FR2838183A1 - Structure d'echangeur thermique haute temperature - Google Patents

Abstract

Pour réaliser une liaison thermique qui supporte des contraintes mécaniques dans une structure haute température comprenant un panneau (4) sur une face duquel (4b) est disposé un circuit formé de tubes (2) dans lesquels circule un fluide, la paroi externe des tubes est recouverte d'une couche (3) de textile à haute conductivité thermique. La structure comprend en outre un moyen (7, 8) pour maintenir de façon non rigide les tubes en appui sur le panneau. Cette structure permet de réaliser un échange thermique entre le panneau et le fluide qui peut être utilisé dans le but de refroidir le panneau, de réchauffer le fluide, ou bien les deux. Une telle structure peut notamment être utilisée sur une tuyère de fusée pour refroidir la paroi de cette dernière.

Description

caractérisé en ce que l'ang le d'injection vaut environ 45 deg rés.

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des structures haute

température dans lesquelles un fluide circule en paroi d'un panneau.

Art antérieur Les dispositifs d'échangeur thermique mettant en _uvre la circulation d'un fluide en paroi d'une structure soumise à des températures élevées sont aujourd'hui largement répandus, soit pour refroidir les matériaux soumis à des températures élevées, soit pour échauffer le fluide, soit les deux. Ainsi, en ce qui concerne le refroidissement des matériaux par exemple, bien qu'il existe actuellement des matériaux composites thermostructuraux qui sont plus résistants aux hautes températures que les matériaux classiques, ceux-ci doivent souvent être refroidis par ailleurs en raison des niveaux de températures rencontrés et/ou de la durée d'exposition à ces températures. Dans de nombreux domaines, tels que l'aérospatial ou le nucléaire par exemple, il existe des sources de chaleur qui génèrent des températures tellement élevées qu'une technologie spécifique doit être mise en _uvre pour pouvoir les supporter. Les matériaux qui sont exposés à ces sources de chaleur ont la plupart du temps besoin d'étre refroidis pour garantir une durée de vie

utile tout au long de leur utilisation.

Par ailleurs, le réchauffement d'un fluide par circulation dans un échangeur thermique à paroi chaude est un besoin courant que l'on retrouve par exemple dans l'industrie chimique (récupération de chaleur afin de limiter les dépenses énergétiques) et dans l'aérospatial - 2 (échauffement du cardurant ou décomposition de celui-ci sous l'effet de la

chaleur au travers de la paroi).

Les structures haute température connues dans ce type de technologie comprennent, d'une part, un panneau destiné à isoler le reste du système des hautes températures générées et, d'autre part, un dispositif de circulation de fluide formé d'un circuit de tubes disposés du côté opposé à la source chaude. Ainsi, en maintenant un contact intime entre la paroi non exposée du panneau et le circuit de tubes, le panneau peut être retroidi et le fluide circuiant dans les tubes réchauffé. A cet effet, les tubes sont fixés à la paroi du panneau par brasage ou soudage, ce qui permet d'établir un contact entre les tubes et le panneau établissant ainsi

la liaison nécessaire pour l'échange thermique.

Cependant, ce type de procédé d'assemblage présente des contraintes de fabrication dont il faut tenir compte pour garantir la fiabilité de la structure. En effet, il faut assurer un contact continu entre les tubes et le panneau lors de l'opération de brasage ou de soudage. Ceci implique l'utilisation d'outillages qui permettent soit de caler les pièces, soit d'appliquer un effort de compression pour empêcher la formation de jeux

lors des dilatations des pièces.

D'autre part, avec ce type de liaison, le dispositif résultant est soumis à de fortes contraintes mécaniques, lors de son utilisation, en raison des coeffcients de dilatation thermique différents entre le matériau du panneau et celui des tubes. Les tubes peuvent alors se désolidariser de la paroi du panneau, ce qui diminue considérablement leur capacité de

refroidissement et d'autant la durée de vie du matériau de la paroi.

Enfin, en raison de ce type de réalisation, la liaison entre les tubes et le panneau est permanente et non démontable, ce qui exclue toute

possibilité de réparation ou de maintenance.

Dans de nombreuses applications, la tenue du panneau vis-à-vis des hautes températures doit être garantie à un niveau de sécurité très - 3 élevé compte tenu des dégâts qui pourraient être causés en cas de

rupture du panneau.

