FR2902868A1 - Interrupteur thermique a gaz a element d'echange thermique mobile - Google Patents

Abstract

L'interrupteur thermique à gaz (1 ) comprend :- une première borne (9) destinée à être reliée thermiquement à une première pièce,- une deuxième borne (11) destinée à être reliée thermiquement à une deuxième pièce,- une enceinte (33) de réception d'un gaz d'échange thermique,- un gaz d'échange thermique dans l'enceinte (33),- au moins un premier (13) et un deuxième (15) éléments d'échange thermique disposés dans l'enceinte (33) pour pouvoir être en liaison thermique respectivement avec la première borne (9).Au moins un des éléments d'échange thermique (15) est mobile par rapport à sa borne respective (11).

Description

1 La présente invention concerne un interrupteur thermique à gaz, du type

comprenant : - une première borne destinée à être reliée thermiquement à une prernière pièce, - une deuxième borne destinée à être reliée thermiquement à une deuxième pièce, - une enceinte de réception d'un gaz d'échange thermique, - au moins un premier et un deuxième éléments d'échange thermique disposés dans l'enceinte pour pouvoir être en liaison thermique respectivement avec la première borne et la deuxième borne et présenter des surfaces d'échange thermique en regard et séparées par un espace destiné à être rempli par le gaz d'échange thermique présent dans l'enceinte afin d'échanger de la chaleur entre le premier et le deuxième éléments d'échange thermique. L'invention s'applique, par exemple mais pas exclusivement, à l'établissement de liaisons thermiques entre des pièces placées à des tempéra- tures cryogéniques, par exemple pour une application dans le domaine spatial. On rappelle que les températures cryogéniques sont des températures inférieures à 120K. De manière générale, les interrupteurs thermiques permettent d'établir ou de supprimer, à volonté, une liaison thermique entre une première pièce et une deuxième pièce. Pour une application dans le domaine spatial, la première pièce et la deuxième pièce peuvent être des composants d'un circuit de réfrigération, par exemple un évaporateur et une source froide.

On connaît différents types d'interrupteur thermique dont notamment les interrupteurs mécaniques et les interrupteurs à gaz. Les interrupteurs mécaniques comprennent deux bornes destinées à être raccordées chacune à l'une des pièces entre lesquelles l'interrupteur est disposé. L'interrupteur comprend en outre un élément mobile pour établir un contact mécanique, et donc une liaison thermique, entre les deux bornes. Si l'on souhaite atteindre des conductances thermiques importantes, ces interrupteurs sont alors généralement encombrants et lourds et donc mal adaptés à une utilisation dans le domaine spatial. 2 On connaît également des interrupteurs à gaz qui sont du type précité. Le premier élément d'échange thermique est une tige solidaire de la première borne et le deuxième élément d'échange thermique est un tube solidaire de la deuxième borne et recevant la tige en ménageant autour de celle-ci un espace.

