Brevet FR2374520A1 — publié le 19780713

La présente invention concerne un échangeur de chaleur, notamment une chambre de combustion à refroidissement régénératif et tuyère d'éjection pour.moteurs-fusées à propergol liquide, composé d'un corps de base metallique en une seule pièce parcouru de bout en bout par des canaux, pour un réfrigérant, notamment un ergol, réalises ouverts sur le côté extérieur dudit corps de base et recouverts d'une paroi extérieure déposée électrolytiquement sur ce même corps de base. Dans un échangeur de chaleur de ce genre, formant- une chambre de combustion à refroidissement régénératif et tuyère d'éjection pour moteurs-fusées à propergol liquide et connu de par le brevet allemand no 1 751 691, le corps de base en une seule pièce est constitué par du cuivre ou un matériau équivalent, tel qu'argent ou molybdène , exempts d'oxygène. Pour recouvrir les canaux de refroidissement, on dépose électrolytiquement sur le corps de base en une seule pièce une mince couche intermédiaire et sur celle-ci un blindage relativement épais. On peut constituer la couche intermédiaire, tout comme le corps de base, par du cuivre, de l'argent ou du molybdène exempts d'oxygène et le blindage par du nickel. L'invention a pour objet un échangeur de chaleur du genre annoncé qui convienne parfaitement à des pressions de service basses et moyennes et, à dimensions extérieures égales, soit notablement plus léger que le type connu ci-dessus décrit. Cet échangeur de chaleur est caractérisé par le fait que , si l'on considère le corps de base èt la paroi extérieure, le premier des deux au moins est constitué par de l'aluminium pur, un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée. I1 s'est avéré que sur un corps de base en une seule pièce constitué selon l'invention on peut déposer électroly tiquement pour former une paroi extérieure faisant fonction de blindage soit du cuivre ou un matériau équivalent de préférence durcis par dispersion, soit du nickel ou un matériau équivalent.Entre le corps de base et la paroi extérieure, ainsi constituée par du cuivre, du nickel ou un autre matériau analogue déposés électrolgtiquement,peut aussi être disposée, en vue de l'apport électrolytique du blindage, une couche in ^ rne ire relativement mince adhérant mécaniquement de façon rigide à ces deux parties et constituée par un matériau déposé électrolytiquement tel qu'un métal précieux, comme l'or, ou un alliage de métal précieux, par exemple d'or, avec un pouvoir adhésif d'une rigidité supérieure à celle du matériau du corps de base.On obtient dans ces conditions un échangeur de chaleur parfaitement approprié à des pressions de service basses et moyennes. I1 se distingue, par rapport à la forme de réalisation connue, par un poids de construction nettement plus faible, particulièrement pour la réalisation d'une chambre de combustion à tuyère d'éjection pour moteurs-fusées à propergol liquide. Si, en effet, le corps de base en une seule pièce est constitué non plus, comme de façon connue, par du cuivre,mais pas de l'aluminium pur, un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée, cela détermine d'emblée, pour de mêmes dimensions du corps de base.une réduction de poids dans le rapport des poids spécifiques, c'est-à-dire de l'ordre d'environ 66 % .A cette économie de poids, il s'en ajoute une autre en tant qu'effet; secondaire avantageux de la diminution de hauteur des canaux de refroidissement à laquelle on est conduit par l'infériorité de la conductibilité thermique du matériau utilisé selon l'invention pour le corps de base par rapport à celle du cuivre, diminution destinée à compenser, à débit de réfrigérant donné, par une augmentation de la vitesse de ce dernier l'amoindrissement de la transmission de chaleur dA à la différence précitée des conductibilités thermiques. En extension de l'invention, non seulement le corps de base en une seule pièce mais aussi la paroi extérieure déposée électrolytiquement sur celui-ci sont constitués par de l'aluminium pur, un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée, ce qui détermine une nouvelle diminution du poids de construction, de toute façon peu élevé comme on vient de l'indiquer. