Brevet FR2785764A1 — publié le 20000512

Unité à boîtier L'invention concerne une unité à boîtier, notam- ment machine automatique pour le soudage de connexions pourvues d'un fil chauffant par effet Joule, comprenant un boîtier fermé dans lequel sont logés un bloc d'alimentation et d'autres composants électriques et/ou électroniques. Le problème posé par les unités formant boîtier ici en question va être exposé en détail à l'aide de l'exemple d'une unité à boîtier, réalisée sous forme d'une machine automatique de soudage électrique, qui est utilisée pour souder des connexions pourvues d'un fil chauffant par effet Joule (manchons de soudage). Une machine automatique de soudage électrique conçue pour une utilisation dans des conditions rudes de- vrait comporter un boîtier hermétiquement étanche servant à protéger les composants électriques et/ou électroniques qui y sont logés. En d'autres termes, cela signifie que, pour protéger des influences exté- rieures les composants logés dans le boîtier, celui- ci ne doit comporter aucune ouverture traversante, telle que par exemple fente d'aération, par laquelle des salissures et l'eau pourraient pénétrer à l'intérieur du boîtier. Pour que de telles machines automatiques de sou- dage puissent délivrer une tension de sortie (tension de soudage) qui soit isolée électriquement du circuit primaire et ne soit pas dangereuse pour l'utilisateur, par exemple de 24 volts, un bloc d'alimentation doit être prévu. Toutefois, en charge, le bloc d'alimentation logé dans le boîtier dégage une chaleur notable qui doit être évacuée, afin de rendre possible un fonctionnement permanent pendant lequel des soudages sont effectués à des intervalles successifs. C'est pourquoi des mesures doivent être 2 2785764 prises pour que la chaleur produite puisse être éva- cuée de l'intérieur du boîtier vers l'extérieur. Etant donné que de telles machines automatiques de soudage sont utilisées d'une manière prépondérante à l'air libre et en des emplacements changeant cons- tamment, il serait en outre souhaitable qu'elles de- viennent le plus possible maniables, afin de pouvoir être portées par l'utilisateur d'une manière rapide et simple à l'emplacement d'utilisation chaque fois considéré. En tout état de cause, il s'y oppose le fait que les blocs d'alimentation jusqu'à présent utilisés, qui doivent avoir une puissance pouvant at- teindre plusieurs kilowatts, sont pourvus d'un trans- formateur classique qui, outre des dimensions impor- tantes, possède également une masse relativement grande. De telles machines automatiques de soudage de deviennent donc en général relativement grandes et lourdes. C'est pourquoi l'invention a pour but de réali- ser une unité à boîtier, du type générique défini en introduction, de façon que celle-ci soit maniable et qu'un refroidissement suffisant du bloc d'alimentation logé dans le boîtier et des autres composants soit assuré. A cet effet, l'invention a pour objet une unité à boîtier, du type générique considéré, caractérisée en ce que le bloc d'alimentation est réalisé sous forme d'un bloc d'alimentation de commutation, en ce que le boîtier est pourvu, sur la face extérieure, de nervures de refroidissement et le bloc d'alimentation de commutation est en contact thermique avec la face intérieure, adjacente aux nervures de refroidisse- ment, du boîtier et en ce qu'un ventilateur est dis- posé sur la face extérieure du boîtier. 3 2785764 Pour qu'une telle unité à boîtier devienne le plus maniable possible (dimensions réduites et faible poids), il est proposé de réaliser le bloc d'alimentation sous forme d'un bloc d'alimentation de commutation. Cela permet de rendre le boîtier plus petit et de réduire considérablement le poids total de l'unité à boîtier. En tout état de cause, une réduction de dimen- sions du boîtier a pour effet que celui-ci, avec les éléments qui y sont logés, s'échauffe plus rapidement que jusqu'à présent et donc qu'en fonctionnement per- manent, une surcharge thermique ne peut pas être ex- clue. Cela peut s'expliquer par le fait qu'une unité à boîtier maniable présente, pour des raisons physi- ques, un plus mauvais refroidissement qu'une unité à boîtier plus largement dimensionnée présentant une grande cavité et une grande surface de boîtier. Par ailleurs, la capacité d'absorption de chaleur d'une unité à boîtier de dimensions réduites pourvue d'un bloc d'alimentation de commutation est plus faible que dans le cas d'une unité à boîtier pourvue d'un transformateur classique qui possède une masse d'autant plus grande. C'est pourquoi, pour vaincre ce problème, il a été proposé que le boîtier soit pourvu, sur la face extérieure, de nervures de refroidissement et le bloc d'alimentation de commutation soit en contact thermi- que avec la face intérieure, adjacente aux nervures de refroidissement, du boîtier et qu'un ventilateur soit disposé sur la face extérieure du boîtier. Ces mesures donnent l'assurance que l'unité à boîtier est maniable et que les composants logés dans le boîtier fermé ne s'échauffent pas au-delà d'un ni- veau préfixé, même en fonctionnement permanent. 