FR3144231A1 - Propulseur hydraulique comprenant une carte électronique immérgée - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un dispositif générateur de flux fluidique (100) agencé pour déplacer un fluide selon une direction de déplacement (D), le dispositif comprenant :
- un bâti (1),
- au moins une membrane (11) agencée pour mettre en mouvement le fluide,
- au moins un actionneur (10) mettant en mouvement l’au moins une membrane ou étant actionné par le mouvement de l’au moins une membrane,
- des moyens de contrôle électronique (300) agencés pour contrôler l’au moins un actionneur (10),
au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur (310) est disposée dans le bâti (1), et est en contact avec la face intérieure (402) d’une paroi de conduction (400) du bâti (1) dont la face extérieure (401) est en contact avec le fluide mis en mouvement par l’au moins une membrane (11).
Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne un propulseur hydraulique comprenant des moyens de contrôle électronique disposés au moins en partie dans le bâti du propulseur agencé et configuré pour être immergé en fonctionnement. En particulier lesdits moyens comprennent une carte électronique présentant des composants générateurs de chaleur tels que des transistors, comme par exemple des MOSFET, et/ou des condensateurs disposés directement ou indirectement contre la face intérieure de la paroi du bâti immergé.
Dans le domaine nautique, on connaît des propulseurs nautiques de type plaisance, en particulier pourvu d’un moteur disposé contre la coque de l’embarcation ainsi équipée, et au-dessus de la ligne de flottaison, et pourvu d’une hélice disposée sous le moteur et sous la ligne de flottaison. L’électronique permettant le contrôle du moteur est disposé dans la partie émergée du propulseur à proximité du moteur et/ou de la barre de direction dudit propulseur. Le refroidissement des moyens électroniques s’effectue alors par convection dans l’air ambiant ou par un circuit de refroidissement à eau, pouvant être de l’eau de mer.
L’invention vise à améliorer le refroidissement des moyens électroniques et/ou d’éviter la surchauffe des moyens électroniques des propulseurs hydrauliques en particulier nautique.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un dispositif générateur de flux fluidique agencé pour déplacer un fluide ou récupérer l’énergie d’un fluide selon une direction de déplacement, en particulier une direction de déplacement du fluide, le dispositif comprenant :
- un bâti,
- au moins une membrane, en particulier pour coopérer avec un fluide ou un flux de fluide, par exemple agencée pour mettre en mouvement le fluide ou être mis en mouvement par un flux de fluide,
- au moins un actionneur mettant en mouvement l’au moins une membrane ou étant actionné par le mouvement de l’au moins une membrane,
- des moyens de contrôle électronique agencés pour contrôler l’au moins un actionneur,
caractérisé en ce qu’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur est disposée dans le bâti, et l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur est en contact avec la face intérieure d’une paroi de conduction du bâti dont la face extérieure est en contact avec le fluide mis en mouvement par l’au moins une membrane.
On entend par moyens de contrôle électronique générateurs de chaleur des moyens ou des composants électroniques générant particulièrement et notoirement de la chaleur de manière à être ou devenir une source chaude.
On entend par fluide, un milieu liquide, gazeux, homogène ou non-homogène, non chargé ou chargé, par exemple par des matières fluidisables du type poudre, mousse ou granulés…
Selon un mode de réalisation, la paroi de conduction s’étend dans un plan transversal à la direction de déplacement du fluide, ou s’étend dans un plan orthogonal à la direction longitudinale dudit dispositif.
Selon un autre mode de réalisation, la paroi de conduction s’étend dans un plan transversal à la direction de déplacement du fluide et en périphérie frontale du bâti.
De préférence, la paroi de conduction peut être parallèle à la direction longitudinale du déplacement du fluide, ou longitudinale du dispositif.
