FR2850453A1 - Heat exchanger and temperaure controller for spacecraft, e.g. satellite, has one or more axial grooves in inner wall of duct divided by separator for inccreased heat transfer - Google Patents

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Alain Alexandre
Gwenael Burban
Cyril Romestant
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    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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Abstract

The heat exchanger/temperature controller (4) consists of a metal, e.g. aluminium, duct in which a heat-carrying fluid such as ammonia in liquid form is able to circulate in one direction through axial grooves (5) in its inner wall (9), with its vapour phase generated by evaporation in heat dissipation zone flowing in the opposite direction, generally along the centre of the duct. One or more of the grooves (5) has a projection (7) in its base dividing it into two sub-grooves (6). In addition, one or more of the sub-grooves can be divided again into secondary sub-grooves.

Description

CALODUC DE TRANSFERT DE CHALEUR ET/OUHEAT TRANSFER HEAT AND / OR

D'HOMOGENEISATION DE TEMPERATURES SUR UN VEHICULE SPATIAL La présente invention concerne un caloduci de transfert de chaleur 5 et/ou d'homogénéisation de la température, adapté à l'évacuation de la puissance dissipée par des équipements embarqués à bord d'un véhicule spatial et en particulier d'un satellite. L'invention concerne également un dispositif de transfert de chaleur et/ou d'homogénéisation de la température.  The present invention relates to a heat transfer and / or temperature homogenization heat pipe, suitable for the evacuation of the power dissipated by equipment on board a space vehicle. and in particular from a satellite. The invention also relates to a device for heat transfer and / or temperature homogenization.

Lors du fonctionnement en orbite d'un véhicule spatial, un certain 10 nombre d'équipements électriques et électroniques embarqués dissipent une quantité de chaleur, quantité indexée sur le rendement intrinsèque de ces équipements et qui peut s'avérer importante sur certains équipements de forte puissance. Afin de maintenir l'environnement thermique de ces équipements dans des plages de températures compatibles de leur 15 fonctionnement et de leurs performances, il est nécessaire de prévoir un dispositif de transfert de chaleur pour collecter, transporter puis évacuer cette chaleur vers l'espace. Un tel dispositif peut également avoir pour fonction celle d'homogénéiser la température sur une certaine superficie.  During the operation in orbit of a spacecraft, a certain number of on-board electrical and electronic equipment dissipate a quantity of heat, a quantity indexed on the intrinsic efficiency of this equipment and which may prove to be significant on certain high-power equipment . In order to maintain the thermal environment of this equipment within temperature ranges compatible with their operation and their performance, it is necessary to provide a heat transfer device for collecting, transporting and then discharging this heat to space. Such a device can also have the function of homogenizing the temperature over a certain area.

Un certain nombre de systèmes sont connus actuellement pour 20 effectuer ce transfert de chaleur. Ces systèmes comprennent un dispositif de transport et de répartition de la chaleur ainsi qu'un dispositif de transfert de chaleur par rayonnement. Le principe du dispositif de transport de chaleur est fondé sur l'utilisation d'un fluide circulant entre la zone chaude o la puissance thermique est dissipée, et une zone plus froide o cette puissance 25 thermique absorbée par le fluide est évacuée vers le milieu extérieur par radiation par un ou plusieurs radiateurs fixes ou déployables. Le principe de fonctionnement des dispositifs repose donc sur leur capacité de transport et d'échange ainsi que, pour les systèmes diphasiques, sur les propriétés d'évaporation/condensation du fluide.  A number of systems are currently known to effect this heat transfer. These systems include a device for transporting and distributing heat as well as a device for transferring heat by radiation. The principle of the heat transport device is based on the use of a fluid circulating between the hot zone where the thermal power is dissipated, and a cooler zone where this thermal power absorbed by the fluid is evacuated to the outside environment. by radiation by one or more fixed or deployable radiators. The operating principle of the devices is therefore based on their transport and exchange capacity as well as, for two-phase systems, on the evaporation / condensation properties of the fluid.

