Brevet FR2573820A1 — publié le 19860530

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés au procédé de maintien du vide dans une enceinte destinée à assurer une isolation thermique très poussée. L'invention a également trait à l'agencement d'une telle enceinte pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Plus particulièrement, l'invention concerne les enceintes qui sont utilisées dans les expérimentations biologiques effectuées dans l'espace, notamment dans une mission dite n SPACELAB " dont la durée est typiquement de douze jours, et qui sont destinées à pourvoir au maintien d'une température ambiante à des valeurs comprises entre -10 OC et 37 OC, lesquelles températures sont obtenues de façon connue en soi en utilisant le changement de phase de matériaux appropriés. Les enceintes isolées par créatiomdu vide les plus connues sont oenstituées par des vases de Dewar ou des bouteilles "Thermos", qui comportent une double paroi délimitant un espacement dans lequel est pratiqué le vide, et qui sont réalisés en métal ou en verre (lorsqu'on utilise des enceintes en verre, on applique sur les parois délimitant ledit espacement des revêtements métallisés ayant un faible coefficient d'émission). Tout technicien en la matière sait que le seul système vraiment efficace pour assurer une réduction sensible et de toutes façons compatible avec le déroulement correct des expérimentations biologiques susdites - de la quantité de chaleur qui est transférée spontanément du milieu extérieur à l'intérieur d'une enceinte du type susdit es t constitué par la création du vide, dont le niveau se situe typiquement au-dessous de 10-3 millibars. Or, des infiltrations de gaz dans enceintes ainsi que le dégazage de la même enceinte, peuvent faire monter le niveau de vide à une valeur pouvant dépasser 10~3 millibars, et ce dans un laps de temps relativement court qui, de toutes façons est comparable avec la durée d'une mission SPACELAB, Il va de soi qu'une telle éventualité n'est pas tolérable pour la bonne réussite des expérimentations biologiques spatiales envisagées. Mis à part - pour les oontraintes évidentes de puissance et de poids imposées notamment par les applications spatiale le procédé consistant à extraire,à l'aide d'une pompe à vide classique et de façon continue, les gaz contenus dans l'espacement susdit, il est connu d'introduire dans cet espacement des adsorbants physiques, tels que des matériaux de dégazage (getters) encore avant d'effectuer l'évacuation , de manière à éliminer les gaz résiduels qui y restent après l'évacuation et à maintenir (ou même à améliorer) le niveau de vide voulu. De façon plus précise, le matériau de dégazage est mis dans une ampoule de verre qui, après le processus d'activation de ce matériau, est fermée hermétiquement, notamment par fusion (on emploie un appareillage très coûter d'activation des propriétés de dégazage comportant un dispositif de production du vide qui coopère avec un dispositif de fusion du verre) ; ensuite, l'ampoule est insérée dans une tubulure soudée à l'enceinte et détruite par chauffage de l'enceinte de manière à libérer le matériau de dégazage dans l'espacement. La Demande de Brevet allemand n0 2 902 623, publiée avant examen, propose un procédé visant à éliminer l'inconvé- nient constitué par l'emploi d'un appareillage d'activation coûteux tel que celui décrit plus haut, lequel procédé ccoprte les étapes suivantes - introduction d'un matériau adsorbant dans l'espacement d'une enceinte destiné à la création d'un niveau de vide approprié, avant l'opération d'évacuation de cet espacement, et - activation du matériau adsorbant, pendant l'opération d'évacuation, par une opération de chauffage effectué de l'exté- rieur de l'enceinte, notamment à l'aide d'un dispositif chauffant, les réactivations suivantes de ce matériau adsorbant se faisant, toutes les fois que cela s'avère nécessaire pour que le niveau de vide minimum toléré ne soit pas dépassé, à l'aide dudit dispositif chauffant. Le matériau adsorbant proposé dans 1'Art antérieur est constitué par un matériau de dégazage (getter) tel que du zirkon (on suggère également d'utiliser du magnésium ou du barium ou encore un autre métal alcalin ou alcalinoterreux). Toutefois, le procédé décrit dans la Demande de Brevet n0 2 902 623 présente l'inconvénient, lié essentiellement à la nature des matériaux de dégazage employées1 qui est constitué par la nécessité d'activer le matériau adsorbant par chauffage indirect effectué à l'aide d'un dispositif chauffant disposé à l'extérieur de l'enceinte, évidemment en correspondance de l'emplacement du matériau de dégazage à l'intérieur dudit espacement. De plus, les matériaux adsorbants utilisés dans l'Art antérieur ne sont pas capables d'adsorber à une température déterminée une quantité de gaz,notamment d'azote, suffisante pour éliminer dudit espacement les éventuels produits de dégazage et/ou infiltrations de gaz. Ces inconvénients