ES2280988T3 - Dispositivo de proteccion para componentes electronicos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de protección que contiene al menos un componente electrónico (5), en especial un módulo de memoria, caracterizado porque el o los componentes electrónicos (5) fundidos con silicona en una primera envuelta protectora (2), sobre base mineral, está(n) incrustado(s) con agua protegida contra congelación.
Description
Dispositivo de protección para componentes
electrónicos.
La invención se refiere a un dispositivo de
protección para componentes electrónicos, en especial módulos de
memoria.
Los componentes electrónicos deben protegerse
con frecuencia contra influencias térmicas que duren poco o mucho
tiempo, que pueden producirse durante el funcionamiento y durante el
almacenaje, así como contra los efectos de fuertes cargas
mecánicas. Con ello se supone que tiene una importancia esencial
para la investigación de causas de accidentes en el tráfico la
obtención del contenido de memorias electrónicas, después de sufrir
cargas extremas como las que se producen después de un incendio, una
explosión o una colisión de vehículos. Los registros de vuelo,
conocidos generalmente en la aeronáutica con el término "cajas
negras" cumplen estas tareas. Los registros de vuelo tienen sin
embargo, con relación a los costes de los vehículos terrestres, un
nivel de precios excesivamente elevado. Los altos precios son el
resultado fundamentalmente de materiales de gran valor y de
complicados procesos de fabricación.
La protección térmica debería garantizarse en lo
posible sin refrigeración forzada exterior. Los requisitos de
protección se prefijan mediante normas y estándares. Conforme al
estándar IEEE 1482.1-1999 apartado 4.5, subapartado
"Fire", se aplican por ejemplo los siguientes requisitos de
resistencia térmica: 650ºC durante 0,5 horas, 300ºC durante 1 hora
y 100ºC durante 5 horas. El efecto de los materiales aislantes
conocidos se basa en su mala conductividad térmica. Para alcanzar
con estos materiales la resistencia térmica antes citada el
aislamiento térmico debe ocupar un múltiple del volumen electrónico
a proteger. Para reducir el volumen aislante se requieren
complicadas medidas constructivas, en especial mediante la
disposición de capas adicionales de reflexión térmica y mediante la
aplicación del principio de Dewar conocido como de la botella
termo. Otro inconveniente de los materiales aislantes conocidos con
muy mala conductividad térmica consiste en que se dificulta
considerablemente la evacuación térmica necesaria a causa del
consumo de potencia del sistema electrónico.
Del documento DE 299 04 858 U1 se conoce un
dispositivo para detectar valores de medición en el margen de
temperaturas elevadas, en el que el circuito electrónico está
circundado por cerámica con capacidad de absorción de agua.
Mediante el aprovechamiento de la energía, necesaria para la
vaporización del agua, para la refrigeración del circuito puede
tolerarse temporalmente una temperatura de trabajo máxima de
125ºC.
La invención se basa en la tarea de indicar un
dispositivo de protección para componentes electrónicos que
garantice una protección suficiente, en cumplimiento de la
anteriormente citada IEEE 1482, con relación a temperaturas
elevadas y fuertes influencias mecánicas externas así como una
amplia protección contra líquidos dañinos, y que permita una mejor
evacuación térmica hacia fuera de los componentes electrónicos.
La tarea es resuelta con las particularidades
características de la reivindicación 1. Mediante la incrustación de
componentes electrónicos fundidos con silicona en una envuelta
protectora sobre base mineral, que presenta una proporción de
material con elevada capacidad de acumulación térmica, precisamente
agua, se obtiene una protección térmica muy eficaz, en donde al
mismo tiempo se facilita la evacuación térmica desde los componentes
electrónicos con relación a los materiales aislantes conocidos con
muy mala conductividad térmica. Los componentes electrónicos están
incrustados con preferencia en una silicona de 2 componentes con
revestimiento de acero fino. La silicona asume la tarea del
aislamiento eléctrico, la protección de vibraciones mecánicas y la
fijación del sistema electrónico.