Le caloduc compte parmi les différents types de dispositifs diphasiques de transport de chaleur connus. Ce système comprend un tube métallique, souvent rigide (en aluminium par exemple), dans lequel circule un fluide caloporteur en condition de saturation (en général de l'ammoniac 5 dans la plupart des applications spatiales), et utilise les propriétés de changement de phase liquide-vapeur ainsi que les propriétés de capillarité des liquides. Ainsi, un caloduc est un système diphasique fermé dans lequel la vapeur créée au niveau de la zone chaude (dite zone d'évaporation) est aspirée vers une zone plus froide (o la pression est moins élevée) et s'y 10 condense sur la paroi métallique du tube. La puissance thermique est absorbée par le fluide caloporteur dans la zone évaporateur sous forme de chaleur latente d'évaporation et retransmise à la zone froide par libération de la chaleur latente par condensation.  The heat pipe is one of the different types of known two-phase heat transport devices. This system comprises a metal tube, often rigid (aluminum for example), in which a heat-transfer fluid circulates under saturation conditions (generally ammonia 5 in most space applications), and uses the phase change properties liquid-vapor as well as the capillarity properties of liquids. Thus, a heat pipe is a closed two-phase system in which the vapor created at the level of the hot zone (called evaporation zone) is sucked towards a colder zone (where the pressure is lower) and condenses there on the metal wall of the tube. The thermal power is absorbed by the heat transfer fluid in the evaporator zone in the form of latent heat of evaporation and retransmitted to the cold zone by releasing the latent heat by condensation.

La phase liquide du fluide utilisé gliss- se déplace le long de la paroi 15 métallique du tube en sens inverse de l'écoulement de la phase vapeur du fluide, qui reste confinée au centre du tube. Ce retour du fluide le long de la paroi est assuré par une structure capillaire (mèche, rainures axiales) reliant les deux extrémités du tube et qui joue à la fois le rôle de pompe capillaire et de séparateur des deux phases liquide-vapeur.  The liquid phase of the fluid used slides along the metal wall of the tube in the opposite direction to the flow of the vapor phase of the fluid, which remains confined to the center of the tube. This return of the fluid along the wall is provided by a capillary structure (wick, axial grooves) connecting the two ends of the tube and which plays both the role of capillary pump and separator of the two liquid-vapor phases.

Les caloducs à rainures axiales permettent classiquement de transporter la chaleur des équipements dissipatifs vers les radiateurs avec une capacité de transport allant de 100 W.m à 700 W.m en conditions de vol et une température vapeur de 201C (performances mesurées sans marges industrielles).  Axial grooved heat pipes conventionally transport heat from dissipative equipment to radiators with a transport capacity ranging from 100 W.m to 700 W.m in flight conditions and a vapor temperature of 201C (performance measured without industrial margins).

Or, les futures générations de satellites de télécommunications vont évoluer vers des exigences de dissipation de plus en plus importantes et, en outre, les distances de transport de chaleur entre équipements dissipatifs et radiateurs vont s'amplifier.  However, future generations of telecommunications satellites will evolve towards increasingly significant dissipation requirements and, moreover, the distances of heat transport between dissipative equipment and radiators will increase.

Le besoin en caloducs évolue donc vers des produits à fortes 30 capacités de transport et de grandes longueurs de caloducs tout en conservant une masse linéique raisonnable (masse de profilé par longueur de caloduc).  The need for heat pipes therefore evolves towards products with high transport capacities and long lengths of heat pipes while retaining a reasonable linear mass (profile mass per length of heat pipe).