4 2785764 L'unité à boîtier conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - le bloc d'alimentation de commutation est fixé directement sur la face intérieure, adjacente aux nervures de refroidissement, du boîtier, - d'autres composants sont fixés directement sur la face intérieure, adjacente aux nervures de refroi- dissement, du boîtier, - les nervures de refroidissement sont formées d'une pièce avec le boîtier, - dans la zone des nervures de refroidissement, il est prévu un évidement qui sert à loger le venti- lateur, - à l'intérieur de l'évidement, il est prévu des entretoises sur lesquelles le ventilateur peut pren- dre appui à distance de la partie inférieure de l'évidemment, - entre le ventilateur et la partie inférieure de l'évidement, il est prévu un moyen de guidage qui sert à dévier le flux d'air sur deux côtés, - le moyen de guidage est réalisé sous forme d'une nervure de guidage qui comporte un bord de gui- dage s'étendant transversalement aux nervures de re- froidissement et délimité par des surfaces de guidage arrondies, - le boîtier est réalisé en deux parties et l'une des parties de boîtier est pourvue, suivant une étendue à deux dimensions, de nervures de refroidis- sement, - les nervures de refroidissement adjacentes à l'évidement sont plus hautes que les autres nervures de refroidissement, - le boîtier est pourvu de pieds sur lesquels le boîtier peut prendre appui, les nervures de refroi- dissement s'étendant d'une manière essentiellement verticale lorsque le boîtier est posé sur les pieds, et un espace intermédiaire subsistant entre la sur- face d'appui du boîtier et la face inférieure de bol- tier, - le boîtier est en métal, notamment en métal léger. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est exposé ci-après en détail en regard des dessins. Sur ces dessins, on voit: à la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'une unité à boîtier représentée schématiquement et, à la figure 2, une vue de face du boîtier. A l'aide de la figure 1 qui représente une vue en coupe longitudinale de l'unité à boîtier, la structure de principe de celle-ci va être exposée en détail. L'unité à boîtier est constituée, pour l'essentiel, d'un boîtier 1, d'un ventilateur 2, d'un bloc d'alimentation de commutation 4 et de composants électriques ou électroniques 5, 6, 7. Aussi bien le bloc d'alimentation de commutation 4 que les autres composants 5, 6, 7 sont logés dans le boîtier 1 et ne sont représentés, à titre indicatif, que sous forme de blocs. Le boîtier 1, formé de préférence d'une pièce moulée sous pression en aluminium, est constitué de deux parties la, lb. Une garniture d'étanchéité qui fait tout le tour (non représentée) est disposée en- tre les deux parties de boîtier la, lb. Alors qu'une première lb des parties de boîtier est réalisée sous forme d'un recouvrement plan, l'autre partie de boî- tier la présente la forme d'une cuvette qui est pour- vue sur la face extérieure, suivant une étendue à deux dimensions, de nervures de refroidissement 10, 11, 12. Les nervures de refroidissement 10, 11, 12 6 2785764 sont formées d'une pièce avec le boîtier. Pour faire apparaître l'agencement réalisé d'une pièce, la vue en coupe longitudinale a été prise à travers un élé- ment de refroidissement 10. Un évidement 15 est prévu dans la zone des nervures de refroidissement 10, 11 pour servir à loger le ventilateur 2. Il est prévu, disposés à l'intérieur de l'évidement 15, des entre- toises 14 sur lesquelles le ventilateur 2 peut pren- dre appui à distance de la partie inférieure 16 de l'évidement 15. Les nervures de refroidissement centrales 10, 11 adjacentes à l'évidement 15 sont réalisées plus hau- tes que les autres nervures de refroidissement 12. De préférence, les nervures de refroidissement centrales 10, 11 font de préférence légèrement saillie par rap- port au ventilateur 2, de sorte que celui-ci est pro- tégé d'actions extérieures. L'une des nervures de refroidissement qui est disposée du côté extérieur du boîtier 1 