Brevet FR2378248A1 — publié le 19780818

La présente invention a pour objet un dispositif de transfert de chaleur foactionnnst sous l'effet de la vapo- risatioa d'us porteur de calories avec retour en arrière do condensat le long d'un réseau capillaire à gorges longi- tudinales, en liaison avec us corps creux vide d'air recouvert par un réseau capillaire présentant une forme ou des dimensions différentes de celles du.dispositif de transfert de chaleur proprement dit. Les dispositifs de ce type connu comprennent habituellement un système fermé étanche vide d'air rempli par le fluide de travail porteur de calories servant au tran- fert de l'énergie thermique. A l'intérieur de ce système ou le long de ses parois, trouve un réseau capillaire, tel qu'une grille à mailles de fil métallique, des couches frittées, un ensemble capillaire à gorges ou à fentes annulaires, etc. Dans une zone dite de chaleur, c'est-à-dire, dans la souree de chaleur, le fluide de travail est vaporisé et l'énergie thermique est transportée sous forme de vapeur avec précipitation sur une surface de condensation formant source de rayonnement. Le réseau capillaire sert à ramener le condensat de la source de froid à la source de chaleur. Suivant un perfectionnement de tels dispositifs de transfert de chaleur, on a déjà proposé l'incorporation d'un contrôle de la température. L'avantage de dispositifs de transfert de chaleur réglables consiste en ce qu'avec une très bonne constance de la température à la source de chaleur,l'é@ergie à faire rayonner peut être réglée sans organes mécaniques à déplacer. On connaît à ect effet, un certain nombre de iodes de commande montés ou foictioniant de diverses manières. ces commandes sont constituées essentiellement par un réservoir de gaz raccordé au dispositif de transfert de chaleur et dans lequel le gaz inerte formait le gaz de réglage est enfermé par effet the@@ique, mécanique ou hydraulique,le gaz occupe u volume d'importance variable.Si les radiateurs disposés longitudinalement l'un derrière l'autre dans la zone de la source de dissipation de chaleur comportent des surfaces de rayonnement, on peut, sui- vant la dilatation ou la contraction du gaz de réglage ddpla- cer dans le sens axial la surface séparant l'a@gent porteur de calories du gaz de réglage, de manière à utiliser un plus ou moins grand nombre de radiateurs rayonnant effectivement de l'énergie thermique le dispositif de transfert de chaleur est soudé au réservoir de gaz de la commande, de manière à être parfaitement étanche au vide. l'association du dispositif de transfert de chaleur et du réservoir de gaz ou analogue nécessite des mesures pour ramener l'agent liquide @@ condensé formant le fluide de transfert de chaleur du réservoir de gaz dans le circuit du dispositif de transfert de chaleur on sait que, pour cela, on peut prévoir ua réseau capillaire pour le réservoir de gaz. pour différentes raisons, on a constaté qu'il était avantageux de pourvoir le dispositif de transfert de chaleur d'un réseau capillaire sous forme de gorges axiales Les dispositifs de transfert de chaleur à gorges longitudinales présentent par rapport aux réseaux capillaires en tissu métallique, aux poudres métalliques frittées ou il feutre, des avantages marqués, tels qu'une plus grande sécurité de fonctionnement, ni rendement supérieur et une vraie fidélité de reproduction D'autres avantages consistent en une fabrication économique de tels tubs à chaleur et en nie facilité d'incurver les tubes à chaleur ainsi pourvus de gorges capillaires tes problèmes se posent cependant pour la liaison entre les gorges capillaires du dispositif de transfert de chaleur et le réseau capillaire du réservoir de gaz chaque point de la paroi intérieure du réservoir de gaz doit être relié au dispositif de transfert de chaleur on @@- ne peut pas utiliser les gorges longitudinales, pour dif férentes raisons comme réseau capillaire pour le réser- voir de gaz parce que, d'une part, on ne doit pas modifier sensiblement la géométrie des gorges ; autrement dit, les sections droites d'écoulement doivent demeurer toujours identiques et, avec un nombre plus grand de gorges pour le réseryoir de gaz par rapport au dispositif de transfert de chaleur, il