Il est représenté sur les figures la et lb deux caloducs 1 et 1' de l'art antérieur selon une vue en section droite. Ainsi, un des caloducs à 5 rainures axiales communément utilisés pour les fortes capacités de transport est du type de celui illustré sur la figure la avec un diamètre de 22 mm, démontrant une capacité de transport théorique de 700 W.m en conditions de vol et 500 W.m en conditions sol (4mm de "tilt", ce dernier terme anglosaxon communément utilisé par l'Homme du Métier correspondant à 10 l'inclinaison mesurée du caloduc en conditions sol; il mesure la différence de hauteur entre les deux extrémités du caloduc. La masse linéique de ce profilé est de 620 g/m. Ce premier type de caloducs (fig. la) comprend une enveloppe 2, et est caractérisé par des rainures 3 de section trapézodale.  It is shown in Figures la and lb two heat pipes 1 and 1 'of the prior art according to a view in cross section. Thus, one of the heat pipes with 5 axial grooves commonly used for high transport capacities is of the type illustrated in FIG. 1 a with a diameter of 22 mm, demonstrating a theoretical transport capacity of 700 Wm in flight conditions and 500 Wm in ground conditions (4mm "tilt", this last anglo-Saxon term commonly used by those skilled in the art corresponding to 10 the measured inclination of the heat pipe in ground conditions; it measures the difference in height between the two ends of the heat pipe. line length of this section is 620 g / m. This first type of heat pipes (fig. la) comprises an envelope 2, and is characterized by grooves 3 of trapezoidal section.

Un tel caloduc est, comme le démontre ses caractéristiques 15 techniques, limité en capacité de transport et sa masse linéique est importante. En outre, il est caractérisé par un défaut thermique mis en évidence en laboratoire: sa conductance thermique radiale est faible. Les niveaux de capacité de transport élevés apparaissent avec des conditions de forts gradients dans la section. Il devient impossible de l'utiliser à des 20 niveaux de puissances maximales pour ne pas dépasser les températures seuil des équipements. L'utilisation du caloduc de la figure la est alors limitée à la valeur industrielle de 340 W.m en conditions de vol pour une température de vapeur de 201C.  Such a heat pipe is, as its technical characteristics demonstrate, limited in transport capacity and its linear density is significant. In addition, it is characterized by a thermal defect highlighted in the laboratory: its radial thermal conductance is low. The high transport capacity levels appear with conditions of strong gradients in the section. It becomes impossible to use it at 20 maximum power levels so as not to exceed the threshold temperatures of the equipment. The use of the heat pipe of FIG. 1a is then limited to the industrial value of 340 W.m in flight conditions for a vapor temperature of 201C.

D'autres profilés de caloducs hautes performances, tels que celui 25 illustré sur la figure 2a, ont été développés avec des rainures 3' à gouttes afin de répondre au besoin de fortes capacités de transport. Des caloducs en développement, utilisant de tels profilés, ont montré des performances variables. Des anomalies de fonctionnement ont été mises en évidence au sol: instabilités de fonctionnement, variabilité des performances au cours du 30 temps, .... Ainsi, ce concept de rainures se montre moins robuste que les rainures rectangulaires et trapézodales. De plus sa fabrication est plus complexe.  Other high-performance heat pipe profiles, such as that illustrated in FIG. 2a, have been developed with grooves 3 'with drops in order to meet the need for high transport capacities. Heat pipes in development, using such profiles, have shown variable performances. Operating anomalies have been highlighted on the ground: operating instabilities, variability of performance over time, etc. Thus, this concept of grooves is less robust than the rectangular and trapezoidal grooves. In addition, its manufacture is more complex.

L'objectif de la présente invention consiste à améliorer les capacités de transport de l'art antérieur pour atteindre des valeurs entre 500 W.m et 5 1 kW.m en vol et obtenir un bilan massique satisfaisant (à savoir, une masse linéique inférieure à ce que propose l'art antérieur).  The objective of the present invention consists in improving the transport capacities of the prior art in order to reach values between 500 Wm and 5 1 kW.m in flight and to obtain a satisfactory mass balance (i.e., a linear mass less than this offered by the prior art).