Selon différents perfectionnements pouvant être combinables entre eux et combinables aux modes de réalisation précédents, le dispositif peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique est en contact direct ou indirect avec la face intérieure de la paroi de conduction ;
– de préférence, l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique s’étend dans un plan parallèle, en particulier latéral, ou orthogonal à la direction de déplacement du fluide ou la direction longitudinale du dispositif ;
– de préférence, le dispositif comprend une pièce intermédiaire de conduction thermique ;
– selon un mode de réalisation, la pièce intermédiaire de conduction est fixée à la paroi de conduction du bâti, et l’au moins une partie des moyens de contrôle génératrice de chaleur est fixée sur ladite pièce ;
– selon un autre mode de réalisation de la pièce intermédiaire de conduction, il peut être prévu une résine favorisant la conduction thermique, dite résine à haute conduction de chaleur, pouvant être non conductrice électriquement, en particulier d’un type connu de la personne du métier ;
- la paroi de conduction est réalisée en métal, de préférence comprenant de l’aluminium ou de l’acier ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend au moins un transistor et/ou au moins un condensateur ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend un circuit imprimé s’étendant dans un plan géométrique parallèle ou orthogonal à la direction de déplacement du fluide, ou direction longitudinale du dispositif, et comprend des composants électroniques générateurs de chaleur adjacents les uns aux autres sur le circuit imprimé et au moins une partie des composants générateurs de chaleur est adjacente à la face intérieure de la paroi de conduction ; et/ou orthogonale ou parallèle à la direction ou l’axe du mât ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique comprend au moins deux transistors alignés selon une direction orthogonale ou parallèle à la direction de déplacement du fluide, ou la direction longitudinale du dispositif, de préférence des transistors à effet de champ dit MOSFET connus de la personne du métier ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend des condensateurs alignés selon une direction parallèle ou orthogonale à la direction de déplacement en particulier du fluide ou direction longitudinale du dispositif ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique comprend au moins quatre transistors, de préférence six transistors ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique, ou la totalité, peut être enrésinée ou recouverte d’un moyen de tropicalisation ;
– le dispositif peut comprendre un capteur de présence de fluide, à proximité des moyens de contrôle électronique.
Selon un deuxième aspect, il est proposé un propulseur hydraulique pour la propulsion d’engin nautique caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques précédentes, le propulseur s’étendant selon une direction longitudinale.
De préférence, le propulseur comprend un bâti comprenant un mât, un bâti supérieur et un bâti de membrane reliés entre eux par l’intermédiaire du mât, le bâti de membrane présentant une paroi de conduction, de préférence frontale ou transversale dont la face extérieure est en contact direct avec le fluide environnant, l’au moins une partie des moyens électronique génératrice de chaleur étant en contact avec la face intérieure de la paroi de conduction, de préférence frontale ou transversale.
Selon un mode de réalisation, le bâti de membrane présente une forme générale cylindrique, parallélépipédique ou tubulaire.
De préférence, l’au moins une membrane comprend une membrane planaire, rectangulaire, triangulaire, trapézoïdale, cylindrique, circulaire, elliptique, discoïdale, tubulaire, ou une combinaison de ceux-ci.
Selon un troisième aspect, il est proposé un propulseur hydraulique à membrane comprenant :
- un bâti comprenant un mât, un bâti supérieur et un bâti de membrane reliés entre eux par l’intermédiaire du mât, le bâti de membrane étant immergé en fonctionnement,
- au moins une membrane agencée pour mettre en mouvement le fluide ou récupérer le mouvement du fluide,
- au moins un actionneur mettant en mouvement l’au moins une membrane ou étant actionné par le mouvement de l’au moins une membrane,
- des moyens de contrôle électronique agencés pour contrôler l’au moins un actionneur,
caractérisé en ce qu’au moins une partie des moyens de contrôle électronique est disposée dans le bâti de membrane et dans le prolongement du mât.
