin d'être appliquée en tous les points de la surface des lamelles afin de réaliser une bonne liaison entre celles-ci; une bonne liaison est obtenue si.une pression suffisante est appliquée en des points étroitement espacés procurés par la structure en nid d'abeilles. 40 Après la liaison effectuée, les éléments de support 34 71 22189 5 2108215 et 36 sont éliminés de la structure liée par dissolution. La réalisation en nid d'abeilles des éléments de support 34 et 36 facilite leur retrait en rendant minimale la quantité de matière oui doit être dissoute tandis qu'elle rend maximale la surface des éléments 5 de support sur laauelle une réaction chimique peut se produire. La Fig. 3 représente une vue explosée d'un second dispositif fluidique 40 comprenant t--pt lamelles numérotées 42 à 48. Le dispositif 40 est communément désigné : porte ET à trois éléments, les trois éléments étant des cavités d'amplificateur monostable 10 50, 52 et 54 ménagées respectivement dans les lamelles 43, 45 et 47. Les lamelles 42, 43, 45, 47 et 48 sont constituées par un métal oui ne réagit pas avec un dissolvant qui réagit avec le métal formant les lamelles 44 et 46. Dans la forme de réalisation préférée, les lamelles 44 et 46 sont formées d'un métal, tel que du nickel, 15 qui peut être ôté chimiquement de la structure en utilisant un dissolvant, tel que l'acide nitrique, qui n'affecte pas les autres parties. Les parties en nickel constituent des joints étanches qui ne se distinguent pas de n'importe quelle autre partie durant le fonctionnement du dispositif 40. Comme c'était le cas de la partie 20 24 du circuit fluidique représenté aux Fie. 1 et 2, un certain nombre de températures et de pressions comportant celles utilisées pour la dite partie 24 peuvent être utilisées pour confectionna le dispositif 40. Ce dernier diffère d'autres dispositifs fluidiques en ce qu'un opérateur peut accéder aux cavités 50, 52 et 54 après 25 une certaine période d'utilisation pour des raisons comme le nettoyage de ces cavités ou l'examen des parois de celles-ci pour juger de l'usure provoquée par l'écoulement du fluide, cet accès étant facilement réalisé en dissolvant les éléments de joint 44 et 46 avec un agent réactif comme de l'acide nitrique. Puisque l'acide nitri-30 que ne réagit pas avec l'acier inoxydable, les éléments 44 et 46 peuvent être ôtés sans affecter ou endommager tout autre partie du dispositif 40. Bien que dans un but d'explication de l'invention deux formes de réalisation particulières de celle-ci aient été repré-35 sentées et décrites, il doit être entendu que divers changements ou modifications évidents à tout homrpe de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine. 71 22189 6 2108215 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une structure métallique liée par diffusion destinée à constituer un dispositif fluidique, caractérisé en ce qu'il consiste : à placer sur au moins une face d'une 5 partie métallique dans laquelle est ménagée ur;-: cavité dù grande surface une pluralité de parties métalliques mises en forme et agencées pour définir au moins un passage d'écoulement de fluide, cette pluralité de parties métalliaues étant disposées de manière que le passage communique avec la grande cavité et qu'au moins une 10 fraction de ce passage soit en alignement avec la grande cavité; à remplir la cavité au moyen d'une partie métallique de support qui est destinée à conserver la forme de la cavité et qui est formé d'un métal qui est solu'ole dans un dissolvant qui ne réagit pas avec les parties métalliques de la structure venant en contact avec la par-tie métallique de support; à lier par diffusion chacune des parties métalliques de la structure à sa ou ses parties voisines; et à ôter chimiquement la partie métallique de support au moyen du dissolvant. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ,carac-20 térisé en ce que le processus de liaison est accompli en soumettant les parties métalliques à une température et une pression qui déformeraient les parties voisines de la partie contenant la grande cavité en poussant des fractions de ces parties voisines dans la cavité si cette dernière n'était pas remplie au moyen de la partie métallique de support. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la partie métallique de support est constituée par une structure en nid d'abeilles mise en forme pour remplir la cavité. 4. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que la partie métallique dans laquelle est ménagée la cavité et la pluralité de parties métalliques mises en forme et agencées pour définir le passage sont formées d'un premier métal tandis que la partie métallique de support est formée d'un second métal possédant un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui du premier métal et un point de fusion au moins sensiblement aussi élevé que celui du premier métal. 5. Procédé, de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier métal est de l'acier inoxydable et le 40 second métal est du nickel. 71 22189 7 2108215 6. Procédé de fabrication d'une structure métallique liée par diffusion destinée à constituer un dispositif fluidique et possédant un passage d'écoulement de fluide ainsi qu'une oartie qui peut être facilement ôtée pour permettre l'accès à ce passage, ca-5 ractérisé en ce qu'il consiste : à empiler une pluralité de parties formées d'un premier métal avec au moins une partie formée d'un second métal oui réagit chimiquement avec un dissolvant qui ne réagit pas avec le premier métal, les parties empilées étant mises en forme et agencées pour définir une structure fluidique possédant le 10 passage d'écoulement de fluide, et la partie formée du second métal étant mise en forme pour définir un joint étanche et disposée dans une position pour laquelle sa dissolution permet l'accès à au moins une fraction du passage; et à lier par diffusion chacune des parties de la structure à sa ou ses parties voisines. 15 7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, ca ractérisé en ce que le premier métal est de l'acier inoxydable, le second métal est du nickel, et le processus de liaison consite à soumettre les parties métalliques empilées à une température et une pression suffisantes pour lier par diffusion chacune des parties de 20 la structure à sa ou ses parties voisines.