FR2992716A1 - Structure poreuse pour fluide incorporant un conduit - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une structure poreuse (1) comprenant au moins un conduit métallique (2) dans lequel circule un premier fluide (F3) et contre lequel est disposé au moins un bloc de mousse métallique (5) à travers lequel circule un deuxième fluide (F4), caractérisé en ce que ledit conduit métallique (2) est fixé dans un logement ouvert réalisé sur une surface externe dudit bloc de mousse métallique (5) épousant la forme dudit conduit métallique (2).

Description

Le secteur technique de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur comprenant des canalisations métalliques. Les échangeurs de chaleur comprennent généralement deux circuits dans lesquels circulent un fluide à refroidir ou à réchauffer et un fluide capable de capter ou céder de l'énergie calorifique. Cette énergie est transmise d'un fluide à l'autre par des parois séparant les circuits l'un de l'autre.
Pour améliorer les échanges de chaleur la demande de brevet FR-2880106 prévoit, dans un espace de circulation, une mousse métallique ayant un réseau de porosités permettant un passage de fluide. Cette mousse métallique en liaison avec une paroi de séparation permet d'améliorer les échanges de chaleur. La demande de brevet WO-2007/126474 enseigne des plaques traversées par des canalisations et délimitant un espace de circulation dans lequel un bloc de mousse de profil trapézoïdal est maintenu. Le passage forcé du fluide dans un bloc de mousse augmente la surface d'échanges thermiques et ralentit sa vitesse de circulation tout en augmentant les turbulences. La demande de brevet WO-2005/054768 décrit un échangeur de chaleur agencé pour emprisonner des blocs de mousse 25 métallique au travers desquels circule un fluide afin d'augmenter les échanges de chaleur. Un inconvénient de tels échangeurs de chaleur est que leur structure est complexe et encombrante du fait de la nécessité d'aménager une ou plusieurs chambres de circulation 30 de fluide pour recevoir un bloc de mousse favorisant les échanges de chaleur. La demande de brevet US-2010/0266391 enseigne l'utilisation de mousse métallique comme barrière thermique. Elle enseigne notamment un élément creux comprenant une tête 35 élargie permettant la fixation d'un bloc de mousse et formant des canaux internes de refroidissement. Le bloc de mousse percé et serré contre l'élément creux permet l'évacuation de la chaleur. Un inconvénient de ce type de montage des blocs de mousse percés et associés à des conduites creuses est qu'il impose d'utiliser des conduites creuses rectilignes au coeur de la mousse. Il apparait ainsi un besoin de fournir un échangeur de 5 chaleur à la fois simple dans son mode de fabrication et permettant une adaptation à des configurations variées. Cet objectif est atteint grâce à un échangeur de chaleur comprenant au moins un conduit métallique dans lequel circule un premier fluide et contre lequel est disposé au moins un 10 bloc de mousse métallique à travers lequel circule un deuxième fluide, caractérisé en ce que ledit conduit métallique est fixé dans un logement ouvert réalisé sur une surface externe dudit bloc de mousse métallique épousant la forme dudit conduit métallique. 15 Selon une particularité de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend une pluralité de blocs de mousse métallique comprenant chacun au moins un logement ouvert dans chacun desquels ledit conduit métallique est fixé, ces blocs de mousse métallique s'appuyant les uns contre les autres et 20 entourant ledit conduit métallique. Selon une autre particularité de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend une pluralité de conduits métalliques, chaque bloc de mousse métallique comprenant un ou plusieurs logements ouverts de réception d'un ou plusieurs desdits 25 conduits métalliques. Selon une autre particularité de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend plusieurs couches de blocs de mousse métallique prenant en sandwich des conduits métalliques, les blocs de mousses métallique étant constitués de deux types 30 différents dont un type de bloc de mousse d'extrémité comprenant des logements sur une face et un type de bloc de mousse intermédiaire comprenant des logements sur deux faces opposées. Selon une autre particularité de l'invention, ledit bloc 35 de mousse métallique est délimité par des faces planes, ledit logement ouvert s'étendant d'une face à l'autre dudit bloc de mousse métallique entre deux faces parallèles l'une à l'autre et/ou entre deux faces perpendiculaires l'une à l'autre.
Selon une autre particularité de l'invention, ledit logement ouvert, de forme correspondant à celle dudit conduit métallique, comprend au moins une portion coudée disposée entre deux ouvertures débouchant de part et d'autre du bloc de mousse métallique. Selon une autre particularité de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend une chambre renfermant ledit bloc de mousse métallique et comprenant une entrée et une sortie pour le deuxième fluide.