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un échangeur de chaleur formant une chambre de combustion à refroidissement régénératif et tuyère d'éjection pour un moteur-fusée à propergol liquide la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure I la figure 3 représente, dans une même vue en coupe que sur la figure 2, un échangeur de chaleur modifié par rapport à la figure 1. Les figures 1 et 2 se rapportent à une chambre de combustion 1 à refroidissement régénératif et tuyère d'éjection 2 pour un moteur-fusée de type basse pressions propergol liquide. L'unité de construction formée par la chambre de combustion 1 et la tuyère d'éjection 2 est constituée essentiellement par un corps de base 3 en une seule pièce en aluminium pur ou allié ou de préférence durci par dispersion. Ce corps de base 3 peut entre préfabriqué de façon classique, avec consolidation de sa structure, par forgeage à partir d'un bloc et achevé par usinage avec copeaux. On y creuse des canaux de refroidissement lohgitudinaux 4 entre lesquels subsistent des barrettes, ou nervures. Pour recouvrir lesdits canaux de refroidissement, on dépose électrolytiquement sur le corps de base 3 une couche intermédiaire mince 6 et sur celle-ci une paroi extérieure épaisse 7 faisant fonction de blindage et constituée par exemple par du cuivre durci par dispersion ou par du nickel. La nature de la couche intermédiaire 6 dépend de l'application spécialement envisagée.Si, par suite de l'agressivité chimique du réfrigérant utilisé, on attache une importance particulière à une protection anti-corrosive de la paroi extérieure 7, réalisée en cuivre ou nickel déposés électrolytiquement, il est recommandé de choisir comme matériau de la couche intermédiaire par exemple de l'aluminium, de l'or ou un alliage d'or. Si l'on prend, comme réfrigérant, de l'hydrogène liquide, il est bon, dans le cas d'une paroi extérieure en nickel , de protéger cette dernière de phénomènes de fragilisation en utilisant du cuivre pour la couche intermédiaire 6. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, on procède au dépôt électrolytique de la paroi extérieure 7 directement sur le corps de base 3 en renonçant à la couche intermédiaire 6. Cette paroi extérieure 7 peut être constituée par exemple Par du cuivre ou, tout comme le corps de base par de aluminium pur, un alliage d' aluminium ou un materlau d'aluminium à couche céramique dispersée. REVENI)ICÂTIONS 1. Echangeur de chialeur; notamment chambre de combustion à refroidissement régénératif et tuyère d'éjection pour moteurs-fusées à propergol liquide, composé d'un corps de base métallique en une seule pièce parcouru de bout en bout par des canaux, pour un réfrigérant, notamment un ergol, réalisés ouverts sur le côté extérieur dudit corps de base et recouverts d'une paroi extérieure déposée électrolytiquement sur ce même corps de base, échangeur de chaleur caractérisé par le fait que, si l'on considère le corps de base et la paroi extérieure, le premier au moins de ces deux éléments est constitué par de l'aluminium, un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le corps de base en une seule pièce est constitué par de l'aluminium pur, un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée, tandis que la paroi extérieure est constituée par du cuivre ou un matériau équivalent déposés électrolytiquement, de préférence durcis par dispersion. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le corps de base en une seule pièce est constitué par de l'aluminium pur, un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée, tandis que la paroi extérieure est constituée par du nickel ou un matériau équivalent déposés électrolytiquement. 4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisé par le fait qu'entre le corps de base en aluminium pur, alliage d'aluminium ou matériau d'aluminium à phase céramique dispersée et la paroi extérieure en cuivre, nickel ou matériau analogue déposés électrolytiquement est disposée une couche intermédiaire relativement mince adhérant mécaniquement de façon rigide à ces deux parties et constituée par un matériau déposé électrolytiquement. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que, tout comme le corps de base en une seule pièce, la paroi extérieure déposée électrolytiquement est constituée par de l'aluminium purj un alliage d'aluminium ou un matériau d'aluminium à phase céramique dispersée.