est impossible de raccorder l'un à l'autre toutes les gorges des deux ensembles. De plus, il n'existe pas dans la répartition des gorges longitudinales du réservoir de gaz de liaison capillaire en azimut.Il faudrait encore prévoir, pour les capuchose d'extrémité du réservoir de gaz, un réseau d@@@@@@, Le problème de l'adaptation des réseaux capillaires se pose, bien entendu, également pour d'autres dispositifs destinés à coopérer, par exemple pour la liaison entre deux tubes de chaleur de formes ou de dimensions géométriques différentes Ilne, peut subsister alors de réseau capillaire sous forme de gorges capillai- res que sur l'un des deux dispositifs L'objet de l'invention consiste à écarter les in- convénients inhérents aux dispositions connues et à éta- blir un système de transfert d'énergie thermique où chaque point de la paroi intérieure d'un corps creux, coopé rant avec un tube de chaleur et comportant lui-même us réseau capillaire, est relié par des capillaires avec les gorges longitudinales d'un dispositif de transfert de chaleur Le problème ainsi posé est résolu conformément à l'invention, par le fait que le corps creux présente, comme connu en soi, un revêtement de chaque point de la paroi intérieure,comportant un réseau capillaire tel qu'un tissu métallique, une couche frittée ou analogue et que ce réseau capillaire est raccordé au réseau capillaire à gorges longitudinales du dispositif de transfert de eha- leur ou lui est relié Un dispositif conforme àl'in- veniion présente l'avantage essentiel consistant en ce que ehaque point de la paroi intérieure du corps creux est relié par ce revêtement capillaire au dispositif de transfert de chaleur, c'est-à-dire, à ses gorges capillaires longitudinales Il est ainsi possible de venir raccorder à un dispositif de transfert de chaleur des réservoirs ou des corps creux même de plus grandes dimensions ou de forme géométrique différente en comparaison du dispositif de transfert de chaleur lui-même. suivant un perfectionnement de l'invention, il est prévu entre le corps creux et le tube de chaleur un raccord comportant un réseau capillaire correspondant aux capillaire s du corps creux et se raccordant aux gorges longitudinales du tube de chaleur suivant use autre caractéristique de l'invention, le réseau capillaire du corps creux ou du raccord se raboute exactement aux gorges du dispesitif de transfert de chaleur. Le condensat est ramené ainsi sans interrup- tion à peu près en ligne drcite du ré seau capillaire du corps creux au dispositif de transfert de chaleur. On a représenté à titre d'exemple aux dessins ci-joints plusieurs formes d'exécution de l'invention Sur ces dessins : La fig. i est ume vue schématique d'ensemble d'un dispositif de transfert de chaleur réglable. La fig. 2 représente, comme détail de la fig. 1, et à use échelle supérieure, le raccord entre le système de commande et le dispositif de transfert de chaleur. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2 montrant la surface intérieure du dispositif de transfert de chaleur. La fig. 4 représente, comme détail de la fig. 2 et à plus grande échelle1 une particularité de la liaison entre le système de commande et le dispositif de transfert de chaleur. Les figs. 5 et 6 représentent chacune un détail de ia coupe de la fig. 4 suivant les lignes V-V et VI-VI respectivement. la fig. 7 représente une variante relative à un détail de la fig. 1. La fig. 8 représente à plus grande échelle un détail de la fig. 7. La fig. 9 représente de bout une portion de la fig 8 vue dans la direction de la flèche A. La fig. 10 représente nie autre variante d'un détail de la fig. 1. La fig. 11 représente, à plus grande échelle, un détail de la fig. 10. La fig. 12 représente de bout une portion de la fig. il vue dans la direction de la flèche n de la fig. 11. La fig. 13 représente une autre forme d'exécution @@présentant en perspective le racc@@dement entre deux tubes de chaleur de dimensions et de forme géomé- trique différente s. La fig. 14 représente un réseau capillaire dillerent de celui de la fig. 13 pour le tube de chaleur de forme aplatie La fig 1 représente à titre d'exemple l'application du raccordement capillaire entre un corps creux et un tube de chaleur