FR3129200A1 - Cellule thermoacoustique comprenant une enveloppe en matériau composite - Google Patents

Abstract

L’invention se rapporte à une cellule thermoacoustique (1) comprenant une enveloppe (14) formant une coque (15) en matériau composite obtenue de préférence par enroulement filamentaire. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Cellule thermoacoustique comprenant une enveloppe en matériau composite

L’invention se rapporte au domaine des machines thermoacoustiques.

État de la technique antérieure

De manière connue en soi, une machine thermoacoustique est une machine thermique dans laquelle se réalise, selon le principe physique de la thermoacoustique, des cycles thermodynamiques au sein d’un fluide de travail. En mode moteur, ces cycles génèrent de l’énergie mécanique sous forme d’une onde acoustique à partir d’un apport de chaleur. En mode pompe à chaleur, ces cycles génèrent un pompage de chaleur en utilisant l’énergie mécanique de l’onde acoustique.

Une telle machine comprend généralement un guide d’onde contenant le fluide de travail apte à propager une onde acoustique et une ou plusieurs cellules thermoacoustiques dotées chacune d’une structure poreuse disposée entre deux échangeurs de chaleur de manière à réaliser une conversion d’énergie thermoacoustique.

Une cellule thermoacoustique conventionnelle comprend une enveloppe métallique destinée à maintenir et positionner les échangeurs et la structure poreuse les uns par rapport aux autres et à contenir le fluide de travail sous pression dans les conditions requises pour la production du phénomène thermoacoustique.

Entre autres inconvénients, une telle enveloppe est volumineuse et massive, compte tenu notamment de son épaisseur, qui est proportionnelle à la pression du fluide de travail, et de l’utilisation de moyens de fixation tels que des brides et des systèmes vis-écrou. Il en résulte un coût de fabrication élevé et des difficultés de mise en œuvre en contexte industriel qui présentent un frein au développement industriel des technologies thermoacoustiques.

L’invention vise à réduire le coût de fabrication d’une cellule thermoacoustique et à simplifier sa mise en œuvre en contexte industriel.

A cet effet, l’invention a pour objet une cellule thermoacoustique pour machine thermoacoustique, la cellule définissant un espace interne destiné à recevoir un fluide de travail, la cellule comprenant deux échangeurs de chaleur, une structure poreuse interposée entre les échangeurs et une enveloppe, chacun des échangeurs étant configuré pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide de travail et un élément de transport, la structure poreuse et les échangeurs étant destinés à être traversés par le fluide de travail, les échangeurs et la structure poreuse étant logés dans l’enveloppe. Selon l’invention, l’enveloppe comprend une coque en matériau composite.

Une coque en matériau composite permet de réduire la masse et le volume de l’enveloppe tout en assurant une isolation acoustique et thermique adéquate ainsi que la tenue mécanique des différents éléments de la cellule lorsque le fluide de travail est pressurisé.

L’invention permet aussi de simplifier la fabrication et l’enveloppe de la cellule ainsi que son assemblage.

Notamment, l’enveloppe permet de minimiser le recours à des moyens de fixation tels que des brides et des systèmes vis-écrou.

L’invention permet ainsi de réduire le coût de fabrication d’une cellule thermoacoustique et de simplifier sa mise en œuvre en contexte industriel.

Concernant plus spécifiquement la coque, celle-ci peut comprendre une matrice et des éléments de renforts respectivement choisis parmi plusieurs types de matériaux.

De manière non limitative, la matrice peut être une matrice organique, par exemple en plastique, ou une matrice céramique.

Les éléments de renforts peuvent quant à eux comprendre des fibres et/ou des billes de verre et/ou de carbone et/ou d’aramide.

Ainsi, la coque peut par exemple comprendre une matrice en résine thermoplastique et des éléments de renforts en fibres de verre.

Dans un mode de réalisation, l’enveloppe comprend une membrane interposée entre la coque et un ensemble comprenant les échangeurs et la structure poreuse.

Une telle membrane, communément appelée « liner », permet de réduire le nombre de pièces de la cellule et de simplifier son assemblage.