Selon une autre particularité de l'invention, ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique par brasage. Selon une autre particularité de l'invention, le brasage est obtenu par des cordons de brasage disposés 15 longitudinalement sur chaque conduit métallique, les cordons étant disposés successivement à égale distance. Selon une autre particularité de l'invention, ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique par soudage réalisé par impulsion électromagnétique. 20 Selon une autre particularité de l'invention, ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique par collage au moyen d'une colle thermiquement conductrice. Selon une autre particularité de l'invention, ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique 25 par une liaison mécanique obtenue par déformation dudit conduit métallique par passage d'un noyau à l'intérieur dudit conduit métallique ou par magnétoformage. Selon une autre particularité de l'invention, ledit bloc de mousse métallique est du type obtenu par moulage à partir 30 d'un ensemble de précurseurs se présentant sous la forme de billes constituées d'un mélange de 12 à 25% de liant organique, 72 à 87% de chlorure de sodium et de 1 à 3% de kalinite. Selon une autre particularité de l'invention, les 35 précurseurs présentent un diamètre de l'ordre de 1 à 10 mm et préférentiellement de 4 mm, la mousse métallique ayant une porosité comprise entre 62% et 85%. Selon une autre particularité de l'invention, les précurseurs comprennent 17% de farine de grains, 81% de chlorure de sodium et 2% de kalinite ou 13% de farine de grains, 84% de chlorure de sodium et 3% de kalinite, ou bien 24% de farine de grains, 74,5% de chlorure de sodium et 1,5% de kalinite. Selon une autre particularité de l'invention, le moulage est réalisé par au moins une étape de maintien à une température comprise entre 300°C et 600°C pour activer la kalinite avant l'introduction de métal fondu.
Selon une autre particularité de l'invention, la mousse métallique constituant ledit bloc de mousse métallique est réalisée en aluminium. Un tout premier avantage de l'invention est que l'échangeur de chaleur selon l'invention est de fabrication 15 simple tout en conservant une adaptabilité à de nombreuses configurations. Un autre avantage réside dans la possibilité de prévoir des blocs de mousse métallique génériques en fonction des diamètres et des formes de conduits métalliques avec lesquels 20 ils sont utilisés, pour fabriquer une grande variété d'échangeurs de chaleur. Un autre avantage est que l'invention permet la réalisation d'une liaison métallographique, également désignée par liaison intime, qui optimise les performances 25 thermiques en supprimant les ponts thermiques. D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemple en relation avec des dessins sur lesquels : 30 - la figure 1 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 2 représente une vue de dessus du bloc de mousse métallique et du conduit métallique de l'échangeur de la figure 1; 35 - la figure 3 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention ; - les figures 4 et 5 représentent chacune une vue de face d'un échangeur de chaleur selon l'invention ; - la figure 6 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention équipé de deux conduits métalliques ; - la figure 7 représente une vue de dessus montrant le 5 bloc de mousse métallique et les deux conduits métalliques de l'échangeur de chaleur de la figure 6 ; - les figures 8a et 8b représentent chacune une vue de face d'un échangeur de chaleur obtenu à partir de deux types de blocs de mousse métallique générique ; 10 - la figure 9 représente une vue de face d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - les figure 10a et 10b représentent chacune une vue en perspective de blocs de mousse pouvant être utilisés pour réaliser l'échangeur de chaleur de la figure 9 ; 15 - la figure 11 représente une vue de côté d'un échangeur de chaleur selon l'invention comprenant une chambre disposée autour de deux blocs de mousse métallique. L'invention va à présent être décrite avec davantage de détails. 20 La figure 1 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur 1 comprenant un conduit métallique 2 fixé dans un bloc de mousse métallique 5. Un premier fluide F3 circule dans le conduit métallique 2 et deuxième fluide F4 circule à travers le bloc de mousse métallique 5. 25 Les fluides F3 et F4 peuvent se présenter sous la forme liquide ou gazeuse, ou liquide et gazeuse tels que les fluides à changement de phase. Dans le cas de deux fluides sous forme liquide, le premier liquide est guidé dans le conduit métallique 2 et une chambre est disposé autour du 30 bloc de mousse 5. Un exemple de chambre disposée autour d'un bloc de mousse sera décrit par la suite. Le conduit métallique 2 est disposé partiellement à l'intérieur d'un logement ouvert 7 réalisé, en creux, sur une surface externe du bloc de mousse métallique 5 et contre ce 35 logement. La fixation du bloc de mousse métallique dans son logement est par exemple réalisée par brasage. De la brasure 6 est notamment représentée à la zone de contact entre le bloc de mousse métallique 5 et le conduit métallique 2. On prévoit des bandes de matière d'apport pour le brasage, à distance les unes des autres. Un contact est réalisé au niveau des bandes de brasage.