Cet espace a une épaisseur très faible, généralement de l'ordre de une à quelques fois le libre parcours moyen du gaz utilisé.Par exemple, cette épaisseur peut être de l'ordre de 100 m lorsqu'on utilise de l'hélium sous une pression de quelques millibars à la température de travail. L'enceinte de l'interrupteur est délimitée par les bornes, qui sont géné-ralement en forme de disques, et par une enveloppe externe, généralement cylindrique, qui entoure le deuxième élément d'échange thermique et dont les extrémités sont fixées aux deux bornes. Cette enveloppe externe forme entretoise entre les deux bornes et on la réalise donc généralement en un matériau très mauvais conducteur de la chaleur, par exemple en titane, et avec une épaisseur faible. En outre, l'interrupteur comprend généralement un dispositif d'introduction et d'extraction du gaz d'échange thermique dans l'enceinte. Ce dispositif peut par exemple être une pompe à adsorption. Lorsqu'on introduit le gaz dans l'enceinte, le gaz remplit l'espace entre les deux éléments d'échange thermique, et un échange thermique se produit entre les deux éléments par conduction, grâce aux particules du gaz qui vont entrer de préférence en collision avec les éléments et/ou entre elles. Lorsque l'épaisseur de l'espace est inférieure au libre parcours moyen des particules de gaz, l'échange thermique entre les deux éléments est propor- tionnel à la pression du gaz, ce qui permet de moduler cet échange en commandant la pression. Dans la majorité des applications, l'interrupteur est au contraire utilisé en tout ou rien, et pour cela l'épaisseur de l'espace est choisie un peu supérieure au libre parcours moyen des particules de gaz, de manière à maximiser l'échange thermique et le rendre indépendant d'éventuelles fluctuations de la pression du gaz d'échange. Par ailleurs, l'échange thermique entre les deux éléments va être sensiblement inversement proportionnel à l'épaisseur de l'espace entre les éléments d'échange thermique. 3 L'interrupteur permet ainsi d'assurer une liaison thermique entre les deux pièces auxquelles ses bornes sont raccordées. On peut donc dire que l'interrupteur est en configuration fermée. Lorsqu'on a extrait le gaz de l'enceinte, la seule liaison thermique exis- tant entre les deux bornes est assurée par l'enveloppe externe. Du fait de sa faible épaisseur et du matériau choisi, le flux thermique ainsi établi est très faible et acceptable. On peut donc dire que l'interrupteur est en configuration ouverte. Généralement, une des bornes de l'interrupteur est fixée directement à la pièce correspondante par exemple par vissage, tandis que l'autre borne est reliée à la pièce correspondante par l'intermédiaire d'une tresse souple qui per-met d'assurer un découplage mécanique. Malgré ce découplage mécanique, les bornes de l'interrupteur peuvent être soumis à des efforts mécaniques, notamment lors d'un déplacement relatif entre la première pièce et la deuxième pièce.

Ces efforts peuvent rapidement conduire, du fait de la faible épaisseur de l'espace entre les deux éléments d'échange thermique, à une entrée en contact des deux éléments. Une telle entrée en contact établit un court circuit thermique indépendamment de la consigne donnée à l'interrupteur. Les sollicitations mécaniques peuvent donc facilement conduire à une dégradation fonctionnelle de l'interrupteur. Des sollicitation de plus grande amplitude, notamment en flexion ou cisaillement entre les bornes, peuvent induire une dégradation structurelle de l'enveloppe ou, si celle-ci présente une élasticité suffisante, une dégradation structurelle des éléments d'échange thermique.

Un but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant un interrupteur du type précité dont le fonctionnement soit moins sensible aux efforts mécaniques susceptibles d'être exercés sur ses bornes. A cet effet, l'invention a pour objet un interrupteur du type précité, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments d'échange thermique est mobile par rapport à sa borne respective. Selon des modes particuliers de réalisation, l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 4 - l'interrupteur comporte aussi un dispositif d'introduction du gaz d'échange thermique dans l'enceinte et d'extraction du gaz d'échange thermique de l'enceinte ; - ledit élément mobile d'échange thermique est mobile entre au moins une position de transfert thermique plus important avec ladite borne et ledit élément, et une position de transfert thermique plus faible entre ladite borne et ledit élément, et l'interrupteur comprend un dispositif de déplacement dudit élément d'échange thermique ; - dans sa position de transfert thermique plus important, ledit élément mobile d'échange thermique est au contact de sa borne respective ; - ledit élément mobile d'échange thermique et sa borne respective présentent des surfaces sensiblement complémentaires pour positionner ledit élément d'échange thermique par rapport à sa borne respective ; - l'un des éléments d'échange thermique est un élément mâle et l'autre élément d'échange thermique est un élément femelle de réception de l'élément mâle ; - ledit élément mobile d'échange thermique est l'élément femelle ; - l'élément femelle mobile d'échange thermique est un tube dont une extrémité est fermée par un fond ; - le tube est muni de passages de circulation du gaz d'échange ther- mique au voisinage du fond et/ou dans le fond ; - l'élément mâle d'échange thermique et l'élément femelle d'échange thermique ont des formes sensiblement complémentaires ; - l'élément mâle et l'élément femelle d'échange thermique s'étendent le long d'un axe, et ledit élément mobile d'échange thermique est mobile par translation le long dudit axe - les surfaces sensiblement complémentaires convergent vers ledit axe ; -lesdites surfaces sont des calottes sphériques ; - le dispositif de déplacement comprend un noyau ferromagnétique solidaire de l'élément mobile d'échange thermique et des moyens de création d'un champ magnétique dans l'enceinte ; et - le dispositif de déplacement est apte à déplacer le tube de manière contrôlée jusqu'à au moins une position intermédiaire entre la position de transfert thermique plus important et la position de transfert thermique plus faible. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va 5 suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant à la figure unique annexée qui est une vue schématique en perspective d'un interrupteur à gaz selon l'invention, une moitié de l'interrupteur ayant été arrachée par une coupe réalisée le long d'un plan longitudinal médian. La figure illustre un interrupteur thermique 1 à gaz destiné à fonction- ner dans une gamme de température comprise entre 0 et 10K et utilisant de l'hélium comme gaz d'échange thermique. Cet interrupteur 1 est destiné par exemple à une application spatiale, par exemple pour relier thermiquement une première pièce et une deuxième pièce qui peuvent être des composants d'un circuit de réfrigération.