A cet effet, l'invention a donc pour objet un caloduc de transfert de chaleur et/ou d'homogénéisation de températures, une partie de la longueur dudit caloduc étant destinée à être agencée à proximité d'une source de 10 dissipation de chaleur d'un véhicule spatial de manière à collecter la chaleur que la source est capable de dégager, une phase liquide d'un fluide caloporteur circulant en fonctionnement à travers une pluralité de rainures axiales dites principales formées dans la paroi interne du caloduc et en sens inverse de l'écoulement d'une phase vapeur générée par évaporation du 15 fluide au niveau de la zone de dissipation de chaleur, caractérisé en ce qu'au moins une desdites rainures principales comporte une saillie en sa base décomposant ladite rainure en deux sous-rainures secondaires par sa base.  To this end, the subject of the invention is therefore a heat transfer heat pipe and / or temperature homogenization, part of the length of said heat pipe being intended to be arranged near a heat dissipation source d '' a spacecraft so as to collect the heat that the source is capable of releasing, a liquid phase of a heat transfer fluid circulating in operation through a plurality of so-called main axial grooves formed in the internal wall of the heat pipe and in the opposite direction from the flow of a vapor phase generated by evaporation of the fluid at the heat dissipation zone, characterized in that at least one of said main grooves has a projection at its base decomposing said groove into two secondary sub-grooves by its base.

Lesdites rainures sont de types axiales, radiales ou possédant un quelconque développement longitudinal.  Said grooves are of axial, radial types or having any longitudinal development.

Ainsi, le nouveau concept de l'invention à doubles ou multiples rainures imbriquées permet d'augmenter les performances en termes de capacité de transport sans dégradation des conductances thermiques à l'évaporateur du dispositif de transfert de chaleur. Ce gain de performance est obtenu sans augmentation importante de la masse linéique du profilé.  Thus, the new concept of the invention with double or multiple nested grooves makes it possible to increase the performances in terms of transport capacity without degradation of the thermal conductances to the evaporator of the heat transfer device. This performance gain is obtained without significant increase in the linear mass of the profile.

Cette amélioration sur le dispositif permet de répondre à des besoins de dissipations plus importantes sur les plates-formes futures (15 à 20kW) tout en gardant un bilan de masse favorable.  This improvement on the device makes it possible to respond to greater dissipation needs on future platforms (15 to 20kW) while keeping a favorable mass balance.

Selon un mode de réalisation, au moins l'une des deux sous-rainures comporte une seconde saillie pour décomposer sa propre base en deux sousrainures.  According to one embodiment, at least one of the two sub-grooves has a second projection to decompose its own base into two sub-grooves.

Selon un mode de réalisation, ladite rainure comporte plusieurs 5 niveaux de sous-rainures secondaires, chaque niveau correspondant à la décomposition du niveau supérieur, étant entendu que le niveau le plus élevé dans cette arborescence comprend la rainure principale.  According to one embodiment, said groove comprises several 5 levels of secondary sub-grooves, each level corresponding to the decomposition of the upper level, it being understood that the highest level in this tree structure comprises the main groove.

Le concept de rainures multiples repose sur l'utilisation de plusieurs réseaux de rainures de tailles différentes. Alors que, sur un caloduc à 10 rainures axiales, classique de l'art antérieur, un seul réseau de rainures assure le transport de chaleur, l'invention propose des rainures principales décomposées en plusieurs rainures plus petites, elles-mêmes pouvant faire l'objet de décompositions. Ainsi la structure interne du caloduc peut être composée de plusieurs niveaux de rainures.  The concept of multiple grooves is based on the use of several networks of grooves of different sizes. While, on a heat pipe with 10 axial grooves, conventional of the prior art, a single network of grooves ensures the transport of heat, the invention proposes main grooves broken down into several smaller grooves, themselves capable of making the object of decompositions. Thus the internal structure of the heat pipe can be composed of several levels of grooves.

Les grandes rainures optimisées pour minimiser des pertes de charges liquides assurent la plus grande partie du transport capillaire. Les petites rainures de niveaux inférieurs permettent de prolonger la longueur de transport du caloduc lorsque les ménisques d'interface liquide/vapeur se retirent dans les petites rainures et d'assurer une bonne conductance 20 thermique dans la zone d'évaporation en permettant de garder un nombre de points d'accrochage de ménisques liquides important.  The large grooves optimized to minimize losses of liquid loads ensure most of the capillary transport. The small grooves at lower levels make it possible to extend the transport length of the heat pipe when the menisci of the liquid / vapor interface withdraw in the small grooves and to ensure good thermal conductance in the evaporation zone while making it possible to keep a large number of attachment points for liquid menisci.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatif.  Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following description of the embodiments of the invention, given by way of illustration and in no way limitative.