Normalmente este sistema -incluso sin
revestimiento de acero fino- se incrusta en un material que
presenta, mediante transición de fase, una elevada capacidad
térmica y evita mediante absorción térmica el dañino calor exterior
procedente del sistema electrónico. Estos materiales son con
frecuencia ceras, parafinas, ésteres o bicarbonatos, con los
inconvenientes conocidos de la difícil capacidad de tratamiento, los
elevados costes y elevadas cargas ambientales.
Conforme a la invención el material de
incrustación es un sistema mineral con elevada proporción de aire
con el que está integrada agua, en donde un medio anticongelante,
por ejemplo sal, se ocupa de que el cuerpo no resulte dañado
incluso a temperaturas bajo cero. El agua posee -como es de
conocimiento general- la mejor capacidad térmica. Frente a los
medios aislantes cerámicos utilizados con frecuencia los aislantes
con base mineral destacan por sus menores costes, menor peso y
mejor capacidad de sostenimiento del medio ambiente.
Teniendo en cuenta una resistencia mecánica
adicional, la necesaria desviación térmica desde el interior y un
comportamiento temperatura-tiempo definido, que
resulta de las condiciones de uso especiales, la envuelta
protectora conforme a la reivindicación 2 está circundada con
preferencia por una carcasa de acero fino, que presenta al menos
una válvula de termostato. La válvula de termostato actúa con ello
como punto teórico de ruptura térmico. En caso extremo, en especial
en el caso de una acción térmica intensa y de larga duración desde
el exterior, el agua absorbe primero el calor alimentado desde
fuera, se calienta hasta la temperatura de ebullición, pasa
mediante una absorción térmica adicional a la fase de vapor y
penetra a través del punto teórico de ruptura térmico en el medio
ambiente. Con ello no aumenta la temperatura en el sistema
electrónico por encima de la temperatura de ebullición del agua, es
decir, no por encima de unos 100ºC. Sólo después de que se haya
"gastado" toda la reserva de agua, la envuelta protectora asume
su función original de retención del flujo térmico.
La carcasa de acero fino con la envuelta
protectora y los componentes electrónicos fundidos con silicona
pueden estar incrustados, conforme a la reivindicación 3, en otra
envuelta protectora de o con masa de fundición cerámica. Esta masa
de fundición asume, aparte de una protección mecánica, también la
tarea de una protección térmica que consiste en ser por sí misma un
mal conductor térmico, liberar al calentarse agua integrada y
conducir el vapor desde la termoválvula lentamente hacia fuera. El
agua liberada apoya con esto la absorción de calor.
Como cierre exterior se ha previsto conforme a
la reivindicación 4 otra carcasa de acero fino, que sirve para la
protección mecánica de los componentes internos y la fijación del
sistema conjunto. El revestimiento de acero fino de los componentes
electrónicos fundidos con silicona y las dos carcasas de acero fino
para el medio aislante con base mineral y la masa de fundición
cerámica no sólo asumen la función del soporte de las envueltas
protectoras. También están diseñadas en unión a las envueltas
protectoras de tal modo, que se retienen los cuerpos sólidos que
entren desde el exterior y se alejan de los componentes electrónicos
las presiones extremas producidas, aceleraciones extremadamente
intensas, líquidos y productos químicos nocivos que actúen desde el
exterior como aceites-agua, combustibles, medios
ignífugos, etc. en cumplimiento de la anteriormente citada IEEE
1482.1.
Un dispositivo de protección de este tipo sólo
exige una fracción del volumen en el caso de modo constructivo de
protección contra temperaturas estándar y permite además una
fabricación económica.
La invención se explica a continuación con más
detalle con base en ejemplos de ejecución representados en las
figuras. Aquí muestran:
la figura 1 un dispositivo de protección térmica
después de una prueba,
la figura 2 componentes de un dispositivo de
protección térmica,
la figura 3 una sección transversal a través de
un dispositivo de protección con una envuelta protectora y
la figura 4 una sección transversal a través de
un dispositivo de protección con dos envueltas protectoras.