comportant des gorges capillaires, @ un système de transfert commandé ou réglé d'énergie thermique Le réglage est assuré dans ee cas, par l'intermédiaire d'un gaz inerte tel que l'hélium, l'argon, etc. Le dispositif représenté comporte un système à réglage passif Le dispositif de transfert de chaleur lui-même est constitué, dans ce cas, par ee que l'on peut appeler un tube de chaleur. L'ensemble du dispositif comprend ee tube de chaleur dont l'ensemble porte la référence 2 et le système de réglage se raccordait à ce dernier Entre le tube de chaleur 2 et le système de commande 3 est intercalé un raccord 21 cons- titué par un tube à décrire ci-après avec plus de détails et formant un ensemble unitaire avec ure partie d'un réser- voir de gaz, l'application de l'invention ntest pas limitée à de tels tubes de chaleur 2 et peut dans certaines circonstances, s'étendre à d'autres dispositifs de transfert de chaleur de forme plate tels que des éléments de construction montés en "sandwich" et incorporant un évaporateur à pla que s comme on le sait, le tube de chaleur 2 comprend une partie tubulaire 4 fermée à chaque extrémité par un couvercle 5, de manière à former une chambre intérieure 6 mise sous vide et servant à recevoir un agent liquide de transfert de chaleur cette chambre intérieure est de type capillaire et l'on a aménagé dans la surface intérieure de la paroi du tube de chaleur 2 des gorges longitudinales 10 (voir figs 2 et 3) formant capillaires s'ouvrant dans la chambre intérieure 6 pour assurer le retour du condensat de la source de rayonnement vers la source de chaleur Les gorges longitudinales 10 parallèles à l'axe du dispositif de transfert de chaleur sont définies par les fonds de gorge li séparés par les nervures /9 dont les faces latérales sont désignées par 9', Les gorges 10 présentent une profondeur h (fog. 2). Comme on le voit au mieux sur la fig. 1, le tube de chaleur 2 présente, de plus, à la manière habituelle, une zone 12 dite source de chaleur où se vaporise le porteur de calories, ainsi qu'une zone isolée 14 où le rayonnement de l'énergie thermique vers l'extérieur est empêché. L'extrémité du tube de chaleur opposée à la source de chaleur forme la zone 15 dite de rayonnement dans laquelle se trouvent, rangés côte à c8te dans le sens axial, à l'intérieur de la partie tubulaire 4, un certain nombre de radiateurs 16. ces radiateurs présentent des surfaces de rayonnement 16', la couche isolante étant désignée par 4' Sur la fig on a encore dessiné un graphique donnant l'allure des tem- pératures le long du dispositif de transfert de chaleur.La température T est indiquée par la ligne T@ des températures au-dessus des longueurs WL données en ab@cisses. Comme on le voit sur les figs 2 à 6, on associe au tube de chaleur 2 dans la zone de rayonnement 15 ut réservoir de gaz 17 en forme de pot fermé par un couvercle 19 à l'opposé de la paroi de fond 17'. Le réservoir de gaz 17 est soudé, d'une manière étanche à un vide poussé, au couvercle 19 le long de la ligne de soudure 20. Le couvercle 19 est prolongé par le raccord tubulaire 21, ce raccord formant la liaison avec le tube de chaleur 2. ce tube de chaleur 2 est relié au réservoir de gaz 17, o'est-å-dire, a' son couvercle 19, par une ligne de soudure 30 étanche à un vide poussé. La chambre intérieure 6 du tube de chaleur 2 est en communication permanente avec la chambre intérieure 22 du réservoir à gaz 17.Celui-ci sert ainsi, comme on l'a déjà indiqué, comme réservoir pour le gaz inerte commandant ou réglant le transfert de chaleur à l'intérieur du tube de chaleur 2. Aussi bien le pot formant le réservoir de gaz 17 que son couver- cle 19 sont recouverts sur leurs faces intérieures par un tissu métallique fermant un réseau capillaire, comme représenté en 18 et en 18'. pour pouvoir introduire dans le réservoir de gaz 17 un volute de gaz suffisant pour la commande ou le réglage du tube de chaleur 2, il fait que le volume de la chambre intérieure 22 du réservoir à gaz soit notablement plus important que celui de la chambre intérieure 6 du tube de chaleur correspondant. Le réservoir de gaz 17 a donc un diamètre intérieur beaucoup plus grand que le tube de chaleur 2. 