Selon différents perfectionnements pouvant être combinables entre eux et combinables aux modes de réalisation précédents, le propulseur peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique est une partie génératrice de chaleur ; le positionnement de cette partie permet d’améliorer le refroidissement de celle-ci ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique s’étend selon un plan perpendiculaire, parallèle ou orthogonal à la direction ou l’axe du mât ;
– les moyens de contrôle électronique comprennent une partie de moyens électroniques disposée dans le bâti supérieur agencé pour rester émergé en fonctionnement ;
– le mât présente une cavité tubulaire agencé pour insérer des fils électriques permettant de raccorder les différentes parties des moyens de contrôle électronique ;
- le bâti de membrane présente au moins une cavité de carte agencée pour recevoir l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique, et la cavité tubulaire et la cavité de carte sont agencées pour communiquer l’une avec l’autre, de préférence la cavité tubulaire débouche dans la cavité de carte, en particulier directement dans la cavité de carte ;
– de préférence le mât comprend un tube s’étendant à l’intérieur du mât et sensiblement aussi long que le mât, de manière à insérer des fils électriques entre le bâti supérieur et le bâti de membrane ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique comprend au moins deux transistors alignés selon une direction orthogonale ou parallèle à la direction de déplacement du fluide, ou la direction longitudinale du dispositif, de préférence des transistors à effet de champ dit MOSFET connus de la personne du métier ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend des condensateurs alignés selon une direction parallèle ou orthogonale à la direction de déplacement ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique comprend au moins quatre transistors, de préférence six transistors, ou un pont en H appelé onduleur ;
- l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique, ou la totalité, peut être enrésinée ou recouverte d’un moyen de tropicalisation.
Selon un quatrième aspect, il est proposé un hydrogénérateur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux fluidique agencé pour récupérer de l’énergie à partir d’un flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect.
Selon un cinquième aspect, il est proposé une pompe caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect.
Selon un sixième aspect, il est proposé un compresseur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect.
Selon un septième aspect, il est proposé un ventilateur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles :
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
En relation avec la , il est illustré un dispositif générateur de flux fluidique 100 selon plusieurs variantes de réalisation. On entend par dispositif générateur de flux fluidique, par exemple dans le cas d’un fonctionnement moteur, un dispositif comprenant au moins une membrane et au moins un actionneur agencé pour mettre en mouvement d’ondulation ladite au moins une membrane de manière à générer un flux. Le dispositif peut comprendre un ou plusieurs actionneurs 10, de différents types, disposé(s) à différents endroits par rapport au bâti 1 du dispositif, en particulier à l’intérieur et/ou à l’extérieur dudit bâti. En outre, le dispositif peut comprendre un ou plusieurs membranes 11, de différents types de matériaux connus et différentes géométries, par exemple cylindrique, circulaire, discoïdale, planaire, ou tubulaire, disposé(s) à différents endroits par rapport au bâti 1 du dispositif, en particulier en amont du dispositif, par exemple illustré par la membrane 11a, et/ou en aval du dispositif, par exemple illustré par les membranes 11b et 11c.
De préférence, le dispositif 100 comprend des moyens de contrôle électronique, en particulier une carte électronique 300. En référence aux figures 1 et 2, la carte électronique comprend un circuit imprimé 301 muni de composants électroniques 310, 320 nécessaires au fonctionnement et au contrôle de l’au moins un actionneur. La carte électronique comprend en particulier des composants électroniques générateurs de chaleur 310. De préférence, ces composants générateurs de chaleur sont regroupés d’un côté de ladite carte. Par exemple, les composants électroniques générateurs de chaleur 310 comprennent des transistors 311 et des condensateurs 312 connus de la personne du métier pour générer particulièrement de la chaleur et ainsi être ou devenir une source chaude. En outre, la carte électronique comprend des composants électroniques 320 à faible émission de chaleur par rapport aux composants 310.
En référence à la , la carte électronique présente six transistors 311 alignés le long d’un côté rectiligne de la carte. La carte électronique présente en outre deux rangés de quatre condensateurs 312 sensiblement alignés. Ces composants générateurs de chaleur sont spécialement disposés près d’un bord de carte électronique en vue de disposer ledit côté ou ledit bord de carte électronique contre ou juxtaposé à une paroi ou zone de conduction et/ou de convection de chaleur elle-même en contact avec une source froide contre une face opposée à la face de contact ou de juxtaposition.
En référence à la , les moyens de contrôle électronique ou carte électronique 300 sont disposés à l’intérieur du bâti 1 du dispositif générateur de flux fluidique. De préférence, le bâti comprend une paroi de conduction 400, dite paroi de conduction thermique, présentant des propriétés de transfert thermiques accrues par rapport aux autres parois du dispositif. Le schéma de la illustre une paroi de conduction à une extrémité d’un bâti. Selon d’autres modes de réalisation non représentés, la paroi de conduction peut se situer à l’intérieur d’une enceinte d’un bâti.