Pour la fixation par brasage, on chauffe le conduit métallique avec le métal d'apport disposé sur une surface en contact avec le bloc de mousse métallique. Pour la fixation par brasage, le métal d'apport tel que par exemple des fils d'alliage d'aluminium, peut être déjà en 10 place ou rapporté sur le ou les conduits, avant leur chauffage. Le métal d'apport pour le brasage peut se présenter sous forme de cordons ou de feuillards d'alliage d'aluminium. Dans le cas de cordons, la matière d'apport se répand par 15 capillarité. On peut également chauffer le ou les blocs de mousse métallique et le ou les conduits métalliques avant leur fixation. On peut également utiliser des conduits métalliques avec 20 la couche de brasage déjà présente sur ces derniers, ces conduits étant désignés par tubes bi-matières. Un tube bimatière peut se présenter sous la forme d'un tube à deux couches de deux alliages d'aluminium différents, la température de fusion de l'alliage externe étant inférieure à 25 celle de l'alliage interne. Un tube bi-matière peut également se présenter sous la forme d'un tube en alliage d'aluminium recouvert d'une couche activée par la chaleur et détruisant la couche d'oxyde d'aluminium. Le brasage peut aussi être réalisé en chauffant le 30 conduit métallique et en faisant fondre la mousse métallique localement. Cette fixation peut aussi être réalisée selon un autre type de soudure et notamment la soudure par impulsion électromagnétique. La soudure par impulsion électromagnétique 35 est avantageusement particulièrement rapide et réalisée sans apport de métal. Une liaison intime est ainsi créée entre un bloc de mousse métallique et le conduit métallique sur une épaisseur de quelques centièmes de millimètres. Cette liaison intime se présente généralement sous la forme de vaguelettes. La fixation du conduit métallique avec le bloc de mousse métallique peut aussi être réalisée par collage au moyen d'une colle thermiquement conductrice. De telles colles 5 thermiquement conductrices incorporent généralement des particules de carbones ou des particules de métal. Le conduit 2 est de section circulaire et le logement ouvert, de section en arc de cercle, correspond à la forme du conduit. Ainsi le logement ouvert est prévu pour une surface 10 de contact optimisée. On peut aussi utiliser des conduits métalliques de section ovale et des logements de section en arc d'ovale. On peut aussi utiliser des conduits métalliques et leurs logements selon d'autres types de section arrondie ou polygonales telles que rectangulaires, hexagonales, 15 octogonales ou décagonales. La figure 2 représente une vue de dessus du bloc de mousse métallique 5 et du conduit métallique 2 de l'échangeur de la figure 1. La forme du logement ouvert 7 en vue de dessus correspond également à la forme du conduit 2. Ainsi le 20 logement ouvert est encore prévu pour une surface de contact optimisée. Toute la surface du logement vient notamment en contact avec le conduit métallique. Le logement ouvert 7 comprend une portion coudée 9 disposée entre deux ouvertures 10 débouchant de part et 25 d'autre du bloc de mousse métallique 5. Le conduit 2 comprend également une portion coudée 16 destinée à être fixée contre la portion coudée 9 du logement ouvert 7. La figure 3 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur la dans lequel un conduit métallique 2 30 est disposé dans un logement ouvert 7a d'un bloc de mousse métallique 5a. Le conduit métallique 2 est de section circulaire et de forme sinueuse en vue de dessus. Le logement ouvert 7a est de forme sinueuse, en vue de dessus, correspondant à celle du conduit métallique 2. Le 35 logement ouvert 7a comprend une portion inférieure 14 en arc de cercle fixée, par exemple par brasage, au conduit métallique 2. Cette portion inférieure 14 se prolonge tangentiellement par une portion supérieure 15 qui suit par - 2992716 8 ailleurs les courbures du conduit métallique pour permettre son insertion puis sa fixation à la portion inférieure 14. Comme représenté à la figure 3 le bloc de mousse métallique 5a utilisé peut être réalisé selon diverses 5 formes, en fonction des besoins. Dans le cas d'un logement ouvert 7a d'une profondeur plus importante que le demi-diamètre du conduit métallique 2, tel que représenté à la figure 3, un autre mode de fixation du conduit métallique avec le bloc de mousse métallique peut 10 être réalisé par le passage d'un noyau dans le conduit métallique 2. Le conduit métallique est ainsi élargi pour déformer le bloc de mousse métallique et réaliser la fixation. Le noyau peut présenter une forme en olive ou une forme sphérique. Avant la déformation mécanique, on bloque le 15 conduit métallique par un bloc de mousse métallique complémentaire ou par un autre organe mécanique de blocage temporaire. Les figures 4 et 5 représentent chacune une vue de face d'un échangeur de chaleur dans lequel le conduit métallique 