Une telle membrane permet aussi de donner une forme extérieure à la cellule.

Une telle membrane permet aussi de donner une forme interne améliorant les performances thermoacoustiques de la cellule.

Eventuellement, une telle membrane peut être mise en œuvre pour assurer ou améliorer l’étanchéité au fluide de travail et/ou l’isolation thermique et/ou acoustique de la cellule.

Il est préféré que cette membrane soit en thermoplastique.

Dans un mode de réalisation, la cellule comprend deux organes d’isolation thermique logés dans l’enveloppe et disposés de part et d’autre d’un ensemble comprenant les échangeurs et la structure poreuse.

De tels organes sont communément dénommés « thermal buffer tube » en anglais.

Outre la fonction d’isolation thermique, de tels organes peuvent aussi permettre d’assurer une fonction d’adaptation mécanique et/ou d’impédance et/ou dimensionnelle entre les échangeurs et un guide d’onde de la machine thermoacoustique.

Notamment, les échangeurs peuvent présenter un diamètre différent, par exemple supérieur, par rapport au diamètre d’un tel guide d’onde.

Dans un tel cas, les organes d’isolation peuvent définir une restriction de section, par exemple sous forme d’une section conique.

Dans un mode de réalisation, la cellule comprend une bague de centrage et/ou de maintien et/ou d’isolation thermique autour des échangeurs et de la structure poreuse.

Cette bague est de préférence en thermoplastique ou en céramique.

L’invention concerne aussi une machine thermoacoustique comprenant une telle cellule.

Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une cellule telle que définie ci-dessus.

Dans un mode de mise en œuvre, ce procédé comprend une étape de fabrication de la coque par enroulement filamentaire.

Une telle étape permet de réaliser en une seule opération une coque de forme complexe sans qu’il soit nécessaire de recourir à des composants supplémentaires de fixation et d’étanchéité.

L’invention permet de réaliser une coque en une seule pièce épousant parfaitement la forme des composants internes de la cellule.

Le procédé peut comprendre, avant l’étape de fabrication de la coque, une étape d’assemblage de ladite bague de centrage et/ou de maintien et/ou d’isolation thermique autour des échangeurs et de la structure poreuse.

Cette bague peut être fabriquée par moulage ou par injection ou encore par usinage.

Il est préféré que ledit enroulement filamentaire soit réalisé de sorte que la coque encapsule la bague, les échangeurs et la structure poreuse.

Lorsque la cellule comprend des organes d’isolation tels que définis ci-dessus, l’enroulement filamentaire est de préférence réalisé de sorte que la coque encapsule aussi ces organes d’isolation.

Dans un mode de mise en œuvre, la bague peut être collée aux échangeurs et/ou la structure poreuse et/ou le cas échéant aux organes d’isolation.

Lorsque la cellule comprend une membrane telle que définie ci-dessus, le procédé peut comprendre, avant l’étape de fabrication de la coque, une étape de fabrication de la membrane de sorte que celle-ci s’étende autour des échangeurs et de la structure poreuse.

Lorsque la cellule comprend des organes d’isolation tels que définis ci-dessus, la membrane est de préférence fabriquée de sorte que celle-ci s’étende aussi autour des organes d’isolation.

De préférence, ledit enroulement filamentaire est réalisé de sorte que la coque encapsule la membrane, les échangeurs et la structure poreuse.

Lorsque la cellule comprend des organes d’isolation tels que définis ci-dessus, l’enroulement filamentaire peut être réalisé de sorte que la coque encapsule aussi les organes d’isolation.

La fabrication de la membrane peut comprendre une étape de soufflage réalisée de manière à plaquer la membrane contre un moule.

Cette étape de soufflage permet de donner sa forme à la membrane.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.

