EP3130046A1 - Armoire electrique destinee aux applications en milieux a risques - Google Patents

Armoire electrique destinee aux applications en milieux a risques

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EP3130046A1
EP3130046A1 EP15709724.7A EP15709724A EP3130046A1 EP 3130046 A1 EP3130046 A1 EP 3130046A1 EP 15709724 A EP15709724 A EP 15709724A EP 3130046 A1 EP3130046 A1 EP 3130046A1
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EP
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cabinet
opening
heat
wall
electrical
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Ceased
Application number
EP15709724.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Minh Man Nguyen
Hervé MURIGNEUX
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Chloride
Original Assignee
Emerson Network Power Industrial System SAS
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/26—Casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/28—Casings; Parts thereof or accessories therefor dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof or flameproof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56—Cooling; Ventilation

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of electrical cabinets intended for applications in hazardous environments.
  • risk environments means mainly environments, mainly industrial, presenting risks of fire, explosion and / or electric shocks.
  • environments means mainly environments, mainly industrial, presenting risks of fire, explosion and / or electric shocks.
  • SEVESO zones well known to those skilled in the art.
  • a heat removal technique consists in equipping the electrical cabinet with one or more heat dissipation means, such as a radiator for example.
  • the radiators used generally have a plurality of heat exchange fins, and are affixed against one of the internal walls of the cabinet so as to dissipate the internal heat. This heat is in particular transferred to the fins and then transferred to the wall to the outside of the cabinet.
  • the invention tends to provide an electrical cabinet for applications in hazardous environments that allows to contain electrical components in an efficient manner so that their potential power is increased.
  • An objective of the electrical cabinet according to the invention is to dissipate optimally the heat generated by the electrical components inside said cabinet, while maintaining the characteristics of robustness of the steel.
  • Another object of the invention is to provide such a cabinet which is not heavier and more cumbersome than an electrical cabinet for risk environments of the state of the art.
  • an electrical cabinet has been developed for applications in hazardous environments.
  • Said cabinet comprises at least one upper wall, one bottom wall, one front wall, one bottom wall and two side walls, assembled to each other so as to create a sealed and explosion-proof enclosure.
  • the cabinet comprises:
  • At least one aluminum heat dissipating means comprising a plurality of heat exchange fins projecting from a support plate, said fins being engaged inside the opening so as to communicate with the outside of the cabinet, said support plate being fixed inside the cabinet and on the wall so as to close the opening, and; an explosion-proof seal arranged between the support plate and the wall of the cabinet so as to seal the enclosure.
  • the heat generated inside the cabinet is dissipated in an optimal way. Indeed, the heat is transferred to the aluminum plate of the heat dissipation means. This heat transfer is optimal given the good thermal conductivity of aluminum, especially higher than that of steel.
  • This heat is then transferred to the fins which are in communication with the outside of the cabinet to be cooled.
  • These fins are made of aluminum and offer a large area of heat exchange to effectively dissipate the heat present in the enclosure.
  • the heat dissipation means is aluminum and is therefore relatively light.
  • the cabinet according to the invention is therefore no heavier than a cabinet of the state of the art.
  • the perforated portion of the wall which has the opening further lighten the cabinet.
  • the cabinet according to the invention is lighter than that of the state of the art and allows a better dissipation of the heat generated by electrical components. In this way, the risks of overheating are reduced, and the performance of the electrical components are not impaired.
  • the cabinet according to the invention has a greater potential power than that of the state of the art. A power potential equal to that of the state of the art, the cabinet according to the invention can be lightened and reduced in size.
  • the cabinet comprises a protective casing fixed to the outside of the cabinet so as to cover the opening and to protect the fins of heat exchange.
  • the housing has two openings allowing air circulation, especially by convection, inside said housing.
  • one of the openings of the housing is a lower opening and the other of the openings is an upper opening.
  • the circulation of air is thus more efficient and therefore the heat dissipation is optimal. It follows that the potential power of the cabinet is increased or that the cabinet can be lightened and reduced in size.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation in perspective of an electrical cabinet according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of an electrical cabinet similar to that of Figure 1, the front wall of the cabinet being open;
  • FIG. 3 is an exploded schematic representation of a heat dissipation means implemented in the invention, and one of the walls of the cabinet.
  • said cabinet (1) comprises at least one upper wall (2), one bottom wall (3), one front wall (4), a bottom wall (5) and two side walls (6).
  • These walls (2, 3, 4, 5 and 6) are in particular made of steel and have a substantial thickness, for example 8 cm thick, contributing to the weight of such a cabinet. These walls are assembled to each other so as to create a chamber (7) with a sealed and explosion-proof atmosphere for receiving electrical components (8).
  • the sealed enclosure (7) must be able to resist fires, explosions and / or electric shocks or any other risk.
  • the enclosure (7) must isolate the electrical components (8) optimally and safely to meet the ATEX and SEVESO regulations well known to those skilled in the art.
  • the electrical components (8) confined in the cabinet (1) generate heat by Joule effect. This heat impairs the efficiency and performance of the electrical components (8) and therefore decreases the potential power of the electrical cabinet (1).
  • the cabinet (1) therefore integrates at least one heat dissipation means (9).
  • at least one opening (10) is formed in one of the walls (2, 3, 4, 5, and 6) of said electrical cabinet (1).
  • the cabinet (1) has three openings
  • the heat dissipation means (9) are aluminum and each comprise a plurality of heat exchange fins (11) projecting from a support plate (12).
  • Each of the three dissipation means (9) has its fins (11) engaged inside one of the openings (10) so that said heat exchange fins (11) communicate with the outside of the cabinet (1).
  • each dissipation means (9) are fixed inside the cabinet (1) and on the corresponding wall so as to close off the corresponding opening (10).
  • An explosion-proof seal (not shown) is arranged between the support plate (12) and the wall of the cabinet (1) so as to seal the enclosure (7).
  • the housings (13) are for example in the form of a steel plate (13a) fixed by means of fixing ribs (13b) projecting from the wall of the cabinet (1) in the vicinity of the opening (10).
  • the protective casings (13) are particularly open at their upper (14) and lower (15) so as to create a chimney effect and a circulation of air to further dissipate the heat of the heat exchange fins (11). ).
  • the electrical components (8) confined in the cabinet (1) can be directly attached to the support plate (12) of the heat dissipation means (9) so as to dissipate all the more effectively the heat generated by said electrical components (8).
  • the heat generated by the electrical components (8) is transferred to the support plate (12) of aluminum.
  • the heat is then dissipated from the support plate (12) to the heat exchange fins (11) which are, in turn, in communication with the outside of the cabinet (1).
  • the heat is dissipated by said fins (11) which form a large heat exchange surface with the outside of the cabinet (1).
  • the air flow generated by the casing (13) improves this dissipation of heat by a chimney effect. Indeed, the hot air is discharged through the upper opening (14) of the housing (13) and cold air is thus sucked by the lower opening (15) of the housing (13), which cold air dissipates the heat of heat exchange fins (11).
  • the cabinet (1) therefore has an increased potential power compared to the cabinets of the state of the art for an equal volume of the enclosure (7).
  • the cabinet (1) according to the invention can be lightened and reduced in size compared to that of the state of the art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)