2 20 est entouré complètement au moyen de plusieurs blocs de mousse métallique. Sur la figure 4, les deux blocs de mousse métallique 5b et 5c comprennent chacun un logement 7b et 7c de section en demi-cercle pour entourer le conduit métallique 2 de section 25 circulaire. Ces deux blocs sont disposés l'un contre l'autre selon un plan de jonction 17. Les logements 7b et 7c forment une surface de contact continue autour du conduit métallique 2. Pour le montage on réalise une fixation, par exemple par 30 brasage, du conduit métallique avec les blocs de mousse métallique 5c et 5b. De la brasure 6 est représentée autour du conduit 2. La liaison par soudure ou par collage entre le conduit métallique 2 et les blocs de mousse métallique 5b et 5c 35 permet une diffusion efficace de la chaleur. Des flux de chaleurs D18 sont représentés. Les flux de chaleurs D18 s'étendent principalement radialement. Le fait de ne pas souder l'un à l'autre les blocs de mousse métallique 5b et 5c ne gêne donc pas les échanges de chaleur. La figure 5 représente un conduit métallique complètement entouré par quatre blocs de mousse métallique. Chacun des blocs de mousse métallique 5d, 5e, 5f et 5g, comprend une 5 surface 7d, 7e, 7f et 7g formant un logement et épousant la forme du conduit métallique 2. Le conduit métallique présente une section circulaire et les logements 7d, 7e, 7f et 7g présentent une section en quart de cercle. Les blocs de mousse métallique sont fixés au conduit métallique par 10 exemple par brasage. Les soudures de tous les conduits métalliques peuvent être réalisées simultanément ou séquentiellement. Les plans de contact 19 entre les blocs métalliques sont disposés radialement et ne gênent pas les échanges de chaleur 15 se déroulant principalement selon des flux radiaux D18. La figure 6 représente une vue en perspective d'un échangeur de chaleur comprenant deux conduits métalliques. La figure 7 représente, en vue de dessus, le bloc de mousse métallique et les deux conduits métalliques de l'échangeur de 20 chaleur de la figure 6 avant leur assemblage. Les conduits métalliques 2c et 2b sont fixés, par exemple par brasage, au bloc de mousse métallique 5h. Le bloc de mousse métallique 5h comprend deux logements ouverts 7c et 7b réalisé chacun de façon à épouser la forme d'un des deux 25 conduits métalliques 2c ou 2b. Le logement ouvert 7c est rectiligne et de section en demi-cercle pour épouser la forme du conduit métallique 2c rectiligne et de section circulaire. Le logement ouvert 7b est sinueux et de section en demi- 30 cercle pour épouser la forme du conduit métallique 2b sinueux et de section circulaire. Dans certaines applications il peut être avantageux de réaliser un échangeur de chaleur sur une portion de conduit métallique sinueux comprenant plusieurs coudes successifs. 35 Un bloc de mousse métallique peut avantageusement être obtenu directement par moulage. Un bloc de mousse métallique peut aussi comprendre un nombre plus important de logements et être fixé, par exemple 4. 2992716 10 par brasage, à un nombre correspondant de conduits métalliques. La figure 8a représente un échangeur de chaleur 64 réalisé à partir de deux types de blocs de mousse métallique 5 66 et 67. Les blocs de mousse métallique 66 d'extrémité comprennent un nombre déterminé de logements sur une de leur face. Les blocs de mousse métallique 67 intermédiaires comprennent le même nombre déterminé de logements sur deux de 10 leurs faces opposées. Les sections des logements couvrent une demi-section des conduits métalliques. Les conduits métalliques 2 sont ainsi pris en sandwich. Le nombre de logements peut être de 2, 3, 4 voire d'une à 15 quelques dizaines. Par ailleurs le nombre de couches peut être réglé lors de la fabrication de l'échangeur de chaleur. De façon avantageuse la puissance thermique de l'échangeur de chaleur peut ainsi être réglée lors de sa fabrication à partir de 20 blocs de mousse métalliques génériques 66 et 67. Il est notamment avantageux de dimensionner l'échangeur de chaleur pour intégrer un nombre déterminé de conduits métalliques. Les conduits peuvent être disposés alignés d'une couche à l'autre ou en quinconce comme représenté à la figure 8b. 25 La figure 8b représente également un échangeur de chaleur 65 construit à l'aide de deux types de blocs de mousse métallique 68 et 69. Les conduits métalliques 2 disposés en quinconce permettent une optimisation de la surface de contact entre le fluide circulant dans la mousse métallique 30 et les conduits métalliques. Par ailleurs les turbulences à l'intérieur des blocs de mousse métallique 68 et 69, dues aux obstacles constitués par les conduits métalliques 2 sont également optimisées. La figure 9 représente une vue de face de conduits 35 équipés de blocs de mousse métallique pour réaliser un échangeur de chaleur. Pour la clarté du dessin, la brasure ou d'autres moyens de fixation n'ont pas été