'te dispositif connu de transfert d'énergie thermique pouvait etre réglé ou comm amdé fonctionne de iale manibre que le tube de chaleur 2 reçoive de la chaleur dans la zone de/oa source de chaleur 12, cette chaleur étant transmise par l'agent porteur de calories vaporisé au-delà de la zone isolée 14 à la source de @yonnement 15 pour être transmise à l'ex- térieur par les radiateurs 16 fixés à la partie tubulaire 4. Suivant l'importance de l'énergie thermique convoyée par l'agent porteur de calories, la pression de vapeur de cet agent augmente ou diminue plus ou moins, ce qui entrain une compression ou une dilatation du gaz de commande avec un déplacement dans le sens axial du plan de séparation qui apparait entre le gaz inerte et l'agent porteur de calories du tube de chaleur 2. on peut ainsi fermer ou ouvrir certaina radiateurs 16 ou même leur totalité. Les figs 2 à 12 font comprendre la constitution de la liaison entre le réservoir de gaz 17 et le tube de chaleur 2. On est parti, comme déjà indiqué, du fait que le réservoir de gaz 17 doit, lui aussi, présenter des capillaires pour que l'agent porteur de calories condensé et donc liquide, se trouvant dans le réservoir de gaz,puisse être ramené à nouveau dans la chambre intérieure 6 du tube de chaleur 2, sous l'effet de capillarité du tissu métallique 18, 18' dans le réservoir de gaz 17 et de ltenseb$ des gorges longitudinales 10 du tube de chaleur 2. pour le raccordement, il est prévu, comme on le voit pour la forme d'exécution représentée en figs. 2 à 6, de revêtir la face intérieure du réservoir de gaz 17 ainsi que de la partie tubulaire 17,dela paroi de fond 17' (fig. i) et du couvercle 19,en y appliquant un tissu métallique 18. Dans un suralésage 28 da raccord@@vient s'encastrer le tube de chaleur 2 qui est maintenu par une ligne de soudure 30.Le tube de chaleur2pénètre ainsi dans le sens axial sur une certaine longueur dans ce suralésage du raccord 21. ce dernier est revêtu sur sa face intérieure d'un tissu métallique 31 foraant un réseau capillaire ce réseau capillaire a une passeur s et vient buter à son extrémité sur les gorges capillaires 10 du tube de chaleur 2. Le diamètre extérieur du réseau capillaire est, dans ce cas, égal au diamè- tre définissant les surfaces des fonds 11 des gorges longi @tudinales 10 du tube de chaleur 2.L'épaisseur s des réseaux capillaires 18-18' ou 31 dans le réservoir de gaz 17 et dans son couvercle 19, sa paroi de fond 17' et son raccord 21 correpond approximativement à la profondeur h des gorges longitudinales 10 du tube de chaleur 2. On obtient ainsi un écoulement sans obstacles du condensat,du tissu kétalli-- que agissant comme capillaire dans le réservoir de gaz vers les gorges longitudinales 21 de chaleur 2 en passant par le raccord 21 garni de son tissu métallique 31. Dans la forme d'exécution suivant les figs 7 à 9, le tube de chaleur2 est encore encastré dans un suralésage 28 de l'ouverture du raccord 21 et y est soudé par une ligne de soudure 30 assurant l'étanchéité à un vide poussé. Sur la fig. 8 qui représente ce d4-tail à une échelle plus grande ;ue la fig. 7, on voit que le tissu métallique tubulaire 31, contrairement à ce qui est représenté en figs 2 à 6, dépasse le raccord 21 et pénètre dans le sens axial par-dessus les gorges longitudinales 10 du tube de chaleur 2. Ces gorges longitudinales 10 du tube de chaleur 2 peuvent, grâce à cette disposition, recevoir le condensat sans difficulté et l'en- tratner plus loin vers la source de chaleur 12. Enfin, dans la forme d'exécution suivant les fige 10 à 12, la tissu métallique 50 de forme tubulaire disposé dans le raccord 21 se prolonge par une languette axiale 51. Cette dernière recouvre, sur la périphérie délimitant la chambre 6 dans le tube de chaleur 2, une partie du nombre de gorges longitudinales 10, de préférence trois ou quatre de ces gorges. La languette 51 est fixée par une soudure par points sur les surfaces des fonds 11 des gorges 10 du tube de chaleur 2. Les formes d'exécution des figs 13 et 14 présentent une liaison entre un tube de chaleur et un dispositif de transfert de chaleur 60 en forme de plaque, le raccordement entre le réseau capillaire de ce dispositif de transfert ide chaleur 60 en forme de plaque et le réseau capillaire cons titué