Brevet FR3111418A1 — publié le 20211217

Un système de refroidissement comprend une première boucle de refroidissement, une deuxième boucle de refroidissement et un échangeur de chaleur configuré pour transférer la chaleur de la première boucle de refroidissement à la deuxième boucle de refroidissement. La première boucle de refroidissement comprend une caractéristique de séparation vapeur/liquide configurée pour séparer la vapeur présente dans la première boucle de refroidissement en raison d’une fuite entre la première boucle de refroidissement et la deuxième boucle de refroidissement. La première boucle de refroidissement comprend également un capteur de pression configuré pour détecter une augmentation de pression dans la première boucle de refroidissement qui peut résulter d’une fuite du deuxième réfrigérant dans la première boucle de refroidissement. Figure pour l’abrégé : [Fig. 1] SYSTÈME DE SÉPARATION ET DE DÉTECTION DES FUITES DE VAPEUR DOMAINE DE LA DIVULGATION La présente divulgation se rapporte de manière générale à des systèmes de refroidissement pour des applications aérospatiales, et plus spécifiquement à un système de refroidissement comprenant un système de séparation et de détection des fuites de vapeur pour séparer et détecter la vapeur qui peut apparaître dans le système de refroidissement à la suite d’une fuite de réfrigérant. ARRIÈRE-PLAN Les systèmes de refroidissement sont utilisés dans des applications aérospatiales pour éliminer la chaleur des sources de chaleur, par exemple, des moteurs, des générateurs et d’autres composants qui génèrent de la chaleur lorsqu’ils sont en fonctionnement. De tels systèmes de refroidissement comprennent typiquement une boucle de refroidissement ayant une source de chaleur ; un fluide de travail ou un réfrigérant configuré pour recevoir de la chaleur de la source de chaleur ; un échangeur de chaleur configuré pour recevoir de la chaleur du réfrigérant chauffé et pour rejeter la chaleur provenant du système de refroidissement ; une pompe à réfrigérant configurée pour déplacer le réfrigérant ; et un conduit de fluide couplant de manière fluidique la source de chaleur, l’échangeur de chaleur et la pompe à réfrigérant, permettant ainsi à la pompe à réfrigérant de déplacer le réfrigérant de la pompe à réfrigérant à la source de chaleur, de la source de chaleur à l’échangeur de chaleur et de l’échangeur de chaleur en retour vers la pompe. Dans certains systèmes de refroidissement, l’échangeur de chaleur rejette directement la chaleur vers un environnement entourant la première boucle de refroidissement. Dans d’autres systèmes de refroidissement, l’échangeur de chaleur rejette la chaleur vers une deuxième boucle de refroidissement, qui à son tour rejette la chaleur vers l’environnement. De tels systèmes peuvent utiliser un premier fluide de travail ou réfrigérant dans la première boucle de refroidissement et un deuxième fluide de travail ou réfrigérant dans le deuxième système, où le premier réfrigérant est mieux adapté que le deuxième réfrigérant pour transférer la chaleur de la première source de chaleur, et où le deuxième réfrigérant est mieux adapté que le premier réfrigérant pour transférer la chaleur vers l’environnement. RÉSUMÉ La présente divulgation peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes et des combinaisons de celles-ci. Selon un aspect de la présente divulgation, un système de refroidissement étanche destiné à être utilisé dans une application aérospatiale comprend une première boucle de refroidissement étanche configurée pour fonctionner à une première pression de service nominale, une deuxième boucle de refroidissement étanche configurée pour fonctionner à une deuxième pression de service nominale, et un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur entre la première boucle de refroidissement et la deuxième boucle de refroidissement. La première boucle de refroidissement comprend un premier conduit de fluide, un premier réfrigérant configuré pour circuler à travers le premier conduit de fluide, une pompe configurée pour faire circuler le premier réfrigérant, une source de chaleur, un capteur de pression et un dispositif de commande. Le premier réfrigérant est un liquide à la première pression de service nominale. La deuxième boucle de refroidissement comprend un deuxième conduit de fluide et un deuxième réfrigérant configuré pour circuler à travers le deuxième conduit de fluide. Au moins une partie du deuxième réfrigérant est un liquide à la deuxième pression de service nominale. Le deuxième réfrigérant est une vapeur à la première pression de service. Le réservoir de réfrigérant comprend un espace de liquide et un espace de gaz. Le réservoir de réfrigérant comprend également une entrée configurée pour recevoir le premier réfrigérant provenant d’une première sortie de boucle de refroidissement de l’échangeur de chaleur, et une sortie en communication