représentés. Le montage a été réalisé avec quatre types de blocs de mousse métallique disposés sur quatre couches. Un bloc de mousse 31 inférieur, sur la première couche, comprend deux logements de section en demi-cercle. Les deuxième, troisième et quatrième couches de blocs de mousse sont réalisées à l'aide de blocs 5 de mousse 32 et 33 comprenant chacun un logement de section en quart de cercle. Un bloc de mousse 34 s'étendant sur les quatrième et troisième couches comprend deux logements de section en quart de cercle. Quatre couches de blocs de mousse peuvent ainsi entourer complètement les quatre conduits 10 métalliques. Les logements ouverts qui épousent la forme des conduits, permettent une bonne diffusion radiale de la chaleur entre un conduit métallique et un bloc de mousse métallique. La chaleur dans un bloc de mousse métallique est ensuite 15 transportée par le deuxième fluide traversant les blocs de mousse métallique. La figure 10a représente une vue en perspective des blocs de mousse utilisés à la figure 9. De tels blocs de mousse métallique peuvent être obtenus directement par moulage. Il 20 est avantageusement possible de réaliser des blocs de mousse métallique génériques pouvant s'adapter à de multiples configurations. Le bloc de mousse 32 est délimité par six faces planes parallèles deux à deux et se joignant à angle droit. Le 25 logement ouvert 40, de section en quart de cercle, s'étend d'une face à l'autre dudit bloc de mousse métallique 32 entre deux faces 8a et 8b parallèles l'une à l'autre et entre deux faces 8c et 8d perpendiculaires l'une à l'autre. Le bloc de mousse métallique 33 est délimité par quatre 30 faces planes 46 et 47 parallèles deux à deux et se joignant à angle droit. Ces faces 46 et 47 sont perpendiculaire à une base 49 du bloc de mousse métallique 33. Ces faces 46 et 47 sont également prolongées par un logement 48 de section en quart de cercle. 35 Le bloc de mousse métallique 34 comprend une face supérieure 44 plane rectangulaire prolongée, sur deux bords opposés, par deux faces planes rectangulaires 43 et sur deux autres bords opposés, par deux faces planes 46 en T. Les bords de cette surface en T se prolongent par ailleurs par deux logements 41 de section en quart de cercle. Ces deux logements 41 sont disposés chacun dans le prolongement d'une surface plane rectangulaire 42. La base 45 du bloc de mousse en T est parallèle à la surface supérieure 44 du bloc de mousse en T. Le bloc de mousse métallique 31 est délimité par des faces planes latérales parallèles deux à deux et se joignant perpendiculairement. Ces faces latérales sont prolongées perpendiculairement par une base 52 ainsi que par des logements 50 et 51 et par des surfaces supérieures 53. La base 52 du bloc de mousse métallique 31 est parallèle aux trois surfaces supérieures planes rectangulaires 53 entre lesquelles sont aménagés les deux logements ouverts 50 et 51.
Ces logements ouverts 50 et 51 présentent chacun une section en demi-cercle. La figure 10b représente des blocs de mousse métalliques 57, 58, 59 et 60 de mêmes formes que ceux de la figure 10a et comprenant des logements 40, 41, 48, 50 et 51 comprenant eux-20 mêmes des empreintes 61 de réception de cordons de brasage. Les blocs de mousse métallique précédemment décrits en relation avec les figures 9, 10a et 10b sont réalisés pour des conduits métalliques droits mais on peut aussi prévoir des blocs de mousse métalliques pour un ensemble de conduits 25 métalliques présentant une ou plusieurs courbures, comme précédemment décrit. La figure 11 représente une vue de côté schématisée d'un échangeur de chaleur comprenant une chambre 11 disposée autour des deux blocs de mousse métallique 54 et 55 eux-mêmes 30 disposés autour d'un conduit métallique 2. Le conduit métallique 2 est en communication avec un organe d'entrée 62 et un organe de sortie 63 qui peuvent être réalisés sous la forme de collecteurs. Les collecteurs permettent une communication avec plusieurs conduits métalliques disposés 35 dans la chambre 11. La chambre 11 est formée par des surfaces extérieures du conduit métallique 2, par un carter 56 et par les organes 62 et 63 d'entrée et de sortie. Le carter 56 peut notamment être lié aux collecteurs d'entrée et de sortie. Le carter 56 comprend également une entrée 12 et une sortie 13 pour le deuxième fluide. Le deuxième fluide circulant à travers la mousse métallique peut notamment être 5 sous forme liquide, gazeuse ou liquide et gazeuse. Un type de mousse métallique va maintenant être décrite plus en détails. La mousse métallique a par exemple une porosité comprise entre 62 et 85%. Il va de soi que la porosité correspond au 10 pourcentage du volume d'espaces libres par rapport au volume total de la mousse métallique. La mousse métallique peut avantageusement être exempte de résidus et présenter une absence de corrosion par l'utilisation d'une préforme particulière. 