rèstent également lorsque l'on utilise comme matériau de dégazage de la zéolite, qui est un matériau poreux artificiel connu comme étant un "crible moles oculaire. La présente invention s'est en conséquence fixé pour but de pourvoir à un procédé de maintien d'un niveau de vide déterminé dans l'espacement d'une enceinte qui est destiné à être évacué pour assurer une isolation thermique très poussée, qui répond mieux aux nécessités de la pratìque que les procédés visant au meme but antérieurement connus1 notamment en ce que - le niveau de vide peut être maintenu auodessous d'une valeur aussi faible que 10 3 millibars et même inférieure pendant une période de temps exceptionnellement grande, - le matériau de dégazage utilisé dans le cadre de la prd- sente invention . est activé et réactivé (ou régénéré) par-chauffage direct, et . est intégrable facilement à la structure d'un écran ther mique, du type utilisé dans les applications spatiales. La présente invention a pour objet un procédé de maintien d'un niveau de vide déterminé, tel que 10-3 millibars et moins, dans l'espacement d'une enceinte qui est destiné être évacué pour assurer une isolation thanrique capable notamment de maintenir un--milieu à température constante, en particulier pour des expérimentations biologiques spatiales, ledit procédé étant du type qui consiste à : - introduire un matériau adsorbant, tel qu'un matériau de dégazage, dans ledit espacement isolant de l'enceinte avant l'évacuation de cet espacement, et - à activer et à réactiver ou régénérer le matériau adsorbant par chauffage de celui-ci, respectivement pendant l'évacuation dudit espacement isolant et après cette évacuation toutes les fois que cela s'avère nécessaire, lequel procédé est caractérisé en ce que la première activation, ainsi que les réactivations ou régénérations suivantes du matériau de dégazage, se font par chauffage direct de ce dernier. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, le matériau de dégazage est constitué par du tissu de charbon. Selon un autre mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, le matériau de dégazage coopère avec un moyen d'isolation thermique de l'enceinte, qui est destiné à augmenter l'isolation thermique de cette dernière. Selon une disposition préférée de ce mode de mise en oeuvre, le moyen d'isolation thermique de l'enceinte est constitué par un écran thermique, notamment du type comprenant une pluralité de couches de films minces et métallisés, tels que des films de polyimide ou de polyester, séparées par un matériau rétiforme constitué en particulier par du polyester. Conformément à l'invention, le tissu de charbon est disposé dans ledit écran thermique, leur solidarisation mutuelle étant obtenue par tous moyens appropriés, notamment par couture. Selon un autre mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, le chauffage direct du matériau de dégazage est obtenu par circulation d'un courant électrique d'intensité appropriée à travers ce matériau. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. La présente invention tire profit des propriétés physiques exceptionnelles du tissu de charbon, qui est un produit de synthèse constitué par du charbon pur se présentant comme une texture régulière en forme de toile qui comporte des fils (13 fils par centSm.ètre), chacun constitué par une pluralité de filaments dont le diamètre est égal à environ 16 #m. Les propriétés physiques du tissu de charbon qui nous intéressent dans le cadre de la présente invention sont les suivantes - son pouvoir d'adsorption exceptionnellement élevé, lui per mettant de dépasser le pouvoir d~adsorption des autres matériaux adsorbants existants d'un facteur qui est égal à environ 104 - 105 fois, et ce à la pression de millibars et à la température de 20 Oe, - sa capacité d'adsorber des molécules , ce qui en fait un "crible moléculaire" (il est également capable d'adsorber de fason efficace des bactéries), gracie à la présence de micropores dont les dimensions se situent entre 0,4 et 2 rin, - sa flexibilité, et - sa conductivité électrique. En ce qui concerne les propriétés sus-indiquées, le tissu de charbon diffère nettement des autres matériaux de dégazage existants, y compris la zéolite qui est connue elle aussi comme étant un N crible moléculaire1 : en fait, ils ne sont pas capables d'adsorber - à la même température - une quantité de gaz, notamment d'azote, suffisante pour maintenir un niveau de vide aussi faible que 10 3 millibars ou inférieur à cette valeur. Bien qu'on connaisse de nombreuses applications du tissu de chatbon , notamment pour - les systèmes de conditionnement de l'air, - le contrôle des conditions de propreté de l'air ambiante, nécessases au bon fonctionnement de certains appareils de mesure, - la suppression d'odeurs, - la protection d'ouvriers (contre les peintures, etc...), - le chauffage contrôlé de grandes surfaces (tuyauteries, réservoirs) et de fluides, - la protection