est prolongée vers le bas, de façon à for- mer un pied d'appui 13 servant à poser le boîtier 1 sur une base 24. Si, comme indiqué dans le présent exemple, le boîtier 1 est posé sur les pieds 13, les nervures de refroidissement 10, 11, 12 s'étendent es- sentiellement verticalement, un espace intermédiaire 9 qui favorise la circulation d'air subsistant entre la surface d'appui du boîtier 1 et la face inférieure 23 du boîtier. Entre le ventilateur 2 et la partie inférieure 16 de l'évidement 15, il est prévu un moyen de gui- dage 17 qui sert à dévier sur deux côtés le flux d'air L indiqué par des flèches. Le moyen de guidage 17 est réalisé sous forme d'une nervure de guidage qui comporte un bord de guidage 18 qui s'étend transversalement aux nervures de refroidissement 10, 11, 12 et est délimité par des surfaces de guidage 19 arrondies. La nervure de guidage 17 peut aussi bien être formée d'une pièce avec le boîtier 1 qu'être ré- alisée sous forme d'un élément indépendant et fixée sur le boîtier 1. Pour assurer un refroidissement le plus efficace possible du bloc d'alimentation de commutation 4, ainsi que des autres composants intervenant en ce qui concerne la puissance dissipée absolue, les compo- sants correspondants sont fixés directement sur la face intérieure 22, adjacente aux nervures de refroi- dissement 10, 11, du boîtier 1. Le bloc d'alimentation de commutation 4 est fixé sur la face intérieure 22, adjacente aux nervures de refroidisse- ment 10 plus hautes, du boîtier 1. Le fait que ces nervures de refroidissement 10 sont soumises au souf- fle du ventilateur 2 assure une bonne évacuation de la chaleur dégagée par le bloc d'alimentation de com- mutation 4. Le ventilateur 2 est alimenté par la source de courant interne au boîtier, les conducteurs de raccordement (non représentés) traversant la paroi du boîtier d'une manière étanche par rapport à celle- ci. Le ventilateur 2 comporte de préférence des éta- ges de vitesse, la vitesse la plus élevée étant ap- pliquée au moins en charge, c'est-à-dire pendant l'opération de soudage. Le ventilateur tournant éga- lement - à une vitesse de rotation plus faible - pen- dant le mode de préparation de l'unité à boitier, ce- la permet de réduire le risque de blocage du rotor. Les composants 7 qui ne dégagent aucune quantité de chaleur ou qu'une faible quantité de chaleur peu- vent, en cas de besoin, être fixés sur la partie de boîtier lb plane. La figure 2 représente une vue de face du boi- tier 1, plus précisément de la partie de boîtier la. Sur cette représentation, outre la configuration et l'agencement des nervures de refroidissement 10, 11, 12, on peut voir l'évidement 15 essentiellement cen- tral, le moyen de guidage 17, les entretoises 14 et les pieds 13. Le ventilateur n'est pas représenté afin de faciliter une représentation complète. En résumé, il est possible d'affirmer que, dans une unité à boîtier comportant un boîtier 1 fermé, grâce à la présence de nervures de refroidissement , 11, 12 sur la face extérieure du boîtier 11, grâce à l'agencement des composants 4, 5, 6 à refroi- dir sur la face intérieure 22, adjacente aux nervures de refroidissement 10, 11, 12, du boîtier 1 et grâce à un ventilateur 2 disposé sur la face extérieure du boîtier 1, qui, en soufflant, fait passer de l'air L sur les nervures de refroidissement 10, 11, 12, on obtient un refroidissement efficace des composants 4, , 6 logés dans le boîtier 1. L'action de refroidissement peut en outre être rendue optimale si les nervures de refroidissement 10, 11, 12 sont formées d'une pièce avec le boîtier 1 et si le ventilateur 2 est logé dans un évidement 15 ménagé dans les nervures de refroidissement 10, 11, 12. Le fait que le ventilateur prenne appui à dis- tance de la partie inférieure 16 de l'évidement 15 et qu'entre le ventilateur 2 et la partie inférieure 16 de l'évidement 15, il soit prévu un moyen de guidage 17 qui s'étend transversalement aux nervures de re- froidissement 10, 11, 12 et qui dévie le flux d'air L sur deux côtés, de sorte que les nervures de refroi- dissement 10, 11 sont balayées par l'air L en dépla- cement, permet d'améliorer encore davantage l'action de refroidissement. Le fait que les nervures de re- froidissement 10, 11 adjacentes à l'évidement 15 soient plus hautes que les autres nervures de refroi- dissement 12 permet d'une part que l'action de re- 9 2785764 froidissement soit amplifiée dans la zone centrale du boîtier 1 et d'autre part que le poids du boîtier soit rendu optimal. Enfin, la présence de pieds 13 sur lesquels le boîtier peut