fluidique avec une entrée de la pompe. Le capteur de pression est en communication fluidique avec le réservoir de réfrigérant et est configuré pour détecter une pression à l’intérieur du réservoir de réfrigérant. Le dispositif de commande est configuré pour déterminer la présence d’une fuite du deuxième réfrigérant depuis la deuxième boucle de refroidissement dans la première boucle de refroidissement à travers l’échangeur de chaleur lorsque le capteur de pression a détecté une pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une pression prédéterminée ou une vitesse d’augmentation de la pression dépassant une vitesse prédéterminée. Certains modes de réalisation comprennent un séparateur vapeur/liquide entre la sortie de l’échangeur de chaleur et l’entrée du réservoir de réfrigérant et en communication fluidique avec celles-ci, et en outre en communication fluidique avec une conduite de ventilation couplée de manière fluidique à l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant. Dans certains modes de réalisation, la conduite de ventilation comprend un réducteur de débit entre le séparateur vapeur/liquide et l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant. Dans certains modes de réalisation, le séparateur vapeur/liquide est une jonction dans le premier conduit de fluide. Dans certains modes de réalisation, une section de sortie de la jonction est orientée dans une direction ayant une composante verticalement vers le haut. Dans certains modes de réalisation, la deuxième boucle de refroidissement est une boucle de refroidissement à deux phases, et le deuxième réfrigérant est un fluide à deux phases à la deuxième pression de service nominale. Certains modes de réalisation comprennent une soupape de décharge de réservoir ayant une entrée en communication fluidique avec l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant, où la soupape de décharge de réservoir est configurée pour s’ouvrir lorsqu’une pression différentielle entre l’entrée et la sortie de la soupape de décharge de réservoir dépasse une pression prédéterminée. Dans certains modes de réalisation, la soupape de décharge de réservoir a une sortie en communication fluidique avec une cuve de capture. Dans certains modes de réalisation, la cuve de capture est une cuve expansible. Dans un autre aspect de la divulgation, un système de refroidissement comprend une première boucle de refroidissement étanche, une deuxième boucle de refroidissement étanche et un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur entre la première boucle de refroidissement étanche et la deuxième boucle de refroidissement étanche. La première boucle de refroidissement comprend un premier conduit de fluide, un premier réfrigérant, une pompe configurée pour déplacer le premier réfrigérant à travers le premier conduit de fluide et une source de chaleur configurée pour transférer la chaleur vers le premier conduit de fluide. Une pression et une température de service de la première boucle de refroidissement sont telles que le premier réfrigérant est un liquide dans la première boucle de refroidissement. La deuxième boucle de refroidissement comprend un deuxième conduit de fluide et un deuxième réfrigérant configuré pour se déplacer à travers le deuxième conduit de fluide. Une pression et une température de service de la deuxième boucle de refroidissement sont telles qu’au moins une partie du deuxième réfrigérant est un liquide dans la deuxième boucle de refroidissement. La partie liquide du deuxième réfrigérant est configurée pour être à l’état de vapeur si elle entre dans la première boucle de refroidissement. La première boucle de refroidissement comprend également un réservoir de réfrigérant ayant un espace de gaz et un espace de liquide configuré pour contenir une partie du premier réfrigérant. Le réservoir de réfrigérant comprend également une entrée configurée pour recevoir le premier réfrigérant provenant d’une première sortie de boucle de refroidissement de l’échangeur de chaleur, et une sortie en communication fluidique avec une entrée de la pompe. La première boucle de refroidissement comprend en outre un capteur de pression et un dispositif de commande. Le capteur de pression est en communication fluidique avec le réservoir de réfrigérant et est configuré pour détecter une pression à l’intérieur du réservoir de réfrigérant. Le dispositif de commande est configuré pour déterminer la présence d’une fuite du deuxième réfrigérant provenant de la deuxième boucle de refroidissement dans la première boucle de refroidissement à travers l’échangeur de chaleur lorsque le capteur de pression a détecté une pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une pression prédéterminée ou une vitesse d’augmentation de la pression dépassant une vitesse prédéterminée. Certains modes de réalisation comprennent un séparateur vapeur/liquide entre la sortie de l’échangeur de chaleur et l’entrée