contre le feu, - la purification du sang (élimination rapide de toxines et produits pharmaceutiques), pour ne citer que les applications les plus importantes, la Demanderesse ne connaît aucune application visant au maintien d'un degré de vide préfixé dans des enceintes pourvues d'un espacement destiné à être évacué pour assurer une isolation thermique vraiment efficace. Or, conformément à l'invention, on place dans cet espacement isolant un écran d'isolation thermique dans lequel est intégré un tissu de charbon. n s'agit d'écrans très connus dans le doxdse de la technologie spatiale, qui se composent d'une pluralité de couches de films minces métallisés, tels que des films de polyimide ou de polyester, et séparés entre eux par un maté- riau rétiforme approprié, tel que du polyester. Leur emploi dans le cadre de la présente invention est justifié par le fait que l'isolation thermique de ladite enceinte est ainsi améliorée par coopération avec un tissu de charbon, coopte tenu aussi de l'application particulière au domaine spatial. Etant donné que le tissu de charbon est flexible, on peut facilement le placer dans un écran d'isolation thermique du type susdit et solidariser l'ensemble par tous moyens appropriés, notamment par couture. En outre, grâce à la propriété du tissu de charbon de se laisser traverser par du courant électrique, on effectue, conformément à l'invention, la première activation, de même que les réactivations suivantes, par chauffa#ge direct du tissu en faisant circuler à travers ce dernier un courant électrique d ' intensité appropriée. Selon des essais exécutés par la Demanderesse, l'utilisation du tissu de charbon intégré dans un écran d'isolation thermique a démontré que ce tissu permet d'améliorer le maintien du vide par un facteur d'au moins 5 par rapport à l'absence du tissu et ceci sans la réactivation du charbon. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réali- sation et d'application qui viennent diEtEe décrits de façon plus eEpli- cite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans a'écarter du cadre, ni de la portée,de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de maintien d'un niveau de vide déter miné, tel que 10 3 millibars et moins, dans l'espacement prévu dans une enceinte et destiné à être évacué pour assurer une isolation thermique capable notamment de maintenir un milieu à température constante, en particulier pour des expérimentations biologiques spatiales, ledit procédé étant du type qui consiste à : - introduire un matériau adsorbant, tel qu'un matériau de dégazage, dans ledit espacement isolant de l'enceinte avant l'évacuation de cet espacement, et - à activer et à réactiver ou régénérer le matériau adsorbant par chauffage de celui-ci, respectivement pendant l'évacuation dudit espacement isolant et après cette évacuation toutes les fois que cela s'avère nécessaire, lequel procédé est caractérisé en ce que la première activation, ainsi que les réactivations ou régénérations suivantes du matériau de dégazage se font par chauffage direct de ce dernier. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de dégazage est constitué par du tissu de charbon. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau de dégazage coopère avec un moyen d'isolation thermique de l'enceinte, qui est destiné à augmenter l'isolation thermique de cette dernière. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen d'isolation thermique de l'enceinte est constitué par un écran thermique, notamment du type comprenant une pluralité de couches de films minces et métallisés, tels que des films de polyimide ou de polyester, séparées par un matériau rétiforme constitué en particulier par du polyester. 5.Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tissu de charbon est disposé dans ledit écran thermique, leur solidarisation mutuelle étant obtenue par tous moyens appropriés, notamment par couture. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le chauffage direct du matériau de dégazage est obtenu par circulation d'un courant électrique d'intensité appropriée à travers ce matériau. 7.- Agencement d'une enceinte du type comportant un espacement destiné à être évacué pour assurer une isolation thermique appropriée,pérmettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un matériau de dégazage tel que du tissu de charbon est disposé dans ledit espacement de l'enceinte, et en ce que des moyens appropriés, connus en soi, sont prévus pour le passage d'un courant électrique à travers le tissu de charbon de manière à activer et à réactiver ou régénérer ce matériau de dégazage par chauffage direct. 8.- Agencement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tissu de charbon est intégré dans un moyen d'isolation thermique qui est destiné à augmenter, en coopération avec le tissu de charbon, l'isolation thermique de l'enceinte et qui est constitué en particulier par un écran thermique du type susdit notamment.