La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels :

est une vue schématique d’une machine thermoacoustique comprenant quatre cellules thermoacoustiques, deux étant mises en œuvre de manière à générer une onde acoustique, les deux autres étant mises en œuvre de manière à pomper de la chaleur à l’aide de l’onde acoustique ainsi générée ;

est une vue schématique d’une cellule thermoacoustique conforme à un premier mode de réalisation de l’invention, cette cellule comprenant des composants thermoacoustiques incluant une structure poreuse, deux échangeurs de chaleurs et deux organes d’isolation thermique, une bague de centrage et de maintien des composants thermoacoustiques, deux brides destinées à relier la cellule à un guide d’onde et une enveloppe comprenant une coque en matériau composite qui encapsule les composants thermoacoustiques et ladite bague ;

est une vue schématique montrant deux rainures de ladite bague de la cellule de la , ces rainures étant traversées par un circuit respectif des échangeurs de cette cellule ;

est une vue schématique des composants thermoacoustiques et de la bague de la cellule de la disposés sur un mandrin en vue de réaliser la coque par enroulement filamentaire ;

est une vue schématique d’une cellule thermoacoustique conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention, cette cellule comprenant des composants thermoacoustiques incluant une structure poreuse et deux échangeurs de chaleurs, une bague de centrage et de maintien des composants thermoacoustiques, deux brides destinées à relier la cellule à un guide d’onde et une enveloppe comprenant une membrane et une coque en matériau composite qui encapsulent les composants thermoacoustiques et ladite bague ;

est une vue schématique illustrant la cellule de la en cours de fabrication, cette figure montrant d’une part les composants thermoacoustiques et la bague assemblés les uns avec les autres ainsi que la membrane en deux parties avant formage et, d’autre part, un outillage comprenant une canne de maintien et de soufflage ainsi que deux demi-moules dans une première position dans laquelle ils sont éloignés l’un de l’autre ;

est une vue schématique des éléments de la après placement des demi-moules dans une deuxième position dans laquelle ils sont rapprochés l’un de l’autre et conformation de la membrane par soufflage.

Description détaillée de modes de réalisation

La machine thermoacoustique représentée sur la comprend quatre cellules thermoacoustiques 1 montées en série le long d’un guide d’onde 2.

Dans cet exemple, le guide d’onde 2 est un tube définissant un espace interne en boucle fermée, de manière à former un résonateur acoustique.

L’espace interne du guide d’onde 2 contient un fluide de travail pressurisé permettant de propager une onde acoustique.

Le fluide de travail peut être un gaz monoatomique – favorisant typiquement la propagation de l’onde acoustique –, un gaz polyatomique tel qu’un mélange comprenant de l’hélium et de l’argon ou d’autres mélanges de gaz – améliorant typiquement le transfert de chaleur –, ou encore un mélange de liquide et de gaz.

Une ou plusieurs des cellules thermoacoustiques 1 de la peuvent être conformes aux cellules décrites ci-dessous.

La montre une cellule thermoacoustique 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention.

En référence à la , la cellule 1 comprend deux échangeurs de chaleur 3 et 4, une structure poreuse 5, deux organes d’isolation thermique 6 et 7, une bague 8, deux brides 11 et 12 ainsi qu’une enveloppe 14.

Dans cet exemple, ces différents éléments forment chacun une pièce s’étendant circonférentiellement autour d’un axe A1 et sont empilés le long de cet axe A1.

Plus précisément, la structure poreuse 5 est interposée entre les échangeurs 3 et 4 et les organes 6 et 7 sont disposés de part et d’autre de l’ensemble formé par les échangeurs 3 et 4 et la structure poreuse 5. Les brides 11 et 12 définissent chacune une extrémité longitudinale respective de la cellule 1 en étant positionnées de part et d’autre des organes 6 et 7, respectivement.

La bague 8 s’étend radialement à l’extérieur de ces différents éléments de manière à contribuer à leur maintien en position, en particulier au cours de la fabrication de l’enveloppe 14 (voir plus loin ci-dessous).

Ces différents éléments sont logés au sein de l’enveloppe 14 qui assure la tenue mécanique de l’ensemble, en particulier lorsque le fluide de travail sous pression est reçu dans l’espace interne formé par la cellule 1.

Dans cet exemple, les brides 11 et 12 sont configurées pour permettre l’assemblage de la cellule 1 au guide d’onde 2 d’une machine thermoacoustique telle qu’illustrée sur la , ou plus généralement à un organe permettant de transmettre de l’énergie acoustique au sein d’une machine thermoacoustique, de sorte que la structure poreuse 5 et les échangeurs 3 et 4 soit traversés par le fluide de travail.

