INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Par conséquent, dans les caloducs à rainures réentrantes selon l’état de l’art, les canaux de liaison entre les rainures réentrantes (canaux) remplies de liquide et le canal vapeur sont réalisées sur toute la longueur selon l’axe longitudinal du caloduc, ce qui entraine les inconvénients suivants : limitation de la résistance thermique à l’évaporateur par conduction thermique limitée dans les parois entre canaux ; limitation de la résistance thermique à l’évaporateur par limitation des longueurs de lignes triples de contact entre liquide, vapeur et solide, lieu privilégié d’évaporation du liquide; limitation du flux thermique pouvant être transporté par le caloduc, par volume limité des canaux de liaison entrainant un risque de reculée du ménisque dans les canaux réentrants de liquide et par-là un désamorçage du caloduc. Une augmentation de la longueur des canaux de liaison permettrait d’éviter ce risque, mais au détriment du volume et de la masse du caloduc ; brasage, collage ou soudage des plaques empilées, entre elles uniquement dans les parois longitudinales périphériques du caloduc.
Par conséquent, il existe un besoin pour améliorer encore les caloducs à rainures réentrantes, et ce afin de pallier les inconvénients précités.
Pour ce faire, l’invention a tout d’abord pour objet un caloduc à pompage capillaire à rainures réentrantes, s’étendant le long d’une première direction longitudinale (X), comprenant une enceinte étanche s’étendant entre une première extrémité longitudinale, destinée à être échauffée par une source chaude SC pour former, au sein de l’enceinte, un évaporateur et une deuxième extrémité longitudinale destinée à être refroidie par une source froide SF pour former, au sein de l’enceinte, un condenseur, l’enceinte étanche délimitant une zone adiabatique entre l’évaporateur et le condenseur, l’enceinte étanche comprenant un empilement de plaques selon une deuxième direction, orthogonale à la première direction, dont deux plaques de fermeture et au moins un nombre de n modules les uns sur les autres avec n étant un entier supérieur ou égal à 1, chaque module comprenant au moins une plaque intercalaire entre les plaques de fermeture, la ou les plaques intercalaires comprenant au moins une première plaque intercalaire comportant au moins une fenêtre dont les bords délimitent en partie un canal vapeur s’étendant le long de la première direction (X) entre l’évaporateur et le condenseur, dans lequel la vapeur est destinée à circuler, et sur au moins un côté latéral de la fenêtre selon une troisième direction (Y) orthogonale aux première (X) et deuxième direction (Z), au moins une structuration dont les bords délimitent en partie au moins un canal liquide dans l’évaporateur et le condenseur, le caloduc comprenant, au moins dans l’évaporateur, au moins une zone d’échange définissant une interface liquide-vapeur et délimitée entre la au moins une plaque intercalaire et au moins une autre plaque intercalaire ou une plaque de fermeture, reliant le canal vapeur et le(s) canal(ux) liquide(s).
Selon l’invention, chaque zone d’échange comprend au moins un canal de liaison, débouchant qui s’étend transversalement à la première direction (X), de préférence selon la troisième direction (Y).
Selon une configuration avantageuse, le condenseur du caloduc comprend également au moins une zone d’échange définissant une interface liquide-vapeur et délimitée entre la au moins une plaque intercalaire et au moins une autre plaque intercalaire ou une plaque de fermeture, reliant le canal vapeur et le(s) canal(ux) liquide(s), chaque zone d’échange comprenant au moins un canal de liaison, débouchant qui s’étend transversalement à la première direction (X), de préférence selon la troisième direction (Y).
Avantageusement, la section transversale dans le plan XZ de chaque canal de liaison débouchant dans le condenseur est supérieure à celle dans l’évaporateur. En effet, les canaux de liaison peuvent être plus larges dans le condenseur car il n’y a pas besoin de pression capillaire contrairement à l’évaporateur.
Avantageusement encore, la zone adiabatique du caloduc est exempte de zone d’échange entre le canal vapeur et le(s) canal(ux) liquide(s).