Selon n’importe quel mode de réalisation, la paroi de conduction présente au moins deux faces : au moins une face intérieure, ou chaude, contre laquelle directement ou indirectement sont disposés les composants générateurs de chaleur et au moins une face extérieure, ou froide, contre laquelle se situe le fluide en mouvement dont le flux est généré par ledit dispositif.
Selon le mode de réalisation représenté à la , le circuit imprimé 301 de la carte électronique 300 s’étend dans une direction parallèle à la direction de déplacement D du fluide ou la direction longitudinale L du dispositif. De préférence, la paroi de conduction 400 s’étend de manière orthogonale à la direction de déplacement D du fluide ou la direction longitudinale L du dispositif.
L’agencement des composants électroniques générateurs de chaleur sur la carte électronique d’une part et la disposition desdits composants au regard de la paroi de conduction d’autre part permettent de réaliser un transfert de chaleur depuis la face chaude vers la face froide de la paroi de conduction (voir flèche sur la ) et ainsi de limiter la température des moyens de contrôle électronique des dispositifs générateurs de flux fluidique et d’éviter leur surchauffe.
Selon un mode de réalisation représenté à la , les moyens de contrôle électronique comprennent au moins une pièce intermédiaire de conduction 403 disposée entre les composants électroniques générateurs de chaleur 310 et la paroi de conduction 400. La pièce intermédiaire de conduction permet d’améliorer la conduction thermique et/ou d’améliorer l’isolement électrique entre les composants électroniques et la paroi de conduction.
En référence aux figures 3 à 6, il est illustré un mode de réalisation de dispositif générateur de flux fluidique sous la forme d’un propulseur hydraulique à membrane. Pour la suite de la description, les éléments décrits concernant les moyens de contrôle électronique sont identiques à ceux déjà décrits.
En référence à la , le propulseur hydraulique comprend un bâti comprenant un mât 102, un bâti supérieur 101 et un bâti de membrane 103 reliés entre eux par l’intermédiaire du mât 102, le bâti de membrane présentant une paroi de conduction frontale, voir figures 4 et 5, dont la face extérieure est en contact direct avec le fluide environnant, en général de l’eau. Le bâti supérieur comprend une barre de direction agencée pour pivoter l’organe propulsif, en l’espèce une membrane non représentée, par rapport au mât qui est fixé à la coque d’une embarcation.
Le bâti de membrane est agencé pour être immergé et porte la membrane. Selon le mode de réalisation représenté, le bâti de membrane présente une forme annulaire et est prévu pour recevoir une machine électromagnétique. En particulier, le bâti de membrane présente une cavité, en particulier disposée à la base du mât, et agencée pour recevoir la carte électronique.
En référence aux figures 4, 5 et 6, la carte électronique est disposée contre la face intérieure de la paroi frontale, dite paroi de conduction de frontale, du bâti de membrane du propulseur. La carte électronique, en particulier le circuit imprimé ou le substrat de carte s’étend selon un plan parallèle à la direction longitudinale L du propulseur et orthogonale à l’axe du mât. La face intérieure ou la face chaude de la paroi de conduction s’étend dans un plan transversal à la direction longitudinale. En référence à la , la face extérieure, dite face froide, présente une forme convexe. De préférence, la paroi de conduction est pleine de manière à favoriser la conduction thermique. Par exemple, la paroi de conduction est en aluminium. En fonctionnement, la face extérieure de la paroi de conduction est en contact permanent avec un flux de liquide s’écoulant sur celle-ci.
Selon le mode de réalisation représenté par les figures 4 et 5, les transistors sont en contact indirect via une pièce intermédiaire de conduction 403 avec la face intérieure 402 d’une paroi de conduction 400 du bâti 1. De préférence, la pièce intermédiaire 403 en forme de « U » servant au support du transistor, dit MOSFET, contre la face intérieure de la paroi de conduction.