L'interrupteur 1 comprend principalement un corps 3, un dispositif 5 de déplacement d'un élément d'échange thermique à l'intérieur du corps 3, un dis-positif 7 d'introduction et d'extraction du gaz d'échange thermique et un système 8 de commande des dispositifs 5 et 7 pour assurer le fonctionnement décrit ultérieurement.

Dans l'exemple représenté, le corps 3 a une forme générale cylindrique autour d'un axe longitudinal L. Le corps 3 présente sensiblement une symétrie de révolution autour de l'axe L mais, comme mentionné ultérieurement, d'autres formes sont envisageables. Le corps 3 comprend principalement : - une première borne 9, ou électrode, destinée à être reliée à la pre- mière pièce, - une deuxième borne 11 destinée à être reliée à la deuxième pièce, - un premier élément 13 d'échange thermique, -un deuxième élément 15 d'échange thermique, et - une enveloppe externe 17. Les bornes 9 et 11 ont des formes générales de disques et sont dis-posées chacune à une extrémité longitudinale du corps 3. Les bornes 9 et 11 sont prolongées longitudinalement par des pattes, respectivement 19 et 21, de 6 liaison mécanique et thermique à la première et à la deuxième pièce, par exemple par vissage directement sur ces pièces ou par l'intermédiaire par exemple de tresses souples de fils de cuivre. A cette fin, les pattes 19 et 21 peuvent être mu-nies d'orifices 23.

Ainsi, cette liaison mécanique des pattes 19 et 21 à la première pièce et à la deuxième pièce permet d'assurer une liaison thermique entre les bornes 9 et 11 et ces deux pièces. La première borne 9 (à gauche sur la figure) est percée d'un canal 25 raccordé au dispositif d'introduction et d'extraction 7. Un autre canal (non repré- senté) traverse également la borne 9 et est destiné à permettre un premier rem- plissage en gaz d'échange thermique, comme cela sera décrit ultérieurement. L'enveloppe 17 est constituée dans l'exemple représenté d'un tube mince à base circulaire réalisé en un matériau de faible conductivité thermique et éventuellement amagnétique en fonction du type de dispositif de déplacement 5 utilisé. Dans l'exemple décrit, ce tube est réalisé en titane qui est un matériau amagnétique. L'enveloppe 17 est fixée par ses deux extrémités longitudinales aux bornes 9 et 11, par exemple par emmanchement sur des saillies 29 et 31 des bornes 9 et 11 et généralement brasage sur ces dernières, bien que le collage puisse également être utilisé. Ainsi, l'enveloppe externe 17 forme entretoise et elle délimite intérieurement, avec les bornes 9 et 11, une enceinte 33 étanche destinée à contenir le gaz d'échange thermique. Le premier élément d'échange thermique 13 est une tige cylindrique à base circulaire centrée sur l'axe L. La tige 13 prolonge la première borne 9 vers la deuxième borne 11 et s'étend sur l'essentiel de la longueur de l'enceinte 33. La tige 13 est venue de matière avec la première borne 9, et en particulier avec la saillie 29, et est donc réalisée d'une seule pièce avec celle-ci. Dans cet exemple, la tige 13 est donc solidaire de la première borne 9.