Dans les figures suivantes: - les figures la et lb représentent schématiquement des caloducs de l'art 30 antérieur, selon une vue en section droite, - la figure 2 représente un caloduc selon un mode de réalisation de l'invention, - les figures 3a à 3c représentent la circulation du fluide liquide tout au long de la longueur du caloduc, les figures 4a à 4c illustrent trois modes de réalisation de rainures principales avec des sous-rainures selon l'invention.  In the following figures: - Figures 1a and 1b schematically represent heat pipes of the prior art, according to a view in cross section, - Figure 2 shows a heat pipe according to an embodiment of the invention, - Figures 3a to 3c represent the circulation of the liquid fluid throughout the length of the heat pipe, FIGS. 4a to 4c illustrate three embodiments of main grooves with sub-grooves according to the invention.

Dans toutes ces figures, les éléments remplissant des fonctions identiques portent les mêmes numéros de référence. 10 La figure 2 représente une vue en section droite d'un caloduc 4 selon un mode de réalisation de l'invention. Ce caloduc 4 comporte une structure 2 extrudée et une structure capillaire 5, 5', 6 et 7 destinée à véhiculer un fluide caloporteur selon un mode de transport illustré sur les figures 3a, 3b et 3c.  In all these figures, the elements fulfilling identical functions bear the same reference numbers. FIG. 2 represents a cross-section view of a heat pipe 4 according to an embodiment of the invention. This heat pipe 4 comprises an extruded structure 2 and a capillary structure 5, 5 ′, 6 and 7 intended to convey a heat transfer fluid according to a mode of transport illustrated in FIGS. 3a, 3b and 3c.

Le principe d'utilisation d'un caloduc est largement étendu et connu de l'Homme du Métier. Celui-ci relie une zone évaporateur d'une zone condenseur.-La zone évaporateur est au voisinage d'une source de chaleur, c'est à dire les équipements dissipateurs de chaleur embarqués à bord d'un satellite, et la zone condenseur se situe à une zone d'évacuation de la 20 chaleur située au niveau d'un panneau d'un radiateur fixe ou déployable.  The principle of using a heat pipe is widely extended and known to those skilled in the art. This connects an evaporator zone to a condenser zone. The evaporator zone is in the vicinity of a heat source, i.e. the heat sink equipment on board a satellite, and the condenser zone is located at a heat dissipation area located at a panel of a fixed or deployable radiator.

La suite de la description se réfère également aux figures 3a, 3b et 3c.  The following description also refers to Figures 3a, 3b and 3c.

Sur la figure 3a, le fluide 8, à l'état liquide symbolisé par des hachures, se retire de la grande rainure 5 soit à l'évaporation d'une partie du 25 liquide soit à la progression de l'écoulement liquide depuis le condenseur vers l'évaporateur. La vapeur générée par les doubles flèches en traits pleins de la figure 3a, se déplace vers la zone condenseur par le centre du caloduc et en sens inverse du liquide. Les flèches en pointillés représentent le chemins préférentiels de flux dans la structure capillaire solide 5' et 7.  In FIG. 3a, the fluid 8, in the liquid state symbolized by hatching, withdraws from the large groove 5 either on evaporation of part of the liquid or on the progression of the liquid flow from the condenser to the evaporator. The steam generated by the double arrows in solid lines in Figure 3a, moves towards the condenser zone through the center of the heat pipe and in the opposite direction of the liquid. The dotted arrows represent the preferential flow paths in the solid capillary structure 5 ′ and 7.

Sur la figure 3b, la vapeur est alors condensée en liquide au sein de la zone condenseur, tel que représenté par les flèches pleines de la figure 3b, et revient vers la zone évaporateur via les structures capillaires 5 et 6.  In FIG. 3b, the vapor is then condensed into liquid within the condenser zone, as represented by the solid arrows in FIG. 3b, and returns to the evaporator zone via the capillary structures 5 and 6.