Le matériau constitutif des plaques formant l’enceinte étanche est de préférence choisi parmi l’aluminium, le cuivre, le nickel, ou un alliage à base d’au moins deux de ceux-ci.
Selon une ou plusieurs caractéristiques avantageuses qui peuvent être combinées entre elles :
- les plaques intercalaires présentent une épaisseur comprise entre 0,5 à 6mm, de préférence de l’ordre de 2mm,
- les plaques de fermeture présentent une épaisseur comprise entre 1 et 3mm, de préférence de l’ordre de 2mm,
- la largeur dans le plan XZ d’un canal de liaison est comprise entre 0,1 et 1mm, de préférence de l’ordre de 0,2mm,
- l’épaisseur de structuration dans le plan XZ délimitant l’espace entre deux canaux de liaison adjacents est comprise entre 0,2 et 2mm, de préférence de l’ordre de 0,4mm,
- la largeur dans le plan YZ d’un canal liquide est comprise entre 0,5 et 4mm, de préférence de l’ordre de 3mm.
Selon une variante de réalisation avantageuse, chaque canal de liaison est réalisé débouchant sur toute l’épaisseur dans le plan YZ d’une structuration d’une plaque intercalaire.
Cette variante amène plusieurs avantages : elle facilite l'usinage des canaux de liaison car ils sont réalisés en une seule opération sur chaque plaque, elle permet de faire communiquer partiellement les canaux ré entrants entre eux (d’un canal liquide à un autre), ce qui peut permettre d'équilibrer les écoulements dans ceux-ci, notamment s'il y a un écoulement diphasique, elle permet d'augmenter la part liquide dans un canal de liaison, ainsi que la longueur des lignes triples, ce qui améliore davantage la résistance thermique à l’évaporateur.
Selon une autre variante de réalisation avantageuse, les canaux de liaison sont réalisés de telle sorte à être agencés en quinconce dans un plan XZ.
Selon un mode de réalisation avantageux, les structurations comprennent des rainures longitudinales, non débouchantes, qui s’étendent selon la première direction (X), du côté du canal vapeur, en croisant les canaux de liaison. Ces rainures longitudinales non débouchantes permettent d’augmenter la surface de contact entre liquide et vapeur, et la longueur des lignes triples, permettant ainsi de diminuer la résistance thermique dans la zone d’évaporation.
Selon ce mode, la largeur dans le plan YZ des rainures longitudinales est de préférence sensiblement égale à la largeur dans le plan XZ des canaux de liaison.
La largeur dans le plan YZ des rainures longitudinales est de préférence sensiblement égale à leur profondeur selon la troisième direction (Y).
Selon un mode de réalisation avantageux, au moins une plaque intercalaire comprend des rainures longitudinales qui s’étendent selon la première direction, à l’interface avec une plaque intercalaire adjacente ou une plaque de fermeture, en croisant les canaux de liaison. Afin d’éviter de boucher les canaux de liaison avec de la brasure lors d’une opération de brasage pour l’assemblage entre les différentes plaques de l’empilement, ces rainures longitudinales sur les surfaces de brasage dans cette zone permettent de piéger la brasure en excès.
On peut disposer ces rainures sur un seul des côtés longitudinaux, ou sur les deux côtés d’une plaque intercalaire.
La largeur de ces rainures est avantageusement sensiblement égale ou légèrement plus faible à celle des canaux de liaison afin de favoriser par pompage capillaire le piégeage préférentiel de la brasure en excès dans ces zones.
Selon une configuration avantageuse, le caloduc comporte n modules les uns sur les autres, n étant un entier supérieur ou égal à 1, définissant un canal vapeur unique et n canaux liquides sur au moins un côté latéral, notamment sur chaque côté latéral du canal vapeur.
Avantageusement, la section transversale dans le plan YZ du canal vapeur et du(des) canal(ux) liquide(s), de préférence rectangulaire, est constante sur toute la longueur du caloduc.