La structure poreuse 5 est une structure dotée de pores ou cavités ou ouvertures permettant d’augmenter ou maximiser la surface de contact et donc d’échange avec le fluide de travail.

A titre d’exemple, la structure poreuse 5 peut à cet effet comprendre un empilement de lamelles ou de grilles, réalisées dans un matériau présentant une capacité calorifique élevée et une faible conductivité thermique, par exemple un acier inoxydable ou un matériau céramique.

Dans cet exemple, la structure poreuse 5 est une structure communément dénommée « régénérateur ».

Les échangeurs de chaleur 3 et 4 sont disposés de part et d’autre de la structure poreuse 5 de manière à pouvoir réaliser, aux extrémités longitudinales de la structure poreuse 5, un échange de chaleur entre le fluide de travail et un élément de transport de chaleur.

A cet effet, chacun des échangeurs 3 et 4 peut comprendre de manière connue en soi des éléments conducteurs formant par exemple un empilement d’ailettes en contact avec le fluide de travail. De telles ailettes peuvent être réalisées dans un métal conducteur tel que le cuivre ou l’aluminium ou tout autre matériau suffisamment conducteur de chaleur.

Dans cet exemple, chacun des échangeurs 3 et 4 comprend un circuit d’écoulement 21, respectivement 22, dans lequel circule un fluide caloporteur afin de réaliser un transfert de chaleur entre ce fluide caloporteur et lesdits éléments conducteurs correspondants.

Ainsi, dans cet exemple, le fluide caloporteur constitue l’élément de transport précité.

Dans cet exemple, les échangeurs 3 et 4 sont reliés par leur circuit d’écoulement à des sources extérieures (non représentées) configurées de sorte que le fluide caloporteur circulant dans le circuit d’écoulement de l’échangeur 3 ait une température différente du fluide caloporteur circulant dans le circuit d’écoulement de l’échangeur 4.

La bague 8 et les organes 6 et 7 peuvent notamment assurer une fonction d’étanchéité au fluide de travail.

Dans cet exemple, les échangeurs 3 et 4 présentant un diamètre supérieur à celui du guide d’onde 2. La liaison entre ces éléments est ici possible grâce à la section conique des organes 6 et 7.

En fonctionnement, la cellule 1 permet de réaliser une conversion d’énergie thermoacoustique selon des principes bien connus dans le domaine de la thermoacoustique.

La cellule 1 peut en particulier être mise en œuvre soit pour pomper de la chaleur en utilisant l’énergie mécanique d’une onde acoustique traversant la structure poreuse 5 et les échangeurs de chaleur 3 et 4, créant ainsi un différentiel de température entre les fluides caloporteurs circulant dans les échangeurs 3 et 4, soit au contraire pour générer une onde acoustique et la propager dans le fluide de travail par un apport de chaleur au niveau d’un des échangeurs qui crée un différentiel de température. Bien entendu, la structure poreuse 5 est structurée ou dimensionnée en fonction du mode de mise en œuvre de la cellule 1.

Dans l’exemple simplifié de la , deux cellules thermoacoustiques 1 adjacentes sont mises en œuvre en mode moteur afin de générer une onde acoustique dans le guide d’onde 2 et les deux autres cellules thermoacoustiques 1 sont mises en œuvre en mode pompe à chaleur afin de réaliser un transfert thermique et une montée en température entre différentes sources extérieures sous l’action de l’onde acoustique générée par les deux autres cellules 1.

Bien entendu, la cellule thermoacoustique 1 de l’invention peut être mise en œuvre au sein d’une machine thermoacoustique différente.

L’invention se rapporte plus spécifiquement à la structure de l’enveloppe 14 et à sa fabrication.

Selon l’invention, l’enveloppe 14 de la cellule 1 comprend une coque 15 en matériau composite obtenue de préférence par enroulement filamentaire.