du réservoir de réfrigérant et en communication fluidique avec celles-ci, et en outre en communication fluidique avec une conduite de ventilation couplée de manière fluidique à l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant. Dans certains modes de réalisation, la conduite de ventilation comprend un réducteur de débit entre le séparateur vapeur/liquide et l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant. Dans certains modes de réalisation, le séparateur vapeur/liquide est une jonction dans le premier conduit de fluide. Dans certains modes de réalisation, une section de sortie de la jonction est orientée dans une direction ayant une composante verticalement vers le haut. Dans certains modes de réalisation, la deuxième boucle de refroidissement est une boucle de refroidissement à deux phases, et le deuxième réfrigérant est un fluide à deux phases à la deuxième pression de service nominale. Dans un autre aspect de la divulgation, un procédé pour séparer la vapeur du liquide dans un système de refroidissement comprend la fourniture d’une première boucle de refroidissement étanche comprenant un premier conduit, un premier réfrigérant, une pompe configurée pour déplacer le premier réfrigérant à travers le premier conduit, une source de chaleur configurée pour transférer la chaleur vers le premier réfrigérant, et un réservoir de réfrigérant définissant un espace de liquide et un espace de gaz, où une pression et une température de service de la première boucle de refroidissement étanche sont telles que le premier réfrigérant est à l’état liquide dans la première boucle de refroidissement étanche ; la fourniture d’une deuxième boucle de refroidissement étanche qui comprend un deuxième conduit et un deuxième réfrigérant configuré pour se déplacer à travers le deuxième conduit, où une pression et une température de service de la deuxième boucle de refroidissement de réfrigérant sont telles que le deuxième réfrigérant est à l’état liquide dans la deuxième boucle de refroidissement étanche, et où le deuxième réfrigérant est configuré pour changer d’état pour passer de l’état liquide à un état vapeur si le deuxième réfrigérant entre dans la première boucle de refroidissement étanche ; la fourniture d’un échangeur de chaleur en communication fluidique avec le premier conduit et le deuxième conduit et configuré pour échanger de la chaleur entre le premier réfrigérant et le deuxième réfrigérant ; la fourniture d’un capteur de pression configuré pour détecter la pression avec le réservoir de réfrigérant ; et la fourniture d’un dispositif de commande configuré pour déterminer la présence d’une fuite du deuxième réfrigérant depuis la deuxième boucle de refroidissement dans la première boucle de refroidissement à travers l’échangeur de chaleur lorsque le capteur de pression détecte une pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une valeur seuil prédéterminée ou une vitesse d’augmentation de la pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une vitesse prédéterminée. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend la fourniture d’un séparateur vapeur/liquide en communication fluidique avec le premier conduit en aval de l’échangeur de chaleur et en amont du réservoir de réfrigérant. Dans certains modes de réalisation, le séparateur vapeur/liquide comprend une jonction ayant une section de sortie orientée dans une direction ayant une composante verticale. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de commande est configuré pour réguler le fonctionnement de la source de chaleur lorsque la pression dans la première boucle de refroidissement étanche dépasse une valeur seuil. Ces caractéristiques et d’autres de la présente divulgation deviendront plus apparentes à partir de la description suivante d’un certain nombre de modes de réalisation illustratifs non limitatifs. est une vue en diagramme d’un système de refroidissement comprenant une première boucle de refroidissement étanche fonctionnant à des premières température et pression nominales et utilisant un premier réfrigérant comme fluide de travail, une deuxième boucle de refroidissement étanche fonctionnant à des deuxièmes température et pression nominales et utilisant un deuxième réfrigérant comme fluide de travail, un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur entre la première boucle de refroidissement étanche et la deuxième boucle de refroidissement étanche, et un système de déviation de fuite de vapeur pour séparer la deuxième vapeur de réfrigérant qui peut être présente dans la première boucle de refroidissement étanche du premier réfrigérant selon la présente divulgation ; est une vue schématique d’une partie du système de refroidissement de la ; et est un organigramme montrant un procédé de fonctionnement du système de refroidissement de la pour séparer la deuxième vapeur de réfrigérant qui peut être présente dans la première boucle de