15 Dans la suite de la description, on entendra par précurseurs les billes formées à partir d'un mélange à base de chlorure de sodium. Le liant organique peut être un hydrate de carbone, par exemple de la farine de grains. Dans la suite de la description, on s'attachera plus 20 particulièrement à la farine, sans que cela constitue une limitation de l'invention tant que le composé utilisé joue son rôle de liant organique. Ainsi, la farine peut être celle communément obtenue à partir de grains de céréale tels le blé, l'orge, le sorgho ou 25 le seigle. Bien entendu, d'autres farines végétales peuvent être utilisées. Cette farine est, bien entendu, tamisée afin d'obtenir une granulométrie sensiblement constante. On peut utiliser une farine ayant une granulométrie de l'ordre de 200 pm et avantageusement inférieure à 150 pm. 30 Le chlorure de sodium utilisé présente un diamètre de grains inférieur ou égal à 200 pm, avantageusement inférieure à 150 pm. On choisira de préférence une granulométrie de la farine et du chlorure de sodium proche l'une de l'autre. Pour réaliser les précurseurs en vue de constituer la 35 préforme, on opère de la manière suivante ou équivalente. Le mélange initial est constitué de 12 à 25% de liant organique, par exemple de la farine de grains, de 72 à 87% de chlorure de sodium et de 1 à 3% de kalinite. Il s'agit bien entendu de pourcentage en masse. Le mélange est réalisé en versant le liant organique dans le sel sous agitation puis la kalinite. Le bloc de mousse métallique est alors du type obtenu par moulage à partir d'un ensemble de précurseurs particuliers.
Le mélange intime ainsi obtenu est ensuite répandu et soumis à une granulation sur lit d'air fluidisé. Cette manière de faire permet d'obtenir une granulométrie des précurseurs régulière et contrôlée, de l'ordre de 1 à 10 mm. Avantageusement, le diamètre des précurseurs est de l'ordre de 4 mm. Les précurseurs obtenus sont secs et rigides et se présentent sous la forme d'ellipsoïdes ou de sphères. Le choix de la kalinite permet d'obtenir une mousse métallique présentant tout d'abord comme avantage l'absence de corrosion ou d'oxydation de la mousse métallique. Un autre avantage réside dans le contrôle de la porosité qu'il est possible d'ajuster en fonction de la taille des précurseurs et des connections possibles entre les précurseurs (agglomération par exemple par humidification). On sait que la kalinite est un sulfate minéral ou alun de 20 potassium de formule KA1(SO4)2.11H20 ou KA1(SO4)2.12H20 dont le point de fusion est de l'ordre de 92°C à 93°C. On a noté avantageusement que la kalinite devient anhydre à une température de l'ordre de 200°C. Elle permet d'évacuer toutes les molécules d'eau résiduelles présentes dans les 25 précurseurs lors de la montée en température du moule et ainsi de libérer des espaces intermoléculaires dans les précurseurs. La préforme peut par exemple être constituée de précurseurs comprenant 17% de farine de grains, 81% de 30 chlorure de sodium et 2% de kalinite. La préforme peut par exemple être constituée de précurseurs comprenant 13% de farine de grains, 84% de chlorure de sodium et 3% de kalinite. La préforme peut par exemple être constituée de précurseurs comprenant 24% de farine de grains, 74,5% de 35 chlorure de sodium et 1,5% de kalinite. Pour mettre en oeuvre la préforme, on s'y prend de la manière suivante ou de façon équivalente. On introduit les précurseurs dans un moule sans qu'ils soient agglomérés entre eux et la préforme ainsi obtenue a la forme du moule utilisé. Bien entendu, la forme interne du moule dépend de la forme finale du bloc de mousse métallique qu'on veut obtenir. Les précurseurs peuvent être éventuellement densifiés par vibration mécanique du moule afin de réduire l'espace libre entre ces précurseurs. On place alors le moule renfermant la préforme dans un four et de façon à ce que le moule soit traversé par un courant d'air. Le moule est alors chauffé progressivement à une température comprise entre 300 et 600 °C et on maintient cette température pendant 10 à 40 mn. Pendant toute la durée du chauffage, on fait circuler un courant d'air à travers la préforme. Cette circulation d'air dans le moule permet l'activation rapide de la kalinite et participe à la pyrolyse des précurseurs. On introduit ensuite le métal en fusion pour remplir les espaces libres entre les précurseurs, puis on laisse refroidir avant de laver la mousse métallique. En variante, on peut activer la kalinite avant l'introduction des précurseurs dans le moule. Dans ce cas, la montée en température sous atmosphère des précurseurs s'effectue pendant 15 mn, puis on introduit les précurseurs dans le moule, on densifie et on coule le métal fondu. Les conditions d'utilisation du métal en fusion sont bien 25 connues dans les opérations de fonderie et il n'est pas nécessaire de les décrire en détail. Durant la montée en température, on réalise la