Dans le cadre d’un premier type de procédé de fabrication, permettant de fabriquer la cellule 1 de la , il est tout d’abord réalisé une étape de fabrication de la bague 8, par exemple par moulage, par injection de thermoplastique, ou encore par usinage d’un matériau métallique ou céramique ou thermoplastique.

Des passages 31 et 32 sont usinées sur la bague 8 afin de pouvoir y faire passer les circuits d’écoulement 21 et 22 des échangeurs 3 et 4, respectivement (voir ). De manière non limitative, ces passages 31 et 32 peuvent être des rainures, des encoches ou encore des trous ou ouvertures réalisés dans la bague 8.

Les échangeurs 3 et 4, la structure poreuse 5 et la bague 8 sont ensuite assemblés, typiquement en disposant la structure poreuse 5 au centre de la bague 8 puis en y insérant les échangeurs 3 et 4 de manière à faire pénétrer les circuits d’écoulement 21 et 22 dans les passages 31 et 32 de la bague 8.

Lorsque les passages 31 et 32 sont des trous, les circuits d’écoulement 21 et 22 peuvent passer au travers de ces trous 31/32 ou peuvent y être vissés ou maintenus par un autre moyen.

Dans cet exemple, les échangeurs 3 et 4, la structure poreuse 5 et la bague 8 ainsi assemblés sont collés ou maintenus par un autre moyen de manière à former un ensemble qui est ensuite disposé sur un mandrin 34 sur lequel sont ensuite placés les organes 6 et 7 ainsi que des bagues 35 et 36 de la manière illustrée sur la .

Les organes 6 et 7 et les bagues 35 et 36 peuvent aussi être collés ou soudés ou maintenus par tous moyens les uns aux autres ainsi qu’à l’ensemble précité.

Les organes 6 et 7 peuvent être réalisés par estampage de feuilles d’acier ou d’aluminium ou selon une autre technique.

Les bagues 35 et 36 sont dans cet exemple des bagues, filetées extérieurement ou intérieurement, qui peuvent être réalisées en acier ou en aluminium ou dans un autre matériau, par exemple un matériau composite. Dans une autre variante, les bagues 35 et 36 ne sont pas filetées.

L’enveloppe 14 est ensuite réalisée par enroulement filamentaire, dans cet exemple en faisant tourner le mandrin autour de l’axe A1.

Pour réaliser l’enroulement filamentaire, il est utilisé dans cet exemple une résine thermoplastique et des fibres de verre.

Pour améliorer l’accroche de la résine et des fibres, les pièces peuvent être préalablement soumis à un traitement de surface. Par exemple, la surface externe des organes 6 et 7 peut être sablée.

Des surépaisseurs d’enroulement peuvent être réalisées aux endroits de passage des circuits 21 et 22 pour augmenter localement la tenue mécanique. Les passages pour les circuits 21 et 22 peuvent ensuite être percés.

Un tel enroulement filamentaire permet de former la coque 15 en matériau composite de sorte que celle-ci encapsule les échangeurs 3 et 4, la structure poreuse 5, les organes 6 et 7 ainsi que la bague 8 (cf. ).

Dans cet exemple, les brides 11 et 12 sont ensuite vissées sur les bagues filetées 35 et 36, respectivement, et le mandrin 34 est retiré, ce qui permet d’obtenir une cellule 1 conforme à celle de la . Notamment lorsque les bagues 35 et 36 ne sont pas extérieurement filetées, les brides 11 et 12 peuvent être collées aux bagues 35 et 36.

Un tel procédé de fabrication permet d’obtenir de manière simple et rapide une cellule 1 fonctionnelle qui ne nécessite pas d’étapes de parachèvement et qui peut donc être directement assemblée à un guide d’onde 2 ou autre.

Par rapport à une enveloppe métallique conventionnelle, une telle coque 15 en matériau composite permet aussi de réduire la masse et le volume de l’enveloppe et de simplifier sa fabrication et son assemblage.

La montre une cellule thermoacoustique 1 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, qui se distingue de celui de la en ce que l’enveloppe 14 comprend en outre une membrane 41 et en ce que la cellule 1 est dépourvue desdits organes 6 et 7.