- au moins un caloduc à rainures réentrantes tel que décrit précédemment, le caloduc étant agencé de sorte que le flux de chaleur (ɸ E ) de la source chaude (SC) sur l’évaporateur étant sur au moins une face latérale de l’enceinte en regard du canal vapeur ou sur au moins une face latérale en regard du(des) canal(ux) liquide(s), tandis que l'extraction de chaleur au condenseur vers la source froide (SF) étant sur au moins une face latérale de l’enceinte en regard du(des) canal(ux) liquide(s), ou sur une face latérale perpendiculaire à celui-ci (ceux-ci).
Avantageusement, la routine d’activation comprend également une étape d’information du serveur distant du passage de l’unité informatique à sa configuration d’utilisation, et de stockage de cette information par le serveur distant
Selon un mode de réalisation préféré, le système comprend des moyens d’identification d’un opérateur par une unité informatique d’une boîte.
L’identification d’un opérateur améliore également la facilité d’usage, la sécurisation du système et d’éviter des erreurs de manipulation.
Par exemple, l’identification d’un opérateur permet de valider ou d’invalider la capacité de l’opérateur à réaliser la routine d’activation. Un opérateur inconnu du système peut ainsi ne pas être autorisé à permettre le réveil de l’unité informatique de la boîte réutilisable.
Les moyens d’identification d’un opérateur peuvent également permettre une configuration plus spécifique de l’unité informatique de la boîte.
Préférentiellement, les moyens d’identification comportent un élément d’identification distinct des boîtes et destiné à être porté par un opérateur, chaque boîte comportant un capteur conçu pour détecter l’élément d’identification.
L’opération d’identification est alors facilitée par la présence d’un élément d’identification pouvant être aisément détecté par un capteur ad hoc de la boîte sélectionnée par l’opérateur.
Par exemple, un tel élément d’identification peut être un dispositif électronique qui serait configuré pour permettre l’émission d’un signal d’identification.
Selon une variante envisageable, les moyens d’identification comportent, pour chaque boîte, un capteur biométrique.
De tels moyens d’identification sécurisent le procédé d’identification en évitant l’usage d’un élément d’identification quelconque par un opérateur non habilité à l’utiliser.
Selon une autre variante envisageable, les moyens d’identification sont du type « sans-fil » et sont paramétrés pour établir une identification d’un opérateur à proximité immédiate d’une des boîtes.
De tels moyens d’identification du type sans-fil offrent une facilité d’usage particulièrement importante du système en permettant une identification de l’opérateur réalisant une routine d’activation de l’unité électronique d’une boîte en n’imposant pas à l’opérateur de réaliser une manipulation physique spécifique directement sur la boîte pour être identifiée par la boîte.
Le simple fait de s’approcher d’une boîte dont la routine d’activation est déclenchée, ou d’être l’opérateur le plus proche de cette boîte permet l’identification automatique de l’opérateur et ainsi des données de colisage.
Les moyens d’identification peuvent ainsi comprendre un dispositif destiné à être porté, et/ou saisi et apposé sur la boîte par l’opérateur, tel qu’une carte électronique, un bracelet électronique porté par l’opérateur, ou encore un téléphone portable de l’opérateur.
De tels dispositifs peuvent par exemple mettre en œuvre une puce NFC ou une puce RFID ou des dispositifs connectés par exemple en Bluetooth, les moyens d’identification comprenant alors un capteur ad hoc porté par la boîte.
Selon une solution préférée, le serveur distant est paramétré pour attribuer à un opérateur un colisage associé à des données de colisage, et la routine d’activation comprend également une étape d’identification, par les moyens d’identification, de l’opérateur réalisant une action prédéterminée sur la boîte, l’étape de téléchargement des données de colisage consistant à télécharger les données de colisage relatives au colisage attribué à l’opérateur.
Les pales 37 du dispositif d’hélice 36 sont distribuées de manière régulière en tournant autour de l’axe 2.
En variante, les moyens de conversion d’énergie peuvent être tout autre dispositif réalisant cette fonction tel que, par exemple, une hélice classique montée sur l’axe 44 en libre rotation. Les figures 10 à 19 décrivent par ailleurs d’autres exemples de tels moyens de conversion d’énergie.