Obiet et descrintion succincte de l'invention La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à réaliser une structure d'échangeur thermique haute température qui permet de maintenir un contact à forte conductivité thermique entre la structure et le circuit de circulation du fluide sans générer les contraintes mécaniques importantes d'une liaison encastrée telle que la liaison brasée

ou soudée.

Ces buts sont atteints grâce à une structure d'échangeur thermique haute température comprenant un panneau destiné à recevoir, sur une face, un flux thermique haute température, I'autre face du panneau comprenant un circuit formé d'un ou plusieurs tubes dans lesquels circule un fluide, caractérisée en ce que la paroi externe des tubes est recouverte d'une couche de textile à haute conductivité thermique et en ce que ladite structure comprend en outre un moyen pour maintenir, de fason non rigide, les tubes en appui sur le panneau, de manière à réaliser une liaison

thermique entre les tubes et le panneau.

Ainsi, grâce à cette structure, lors de variations de températures importantes, les contraintes mécaniques internes, générées par la déformation des matériaux liée aux dilatations thermiques différentielles entre les tubes et le panneau, sont minimisées. Le contact entre les tubes et le panneau réalisé via la couche textile qui autorise un glissement relatif entre les tubes et le panneau peut par conséquent supporter des changements de dimensions des différents éléments sans rupture de la

liaison thermique entre les tubes et le panneau.

- 4 Selon un aspect de l'invention, la couche de textile est constituée de fibres à haute conductivité thermique telles que des fibres de cuivre ou

de carbone.

Selon un autre aspect de l'invention, la couche de textile peut se présenter sous la forme d'une structure tubulaire fabriquée à partir de fibres textiles tressées ou tricotées, ou bien sous la forme d'un ruhan

enroulé en spirale autour des tubes.

La couche de textile à haute conductivité thermique peut, de préférence, avoir une épaisseur comprise entre 0.1 et 0.4 mm. Elle peut également présenter un taux de fibres supérieur à 30% et une couverture

surfacique supérieure à 90%.

Selon une caractéristique de l'invention, le moyen de maintien

comprend un ou plusieurs câbles maintenus en tension sur les tubes.

Dans ce cas, le matériau des câbles de maintien des tubes présente, de préférence, un coefficient de dilatation inférieur ou égale à

celui du matériau du panneau.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de maintien comprend un ou plusieurs éléments ressort maintenus en compression

contre les tubes.

Les éléments ressort peuvent comprendre une lame métallique mise en forme pour exercer un effort de compression sur les tubes et éventuellement munie en outre d'un support d'appui élastique disposé

entre la lame métallique et les tubes.

Alternativement, les éléments ressort peuvent comprendre au moins une tige métallique mise en forme pour exercer un effort de

compression sur les tubes.

Afin de compenser l'aspect local de la transmission d'effort d'appui généré par les dispositifs de maintien décrits ci-dessus, les tubes peuvent présenter un léger cintrage différentiel par rapport à la paroi. Lors de leur montage, les tubes sont alors légèrement mis en flexion ce qui répartit de

manière plus homogène l'effort de compression à travers la couche textile.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le panneau comprend des nervures disposées entre un ou plusieurs tubes, lesdites nervures comprenant des logements pour maintenir les éléments ressort en

compression sur les tubes.

Des gorges peuvent étre ménagées dans le panneau afin de former

des logements pour les tubes.

Selon un aspect particulier de l'invention, le panneau est formé en un matériau composite à matrice céramique et les tubes en un matériau

métallique de type alliage résistant aux hautes températures.

L'invention a également pour objet une tuyère de fusée caractérisée en ce qu'elle comprend sur sa paroi une structure d'échangeur thermique

haute température telle que décrite ci-dessus.

Brève descrintion des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de

la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention,

donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une en perspective d'une structure d'échangeur thermique haute température conformément à un mode de réalisation de l'invention, - la figure lA est une vue en coupe d'un tube comprenant une couche de textile à haute conductivité thermique selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle d'un tube montrant un premier type de couche de textile à haute conductivité thermique selon l'invention, - 6 - la figure 3 est une vue schématique partielle d'un tube montrant un deuxième type de couche de textile à haute conductivité thermique selon l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la structure haute température de la figure 1, et - les figure 5A à 5D sont des vues en perspective de plusieurs exemples de réalisation d'un moyen de maintien des tubes en appui sur le panneau, - les figures 6A et 6B sont des vues en perspectives d'autres exemples de réalisation du moyen de maintien des tubes, - la figure 7 est une vue schématique d'une tuyère équipée d'une structure d'échangeur thermique selon l'invention, et - la figure 8 est une vue agrandie en coupe transversale de la figure

7 au niveau du détail VIII.

