FR2719968A1 - Carter à refroidissement intégré. - Google Patents
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Abstract
Un carter comprenant un compartiment de réception 2 pour le montage de composants, et un compartiment de refroidissement 3 étanche par rapport au premier, et relié à une entrée d'alimentation en agent de refroidissement ainsi qu'à une sortie d'évacuation pour cet agent, doit être conçu de manière à ce que l'agent de refroidissement ne puisse parvenir dans le compartiment de réception et que ce dernier présente des zones à effet de refroidissement différent. A cet effet, le compartiment de refroidissement est pourvu d'un guide d'écoulement 4 intégré, pour l'agent de refroidissement, qui présente dans un premier tronçon 7, voisin de l'entrée d'alimentation 5, un évasement 6 assurant une répartition de l'agent de refroidissement sur une grande surface, et qui dans un second tronçon 9 s'étend de manière telle, que relativement à une longueur totale du guide d'écoulement 4, sa surface d'échange de chaleur par rapport à la surface de contact 14 existant dans ce tronçon 9, entre le compartiment de refroidissement et le compartiment de réception, atteigne un maximum.
Description
L'invention concerne un carter comprenant un compartiment de réception
prévu pour le montage de composants pouvant être spécifiés à l'avance, et un compartiment de refroidissement étanche par rapport au premier compartiment cité, réalisé de façon à être adjacent à celui-ci, et relié à une entrée d'alimentation en agent de refroidissement ainsi qu'à une sortie d'évacuation pour cet agent de
refroidissement.
Le document DE 42 17 289 Ai divulgue un carter qui est prévu pour le montage de composants pouvant être
spécifiés à l'avance, dans un compartiment de réception.
Le compartiment de réception est séparé, au moyen d'une plaque de contact, d'un compartiment de refroidissement au travers duquel s'écoule un agent de refroidissement, et rendu étanche par rapport au compartiment de réception, par des baguettes, de préférence de
configuration élastique.
Dans un tel carter, le vieillissement progressif des baguettes d'étanchéité, entraîne le risque d'un passage d'agent de refroidissement dans le compartiment de réception, en y conduisant à une détérioration, voire une destruction des composants qui y sont montés. En outre, comme aucune mesure particulière n'est prise quant au parcours de l'écoulement, on peut partir du principe que l'effet de refroidissement engendré par l'agent de refroidissement est sensiblement constant le long de son parcours d'écoulement au travers du compartiment de refroidissement, de sorte que l'on peut s'attendre à ne pas trouver, à l'intérieur du carter, de différences de température très importantes. En conséquence, un tel carter n'est adapté que dans le cas o tous les composants qui y sont montés, imposent sensiblement les mêmes exigences quant à la température intérieure du compartiment. Le but de l'invention consiste à conférer à un carter comportant un compartiment de réception destiné au montage de composants pouvant être spécifiés à l'avance, une configuration telle, que le compartiment de réception soit absolument étanche à l'encontre d'une pénétration involontaire d'agent de refroidissement, et puisse être refroidi de façon, à pouvoir présenter des
zones de refroidissement différentes.
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le compartiment de refroidissement est pourvu d'un guide d'écoulement intégré, pour l'agent de refroidissement, qui présente dans un tronçon, un évasement assurant une répartition de l'agent de refroidissement sur une grande surface, et qui dans un autre tronçon s'étend de manière telle, que relativement à une longueur totale du guide d'écoulement, pouvant être prédéterminée, sa surface d'échange de chaleur par rapport à la surface de contact existant dans ce tronçon, entre le compartiment de refroidissement et le
compartiment de réception, atteigne un maximum.