La tour creuse 5 est destinée à exploiter les flux d’air dont le mouvement est notamment favorisé par la différence de température entre deux points situés à la normale l’un de l’autre. La paroi externe de la tour creuse 5 est ainsi de préférence peinte en dégradé avec une bande blanche finale sur sa partie supérieure, et une bande noire initiale sur sa partie inférieure pour maintenir une température plus élevée, pour contribuer au gradient de température garantissant une température plus élevée à la base de la tour creuse et plus fraiche sur sa partie supérieure (à proximité de l’ouverture supérieure 32).
La centrale 1 présente ainsi une section centrale (au niveau de la jonction de l’enceinte d’apport thermique 6 et de la tour creuse 5) qui est inférieure à sa section d’entrée (à la base de l’enceinte d’apport thermique 6), et cette section centrale est également inférieure à la section de sortie (sur l’ouverture supérieure 32 de la tour creuse 5).
Les figures 10 à 13 illustrent un exemple de dispositif d’hélice 36 particulièrement avantageux, comportant un dispositif d’hélice avec structure hélicoïdale adaptée à tirer parti du caractère tourbillonnant que peut présenter le flux d’air ascendant, sous l’effet de perturbations, de la force de Coriolis, ou de tout autre phénomène, et ce avec des frottements limités. La est une vue schématique en coupe de la tour creuse 5. Selon cette réalisation, le dispositif d’hélice 36 comporte une double structure hélicoïdale faite de deux bandes 38A et 38B de matériau rigide tel que du Kevlar (marque déposée) longeant, sans la toucher, la face interne de la paroi de la tour creuse 5 selon une trajectoire hélicoïdale. La illustre seulement une de ces bandes hélicoïdales 38A pour des raisons de clarté de la figure. Les deux bandes hélicoïdales 38A, 38B cheminent selon une trajectoire hélicoïdale le long de la face interne de la tour creuse, en étant agencées de manière diamétralement opposée. Ainsi, chaque portion de bande hélicoïdale est disposée en vis-à-vis d’une portion correspondante de l’autre bande hélicoïdale située sur le diamètre opposé.
La illustre ce principe d’agencement des pales. Cette figure représente une courbe hélicoïde en trois dimensions. Les deux bandes hélicoïdales 38A, 38B forment les deux rebords de cette courbe. Les pales 37 du dispositif (qui sont par exemple en fibres de carbone) sont schématisées sur cette par de simples lignes s’étendant chacune d’une bande hélicoïdale 38A à l’autre 38B.
La est une illustration mathématique de principe illustrant le positionnement des pales 37 au sein de la structure hélicoïdale, et la la complète en illustrant la structure hélicoïdale telle qu’elle se présente réellement, avec les deux bandes hélicoïdales 38A, 38B formant un profil tronconique se resserrant vers le bas, pour suivre la forme de l’espace interne 35 de la tour creuse 5. Les pales 37 sont simplifiées pour simplement montrer leur trajectoire rectiligne entre les deux bandes hélicoïdales 38A, 38B.
Le dispositif d’hélice 36 comporte ainsi une pluralité de pales 37 angulairement décalées les unes par rapport aux autres, à la manière d’un escalier.
La représente un premier exemple de pale 37 et illustre la forme de chaque pale 37, qui sont toutes identiques si ce n’est leur longueur qui est fonction de leur altitude compte tenu du profil de cône de la tour creuse 5. Chaque pale 37 est fait d’une lame de matériau rigide et léger, par exemple un composite à fibres de carbone. Cette lame comporte un premier rebord 48 qui est fixé verticalement sur l’une des bandes hélicoïdales 38A et comporte un deuxième rebord 49 également fixé verticalement sur le deuxième rebord 38B. Entre ces deux rebords, la lame est vrillée d’un demi-tour.
En référence de nouveau à la , la double structure hélicoïdale est terminée par un anneau supérieur 39 et par un anneau inférieur 40 qui sont tous deux montés rotatifs sur la face interne de la tour creuse 5, pour réaliser la liaison pivot d’axe 2 entre le dispositif d’hélice 36 et la tour creuse 5.