Description détaillée des modes de réalisation de l'invention

La présente invention sera décrite notamment en relation avec la figure 1 qui présente un mode de réalisation appliqué à un panneau destiné à être refroidit par circulation d'un fluide réfrigérant. Toutefois, I'invention n'est pas limitée à la circulation d'un fluide réfrigérant. Ainsi, I'homme du métier pourra envisager sans diffculté une structure similaire dans laquelle le fluide qui circule en paroi du panneau est destiné à être réchauffé par échange thermique avec le panneau puisque, dans ce cas,

seule la nature du fluide change.

La figure montre une structure haute température 1 conformément à un mode de réalisation de l'invention. La structure 1 est formée d'un panneau 4 destiné à être en contact sur sa face externe 4a avec une source chaude. Une pluralité de tubes 2 formant un circuit de refroidissement et dans lesquels circule un fluide réfrigérant sont disposés - 7 sur la face interne 4b du panneau 4. La paroi externe de chaque tube 2 est recouverte d' u ne couche de textile à haute cond uctivité therm iq ue 3 au moins sur toute la longueur du tube qui est commune avec le panneau 4. Comme on peut le voir sur la figure 1A qui représente une coupe de la section d'un tube 2 dans la portion de contact entre les tubes et le panneau, chaque tube 2 est entièrement recouverte par la couche 3 qui

forme ainsi une gaine d'épaisseur E, autour des tubes.

La couche 3 est composée d'un matériau textile qui présente une grande conductivité thermique afin de réaliser non seulement un contact mécanique entre les tubes et le panneau qui est tolérant aux différentes dilatations des matériaux ou autres sollicitations mécaniques, mais aussi une liaison thermique effficace pour permettre au fluide réfrigérant de

prélever un maximum de chaleur sur le panneau.

La couche de textile peut être formée à partir d'une structure tubulaire. La figure 2 illustre un exemple de réalisation de couche qui se présente sous la forme d'une tresse tubulaire 30. La tresse 30 est fabriquée par tissage de filaments 31 à haute conductivité tels que des fibres de carbone ou de cuivre. L'élasticité de ia tresse permet d'assurer u n bon contact tu be/tresse. De pl us, une tel le tresse peut être fabriquée industriellement et sa mise en place sur les tubes peut être aussi effectuée de façon industrielle puisqu'il sufffit de transférer la tresse sur le tube avant assemblage avec le panneau. La structure tubulaire de la couche de textile peut être également obtenue par tricotage de filaments à haute

conductivité pour former une chaussette qui s'enfile sur le tube.

Selon une variante de réalisation représentée en figure 3, la couche de textile qui recouvre les tubes est obtenue à partir d'une bande de textile 20 enroulée en spirale autour des tubes et fixée à ses extrémités par un adhésif 21. La bande 20 peut être sous la forme d'un tissu, d'un

satin, d'un feutre, d'un velours ou encore d'un câble ou d'une mèche.

- 8 D'une manière générale, d'autres matières telles que le molybdène, I'or, I'argent,..., peuvent être envisagées pour le filament ou la fibre

constitutif du textile à haute conductivité thermique.

A titre d'exemple, la couche 3 peut être formée d'une couche textile d'épaisseur comprise entre 0.1 mm et 0.4 mm ayant un taux de fibre supérieur à 30 %, constituée de filaments à forte conductivité tels que des fibres de carbone à précurseur brai traitées à très haute température ou des filaments en cuivre éventuellement nickelé pour limiter les problèmes d'oxydation du cuivre, et présentant une couverture surfacique supérieure

à 90%.