refroidissement étanche du premier réfrigérant. Système de refroidissement comprenant un système de séparation des fuites de vapeur, le système de refroidissement comprenant : une première boucle de refroidissement étanche configurée pour fonctionner à une première pression de service nominale, la première boucle de refroidissement étanche comprenant : un premier conduit de fluide ; un premier réfrigérant configuré pour circuler à travers le premier conduit de fluide, dans lequel le premier réfrigérant est un liquide à la première pression de service nominale ; une pompe configurée pour faire circuler le premier réfrigérant à travers le premier conduit de fluide ; une source de chaleur configurée pour transférer la chaleur au premier réfrigérant ; et un réservoir de réfrigérant ayant un espace de gaz configuré pour contenir un gaz et un espace de liquide configuré pour contenir une partie du premier réfrigérant ; une deuxième boucle de refroidissement étanche configurée pour fonctionner à une deuxième pression de service nominale supérieure à la première pression de service nominale, la deuxième boucle de refroidissement étanche comprenant : un deuxième conduit de fluide ; un deuxième réfrigérant configuré pour circuler à travers le deuxième conduit de fluide, dans lequel au moins une partie du deuxième réfrigérant est configuré pour être un liquide à la deuxième pression de service nominale et dans lequel le deuxième réfrigérant est configuré pour être une vapeur à la première pression de service nominale ; un échangeur de chaleur en communication fluidique avec la première boucle de refroidissement étanche et la deuxième boucle de refroidissement étanche, l’échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur entre la première boucle de refroidissement étanche et la deuxième boucle de refroidissement étanche ; un capteur de pression en communication fluidique avec le réservoir de réfrigérant et configuré pour détecter une pression à l’intérieur du réservoir de réfrigérant ; et un dispositif de commande ; dans lequel le réservoir de réfrigérant comprend une entrée configurée pour recevoir le premier réfrigérant à partir d’une sortie de première boucle de refroidissement de l’échangeur de chaleur, et une sortie en communication fluidique avec une entrée de la pompe ; et dans lequel le dispositif de commande est configuré pour déterminer la présence d’une fuite du deuxième réfrigérant de la deuxième boucle de refroidissement étanche dans la première boucle de refroidissement étanche à travers l’échangeur de chaleur lorsque le capteur de pression a détecté une pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une valeur seuil prédéterminée ou une vitesse d’augmentation de pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une vitesse seuil prédéterminée. Système de refroidissement selon la revendication 1, comprenant en outre un séparateur vapeur/liquide entre la sortie de l’échangeur de chaleur et l’entrée du réservoir de réfrigérant et en communication fluidique avec celles-ci, le séparateur vapeur/liquide étant en outre en communication fluidique avec une conduite de ventilation couplée fluidiquement à l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant. Système de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel la deuxième boucle de refroidissement étanche est une boucle de refroidissement à deux phases, et dans lequel le deuxième réfrigérant est un fluide à deux phases à la deuxième pression de service nominale. Système de refroidissement selon la revendication 1, comprenant en outre une soupape de décharge de réservoir ayant une entrée en communication fluidique avec l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant, où la soupape de décharge de réservoir est configurée pour s’ouvrir lorsqu’une pression différentielle entre l’entrée et la sortie de la soupape de décharge de réservoir dépasse une deuxième valeur prédéterminée, où la deuxième valeur prédéterminée est supérieure à la valeur seuil prédéterminée. Système de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de commande est en outre configuré pour réguler le fonctionnement de la source de chaleur afin de réduire l’apport de chaleur au premier réfrigérant lorsque le dispositif de commande a déterminé la présence de la fuite. Système de refroidissement comprenant un système de séparation des fuites de vapeur, le système de refroidissement comprenant : une première boucle de refroidissement étanche comprenant un premier conduit de fluide, un premier réfrigérant, une pompe configurée pour déplacer le premier réfrigérant à travers le premier conduit de fluide, et une source de chaleur configurée pour transférer la chaleur vers le premier réfrigérant ; une deuxième boucle de refroidissement étanche qui comprend un deuxième conduit de fluide et un deuxième réfrigérant configuré pour se déplacer à travers le deuxième conduit de fluide ; un échangeur