pyrolyse de la préforme qui permet l'activation de la kalinite et en conséquence une meilleure dissolution de la préforme après la 30 formation du milieu poreux de mousse métallique. Cette dissolution est très rapide et apparaît sous forme effervescente et les précurseurs sont alors évacués sans difficulté. Après lavage, l'état de surface de la mousse métallique 35 obtenue ne présente aucun résidu salin ou carboné et son état de surface ne présente aucune corrosion et/ou oxydation. Il n'y a donc pas de réaction entre le métal et le chlorure de sodium contrairement aux mousses métalliques obtenues suivant les procédés de l'art antérieur. Le bloc de mousse est avantageusement mieux résistant à la soudure. En effet un tel bloc de mousse présente une structure qui ne s'écroule pas sous l'effet de la chaleur. En outre les surfaces exemptes de résidus permettent une jonction par soudure plus résistante ainsi que par collage. Les blocs de mousse métallique pourront être réalisés en aluminium ou en alliage d'aluminium. L'alliage référencé AS7 est par exemple utilisé à cette fin. Bien entendu, d'autres métaux peuvent être utilisés pour fabriquer des blocs de mousse métallique comme par exemple le zinc ou le magnésium. De façon générale, on peut utiliser les métaux ou alliages métalliques dont le point de fusion est inférieur à 750 °C. Des noyaux de fonderie peuvent être disposés au sein de 15 la préforme pour réaliser des chemins particuliers. Le métal en fusion peut être introduit sous pression en étant injecté dans le moule ou par gravité naturelle. On peut prévoir avant introduction de la préforme dans le moule, une étape d'humidification et de séchage des 20 précurseurs. L'humidification permet d'agglomérer entre eux les précurseurs et d'augmenter la densité relative de la préforme, de contrôler les caractéristiques morphologiques de la mousse métallique en particulier au niveau du diamètre de col et de brin.
25 Le col correspond à l'ouverture entre les pores de la mousse qui correspond à la cavité laissée libre par les sphères de précurseurs après extraction. Le brin constitue le squelette de la mousse métallique, c'est-à-dire l'espace entre les sphères de précurseurs. Cette humidification est 30 réalisée avec 3 à 10% d'eau par rapport à la masse des précurseurs. Il va de soi que le séchage peut être réalisé pendant la pyrolyse en raison du courant d'air circulant au sein de la préforme. Il doit être évident pour l'homme du métier que la 35 présente invention permet d'autres variantes de réalisation. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés comme illustrant l'invention définie par les revendications jointes. 4

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Echangeur de chaleur (1) comprenant au moins un conduit métallique (2) dans lequel circule un premier fluide (F3) et contre lequel est disposé au moins un bloc de mousse métallique (5) à travers lequel circule un deuxième fluide (F4), caractérisé en ce que ledit conduit métallique (2) est fixé dans un logement ouvert (7) réalisé sur une surface externe dudit bloc de mousse métallique (5) épousant la forme dudit conduit métallique (2).
  2. 2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de blocs de mousse métallique (5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g) comprenant chacun au moins un logement ouvert (7b, 7c, 7d, 7e, 7f) dans chacun desquels ledit conduit métallique (2) est fixé, ces blocs de mousse métallique (5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g) s'appuyant les uns contre les autres et entourant ledit conduit métallique (2).
  3. 3. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de conduits métalliques (2a, 2b), chaque bloc de mousse métallique (5h) comprenant un ou plusieurs logements ouverts (7a, 7b) de réception d'un ou plusieurs desdits conduits métalliques (2a, 2b).
  4. 4. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs couches de blocs de mousse métallique prenant en sandwich des conduits métalliques (2), les blocs de mousse métallique étant constitués de deux types différents dont un type de bloc de mousse d'extrémité (66, 68) comprenant des logements sur une face et un type de bloc de mousse intermédiaire (67, 69) comprenant des logements sur deux faces opposées.
  5. 5. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bloc de mousse métallique (32) est délimité par des faces planes (8a, 8b, 8c, 8d), ledit logement ouvert (40) s'étendant d'une face à l'autre dudit bloc de mousse métallique (32) entre deux faces (8a, 8b) parallèles l'une à l'autre et/ou entre deux faces (8c, 8d) perpendiculaires l'une à l'autre.
  6. 6. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit logement ouvert (7), de forme correspondant à celle dudit conduit métallique (2), comprend au moins une portion coudée (9) disposée entre deux ouvertures (10) débouchant de part et d'autre du bloc de mousse métallique (5).