Le deuxième élément d'échange thermique 15 est un tube de section circulaire centré également sur l'axe L. Il s'agit dans l'exemple représenté d'un tube borgne, dont une extrémité, en l'occurrence celle en regard de la deuxième borne 11, est fermée par un fond 35. Le diamètre intérieur du tube d'échange 7 thermique 15 est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la tige d'échange thermique 13 et la tige 13 est disposée à l'intérieur du tube 15. Ainsi, la tige 13 et le tube 15 délimitent entre eux un espace 37 d'épaisseur e faible et légèrement supérieure au libre parcours moyen du gaz d'échange thermique. Cet espace 37 est destiné à être rempli par le gaz d'échange thermique comme on le verra ultérieurement. Le tube 15 recouvrant la tige 13 sur une partie importante de la longueur de l'enceinte 33, la tige 13 et le tube 15 présentent des surfaces 39 et 41 en regard de superficies importantes, de sorte que lorsque du gaz d'échange thermique est présent dans l'espace 37, un échange thermique important est assuré par conduction entre la tige 13 et le tube 15. Des passages 43 de circulation du gaz d'échange thermique sont pré-vus dans le tube 15 au voisinage du fond 35. Dans certaines variantes, des pas-sages sont également prévus dans le fond 35.

Ces passages 43 permettent d'accélérer le remplissage de l'espace 37 en gaz d'échange thermique, comme cela sera décrit par la suite. La surface 45 du fond 35 placée en regard de la deuxième borne 11 a de préférence une forme de calotte sphérique centrée sur l'axe L. La surface 47 de la borne 11 placée en regard a une forme complémentaire. Ces deux surfa- ces 45 et 47 ont le même rayon de courbure. Ces deux surfaces 45 et 47 convergent donc vers l'axe L, dans le sens allant de la première borne 9 vers la deuxième borne 11. Le tube d'échange thermique 15 est mobile dans l'enceinte 33, par rapport à la deuxième borne 11, entre une première position de transfert thermi- que plus faible avec la deuxième borne 11 et une position de transfert thermique plus important avec la deuxième borne 11. Ces deux positions sont des positions extrêmes, c'est-à-dire de fin de course. La première position de transfert thermique plus faible est illustrée par la figure. Dans cette position, le fond 35 est éloigné longitudinalement de la deuxième borne 11 et prend appui longitudinalement, dans le sens orienté vers la première borne 9, contre l'extrémité de la tige 13 éloignée de la première borne 9. 8 Dans la deuxième position de transfert thermique plus important (non-représentée), le fond 35 est éloigné longitudinalement de la tige 13 et est en appui longitudinal contre la borne 11. Les surfaces 45 et 47 sont alors emboîtées l'une dans l'autre assurant ainsi le centrage du tube 15 sur la borne 11. Le déplacement du tube d'échange thermique 15 est assuré grâce au dispositif 5 dont la structure et le fonctionnement vont maintenant être décrits. Le dispositif 5 comprend un noyau 49 ferromagnétique, par exemple une bague en fer doux, et des moyens 51 de création d'un champ magnétique dans l'enceinte 33, en l'occurrence avec des lignes de champ orientées longitudinalement. Le noyau 49 est fixé à l'extrémité du tube 15 opposée au fond 35. Plus précisément, le noyau 49 prolonge le tube 15 vers la première borne 9 et entoure la tige 13. Les moyens 51 de création d'un champ magnétique comprennent une première bobine 53 et une deuxième bobine 55 disposées longitudinalement l'une à côté de l'autre. La première bobine 53 est adjacente à la première borne 9 et la deuxième bobine 55 est adjacente à la première bobine 53. Les moyens 51 de création d'un champ magnétique sont montés sur le corps 3 à l'extérieur de l'enveloppe 17, et sont par exemple fixés par vissage à la borne 9.