Le caloduc 4 a une paroi interne 9 qui présente une structure 5 capillaire. Il comporte sur sa paroi interne une pluralité 9 de rainures sur toute la circonférence de la section et celles-ci s'étendant d'un bout à l'autre de la longueur du caloduc. Plus particulièrement, en relation avec la figure 2, le caloduc 4 comprend deux niveaux de rainures, à savoir un niveau de grandes rainures 5, dites principales, et un niveau de plus petites rainures 6, 10 dites secondaires. Ainsi, on remarque que chaque rainure principale 5 est décomposée au moyen d'une saillie 7 de différentes géométries possibles (rectangulaires, trapézodales,...), selon ce mode de réalisation, en deux rainures secondaires, formée à partir du centre de la base de la rainure principale.  The heat pipe 4 has an internal wall 9 which has a capillary structure 5. It has on its internal wall a plurality 9 of grooves over the entire circumference of the section and these extending from one end to the other of the length of the heat pipe. More particularly, in relation to FIG. 2, the heat pipe 4 comprises two levels of grooves, namely a level of large grooves 5, called main, and a level of smaller grooves 6, 10 called secondary. Thus, it is noted that each main groove 5 is broken down by means of a projection 7 of different possible geometries (rectangular, trapezoidal, ...), according to this embodiment, into two secondary grooves, formed from the center of the base of the main groove.

Sur la figure 3c, dans le sens dit du retour capillaire correspondant aux états Et vers E6, les ménisques 10 formés se creusent jusqu'à l'état E2.  In FIG. 3c, in the so-called capillary return direction corresponding to the states Et towards E6, the menisci 10 formed hollow up to the state E2.

Cette récession des ménisques 10 résulte d'un équilibre des pressions à l'interface liquide-vapeur. La pression capillaire générée par la courbure de l'interface liquide-vapeur dans la rainure principale 5 doit contrebalancer les 20 pertes de charge dans l'écoulement liquide et l'écoulement vapeur de part et d'autre de l'interface liquide-vapeur.  This recession of the menisci 10 results from a balance of pressures at the liquid-vapor interface. The capillary pressure generated by the curvature of the liquid-vapor interface in the main groove 5 must counterbalance the pressure drops in the liquid flow and the vapor flow on either side of the liquid-vapor interface.

On arrive ici à l'un des avantages fondamentaux de l'invention. En effet, l'invention tire avantage du principe connu selon lequel l'augmentation de pression capillaire dans la rainure est proportionnelle à la tension 25 superficielle du fluide 8 et inversement proportionnelle au rayon équivalent des ménisques 10. Ainsi, grâce à l'introduction de petites rainures conduisant à la formation de ménisques avec des rayons inférieurs à ceux de l'art antérieur, la pression capillaire qui joue le rôle de force motrice du fluide 8 est amplifiée. A l'état E2, la pression capillaire est maximale pour 30 l'accrochage des ménisques 10 dans la rainure principale 5. La présence des rainures secondaires permet aux ménisques de se creuser davantage en se retirant dans les rainures secondaires (état E3 à état E4). Le rayon capillaire des ménisques diminuant, le pompage capillaire est prolongé. L'état E4 vers l'état E6 correspond au fonctionnement classique d'une rainure de l'art 5 antérieur: les ménisques se creusent jusqu'à atteindre le rayon de courbure minimal dans les rainures secondaires (état E5). La pression capillaire est alors maximale: on atteint la limite capillaire de fonctionnement. A cet état E5, l'augmentation de puissance à transporter engendre l'assèchement des rainures secondaires (état E6).  One arrives here at one of the fundamental advantages of the invention. The invention takes advantage of the known principle that the increase in capillary pressure in the groove is proportional to the surface tension of the fluid 8 and inversely proportional to the equivalent radius of the menisci 10. Thus, thanks to the introduction of small grooves leading to the formation of menisci with radii smaller than those of the prior art, the capillary pressure which acts as the driving force of the fluid 8 is amplified. In state E2, the capillary pressure is maximum for the attachment of the menisci 10 in the main groove 5. The presence of the secondary grooves allows the menisci to widen further by withdrawing into the secondary grooves (state E3 to state E4 ). The capillary radius of the menisci decreasing, the capillary pumping is prolonged. The state E4 to the state E6 corresponds to the conventional functioning of a groove of the prior art: the menisci widen until reaching the minimum radius of curvature in the secondary grooves (state E5). The capillary pressure is then maximum: the capillary operating limit is reached. In this state E5, the increase in power to be transported causes the drying of the secondary grooves (state E6).