La cellule 1 de la est décrite uniquement selon ses différences par rapport à celle de la . La description qui précède s’applique par analogie à ce deuxième mode de réalisation et à ses variantes.

En référence à la , l’enveloppe 14 comprend d’une part ladite membrane 41, qui assure dans cet exemple une fonction d’étanchéité, et d’autre part ladite coque 15 en matériau composite.

La membrane 41 et la coque 15 forment respectivement une première couche et une deuxième couche superposées l’une par rapport à l’autre de sorte que la membrane 41 soit interposée entre la coque 15 et un ensemble comprenant dans cet exemple les échangeurs 3 et 4, la structure poreuse 5 et la bague 8.

Pour obtenir une telle cellule 1, il peut être mis en œuvre un deuxième type de procédé de fabrication conforme à l’invention, décrit ci-après.

Ce procédé comprend tout d’abord une étape de fabrication de la bague 8 et une étape d’assemblage des échangeurs 3 et 4, de la structure poreuse 5 et de la bague 8 qui sont similaires aux étapes correspondantes décrites ci-dessus.

L’ensemble constitué par ces éléments ainsi assemblés est positionné à l’aide d’une canne 51 entre deux demi-moules 52A et 52B initialement dans une première position dans laquelle les demi-moules 52A et 52B sont éloignés l’un de l’autre ( ).

En référence à la , il est disposé entre cet ensemble et chacun des demi-moules 52A et 52B respectivement deux demi-membranes 41A et 41B en thermoplastique.

Les demi-moules 52A et 52B comprennent des encoches 54 destinées à recevoir une extrémité des circuits d’écoulement 21 et 22 des échangeurs 3 et 4, ou plus généralement des entrées et sorties des composants de la cellule 1.

Les demi-moules 52A et 52B sont ensuite rapprochés l’un de l’autre pour atteindre une deuxième position illustrée sur la , puis un fluide de gonflage est introduit dans le moule via la canne 51 de manière à plaquer les demi-membranes 41A et 41B respectivement contre les demi-moules 52A et 52B.

A l’issue de cette étape, les demi-membranes 41A et 41B, qui constituent ladite membrane 41, recouvrent les entrées et sorties 21 et 22 des échangeurs 3 et 4 lesquelles sont dans cet exemple libérées par usinage des demi-membranes 41A et 41B.

Les demi-membranes 41A et 41B peuvent être fixées l’une à l’autre, par exemple par soudage ou d’une autre manière.

Dans une variante non représentée, la membrane 41 est réalisée en utilisant non pas plusieurs pièces 41A et 41B mais une unique pièce creuse comprenant une ouverture prévue pour y introduire les échangeurs 3 et 4, la structure poreuse 5 et/ou la bague 8.

L’assemblage ainsi obtenu est ensuite disposé sur un mandrin tournant pour réaliser un enroulement filamentaire similaire à celui décrit ci-dessus, afin de former sur la membrane 41 la coque 15.

Dans cet exemple, les brides 11 et 12 sont ensuite vissées sur les extrémités longitudinales de la membrane 41, lesquelles sont pourvues d’un filet formé lors du soufflage grâce à des rainures hélicoïdales (non représentées) usinées dans les demi-moules 52A et 52B. En variante, des bagues analogues aux bagues 35 et 36 du mode de réalisation de la peuvent être vissées ou fixées par un autre moyen sur lesdites extrémités longitudinales de la membrane 41, avant enroulement filamentaire, et les brides 11 et 12 être vissées et/ou collées à ces bagues après formation de la coque 15.

Ce deuxième type de procédé permet de réduire le nombre de pièces de la cellule 1, la cellule de la étant en l’occurrence dépourvue des organes 6 et 7 de la cellule de la .

Dans le deuxième mode de réalisation ( ), les fonctions d’étanchéité et d’adaptation de section sont assurées par la membrane 41 et non par des pièces supplémentaires telles que les organes 6 et 7 de la cellule de la .

Dans le cadre d’un troisième mode de réalisation, non représenté, la cellule 1 est similaire à celle de la mais est dépourvue de bague 8.