Les moyens 51 de création d'un champ magnétique ne s'étendent pratiquement que sur la moitié gauche (sur la figure) du corps 3. Dans la région 57 intermédiaire entre les bobines 53 et 55, les moyens 51 comprennent une paroi de séparation 59. On observera que le noyau 49 reste radialement en regard, ou en tout cas au voisinage, de la paroi 59 et donc de la région intermédiaire 57 entre les deux bobines 53 et 55, lors du déplacement du tube 15. Lorsque le tube 15 est dans une position médiane entre ses deux positions extrêmes précitées, le noyau 49 en matériau magnétique doux est sensiblement centré sur la paroi de séparation 59.

Lorsque par exemple seule la première bobine 53 est mise sous tension, le noyau 49 se positionne vers la première bobine 53 de manière à maximiser le flux magnétique qui traverse le noyau 49, c'est-à-dire à déplacer le tube 15 vers sa première position. En d'autres termes, comme dans les moteurs à réluc- 9 tance variable, le noyau 49 va se déplacer pour pouvoir être traversé par un flux d'induction maximal et ainsi diminuer la réluctance. A l'inverse, lorsque seule la deuxième bobine 55 est alimentée, une force est engendrée tendant à amener le tube 15 dans sa deuxième position.

En alimentant une ou l'autre des bobines 53 et 55, on peut donc dé-placer le tube 15 entre sa première et sa deuxième position, et même commander le déplacement du tube 15 dans une multitude de positions intermédiaires entre ses deux positions extrêmes. A cette fin, l'interrupteur 1 peut comprendre un capteur 60 de détection de la position du tube 15 raccordé au système de commande 8. On notera que la polarisation des bobines 53 et 55 n'a pas d'influence sur le déplacement du tube 15 dès lors que le noyau est en matériau magnétique doux. Pour une application dans le domaine spatial, la force nécessaire au déplacement du tube 15 est extrêmement faible puisqu'il n'y a que les forces de frottements à vaincre. Pour une application au sol, la force requise pour déplacer le tube 15 peuvent être très faibles, par exemple de l'ordre de 0,4 N et chaque bobine peut être une bobine de 1500 Ampère-tours. Toujours dans les applications au sol, la force nécessaire au déplacement peut également être réduite dans des agence- ments où l'interrupteur 1 est placé en position horizontale. Dans ce cas égale-ment, comme dans les applications spatiales, la bobine 53 ou la bobine 55 peu-vent n'être alimentées que ponctuellement, juste pour déplacer le tube 15 dans la position souhaitée, l'alimentation étant supprimée une fois que le tube 15 a atteint la position requise.

Afin de réduire les échauffements par effet Joule, les bobines 53 et 55 peuvent être réalisées en fil supraconducteur. Le dispositif 7 d'introduction et d'extraction du gaz d'échange thermique 7 peut être par exemple une pompe miniature à adsorption. Une telle pompe comprend classiquement un bloc adsorbant 61 et une résistance chauffante 63.