En intégrant le guide d'écoulement dans le compartiment de refroidissement, celui-ci, pris en soi, est absolument étanche vers l'extérieur, de sorte qu'un dispositif d'étanchéité supplémentaire entre le compartiment de refroidissement et le compartiment de réception, devient inutile. Cela permet de garantir qu'il est impossible que de l'agent de refroidissement s'écoulant dans le guide d'écoulement, puisse quitter ce guide d'écoulement et parvenir dans le compartiment de réception, par l'intermédiaire du compartiment de refroidissement. Un avantage particulier du guide d'écoulement réside dans le fait qu'à l'intérieur du compartiment de refroidissement sont garantis, aussi bien le parcours de l'agent de refroidissement à l'intérieur du compartiment de refroidissement, que des facteurs conditionnant un bon effet de refroidissement. Ainsi, par exemple, l'agent de refroidissement, après être arrivé dans l'entrée d'alimentation, est dirigé dans un premier tronçon du guide d'écoulement, o il s'écoule avec une grande différence de température par rapport aux composants agencés dans cette zone, en étant réparti sur une grande surface, et en étant ainsi susceptible de soutirer le plus possible de chaleur aux composants, le long de son parcours au travers de ce premier tronçon du guide d'écoulement. En raison de la répartition sur une grande surface, le guide d'écoulement peut rester très plat dans ce tronçon, en laissant ainsi libre pratiquement toute la hauteur du carter pour le montage de composants. Après passage au travers, de préférence, du premier tronçon, l'agent de refroidissement est déjà fortement réchauffé, de sorte que son aptitude à absorber de la chaleur n'est plus aussi élevée que directement après l'entrée d'alimentation. En vue d'assurer malgré tout, un bon effet de refroidissement, également dans le second tronçon du guide d'écoulement, dans ce tronçon, la surface d'échange de chaleur par rapport à la surface de contact disponible entre le compartiment de refroidissement et le compartiment de réception, est la plus grande possible, grâce à une configuration spéciale du parcours du guide d'écoulement, de sorte que, malgré la différence de température moindre dans ce tronçon, entre les composants et l'agent de refroidissement, il se produit un échange de chaleur remarquable. Aussi, il est conseillé d'affecter au premier tronçon du guide d'écoulement, des composants nécessitant un refroidissement particulièrement intense, tandis que dans la zone du second tronçon du compartiment de refroidissement, seront disposés des composants, qui lors de leur phase de fonctionnement produisent beaucoup
de chaleur devant être évacuée.
Lorsque l'agent de refroidissement s'est également écoulé au travers du tronçon cité en dernier lieu, il est conduit hors du carter par l'intermédiaire de la sortie d'évacuation, et est transféré, le cas
échéant, à un radiateur de refroidissement.
Selon un mode de réalisation avantageux du guide d'écoulement, le tronçon assurant une répartition de l'agent de refroidissement, sur une grande surface, avoisine l'entrée d'aiúmentation, et l'autre tronçon débouche dans la sortie d'évacuation. Le guide d'écoulement est formé, dans le premier tronçon, par une large goulotte de faible hauteur. Dans le premier tronçon, le guide d'écoulement est donc tel, qu'il n'occupe qu'une faible hauteur d'encombrement, et que l'agent de refroidissement sollicite les composants à refroidir, selon une surface active la plus large possible. La mesure selon laquelle la goulotte présente un nombre le plus faible possible de changements de direction de l'écoulement, permet d'assurer dans ce tronçon un écoulement à dominante laminaire. A l'inverse, dans le second tronçon, le guide d'écoulement est formé par au moins un canal conduisant à la sortie d'évacuation par l'intermédiaire d'un grand nombre de changements de direction de l'écoulement. Ce grand nombre de changements de direction de l'écoulement favorise la formation de turbulences, ce qui permet
d'augmenter l'échange de chaleur.
Lors de l'échauffement de l'agent de refroidissement, des bulles d'air peuvent s'en
dissocier, et, par expérience, s'évacuent vers le haut.
Ces bulles d'air peuvent être particulièrement bien transportées par l'agent de refroidissement, lorsque le guide d'écoulement, dans le second tronçon, peut être amené à un niveau de position plus élevé, pour un éloignement du premier tronçon, qui augmente, c'est à dire lorsque le guide d'écoulement peut être amené d'un niveau de position relativement bas à un niveau de position plus élevé. Les bulles d'air s'évacuent ainsi d'elles-mêmes en direction du niveau de position le plus
élevé, au-devant de l'agent de refroidissement qui suit.