  7. 7. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre (11) renfermant ledit bloc de mousse métallique (54, 55) et comprenant une entrée (12) et une sortie (13) pour le deuxième fluide.
  8. 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique par brasage.
  9. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le brasage est obtenu par des cordons de brasage disposés longitudinalement sur chaque conduit métallique, les cordons étant disposés successivement à égale distance.
  10. 10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique par soudage réalisé par impulsion électromagnétique.
  11. 11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 25 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit métallique est fixé audit bloc de mousse métallique par collage au moyen d'une colle thermiquement conductrice.
  12. 12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit métallique est fixé 30 audit bloc de mousse métallique par une liaison mécanique obtenue par déformation dudit conduit métallique par passage d'un noyau à l'intérieur ou par magnétoformage dudit conduit métallique.
  13. 13. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des 35 revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bloc de mousse métallique (5) est du type obtenu par moulage à partir d'un ensemble de précurseurs se présentant sous la forme de billes constituées d'un mélange de 12 à 25% de liantorganique, 72 à 87% de chlorure de sodium et de 1 à 3% de kalinite.
  14. 14. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que les précurseurs présentent un diamètre de l'ordre de 1 à 10 mm et préférentiellement de 4 mm, la mousse métallique ayant une porosité comprise entre 62% et 85%.
  15. 15. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que le moulage est réalisé par au moins une étape de maintien à une température comprise entre 300°C et 600°C pour activer la kalinite avant l'introduction de métal fondu.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110252998A (zh) * 2019-05-06 2019-09-20 上海大学 竹节或类竹节形式的轻质复合材料的制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014118177A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 Mayser Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von metallischen Formkörpern, metallischer Formkörper und Verfahren zum Ausbilden eines Bauteils mit einem Wärmetauscher
DE102014118178A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 Mayser Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen einer metallischen Struktur

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210166A (en) * 1959-03-24 1965-10-05 Minnesota Mining & Mfg Cast porous metal
GB2024066A (en) * 1978-06-28 1980-01-09 Hitachi Ltd Method for the production of heat exchangers
JPS555151A (en) * 1978-06-28 1980-01-16 Hitachi Ltd Production of heat exchanger
FR2693791A1 (fr) * 1992-07-16 1994-01-21 Commissariat Energie Atomique Echangeur de chaleur compact et à haut coefficient d'échange thermique entre une phase liquide et une phase gazeuse en écoulement.
WO2002093644A2 (fr) * 2001-05-14 2002-11-21 M.Pore Gmbh Echangeur de chaleur
WO2008099014A1 (fr) * 2007-02-16 2008-08-21 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Article en métal poreux et procédé de production d'un article en métal poreux

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE520002T1 (de) 2003-11-24 2011-08-15 Wieland Werke Ag Zweifluidwärmetauscher mit offenporiger struktur
FR2880106B1 (fr) 2004-12-29 2007-06-01 Framatome Anp Sas Dispositif d'echange de chaleur entre deux fluides comportant des couches de mousse metallique
US20070228113A1 (en) 2006-03-28 2007-10-04 Dupree Ronald L Method of manufacturing metallic foam based heat exchanger
US8313288B2 (en) 2007-09-06 2012-11-20 United Technologies Corporation Mechanical attachment of ceramic or metallic foam materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210166A (en) * 1959-03-24 1965-10-05 Minnesota Mining & Mfg Cast porous metal
GB2024066A (en) * 1978-06-28 1980-01-09 Hitachi Ltd Method for the production of heat exchangers
JPS555151A (en) * 1978-06-28 1980-01-16 Hitachi Ltd Production of heat exchanger
FR2693791A1 (fr) * 1992-07-16 1994-01-21 Commissariat Energie Atomique Echangeur de chaleur compact et à haut coefficient d'échange thermique entre une phase liquide et une phase gazeuse en écoulement.
WO2002093644A2 (fr) * 2001-05-14 2002-11-21 M.Pore Gmbh Echangeur de chaleur
WO2008099014A1 (fr) * 2007-02-16 2008-08-21 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Article en métal poreux et procédé de production d'un article en métal poreux

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CONDE Y ET AL: "Replication processing of highly porous materials", ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, WILEY VCH VERLAG, WEINHEIM, DE, vol. 8, no. 9, 1 September 2006 (2006-09-01), pages 795 - 803, XP009100381, ISSN: 1438-1656, DOI: 10.1002/ADEM.200600077 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110252998A (zh) * 2019-05-06 2019-09-20 上海大学 竹节或类竹节形式的轻质复合材料的制备方法
CN110252998B (zh) * 2019-05-06 2021-12-03 上海大学 竹节或类竹节形式的轻质复合材料的制备方法

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