Un avantage de la présente invention est que la couche textile est présente tout autour du tube. Ainsi, grâce à la haute conductivité des filaments qui composent la couche textile, la chaleur du panneau peut être répartie tout autour du tube. Contrairement à la solution qui consiste à fixer les tubes au panneau par brasage ou soudage, I'invention permet d'augmenter la surface d'échange thermique entre les tubes et le panneau au-delà de la portion de contact qui existe entre ces derniers. La couche de textile, fortement conductrice thermiquement, homogénélse la température de paroi du tube et permet ainsi un transfert plus efficace avec le liquide de refroidissement, même avec des tubes en matériau peu conducteur tel qu'un alliage rétractaire par exemple. Ceci est particulièrement utile lorsque le choix du matériau du tube doit répondre à des contraintes d'utilisation telles qu'une bonne tenue en température, une masse faible ou une facilité de mise en forme, ce qui conduit à

exclure les matériaux métalliques les plus conducteurs.

On revient à la figure 1. Le panneau 4 comprend en outre sur sa face interne 4b des nervures 5 jouant le rôle de raidisseurs pour le panneau. Les tubes 2 sont disposés le long de la face interne 4b entre deux nervures 5 consécutives. Ainsi, selon l'écartement choisi entre deux nervures consécutives, on définit un espace de logement pour un ou - 9 plusieurs tubes. En effet, comme on peut le voir sur la figure 4, l'écartement entre deux nervures peut être déterminé pour former un espace de logement 10, li ou 12 qui comprend respectivement un, deux ou trois tubes. D'autre part, des gorges 9 peuvent être ménagées dans le panneau 4 afin d'y loger les tubes. Ainsi, la moitié de chaque tube peut

être mise en contact avec le panneau via la couche de textile 3.

Les tubes ainsi recouverts de la couche de textile sont maintenus en contact de la pa roi du pan neau par des dispositifs de mai ntien répa rtis ponctuellement le long du panneau. La fonction des dispositifs de maintien en position des tubes est d'assurer la tenue mécanique de l'ensemble par l'application d'efforts ponctuels qui tendent à plaquer les tobes sur le panneau et à garantir ainsi une liaison thermique entre les tubes et le

panneau par l'intermédiaire de la couche de textile 3.

Il est évident que de très nombreux dispositifs sont envisageables pour réaliser un tel maintien des tubes. Le dispositif devra toutefois être suffsamment souple ou élastique pour autoriser un jeu entre les tubes et le panneau et s'adapter ainsi aux dilatations des matériaux qui peuvent se produire au cours de l'utilisation de la structure de l'invention. Il est important qu'un effort de compression soit transmis par le dispositif de maintien sur les tubes à tous les endroits de la structure susceptibles de subir des chargements thermique et mécanique envisagés sans empêcher la translation du tube dans les gorges. De plus, afin de compenser l'aspect local de la transmission d'effort d'appui généré par les dispositifs de maintien décrits ci-dessus, les tubes peuvent présenter un léger cintrage différentiel par rapport à la paroi. Lors de leur montage, les tubes sont alors légèrement mis en flexion ce qui répartit de manière plus

homogène l'effort de compression à travers la couche textile.

Dans le mode de réalisation représenté en figures et 2, le contact mécanique entre les tubes et le panneau est maintenu au moyen de câbles 7 disposés perpendiculairement aux tubes. Chaque câble 7 passe - 10 dans des ouvertures 6 ménagées dans chacune des nervores 5 du panneau 4. Telles que représentées sur la figure 2, les ouvertures 6 sont réalisées à un niveau plus bas que celui des tubes pour permettre ie plaquage de ces derniers sur le panneau lorsque le câble 7 est tendu. Les câbles 7 sont maintenus en tension par leurs extrémités au moyen d'organes de retenu 8 disposés de chaque côté du panneau tels que des férules serties du type de celles utilisées dans le matériel dit "Safety Cable" (corde de sécurité) utilisé couramment en aéronautique. D'autres solutions, tels que des torsades ou n_uds du câble à ses extrémités, peuvent être utilisées comme moyen de maintien sous tension de ce dernier. Dans le cas des férules, on choisira de préférence des férules en alliage haute température pour garantir la tenue du sertissage à haute température. De même, pour que la tension mécanique exercée par les câbles sur les tubes soit conservée à haute température, on utilisera de préférence un câble en un matériau qui ne présente pas un coeffficient de dilatation supérieur à celui du matériau du panneau. A cet effet, on pourra utiliser un câble en fibre de carbone ou céramique habituellement utilisé comme fil de couture pour des matériels devant être soumis à de hautes températures. En outre de sa simplicité de mise en _uvre et de son encombrement très faible, le dispositif de maintien en appui des tubes par câble présente l'avantage d'être toujours efficace quel que soit le nombre de tubes par panneau. Il permet également une grande accessibilité sur le panneau autorisant des contrôles de pièces du panneau non destructifs et à faible coût. Avec un coefficient de dilatation inférieur ou égale à celui du panneau, les efforts ponctuels de maintien des tubes exercés sur les