Cette phase se poursuit jusqu'à ce que le guide d'écoulement prend son niveau de position le plus élevé, lorsqu'il atteint la sortie d'évacuation, et que dans cette position les bulles d'air peuvent être évacuées hors du carter par l'intermédiaire d'une ouverture
d'évacuation séparée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins le second tronçon est séparé du compartiment de réception, par une plaque de cloisonnement. L'utilisation d'une plaque de cloisonnement permet de garantir un échange de chaleur d'un niveau uniforme à l'intérieur du tronçon de carter associé, parce que les différences de température sont compensées. Dans la suite, un exemple de réalisation de l'invention va être explicité plus en détail, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une vue de côte d'un carter destiné à recevoir des composants, comportant un compartiment de réception et, sous celui-ci, un compartiment de refroidissement; Fig. 2 le compartiment de refroidissement, à partir
du côté inférieur du carter.
Sur chacune des figures 1 et 2, est représenté un carter 1, qui dispose d'un compartiment de réception 2 (figure 1) pour des composants non représentés, de préférence des composants électroniques, et d'un compartiment de refroidissement 3 disposé sous le précédent. Comme le laisse notamment entrevoir la figure 2, ce compartiment de refroidissement 3 comporte un guide d'écoulement 4 pour un agent de refroidissement, qui parvient dans le carter 1, par l'intermédiaire d'une entrée d'alimentation 5. Cette entrée d'alimentation 5 est de préférence prévue dans la zone inférieure du carter 1, et débouche dans un premier tronçon 7 du guide d'écoulement 4, dans lequel ce guide d'écoulement s'étend en tant qu'évasement, sous la forme d'une goulotte plate 8, mais large, présentant un seul changement de direction de 1800, avant que ne s'effectue, dans un second tronçon 9 du guide d'écoulement 4, une dérivation en deux canaux distincts , 11. Ces canaux sont plusieurs fois plus étroits que la goulotte 8 du guide d'écoulement dans le premier tronçon, et s'étendent de manière telle, qu'ils subissent plusieurs changements de direction, tout en étant emboîtés l'un dans l'autre. Grâce à leur disposition emboîtée, les canaux 10, 11 s'étendent de manière étroitement serrée, sous une plaque de cloisonnement 13 destinée à recevoir des composants, de sorte que sur la totalité de la surface de contact 14 recevant la plaque de cloisonnement 13, il peut s'établir un effet de refroidissement pratiquement sans discontinuités, en permettant ainsi un échange de chaleur relativement important. Les deux canaux 10, 11 débouchent, après passage au travers du second tronçon 9 du guide d'écoulement 4, dans une sortie d'évacuation 15 commune, à partir de laquelle ils peuvent conduire, le
cas échéant, à un radiateur de refroidissement.
Le mode de fonctionnement du guide d'écoulement 4 du carter 1, est le suivant: Lorsque de l'agent de refroidissement frais est envoyé dans le carter 1, par l'intermédiaire de l'entrée d'alimentation 5, cet agent de refroidissement s'écoule au travers de la goulotte 8, et absorbe à cette occasion, en raison de sa grande différence de température par rapport aux composants situés au-dessus
de la goulotte, beaucoup de chaleur de ces composants.