De préférence, la carte électronique présente les caractéristiques suivantes :
– le circuit imprimé présente un substrat d’une épaisseur sensiblement égale à 2,4 mm et une épaisseur de cuivre de 105 micromètres ;
– des transistors, dit MOSFET acronyme anglais de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, qui se traduit par transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur), sont des transistors à effet de champ, de préférence de type IRF ;
– des condensateurs de type polarisé.
L’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Claims (18)
- Dispositif générateur de flux fluidique (100) agencé pour déplacer un fluide ou récupérer l’énergie d’un fluide selon une direction de déplacement (D), le dispositif comprenant :
- un bâti (1),
- au moins une membrane (11),
- au moins un actionneur (10) mettant en mouvement l’au moins une membrane ou étant actionné par le mouvement de l’au moins une membrane,
- des moyens de contrôle électronique (300) agencés pour contrôler l’au moins un actionneur (10),
caractérisé en ce queau moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur (310) est disposée dans le bâti (1), et l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur (310) est en contact avec la face intérieure (402) d’une paroi de conduction (400) du bâti (1) dont la face extérieure (401) est en contact avec le fluide mis en mouvement par l’au moins une membrane (11). - Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la paroi de conduction (400) s’étend dans un plan transversal ou orthogonal à la direction de déplacement (D) du fluide.
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la paroi de conduction (400) s’étend dans un plan transversal à la direction de déplacement (D) du fluide et en périphérie frontale ou latérale du bâti.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur (310) est en contact direct ou indirect avec la face intérieure (402) de la paroi de conduction (400).
- Dispositif selon la revendication précédente, comprenant une pièce intermédiaire de conduction est fixée à la paroi de conduction et l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur (310) est fixée sur ladite pièce.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi de conduction (400) est réalisée en métal, de préférence comprenant de l’aluminium ou de l’acier.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur (310) comprend au moins un transistor (311) et/ou au moins un condensateur (312).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend un circuit imprimé (301) s’étendant dans un plan géométrique parallèle ou orthogonal à la direction de déplacement du fluide et comprend des composants électroniques générateurs de chaleur (310) adjacents les uns aux autres sur le circuit imprimé et au moins une partie des composants générateurs de chaleur (310) est adjacente à la face intérieure (402) de la paroi de conduction (400).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend au moins deux transistors (311) alignés selon une direction orthogonale ou parallèle à la direction de déplacement du fluide.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique génératrice de chaleur comprend des condensateurs (312) alignés selon une direction parallèle ou orthogonale à la direction de déplacement du fluide.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une partie des moyens de contrôle électronique comprend au moins quatre transistors, de préférence six transistors.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une membrane comprend une membrane discoïdale ou circulaire, ou planaire ou tubulaire.
- Propulseur hydraulique pour la propulsion d’engin nautique caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une des revendications précédentes, le propulseur s’étendant selon une direction longitudinale (L).
- Propulseur selon la revendication précédente comprenant un bâti comprenant un mât (102), un bâti supérieur (101) et un bâti de membrane (103) reliés entre eux par l’intermédiaire du mât, le bâti de membrane présentant une paroi de conduction (400) dont la face extérieure (401) est en contact direct avec le fluide environnant, l’au moins une partie des moyens électronique génératrice de chaleur étant en contact avec la face intérieure (402) de la paroi de conduction.
- Hydrogénérateur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur d’énergie à partir d’un flux selon l’une des revendications 1 à 12 agencé pour récupérer de l’énergie à partir d’un flux de fluide.
- Pompe caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif générateur de flux selon l’une des revendications 1 à 12.
- Compresseur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux selon l’une des revendications 1 à 12.
- Ventilateur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux selon l’une des revendications 1 à 12.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2379713A1 (fr) * | 1977-02-07 | 1978-09-01 | Eca | Procede et dispositif de production d'ondulations transversales a propagation longitudinale sur paroi souple, baignee par au moins un fluide |
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- 2022-12-23 FR FR2214471A patent/FR3144231A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-12-08 WO PCT/EP2023/084947 patent/WO2024132594A1/fr unknown
Patent Citations (7)
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Also Published As
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