L'invention permet d'utiliser le potentiel capillaire de deux tailles de rainures: les grandes rainures grâce à leur surface liquide importante permettent de limiter les pertes de charge liquide, les petites rainures permettent d'augmenter le terme de pression capillaire maximale.  The invention makes it possible to use the capillary potential of two sizes of grooves: the large grooves thanks to their large liquid surface make it possible to limit the losses of liquid charge, the small grooves make it possible to increase the term of maximum capillary pressure.

Par ailleurs, la conductance thermique à l'évaporateur est optimisée 15 par la présence des petites rainures. Ces petites rainures tirent l'avantage du principe connu selon lequel les chemins thermiques à l'évaporateur relient la base des rainures aux points d'accroche des ménisques (figure 3a). La décomposition des grandes rainures en petites rainures, permet d'avoir un nombre de points d'accroche de ménisques important. De plus le chemin 20 thermique entre la source de chaleur et l'interface liquide-vapeur est raccourci dans la cas des petites rainures.  Furthermore, the thermal conductance at the evaporator is optimized by the presence of the small grooves. These small grooves take advantage of the known principle according to which the thermal paths to the evaporator connect the base of the grooves to the points of attachment of the menisci (FIG. 3a). The breakdown of large grooves into small grooves, allows to have a large number of meniscus attachment points. In addition, the thermal path between the heat source and the liquid-vapor interface is shortened in the case of small grooves.

En outre, la longueur de transport thermique est également amplifiée par rapport à un caloduc qui ne comporterait qu'un réseau de petites rainures 6. Ainsi, les performances en termes de capacité de transport sont 25 augmentées de 35% (estimation d'un modèle hydrodynamique) en conditions de vol pour un caloduc avec des rainures doubles ayant une masse linéique de 20% inférieure au caloduc actuel de diamètre 22 mm.  In addition, the thermal transport length is also increased compared to a heat pipe which would only have a network of small grooves 6. Thus, the performance in terms of transport capacity is increased by 35% (estimation of a model hydrodynamics) in flight conditions for a heat pipe with double grooves having a linear mass of 20% less than the current heat pipe with a diameter of 22 mm.

En somme, l'apport inventif et astucieux de l'invention est d'avoir su combiner deux réseaux de rainures, de telle manière à pouvoir conférer au 30 nouveau caloduc selon l'invention les avantages respectifs de chacun d'eux.  In short, the inventive and astute contribution of the invention is to have known how to combine two networks of grooves, so as to be able to confer on the new heat pipe according to the invention the respective advantages of each of them.

Les figures 4a à 4c illustrent l'esprit de l'invention selon trois modes de réalisation différents.  Figures 4a to 4c illustrate the spirit of the invention according to three different embodiments.

Alors que la figure 4a représente une rainure principale 5 avec deux 5 sous-rainures 5 tel que les modes de réalisation précédemment décrits, la figure 4b représente une rainure principale 5 avec quatre sous-rainures 5 produites grâce à la formation de trois saillies 7. La figure 4c représente, quant à elle, une rainure principale 5 comportant une saillie 71 principale en sa base décomposant la rainure principale en deux sousrainures 51. Chaque 10 sous-rainure 51 comporte une saillie en sa base la décomposant elle-même en deux sous-rainures 52.  While FIG. 4a represents a main groove 5 with two sub-grooves 5 such as the previously described embodiments, FIG. 4b represents a main groove 5 with four sub-grooves 5 produced by the formation of three projections 7. FIG. 4c represents, for its part, a main groove 5 comprising a main projection 71 at its base breaking down the main groove into two sub-grooves 51. Each sub-groove 51 has a projection at its base breaking it down itself into two sub -drive 52.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits.  Of course, the present invention is not limited to the embodiments which have just been described.

Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention.  Finally, any means can be replaced by equivalent means without departing from the scope of the invention.

Ainsi, les modes de réalisation décrits ont dévoilé le concept des rainures multiples avec des rainures en forme de trapèzes. Le concept peut être appliqué sur des rainures de formes différentes, telles que 20 rectangulaires, triangulaires, circulaires ou en forme de gouttes...  Thus, the embodiments described have revealed the concept of multiple grooves with trapezoid-shaped grooves. The concept can be applied to grooves of different shapes, such as 20 rectangular, triangular, circular or drop-shaped ...

Suivant les besoins en puissance, le concept de rainures doubles est adaptable sur tous les diamètres de caloducs. Les niveaux de capacité de transport calculés en conditions de vol sont supérieurs à 700W.m pour des diamètres de caloduc supérieurs à 17mm à la température vapeur de 200C. 25 Le caloduc à doubles rainures couvre les besoins de grandes capacités de transport sur de grandes distances.  Depending on the power requirements, the concept of double grooves can be adapted to all diameters of heat pipes. The levels of transport capacity calculated in flight conditions are greater than 700W.m for heat pipe diameters greater than 17mm at steam temperature of 200C. 25 The double-grooved heat pipe covers the needs of large transport capacities over long distances.

En outre, les nouvelles techniques d'extrusion permettent aisément de réaliser le concept de caloduc à rainures doubles.  In addition, new extrusion techniques make it easy to realize the concept of a double-grooved heat pipe.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Caloduc (4) de transfert de chaleur et/ou d'homogénéisation de températures pour un dispositif de contrôle thermique d'un véhicule spatial, une partie de la longueur dudit caloduc étant destinée à être agencée à 5 proximité d'une source de dissipation de chaleur du véhicule spatial de manière à collecter la chaleur que la source est capable de dégager, une phase liquide d'un fluide (8) caloporteur circulant en fonctionnement à travers une pluralité de rainures (5) axiales principales formées dans la paroi interne (9) du caloduc et en sens inverse de l'écoulement d'une phase 10 vapeur générée par évaporation du fluide au niveau de la zone de dissipation de chaleur, caractérisé en ce qu'au moins une desdites rainures (5) comporte au moins une saillie (7) en sa base décomposant ladite rainure principale en au moins deux sous- rainures (6) secondaires par sa base.  1. Heat transfer and / or temperature homogenization heat pipe (4) for a thermal control device of a spacecraft, part of the length of said heat pipe being intended to be arranged near a source of heat dissipation of the spacecraft so as to collect the heat that the source is capable of releasing, a liquid phase of a coolant (8) circulating in operation through a plurality of main axial grooves (5) formed in the internal wall (9) of the heat pipe and in reverse direction of the flow of a vapor phase generated by evaporation of the fluid at the heat dissipation zone, characterized in that at least one of said grooves (5) has at least a projection (7) at its base breaking down said main groove into at least two secondary sub-grooves (6) by its base. 2. Caloduc selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des deux sous-rainures comporte une seconde saillie pour décomposer sa propre base en deux sous-rainures.  2. A heat pipe according to claim 1, characterized in that at least one of the two sub-grooves has a second projection to decompose its own base into two sub-grooves. 3. Caloduc selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce ladite rainure comporte plusieurs niveaux de sous-rainures secondaires, chaque 20 niveau correspondant à la décomposition du niveau supérieur, étant entendu que le niveau le plus élevé dans cette arborescence correspond à la rainure principale.  3. Heat pipe according to claim I or 2, characterized in that said groove comprises several levels of secondary sub-grooves, each level corresponding to the decomposition of the upper level, it being understood that the highest level in this tree structure corresponds to the groove main. 4. Dispositif de contrôle thermique pour véhicule spatial, caractérisé en ce qu'il comporte un caloduc (4) selon l'une des revendications 25 précédentes.  4. A thermal control device for a space vehicle, characterized in that it comprises a heat pipe (4) according to one of the preceding claims. 5. Véhicule spatial, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle thermique selon la revendication 4.  5. Space vehicle, characterized in that it comprises a thermal control device according to claim 4.
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