de chaleur en communication fluidique avec le premier conduit de fluide et le deuxième conduit de fluide et configuré pour échanger de la chaleur entre le premier réfrigérant et le deuxième réfrigérant, dans lequel une pression et une température de service de la première boucle de refroidissement étanche sont telles que le premier réfrigérant est à l’état liquide dans la première boucle de refroidissement étanche, dans lequel une pression et une température de service de la deuxième boucle de refroidissement étanche sont telles qu’au moins une partie du deuxième réfrigérant est à l’état liquide dans la deuxième boucle de refroidissement étanche, dans lequel l’au moins une partie du deuxième réfrigérant est configurée pour passer de l’état liquide à un état vapeur si le deuxième réfrigérant entre dans la première boucle de refroidissement étanche, et dans lequel la première boucle de refroidissement étanche comprend en outre : un réservoir de réfrigérant ayant un espace de gaz configuré pour contenir un gaz et un espace de liquide configuré pour contenir une partie du premier réfrigérant, le réservoir de réfrigérant comprenant une entrée configurée pour recevoir le premier réfrigérant à partir d’une première sortie de boucle de refroidissement de l’échangeur de chaleur, et une sortie en communication fluidique avec une entrée de la pompe ; un capteur de pression configuré pour détecter une pression à l’intérieur du réservoir de réfrigérant ; et un dispositif de commande configuré pour déterminer la présence d’une fuite du deuxième réfrigérant de la deuxième boucle de refroidissement étanche dans la première boucle de refroidissement étanche à travers l’échangeur de chaleur lorsque le capteur de pression a détecté une pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une valeur seuil prédéterminée ou une vitesse d’augmentation de pression dans le réservoir de réfrigérant dépassant une vitesse seuil prédéterminée. Système de refroidissement selon la revendication 6, comprenant en outre un séparateur vapeur/liquide entre la sortie de l’échangeur de chaleur et l’entrée du réservoir de réfrigérant et en communication fluidique avec celles-ci, le séparateur vapeur/liquide étant en outre en communication fluidique avec une conduite de ventilation couplée fluidiquement à l’espace de gaz du réservoir de réfrigérant. Système de refroidissement selon la revendication 6, dans lequel la deuxième boucle de refroidissement étanche est une boucle de refroidissement à deux phases, et dans lequel le deuxième réfrigérant est un fluide à deux phases à la deuxième pression de service nominale. Procédé pour séparer la vapeur du liquide dans un système de refroidissement, le procédé comprenant le fait : de fournir une première boucle de refroidissement étanche comprenant un premier conduit, un premier réfrigérant, une pompe configurée pour déplacer le premier réfrigérant à travers le premier conduit, une source de chaleur configurée pour transférer la chaleur vers le premier réfrigérant, et un réservoir de réfrigérant définissant un espace de liquide et un espace de gaz, où une pression et une température de service de la première boucle de refroidissement étanche sont telles que le premier réfrigérant est à l’état liquide dans la première boucle de refroidissement étanche ; de fournir une deuxième boucle de refroidissement étanche qui comprenant un deuxième conduit et un deuxième réfrigérant configuré pour se déplacer à travers le deuxième conduit, où une pression et une température de service de la deuxième boucle de refroidissement à réfrigérant sont telles que le deuxième réfrigérant est à l’état liquide dans la deuxième boucle refroidissement étanche, et où le deuxième réfrigérant est configuré pour changer d’état pour passer de l’état liquide à un état vapeur si le deuxième réfrigérant entre dans la première boucle de refroidissement étanche ; de fournir un échangeur de chaleur en communication fluidique avec le premier conduit et le deuxième conduit et configuré pour échanger de la chaleur entre le premier réfrigérant et le deuxième réfrigérant, de fournir un capteur de pression configuré pour détecter la pression avec le réservoir de réfrigérant ; et de fournir un dispositif de commande configuré pour déterminer la présence d’une fuite du deuxième réfrigérant de la deuxième boucle de refroidissement dans la première boucle de refroidissement à travers l’échangeur de chaleur lorsque le capteur de pression détecte une pression à l’intérieur du réservoir de réfrigérant dépassant une valeur seuil prédéterminée ou une vitesse d’augmentation de pression à l’intérieur du réservoir de réfrigérant dépassant une vitesse prédéterminée. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre le fait de fournir un séparateur vapeur/liquide en communication fluidique avec le premier conduit en aval de l’échangeur de chaleur et en amont du réservoir de réfrigérant.