Les deux anneaux 39, 40 présentent un pourtour extérieur dont le profil est adapté à l’angle de cône de la tour creuse 5 et sont montés rotatifs contre les parois de la tour creuse 5 par des moyens de liaison en rotation. Pour chaque anneau 39, 40, ces moyens sont de préférence constitués de trois galets 41 (dont la fonction est schématisée par des billes sur la ) fixés sur l’anneau, et répartis angulairement sur la circonférence de l’anneau, c’est-à-dire à 120º les uns des autres. Ces trois galets 41 permettent un mouvement de roulement sur la paroi de la tour creuse 5, l’anneau reposant par gravité sur les faces internes de la paroi de la tour creuse 5 grâce à l’angle du cône.
L’ensemble du dispositif d’hélice 36, avec ses nombreuses pales 37, est ainsi en liaison pivot avec la tour creuse 5 sans axe central, et avec peu de frottements.
L’ensemble de la structure hélicoïdale 38 avec les anneaux 39, 40 est impérativement léger pour présenter une faible inertie. Les bandes hélicoïdales 38A, 38B peuvent également être réalisées en fibres de carbone et les galets 41 sont des galets avec roulements à billes à faible friction. Le dispositif d’hélice 36 est ainsi sensible même à des flux de vent de faible vitesse, et le déséquilibre induit par le travail des trois conduits externes d’injection d’air 9 favorise sa rotation.
La illustre de plus les moyens dont dispose la centrale 1 pour transformer l’énergie du mouvement de rotation du dispositif d’hélice 36 en énergie exploitable, qui sera fournie finalement par la centrale 1.
Dans le présent exemple, l’anneau supérieur 39 comporte une roue dentée interne 42 sur toute sa circonférence intérieure. Un pignon 43 est maintenu en liaison pivot par rapport à la tour creuse 5 et engrène sur la roue dentée 42, de sorte que la rotation du dispositif d’hélice 36 entraine la rotation de l’arbre 44 portant le pignon 43. La rotation de l’arbre 44 est directement exploitable par tout moyen de conversion d’énergie telle qu’une machine électrique transformant l’énergie de cette rotation en énergie électrique (non représentée).
La illustre un autre exemple de réalisation des pales 37, qui présentent ici une forme particulièrement adaptée à la conversion d’énergie dans le contexte présenté, et adaptable sur le dispositif d’hélice décrit en référence aux figures 10 à 12.
Ref Additif tenue thermique 1 (% mass) Additif modificateur d’impact 1 (% mass) Additif modificateur d’impact 2 (% mass) Ratio massique (Additifs modificateurs d’impact) / (tenue thermique 1) IZOD (kJ/m²) Module de flexion (MPa) VICAT (°C) HDT (°C) C4-1 22 5,5 11 0,75 10,1±0,18 2310±21 - 99 ± 0,5 C4-2 20 5 10 0,75 10,3 2330 - 99,1 C4-3 25 7,33 14,67 0,88 10,6 2100 - 99,2 ± 0,3 C4-4 25 8 16 0,96 11,3 2060±10 - C4-5 20 6,67 13,33 1 10,8 2150 99,6±0,2 97,2±0,2 C4-6 20 10 20 1,5 15,6 1830 - 96,4
Dans les compositions du tableau 8 ci-dessous, les matériaux et additifs suivants ont été utilisés :
Ref Additif tenue thermique 2 (% mass) Additif modificateur d’impact 1 (% mass) Additif modificateur d’impact 2 (% mass) Ratio massique (Additifs modificateurs d’impact) / (tenue thermique 2) IZOD entaillé 23°C (kJ/m²) Module de flexion 23°C (MPa) HDT (°C) C4-7 21 5 10 0,71 12±0,4 2330±20 99,6±0,4 C4-8 17,5 0,86 12,7±0,3 2320±38 96,6±0,2 C4-9 15 1 13,9±0,3 2260±14 95,8±0,4 C4-10 12,5 1,2 15,8±0,4 2190±14 95,2±0,2 C4-11 10 1,5 17±0,3 2170±12 91,6±0,2
Dans les compositions du tableau 9 ci-dessous, les matériaux et additifs suivants ont été utilisés :
A ≤ 1,25 * B + x
A est d90 du diamètre équivalent en surface (µm) de particules de charge dans le composite, et
dans laquelle B ≥ 1%,
A et B sont déterminés par microscopie optique en mode de transmission des sections à microtomes, et x est un nombre dans la plage de 15 à 20.