Lorsque le bloc 61 n'est pas chauffée par la résistance 63, il adsorbe les molécules du gaz d'échange thermique préalablement introduit dans l'enceinte 33 grâce au canal (non-représenté) de premier remplissage. Le dispositif 7 extrait alors le gaz de l'enceinte 33. 10 Pour introduire à nouveau le gaz dans l'enceinte 33 de manière contrôlée, on chauffe, grâce à la résistance 63, le bloc 61 qui désorbe les molécules précédemment adsorbées. L'interrupteur 1 présente une configuration ouverte et une configura- tion fermée. Dans la configuration ouverte, le gaz d'échange thermique a été ex-trait de l'enceinte 33 par le dispositif 7 et le tube 15 est dans sa première position. Le seul échange thermique intervenant entre les bornes 9 et 11 est assuré par conduction thermique par l'intermédiaire de l'enveloppe externe 17. Toute- fois, celle-ci a été dimensionnée et son matériau choisi de telle sorte que le flux thermique correspondant est très faible et acceptable. Les bornes 9 et 11 n'établissent donc sensiblement pas de liaison thermique entre la première et la deuxième pièce. Dans la configuration fermée, le gaz d'échange thermique a été intro- duit dans l'enceinte 33 grâce au dispositif 7 et remplit notamment l'espace 37 entre le tube 15 et la tige 13. Les molécules du gaz entrent donc en collision avec les surfaces 39 et 41 du tube 15 et de la tige 13 en assurant ainsi un échange thermique significatif par conduction entre la tige 13 et le tube 15. Par ailleurs, le tube 15 est dans sa deuxième position. La surface 45 du tube 15 est donc au contact de la surface 47 de la borne 11 et assure ainsi un transfert thermique entre la borne 11 et le tube 15. Ainsi, un flux thermique important peut être transmis de la borne 9 à la borne 11 et donc entre les deux pièces auxquelles les deux bornes 9 et 11 sont reliées. Dans la configuration ouverte, le tube 15 n'étant pas solidaire de la borne 11 et donc désaccouplé ou encore libre par rapport à celle-ci, les risques de contact involontaire du tube 15 et de la tige 13 en cas d'effort exercé sur les bornes 9 et 11 sont très fortement réduits. Les risques de dégradation fonctionnelle de l'interrupteur 1 sont donc également réduits. De ce fait, il est en outre possible de réduire l'épaisseur e de l'espace 37 pour atteindre quelques m ou quelques dizaines de m. Les performances thermiques de l'interrupteur 1 peuvent ainsi être accrues par rapport à celles des interrupteurs à gaz classiques. 11 La conductance thermique est également élevée par rapport à celle des interrupteurs mécaniques classiques, tout en conservant une masse et un encombrement réduits et un fonctionnement fiable. Par ailleurs, on notera que le temps de passage entre la configuration fermée et la configuration ouverte peut être réduit par rapport au fonctionnement habituel d'un interrupteur thermique à gaz. En effet, afin de réduire ce temps de passage, on peut, pour passer en configuration ouverte, commencer par déplacer le tube 15 vers sa première position, ce qui va faire chuter très rapidement le transfert thermique entre le tube 15 et la borne 11, et donc entre la première et la deuxième pièce. Les passages 43 permettent également au gaz d'échange thermique de remplir rapidement l'espace 37 et d'en sortir rapidement et donc de réduire les temps de passage de la configuration ouverte à la configuration fermée et inversement.

A l'inverse, on peut ne pas utiliser de passages 43 pour que le tube 15 et la tige 13 forment un amortisseur à gaz permettant d'absorber les chocs, notamment en cas d'application dans le domaine spatial. En outre, dans l'exemple décrit précédemment, il est possible grâce au dispositif 5 de commander le déplacement du tube 15 jusqu'à une multitude de positions intermédiaire entre ses deux positions extrêmes. L'interrupteur 1 offre ainsi, une multitude de configurations intermédiaires entre la configuration ouverte et la configuration fermée, ces configurations correspondant à des conductances thermiques croissantes. On observera que la commande de l'interrupteur 1 pour atteindre ces configurations intermé-diaires est beaucoup plus aisée du fait qu'elle peut être réalisée par déplacement du tube 15 plutôt que par contrôle de la pression du gaz d'échange dans l'enceinte 33. Dans l'exemple décrit ci-dessus, le dispositif de déplacement 5 n'emploie pas d'aimant permanent et est donc moins sensible aux hautes tempé- ratures qui peuvent être atteintes, notamment lors du brasage de l'enveloppe externe 17 aux bornes 9 et 11. 12 De manière générale, d'autres dispositifs de déplacement 5 peuvent cependant être envisagés, par exemple des dispositifs comprenant des aimants permanents à la place du noyau 49. Ainsi, selon une variante, le noyau 49 peut être en matériau magnéti- que dur, aimanté selon la même direction que le champ magnétique produit par les moyens 51, l'enveloppe 17 restant en matériau amagnétique. Ceci nécessite toutefois qu'on effectue à proximité du noyau 49 dur, lors de l'assemblage de l'interrupteur thermique, une opération de soudage qui élève la température au-delà d'une valeur permettant de maintenir l'aimantation.