prendre appui donne l'assurance qu'un espace intermédiaire 9 améliorant la circulation d'air subsiste entre la surface d'appui (base) 24 du boîtier 1 et la face inférieure 23 du boîtier. Le fait que, lorsque le boîtier 1 est posé sur les pieds 13, les nervures de refroidisse- ment 10, 11, 12 s'étendent verticalement permet en outre de tenir compte de la convection naturelle de l'air. L'unité à boîtier ici présentée est de préfé- rence agencée sous forme d'une machine automatique de soudage électrique qui est utilisée pour souder des connexions pourvues d'un fil chauffant par effet Joule ou manchons de soudage. En tout état de cause, il convient de souligner le fait qu'une unité à boîtier du type considéré peut absolument être utilisée également pour d'autres ap- plications et que l'exemple de mise en oeuvre exposé en priorité ne doit présenter absolument aucun carac- tère limitatif, mais que des unités à boîtier diffé- rant de l'exemple de mise en oeuvre présenté en prio- rité sont absolument réalisables dans le cadre de la protection définie dans les revendications. 2785764 REVENDICATIONS 1. Unité à boîtier, notamment machine automati- que pour le soudage de connexions pourvues d'un fil chauffant par effet Joule, comprenant un boîtier fer- mé dans lequel sont logés un bloc d'alimentation et d'autres composants électriques et/ou électroniques, caractérisée en ce que le bloc d'alimentation est ré- alisé sous forme d'un bloc d'alimentation de commuta- tion (4), en ce que le boîtier (1) est pourvu, sur la face extérieure, de nervures de refroidissement (10, 11, 12) et le bloc d'alimentation de commutation (4) est en contact thermique avec la face intérieure (22), adjacente aux nervures de refroidissement (10, 11, 12), du boîtier (1) et en ce qu'un ventilateur (2) est disposé sur la face extérieure du boîtier (1). 2. Unité à boîtier suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bloc d'alimentation de com- mutation (4) est fixé directement sur la face inté- rieure (22), adjacente aux nervures de refroidisse- ment (10, 11, 12), du boîtier (1). 3. Unité à boîtier suivant la revendication 2, caractérisée en ce que d'autres composants (5, 6) sont fixés directement sur la face intérieure (22), adjacente aux nervures de refroidissement (10, 11, 12), du boîtier (1). 4. Unité à boîtier suivant l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les nervu- res de refroidissement (10, 11, 12) sont formées d'une pièce avec le boîtier (1). 5. Unité à boîtier suivant l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que, dans la zone des nervures de refroidissement (10, 11, 12), il est prévu un évidement (15) qui sert à loger le yen- tilateur (2). 6. Unité à boîtier suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'à l'intérieur de l'évidement (15), il est prévu des entretoises (14) sur lesquel- les le ventilateur (2) peut prendre appui à distance de la partie inférieure (16) de l'évidement (15). 7. Unité à boîtier suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'entre le ventilateur (2) et la partie inférieure (16) de l'évidement (15), il est prévu un moyen de guidage (17) qui sert à dévier le o flux d'air (L) sur deux côtés. 8. Unité à boîtier suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le moyen de guidage (17) est réalisé sous forme d'une nervure de guidage qui com- porte un bord de guidage (18) s'étendant transversa- lement aux nervures de refroidissement et délimité par des surfaces de guidage (19) arrondies. 9. Unité à boîtier suivant l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que le boîtier (1) est réalisé en deux parties et l'une (la) des parties de boîtier est pourvue, suivant une étendue à deux dimensions, de nervures de refroidissement (10, 11, 12). 10. Unité à boîtier suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les nervures de refroidisse- ment (10, 11) adjacentes à l'évidement (15) sont plus hautes que les autres nervures de refroidissement (12). 11. Unité à boîtier suivant l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que le boîtier (1) est pourvu de pieds (13) sur lesquels le boîtier (1) peut prendre appui, les nervures de refroidisse- ment (10, 11, 12) s'étendant d'une manière essentiel- lement verticale lorsque le boîtier (1) est posé sur les pieds (13), et un espace intermédiaire (9) sub- 12 2785764 sistant entre la surface d'appui du boîtier (1) et la face inférieure de boîtier (23). 12. Unité de boîtier suivant l'une des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (1) est en métal, notamment en métal léger.