En variante, 90 % des particules non dispersées dans les composites réalisés par l’intermédiaire des présents processus (d90) peuvent avoir un diamètre équivalent de surface inférieur à 1,25B + x. Par cette relation, les présents composites peuvent avoir un état de dispersion caractérisé par un faible nombre de grandes particules par rapport aux composites préparés par des procédés de mélange sec et de mélange humide comparatifs.
Certains modes de réalisation fournissent des composites ayant (A) de meilleures propriétés de microdispersion que les composites réalisés par l’intermédiaire de procédés préalables de combinaison de charge sèche et d'élastomère solide, et (b) des propriétés de macrodispersion nettement différentes de mélanges-maîtres liquides et de processus de mélange humide comparatifs (combinant une charge humide et un élastomère solide). En variante, la combinaison de propriétés de microdispersion et de macrodispersion ou de signatures d'au moins certains des composites décrits ici étaient unique et non observée avec les composites antérieurs.
Divers composites peuvent être réalisés à partir d'un ou plusieurs procédés décrits ici. Par exemple, certains composites décrits ici comprennent un élastomère, qui peut inclure ou comprendre au moins 50 % (en poids) de caoutchouc naturel. En outre, le composite comprend une charge dispersée dans le caoutchouc naturel (ou dispersée dans l'élastomère). La charge peut comprendre ou inclure du noir de carbone.
En conséquence, sont décrits ici des composites ayant les propriétés suivantes :
(a) la charge est dispersée dans le caoutchouc naturel selon l'équation (1) :
A ≤ 1,25 B + x (1)
Sur cette , une pale 37 est représentée avant son montage sur les bandes hélicoïdales 38A, 38B, et donc avant son vrillage. La pale 37 est réalisée, comme précédemment, en matériau léger et résistant tel qu’un composite à fibres de carbone, et est assez flexible pour être vrillée. Alternativement, la pale 37 peut être vrillée à chaud ou directement par construction (par exemple par moulage). La pale 37 comporte une lame centrale 50 ainsi que deux lames périphériques 51 qui s’étendent de part et d’autre de la lame centrale 50. Les lames périphériques présentent une longueur d’environ la moitié de la longueur de la lame centrale 50, et sont adjacentes à des rebords opposés 48, 49 de la lame centrale 50.
La est une vue de face de la lame de la . Elle illustre les angles que font les lames périphériques 51 avec la lame centrale 50. Dans le présent exemple, cet angle α est sensiblement de 140º.
La est une vue similaire à la , mais pour une pale 37 vrillée, dans la configuration où elle se trouve après son montage final sur les bandes hélicoïdales 38A, 38B.
Le vrillage fait en sorte qu’un premier rebord 48 de la pale 37 soit fixé à l’une des bandes hélicoïdales 38A, 38B de sorte que la lame périphérique 51 forme un angle β avec le bord de la bande hélicoïdale correspondante (ce bord étant schématisé par une ligne en pointillés sur la ). Dans le présent exemple, l’angle β est sensiblement de 20º.
De plus, le vrillage fait en sorte que le deuxième rebord 49 de la pale 37 soit fixé à la bande hélicoïdale 38A, 38B opposée, de sorte que la lame périphérique 51 forme le même angle β avec le bord de la bande hélicoïdale correspondante (ce bord de l’autre bande hélicoïdale étant également schématisé par une ligne en pointillés sur la ).
Les figures 17 à 19 sont des vues schématiques, en perspective, du dispositif d’hélice 36 avec la pale 37 des figures 14 à 16.
La est une vue de dessus montrant un nombre volontairement limité des pales 37, pour clarifier la figure. Dans la réalité, les pales s’étendent hélicoïdalement sur toute la hauteur du dispositif d’hélice 36, selon la structure illustrée aux figures 11 et 12. Les figures 18 et 19 sont également des vues similaires en perspective, selon un autre angle de vue.