Cela peut être réalisé, par exemple, en fixant par collage l'enveloppe 17 à ses deux extrémités sur les bornes 9 et 11. Les bobines 53 et 55 peuvent alors avantageusement être remplacées par une seule et même bobine, par exemple située en position médiane entre les positions des bobines 53 et 55 du mode de réalisation précédent. La configura- tion de l'interrupteur 1 est alors déterminée par le sens du courant parcourant la bobine unique remplaçant les bobines 53 et 55. Dans l'exemple décrit précédemment, les surfaces 45 et 47 complémentaires permettent d'assurer un centrage du tube 15 par rapport à la borne 11 et donc à l'axe L.

Dans d'autres variantes, qui peuvent être éventuellement cumulées les unes avec les autres et avec les autres variantes décrites par ailleurs, on peut, afin d'éviter le phénomène de collage ou d'adhérence des surfaces 45 et 47 qui pourrait intervenir après leur mise en contact, utiliser des surfaces, qui tout en restant sensiblement complémentaires, ne le sont pas totalement. Ainsi, on peut utiliser des rayons de courbure différents pour les surfaces 45 et 47. Toujours pour éviter le phénomène de collage, on peut usiner les sur-faces 45 et/ou 47 pour qu'elles présentent une certaine rugosité, et/ou prévoir des entretoises pour éviter que, dans la deuxième position du tube 15, les surfa-ces 45 et 47 en regard soient en contact sur l'essentiel de leurs superficies.

De même, dans la deuxième position du tube 15, un espace peut être ménagé entre les surfaces 45 et 47, par exemple d'une épaisseur égale à e et plus généralement inférieure au libre parcours moyen du gaz d'échange thermique choisi, c'est-à-dire de quelques m ou quelques dizaines de m. Dans ce 13 cas, dans la deuxième position du tube 15, le transfert thermique entre le tube 15 et la borne 11 est assuré par conduction entre les surfaces 45 et 47. Pour assurer le centrage du tube 15 et plus généralement le positionnement, par rapport à la borne 11 d'autres formes de surfaces 45 et 47 peuvent être envisagées, par exemple des surfaces convergentes et notamment coniques. On observera que de manière générale, ce positionnement n'est pas nécessairement un centrage. Plus généralement encore, l'un des éléments d'échange thermique 13 et 15 sera un élément mâle et l'autre élément d'échange thermique un élément femelle recevant l'élément mâle. Leurs formes peuvent être variées. Par exemple, il peut s'agir de cylindres ayant des bases de formes autres que circulaires, par exemple triangulaires, carrées... On observera également que l'élément femelle n'est pas nécessairement borgne comme décrit précédemment, mais peut être ouvert à ses deux extrémités.

Plus généralement encore, les éléments 13 et 15 ne sont pas nécessairement des éléments mâles et femelles. II peut par exemple s'agir de peignes dont les dents sont destinées à s'engager les unes entre les autres. Il est également possible que le tube 15 soit mobile par rapport à la borne 11 afin d'assurer le découplage mécanique, sans pour autant que cette mobilité se traduise par des positions correspondant à des transferts thermiques sensiblement différents entre la borne 11 et le tube 15. End'autres termes, la conductance thermique de l'interrupteur 1 reste sensiblement constante par rapport à la borne 11, quelle que soit la position du tube 15. De même, l'élément mobile n'est pas nécessairement l'élément 15 décrit précédemment, mais peut être l'élément 13 destiné à être en liaison thermique avec la première borne 9. De même, on peut envisager que les deux éléments 13 et 15 soient mobiles par rapport aux bornes 9 et 11. Dans certaines variantes, par exemple destinées à fonctionner à des températures proches des températures ambiantes, l'interrupteur 1 peut ne pas comprendre de dispositif 7 d'introduction et d'extraction du gaz d'échange ther- mique. Le gaz d'échange thermique reste donc en permanence dans l'enceinte 33, même quand l'interrupteur est en configuration ouverte.