par les gorges du tube de chaleur 2 est assuré de la meme manière que dans le cas des exemples représentés en figs 2 à 12. sur la fig. 13 le dispositif de transfert de chaleur 60 présente des composantes électrique s 62, 63, 64 montées en reposant sur des surfaces dsappui de dimensions différentes sur ce dispositif 60. comme on le voit en coupe, on y prévu comme réseau capillaire un tissu métallique 66 appliqué aussi bien sur la face intérieure des faces principales 67 et 68 que sur les parois latérales 70. on reconnaît sur cette figure la liaison des réseaux capillaires de deux dispositifs de transfert entièrement différents dans leur forme géométrique et dans leurs dimensions, en particulier dans la zone de liaison entre ces disposi tifs Dans ce cas encore, les gorges 10 du tube de ohaleur 2 est raccordé par un tissu métallique (comme sur les figs 7 à 9) au tissu métallique 66 du dispositif de trans- fert de chaleur 60 pour assurer l'écoulement du condensat de l'agent porteur de calories La fig 14 diffère de la fig. 13 en ce que les faces principales 67 et 68 présentent des gorges capillaires croisées, 10' et 10 respectivemen{, tandis que les parois latérales 70 présentent un réseau à lignes croisées 66 relié aux gorges capillaires Ici encore, le raccordement entre le réseau capillaire du dispositif de transfert de chaleur 60 et le dispositif de transfert de chaleur 2 comportant des gorges capillaires longitudinales@@est assuré par un système à lignes croisées R E Y E D I C A !-I O s S 1. Dispositif de transfert de chaleur fonctionnant par évaporation d'un porteur de calories et retour du condensat par l'intermédiaire dtun système capillaire à gorges longitudinales, ee dispositif associé à un corps creux vide d'air, présentant un revetement capillaire et dont les dimensions géométriques diffèrent de celles du dispositif de transfert de chaleur, étant caractérisé par le fait que le corps creux présente un revêtement recouvrant, comme connu en soi, tous les points de la surface intérieure de ce corps creux, ce revêtement étant constitué par un système ou réseau capillaire tel qu'une toile mdtallique, des couches frittées, du feutre métallique ou analogues, qui est raccordé au réseau capillaire à gorges longitudinales du dispositif de transfert de chaleur ou lui est relié 2.Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre le corps creux et le tube de chaleur contenant la source de chaleur du dispositif de transfert de chaleur, est intercalé un raccord colportant un.réseau capillaire correspondant aux capillaires du corps creux et se raccordant aux gorges longitudinales du tube de chaldur 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que le réseau capEW laire du corps creux ou du raccord vient buter contre les gorges longitudinales du dispositif de transfert de chaleur 4. dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le réseau capillaire du corps ou du raccord chevauche toutes les gorges longitudinales du dispositif de transfert de chaleur. 5. Dispositif suivant ltune quelconque des revendications i à 4, caractérisé par le fait que le réeau capillaire du corps creux on du raccord recouvre les gorges longitudinales du dispositif de transfert de chaleur sur une partie de leur longueur en s1appliquant sur elles. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le réseau capillaire du corps creux est solidarisé avec le réseau capillaire du dispositif de transfert de chaleur par collate, soudure par points ou procédé équivalent. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que le réseau capillaire du corps creux ou da raccord est filé sur les surfaces des fonds des gorges longitudinales du dispositif de transfert de chaleur 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le réseau capillaire du corps creux ou du raccord présente une languette s'étendant sur une fraction des gorges longitudinales du tube de chaleur en recouvrant un certain nombre de ces gorges. 9. Dispositi suivant l'une quelconque des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que le corps creux forme un réservoir pour le gaz de commande qui agit, à la manière habituelle, sur le porteur de calories dans le tube de ehaleur grace aux variations de son volume.