Las figuras 1 y 2 muestran las piezas
constructivas esenciales de un dispositivo de protección térmica con
una segunda envuelta protectora 1 en forma de cubeta y una primera
envuelta protectora 2 en forma de taco, que está fundida en el
componente electrónico, por ejemplo un módulo de memoria 5
electrónico (figuras 3 y 4), en donde en la figura 2 sólo puede
verse la línea de conexión 3 guiada hacia fuera del módulo de
memoria electrónico. La primera envuelta protectora 2 en forma de
taco se inserta en el interior de la segunda envuelta protectora 1
en forma de cubeta. Con ello la segunda envuelta protectora 1 puede
estar sujetada por ejemplo por una carcasa de acero fino 4. La
primera envuelta protectora 2 en forma de taco se compone de
material con elevada capacidad de acumulación de calor, mientras
que la segunda envuelta protectora 1 en forma de cubeta se compone
de material con mala conductividad térmica. Con esta mezcla de
materiales queda asegurado que, por un lado, se disponga de una
elevada resistencia al calor del dispositivo de protección térmica
y, por otro lado, no se dificulte innecesariamente la evacuación
del calor de pérdida de potencia procedente del módulo de memoria
5. La forma de taco de la primera envuelta protectora 2 puede estar
adaptada con ajuste preciso a la forma de cubeta de la segunda
envuelta protectora 1. Sin embargo también puede pensarse en
variantes con espacios intermedios, que estén rellenos parcial o
totalmente con vacío, relleno con otro material aislante o con
capas de reflexión térmica.
Una sección transversal a través de un
dispositivo de protección con sólo una envuelta protectora puede
verse en la figura 3. El módulo de memoria 5 electrónico está
incrustado en una masa de fundición con silicona 6, que está
circundada por un revestimiento de acero fino 7 con tapa 8. La línea
de conexión 3 del módulo de memoria 5 electrónico atraviesa la masa
de fundición con silicona 6, la tapa 8, la primera capa protectora
2 y una cubierta 9 de una primera carcasa de acero fino 10. La
primera envuelta protectora 2 se compone con ello de un medio
aislante de calor con base mineral, en donde el material soporte
mineral contiene una proporción de aire y agua integrada, cuya
congelación se impide con un medio anticongelante. La primera
carcasa de acero fino 10 está equipada con una termoválvula 11 que,
en el caso de una carga térmica muy elevada, hace posible el desvío
de vapor de agua hasta el entorno.
La figura 4 muestra esta estructura girada 90º y
con una segunda envuelta protectora 1 adicional. La segunda
envuelta protectora 1 se compone con ello fundamentalmente de una
masa de fundición cerámica, en cuyos poros puede penetrar dado el
caso vapor de agua a través de la termoválvula 11. La masa de
fundición cerámica como segunda envuelta protectora 1 está
circundada por todos lados por la segunda carcasa de acero fino 4
junto con una cubierta 12.
La invención no se limita a los ejemplos de
ejecución indicados anteriormente. Más bien puede pensarse en
varias variantes, que hacen uso de las particularidades de la
invención incluso en el caso de una ejecución de tipo básicamente
diferente.
Claims (4)
1. Dispositivo de protección que contiene al
menos un componente electrónico (5), en especial un módulo de
memoria, caracterizado porque el o los componentes
electrónicos (5) fundidos con silicona en una primera envuelta
protectora (2), sobre base mineral, está(n) incrustado(s) con
agua protegida contra congelación.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la primera envuelta protectora (2) está
circundada por una carcasa de acero fino (10), que presenta al
menos una válvula de termostato (11).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la primera carcasa de acero fino (10)
con la primera envuelta protectora (2) está incrustada en una
segunda envuelta protectora (1) con masa de fundición cerámica.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la segunda envuelta protectora (1) está
circundada por una segunda carcasa de acero fino
(4).
(4).
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