Aussi, il est conseillé de disposer dans cette zone du compartiment de réception 2, des composants nécessitant un refroidissement intense. Ces composants pourront occuper sans problèmes, pratiquement la totalité de la hauteur d'encombrement du carter 1, en raison de la configuration très aplatie de la goulotte 8. En agissant ainsi, l'agent de refroidissement, lorsqu'il atteint le passage de transition vers le second tronçon du guide d'écoulement, est déjà échauffé, de sorte que sa différence de température par rapport à des composants disposés au- dessus de la surface de contact 14 dirigée vers le compartiment de réception 2, est sensiblement plus faible que précédemment dans le premier tronçon. La disposition emboîtée l'un dans l'autre des canaux 10, 11, permet de garantir malgré tout une grande surface d'échange de chaleur, de sorte que l'on disposera de préférence au-dessus de ces canaux 10, 11, des composants qui produisent une quantité relativement importante de chaleur à évacuer, mais qui en définitive ne nécessitent pas de températures de fonctionnement trop basses. Notamment dans le second tronçon 9 du guide d'écoulement 4, dans lequel l'agent de refroidissement est déjà échauffé, il peut se former des bulles d'air, qui sont refoulées au-devant de l'agent de refroidissement. Pour réduire ce problème, les canaux , 11 peuvent, dans le second tronçon 9, être agencés de manière à monter continuellement, à partir de la zone de transition du premier tronçon 7 vers le second, et jusqu'à atteindre la sortie d'évacuation 15, de sorte que des bulles d'air s'échappant vers le haut, peuvent être particulièrement bien refoulées au-devant de l'agent de refroidissement. Dans la zone de la sortie d'évacuation 15, les bulles d'air peuvent être soutirées du carter 1, d'une manière qui n'est pas représentée ici. Comme le 'isse entrevoir la figure 2, le carter 1 est pourvu, sur la périphérie, d'une rainure 17 destinée à recevoir un joint d'étanchéité 18, de préférence un joint annulaire de section transversale ronde, de sorte que le compartiment de réception 2 présente une étanchéité résistant à la pression, par rapport à l'environnement. Pour assurer, malgré tout, une purge libre de poussières, le compartiment de réception 2 est relié, par l'intermédiaire d'une liaison non représentée, à une chambre de compensation 20, qui est d'une configuration certes étanche aux poussières, mais non étanche à la pression. Cette chambre de compensation absorbe les variations de pression apparaissant dans le compartiment de réception 2, et les compense lentement par rapport à l'environnement du carter.
Claims (8)
1. Carter comprenant un compartiment de réception prévu pour le montage de composants pouvant être spécifiés à l'avance, et un compartiment de refroidissement étanche par rapport au premier compartiment cité, réalisé de façon à être adjacent à celui-ci, et relié à une entrée d'alimentation en agent de refroidissement ainsi qu'à une sortie d'évacuation pour cet agent de refroidissement, caractérisé en ce que le compartiment de refroidissement (3) est pourvu d'un guide d'écoulement (4) intégré, pour l'agent de refroidissement, qui présente dans un tronçon (7), un évasement (6) assurant une répartition de l'agent de refroidissement sur une grande surface, et qui dans un autre tronçon (9) s'étend de manière telle, que relativement à une longueur totale du guide d'écoulement (4), pouvant être prédéterminée, sa surface d'échange de chaleur par rapport à la surface de contact (14) existant dans ce tronçon (9), entre le compartiment de refroidissement (3) et le compartiment de réception (2),
atteigne un maximum.
2. Carter selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon (7) assurant une répartition de l'agent de refroidissement, sur une grande surface, avoisine l'entrée d'alimentation (5), et l'autre tronçon (9) débouche dans la sortie d'évacuation (15).
3. Carter selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide d'écoulement (4) est formé, dans le premier tronçon (7), par une large
goulotte (8) de faible hauteur.
4. Carter selon la revendication 3, caractérisé en ce que la goulotte (8) présente un nombre le plus faible possible de changements de direction de l'écoulement.
5. Carter selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide d'écoulement (4) est formé, dans le second tronçon (9), par au moins un canal (10, 11) conduisant à la sortie d'évacuation (15) par l'intermédiaire d'un grand nombre de changements de
direction de l'écoulement.
6. Carter selon la revendication 1, 2 ou 5, caractérisé en ce que le guide d'écoulement (4) dans le second tronçon (9), peut être amené à un niveau de position plus élevé, pour un éloignement du premier
tronçon (7), qui augmente.
7. Carter selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guide d'écoulement (4) prend son niveau de position le plus élevé, lorsqu'il atteint
la sortie d'évacuation (15).
8. Carter selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins le second tronçon est séparé du compartiment de réception (2), par une plaque
de cloisonnement (13).
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