câbles 7 sont sensiblement constants lors de la montée en température.

Ainsi, l'efficacité de maintien en position des tubes est assurée sur une

plage de température d'utilisation étendue.

Les figures 5A à 5D et 6A, 6B montrent d'autres exemples de

réalisation de dispositifs de maintien en position des tubes.

- 11 Les figures 5A à 5D montrent une série de dispositifs de maintien qui sont formés par des éléments ressorts prenant appui sur les nervures pour transmettre un effort de compression sur les tubes gainés de la couche de textile selon l'invention. Un usinage spécifique à chaque élément ressort doit être pratiqué dans les nervures pour assurer le maintien des éléments ressort en compression sur les tubes. Les différents éléments ressort présentés dans les figures 5A à 5D sont composés d'une lame ou d'un clinquant de métal réfractaire de fine épaisseur, par exemple entre 0.05 et 0.3 mm, mis en forme préalablement. Le métal est choisi réfractaire pour garder ses propriétés élastiques même à haute température. Le choix du matériau de l'élément ressort dépend des conditions d'utilisation telles que la plage de températures de fonctionnement, la durée de vie escomptée ou l'environnement chimique

du milieu d'utilisation.

Sur la figure 5A, les tubes sont maintenus en position par des éléments ressorts 40 qui présentent une forme en oméga inversé dont les extrémités sont bloquées dans des logements 26 ménagés dans les nervures 5. Suivant le nombre de tubes présents entre deux nervures, la forme de l'élément ressort sera adaptée pour maintenir un effort de

bridage sur chaque tube.

La figure 5B montre une autre forme d'élément ressort qui peut

être utilisé pour exercer une pression de contact tubes/couche/panneau.

Dans cet exemple, I'élément ressort 50 est maintenu en pression sur les tubes par logement des deux parties de pliage de la lame dans des cavités 36 ménagées sur les nervures 5 du panneau. La figure 5C illustre un élément ressort 60 de forme similaire à celui de la figure 5B mais qui comprend en outre un support d'appui élastique 62, en graphite expansé par exemple, pour augmenter l'élasticité du maintien et limiter les sollicitations vibratoires. Des trous 51 et 61 peuvent être réalisés sur les - 12 extrémités des éléments ressort 50 et 60, respectivement, pour faciliter la

mise en place de ces derniers à l'aide d'une pince de serrage.

La figure 5D montre encore un autre type de réalisation pour un élément ressort à clinquant. L'élément ressort 70 est formé d'une lame courbée qui comprend des rabats pour retenir un support d'appui élastique 71. L'élément ressort 70 est maintenu en pression sur les tubes par logement de ses extrémités dans des ouvertures 56 ménagées sur les

nervures 5.

Les figures 6A et 6B illustrent un autre type d'élément ressort qui met en _uvre des tiges de métal plutôt qu'une lame. Sur la figure 6A, un élément de maintien 80 est formé de deux tiges 81 et 82 présentant une forme proche de l'élément ressort représenté en figure 5A. Les deux tiges 81 et 82 sont reliées entre elles par une tige rectiligne 83. La fonction de la tige 83 est d'éviter toute rotation des tiges 81 et 82 par rapport à leur axe de positionnement. Les tiges 81 et 82 peuvent étre aussi empéchée en rotation individuellement. C'est ce qui est représenté sur la figure 6B o une tige rectiligne 91 est soudée sur une tige d'appui 90. Dans ce cas, I'extrémité libre de la tige rectiligne 91 coopère avec un logement prévu

dans le panneau entre deux tubes.