Pour fabriquer une telle cellule, il peut être mis en œuvre un procédé analogue au procédé selon le deuxième type qui vient d’être décrit, qui s’en distingue par l’absence de fabrication de la bague 8 et d’assemblage correspondant.

Notamment dans un tel cas, les échangeurs 3 et 4 et la structure poreuse 5 peuvent être assemblés par collage et/ou encastrement, et cet assemblage peut être disposé avec les demi-membranes 41A et 41B dans le moule formé par les demi-moules 52A et 52B en étant soumis aux étapes décrites ci-dessus en référence aux figures 6 et 7.

Cela permet de réduire encore davantage le nombre de pièces de la cellule 1 tout en simplifiant en conséquence la fabrication et le coût de la cellule.

Bien entendu, la description qui précède n’est pas limitative et de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, l’enveloppe 14 de la cellule 1 de la ou de la peut comprendre une couche supplémentaire, par exemple en métal. Une telle couche en métal peut permettre d’améliorer l’étanchéité et/ou la tenue mécanique.

Plus généralement, l’enveloppe 14 peut comprendre une superposition de couches de matériau différent, par exemple.

Dans un mode de réalisation non représenté, il peut être fabriqué une cellule qui se distingue de la cellule 1 de la par l’absence de la bague 8. Dans ce cas, le maintien en position des éléments internes de la cellule, en l’occurrence des échangeurs 3 et 4, de la structure poreuse 5 et le cas échéant des organes 6 et 7, peut être assuré uniquement par collage et/ou encastrement de ces éléments les uns aux autres et/ou par l’enveloppe 14. Concernant l’étanchéité au fluide de travail, celle-ci peut être assurée radialement autour la structure poreuse 5 par l’enveloppe 14.

Claims (10)

1. Cellule thermoacoustique (1) pour machine thermoacoustique, la cellule (1) définissant un espace interne destiné à recevoir un fluide de travail, la cellule (1) comprenant deux échangeurs de chaleur (3, 4), une structure poreuse (5) interposée entre les échangeurs (3, 4) et une enveloppe (14), chacun des échangeurs (3, 4) étant configuré pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide de travail et un élément de transport, la structure poreuse (5) et les échangeurs (3, 4) étant destinés à être traversés par le fluide de travail, les échangeurs (3, 4) et la structure poreuse (5) étant logés dans l’enveloppe (14), caractérisée en ce que l’enveloppe (14) comprend une coque (15) en matériau composite.
2. Cellule (1) selon la revendication 1, dans laquelle la coque (15) comprend une matrice en résine thermoplastique et des éléments de renforts en fibres de verre.
3. Cellule (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’enveloppe (14) comprend une membrane (41) interposée entre la coque (15) et un ensemble comprenant les échangeurs (3, 4) et la structure poreuse (5).
4. Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant deux organes d’isolation thermique (6, 7) logés dans l’enveloppe (14) et disposés de part et d’autre d’un ensemble comprenant les échangeurs (3, 4) et la structure poreuse (5).
5. Machine thermoacoustique comprenant une cellule (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
6. Procédé de fabrication d’une cellule (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant une étape de fabrication de la coque (15) par enroulement filamentaire.
8. Procédé selon la revendication 7, comprenant, avant l’étape de fabrication de la coque (15), une étape d’assemblage d’une bague (8) de centrage et/ou de maintien et/ou d’isolation thermique autour des échangeurs (3, 4) et de la structure poreuse (5), ledit enroulement filamentaire étant réalisé de sorte que la coque (15) encapsule la bague (8), les échangeurs (3, 4) et la structure poreuse (5).
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8 pour la fabrication d’une cellule (1) selon la revendication 3, comprenant, avant l’étape de fabrication de la coque (15), une étape de fabrication de la membrane (41) de sorte que celle-ci s’étende autour des échangeurs (3, 4) et de la structure poreuse (5), ledit enroulement filamentaire étant réalisé de sorte que la coque (15) encapsule la membrane (41), les échangeurs (3, 4) et la structure poreuse (5).
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la fabrication de la membrane (41) comprend une étape de soufflage réalisée de manière à plaquer la membrane (41) contre un moule (52A, 52B).