14 L'interrupteur thermique à gaz 1 décrit ci-dessus et ses différentes va-riantes peuvent être utilisés dans de nombreuses applications et ne sont aucunement limités aux températures cryogéniques et au domaine spatial.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Interrupteur thermique à gaz (1), du type comprenant : - une première borne (9) destinée à être reliée thermiquement à une première pièce, - une deuxième borne (11) destinée à être reliée thermiquement à une deuxième pièce, - une enceinte (33) de réception d'un gaz d'échange thermique, - un gaz d'échange thermique dans l'enceinte (33), - au moins un premier (13) et un deuxième (15) éléments d'échange thermique disposés dans l'enceinte (33) pour pouvoir être en liaison thermique respectivement avec la première borne (9) et la deuxième borne (11) et présenter des surfaces d'échange thermique (39, 41) en regard et séparées par un espace (37) destiné à être rempli par le gaz d'échange thermique présent dans l'enceinte afin d'échanger de la chaleur entre le premier (13) et le deuxième (15) éléments d'échange thermique, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments d'échange thermique (15) est mobile par rapport à sa borne respective (11).

2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte aussi un dispositif (7) d'introduction du gaz d'échange thermique dans l'enceinte (33) et d'extraction du gaz d'échange thermique de l'enceinte (33).

3. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément mobile d'échange thermique (15) est mobile entre au moins une position de transfert thermique plus important avec ladite borne (11) et ledit élément (15), et une position de transfert thermique plus faible entre ladite borne (11) et ledit élément (15), et en ce que l'interrupteur (1) comprend un dispositif (5) de déplacement dudit élément d'échange thermique (15).

4. Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans sa position de transfert thermique plus important, ledit élément mobile d'échange thermique (15) est au contact de sa borne respective (11).

5. Interrupteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément mobile d'échange thermique (15) et sa borne respective (11) présentent des surfaces (45, 47) sensiblement complémentaires pour positionner ledit élément d'échange thermique (15) par rapport à sa borne respective (11). 16

6. Interrupteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un (13) des éléments d'échange thermique est un élément mâle et l'autre élément d'échange thermique est un élément femelle (15) de réception de l'élément mâle (13).

7. Interrupteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élé-ment mobile d'échange thermique (15) est l'élément femelle.

8. Interrupteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément femelle mobile d'échange thermique (15) est un tube dont une extrémité est fermée par un fond (35).

9. Interrupteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube (15) est muni de passages (43) de circulation du gaz d'échange thermique au voisinage du fond (35) et/ou dans le fond (35).

10. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'élément mâle d'échange thermique (13) et l'élément femelle d'échange thermique (15) ont des formes sensiblement complémentaires.

11. Interrupteur selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'élément mâle (13) et l'élément femelle (15) d'échange thermique s'étendent le long d'un axe (L), et en ce que ledit élément mobile (15) d'échange thermique est mobile par translation le long dudit axe (L).

12. Interrupteur selon les revendications 4 et 11 prises en combinai-son, caractérisé en ce que les surfaces sensiblement complémentaires (45, 47) convergent vers ledit axe (L).

13. Interrupteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites surfaces (45, 47) sont des calottes sphériques.

14. Interrupteur selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement (5) comprend un noyau ferromagnétique (49) solidaire de l'élément mobile d'échange thermique (15) et des moyens (51) de création d'un champ magnétique dans l'enceinte (33).

15. Interrupteur selon l'une des revendications 3 à 14, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement (5) est apte à déplacer le tube (15) de manière contrôlée jusqu'à au moins une position intermédiaire entre la position de transfert thermique plus important et la position de transfert thermique plus faible.