Les éléments ressort qui viennent d'étre décrits assurent leur fonction de maintien en appui des tubes sur le panneau par la déformation élastique du métal lorsqu'ils sont mis en place dans leurs logements. Par conséquent, il est préférable que les rayons de courbure présentés par les différentes formes des éléments ressort soient relativement importants

pour ne pas dépasser la limite d'élasticité du matériau.

De plus, à la différence du dispositif de maintien par cable vu plus haut, chaque série d'éléments ressort peut ne pas être disposée selon un méme alignement. Ceci évite toute gêne mutuelle entre deux éléments lors de leur mise en place, notamment au niveau des ouvertures

pratiquées dans les nervures.

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- 1 3 - 2838183

Les dispositifs de maintien, par câble ou élément ressort, décrits précédemment présentent une masse et un encombrement faibles qui

sont souvent négligeables devant ceux du panneau.

D'autre part avec ces dispositifs, les ouvertures ou logements ménagés dans les nervures n'ont pas besoin d'être très larges. L'impact de ces passages sur la capacité structurale du panneau est par conséquent minime et la plupart du temps négligeable. L'espacement entre deux dispositifs de maintien sur le panneau peut être ajusté en fonction de l'effort de maintien désiré. Dans le cas d'un maintien par câbles, on peut disposer plusieurs câbles dans une même série d'ouvertures. Les efforts de traction dans les câbles peuvent être contrôlés afin de ne pas mettre

les nervures situées aux extrémités du panneau en flexion excessive.

Le choix du matériau du panneau est déterminé selon un ou plusieurs critères tels que la résistance à certaines températures, le poids,

ou la résistance aux attaches chimiques de la source chaude.

La structure haute température de l'invention peut être mise en ceuvre notamment dans une tuyère de moteur cryogénique dans laquelle les parois de cette dernière reSoivent et canalisent des flux de combustion à haute température. Dans ce type d'application, des structures haute température de l'invention sont utilisées pour former les parois de la tuyère. Les panneaux des structures sont fabriqués à partir d'un matériau composite à matrice céramique, telle que du C/SiC, du SiC/SiC ou du C/C,

et peuvent présenter avec les tubes une ou plusieurs courbures.

Les figures 7 et 8 montrent un exemple de réalisation de la structure de l'invention adaptée à une tuyère de fusée. Sur la figure 7, une tuyère 100 est recouverte sur sa paroi externe par une structure 101 qui, conformément à l'invention, comprend une pluralité de tubes maintenus en position contre un panneau par une série de câbles 107. Les tubes peuvent être également maintenus en position par une série d'éléments ressort comme ceux décrits plus haut. Plus précisément, en se - 14 référant à la vue de détail de la figure 8, on observe que la structure 101 est formée d'un panneau 104 qui, à la différence du panneau 4 de la figure 1, présente une forme courbée pour épouser la forme de la paroi de la tuyère 100. Des tubes 102, recouverts d'une couche de textile 103 selon l'invention, sont uniformément répartis autour de la tuyère. Les tubes 102 sont disposés deux à deux entre chaque paire de raidisseurs dans des gorges 109 usinées dans le panneau 104. Le fluide qui circule dans les tubes peut être utilisé en tant que fluide de refroidissement de la paroi de la tuyère. Le fluide peut être aussi un fluide

que l'on désire réchauffer au contact de la tuyère.

Dans cette application, le nombre de tubes par panneau ainsi que leur longueur peuvent étre relativement importants (i.e. jusqu'à 500 tubes de 3 m par panneau). Les tubes servent à la circulation du carburant tel que de l'hydrogène liquide (LH2). La partie de la tuyère qui est formée par la structure en C/SiC de l'invention fonctionne à une température de paroi comprise entre 1200 et 1800 C tandis que les tubes et la couche textile peuvent atteindre une température d'environ 800 C. De plus, le système doit pouvoir subir des sollicitations mécaniques, notamment vibratoires, et

éventueliement être réutilisable.

Dans cet exemple, avec des panneaux en matériau composite à matrice céramique tel que du C/SiC ou C/C refroidi par un fluide réfrigérant circulant en paroi de ces derniers à travers un circuit de tubes métalliques en alliages résistants aux hautes températures, on a pu ca!culer, qu'étant donné le flux thermique important reSu par le panneau, la conductivité thermique de la liaison tubes/panneau devait étre supérieure à 5kW/m2/K. La liaison thermique entre les tubes et le panneau réalisée par la couche textile associée aux moyens de maintien conformément à l'invention permet de dépasser une telle conductivité tout en garantissant un contact permanent méme en présence de sollicitations mécaniques. - 15 La ruure haute temperature refidissement amp qui vient

date dAcd pout m aussi usage dans de nombus aprons.

Notamment, grace tolerant aux chocs et aux vibrations de la liaison thermique galore dans sours salon rlnvenDon, cede dernibre peat Atre avantageusement mise en Louvre dans des tuydres et chambres de combustion de mowers d'avions ou de moteurs fuse. Elle pent Atre aussi uhse dans des turbines gaz ou des rdaeurs thermonuclbalm - 16

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. structure d'échangeur thermique haute température comprenant un panneau (4) destiné à recevoir, sur une face (4a), un flux thermique haute température, l'autre face (4b) du panneau comprenant un circuit de refroidissement formé d'un ou plusieurs tubes (2) dans lesquels circule un fluide, caractérisée en ce que la paroi externe des tubes est recouverte d'une couche (3) de textile à haute conductivité thermique et en ce que ladite structure comprend en outre un moyen pour maintenir, de fason non rigide, les tubes en appui sur le panneau, de manière à réaliser une

liaison thermique entre les tubes et le panneau.

2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la

couche (3) de textile est constituée de fibres de cuivre ou de carbone.

3. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la couche présente une structure tubulaire (30) fabriquée à partir de fibres

textiles tressées (31).

4. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la couche présente une structure tubulaire fabriquée à partir de fibres

textiles tricotées.

5. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la

couche est formée d'un ruban (20) enroulé en spirale autour des tubes.

6. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisée en ce que la couche de textile à haute conductivité thermique

présente une épaisseur (E) comprise entre 0.1 et 0.4 mm.

- 17

7. Structure selon l'une quelconque des revendications à 6,

cara*érisée en ce que la couche (3) de textile à haute conductivité thermique comprend un taux de fibres supérieur à 30% et une couverture

surfacique supérieure à 90%.

8. Structure selon l'une quelconque des revendications à 7,

caractérisée en ce que le moyen de maintien comprend un ou plusieurs

câbles (7) maintenus en tension sur les tubes.

9. Structure selon la revendication 8, caractérisée en ce que le matériau des cables présente un coeffficient de dilatation inférieur ou égale

à celui du matériau du panneau.

10. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisée en ce que le moyen de maintien comprend un ou plusieurs

éléments ressort (40) maintenus en compression contre les tubes.

ll. Structure selon la revendication 10, cara*érisée en ce que les éléments ressort comprennent une lame métallique (40; 50; 60; 70) mise

en forme pour exercer un effort de compression sur les tubes.

12. structure selon la revendication 1l, caractérisée en ce que lesdits éléments ressort comprennent en outre un support d'appui

élastique (62; 71) disposé entre la lame métallique (60; 70) et les tubes.

13. Structure selon la revendication 10, caractérisée en ce que les éléments ressort comprennent au moins une tige métallique (8l, 82; 90)

mise en forme pour exercer un effort de compression sur les tubes.

- 18

14. Structure selon l'une quelconque des revendications 8 à 13,

caractérisée en ce que les tubes présentent un léger cintrage différentiel

par rapport au panneau.

15. Structure selon l'une quelconque des revendications 10 à 14,

caractérisée en ce que le panneau comprend des nervures (5) disposées entre un ou plusieurs tubes, lesdites nervures comprenant des logements (26; 36; 46; 56) pour maintenir les éléments ressort en compression sur

les tubes.

16. Structure selon l'une quelconque des revendications à 15,

caractérisée en ce que le panneau comprend des gorges (9) qui forment

des logements pour les tubes (2).

17. Structure selon l'une quelconque des revendications à 16,

caractérisée en ce que le panneau (4) est formé en un matériau composite

à matrice céramique tel que du C/SiC, C/C ou SiC/SiC.

18. Structure selon l'une quetconque des revendications 1 à 17,

caractérisée en ce que les tubes sont formés en un matériau métallique de

type alliage résistant aux hautes températures.

19. Tuyère de fusée (100), caractérisée en ce qu'elle comprend sur sa paroi (100) une structure d'échangeur thermique haute température