Abstract

Selon l'invention, l'armoire (1) comprend: au moins une ouverture (10) ménagée dans l'une de ses parois (2, 3, 4, 5, 6); au moins un moyen de dissipation thermique (9) en aluminium comprenant une pluralité d'ailettes d'échange thermique (11) faisant saillies à partir d'une plaque support (12), lesdites ailettes (11) étant engagées à l'intérieur de l'ouverture (10) de manière à communiquer avec l'extérieur de l'armoire (1), ladite plaque support (12) étant fixée à l'intérieur de l'armoire (1) et sur la paroi de manière à obturer l'ouverture (10), et; un joint antidéflagrant agencé entre la plaque support (12) et la paroi de l'armoire (1) de manière à assurer l'étanchéité de l'enceinte (7).

Description

ARMOIRE ÉLECTRIQUE DESTINÉE AUX APPLICATIONS EN MILIEUX A RISQUES
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine technique des armoires électriques destinées aux applications en milieux à risques.
Par milieux à risques, on entend notamment les milieux, principalement industriels, présentant des risques d'incendie, d'explosion et/ou de chocs électriques. On peut citer parmi les zones à risques classées, les zones soumises à la réglementation ATEX mais également les zones dites SEVESO, bien connues de l'homme du métier.
ART ANTERIEUR Les armoires électriques pour milieux à risques sont généralement constituées d'acier et présentent l'inconvénient d'être relativement lourdes et encombrantes. Ces armoires comprennent généralement une paroi supérieure, une paroi inférieure, une paroi de face, une paroi de fond et deux parois latérales, assemblées les unes aux autres de manière à créer une enceinte à atmosphère étanche et antidéflagrante. La paroi de face présente ou consiste généralement en une porte permettant l'accès à l'intérieur de ladite armoire, et généralement boulonnée sur le reste de l'armoire. Les composants électriques confinés à l'intérieur desdites armoires génèrent de la chaleur, notamment par effet Joule, qui nécessite d'être évacuée pour éviter les problèmes de surchauffe et de baisse de puissance potentielle de ladite armoire, et susceptible d'entraîner des dysfonctionnements.
Une technique d'évacuation de la chaleur consiste à équiper l'armoire électrique d'un ou plusieurs moyens de dissipation thermique, tel qu'un radiateur par exemple.
Les radiateurs mis en œuvre présentent généralement une pluralité d'ailettes d'échange thermique, et sont apposés contre l'une des parois internes de l'armoire de manière à dissiper la chaleur interne. Cette chaleur est notamment transférée aux ailettes puis transférée à la paroi jusqu'à l'extérieur de l'armoire.
Cette solution est peu efficace étant donné que la dissipation de chaleur via le radiateur en contact avec l'une des parois est médiocre. Une autre solution consiste à usiner directement des ailettes sur l'une des parois de l'armoire. Cependant cette solution est peu efficace en termes de dissipation thermique étant donné que les armoires sont généralement constituées d'acier, connu pour être un dissipateur de chaleur médiocre.
Les solutions précitées sont peu efficaces et dissipent peu la chaleur. Il s'ensuit donc une limitation en puissance des composants électriques confinés dans l'armoire.
EXPOSE DE L'INVENTION
Ainsi donc, l'invention tend à proposer une armoire électrique destinée aux applications en milieux à risques qui permette de confiner des composants électriques d'une manière efficace de sorte à ce que leur puissance potentielle soit augmentée. Un objectif de l'armoire électrique selon l'invention est de dissiper d'une manière optimale la chaleur générée par les composants électriques à l'intérieur de ladite armoire, tout en conservant les caractéristiques de robustesse de l'acier.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle armoire qui ne soit pas plus lourde et encombrante qu'une armoire électrique pour milieux à risques de l'état de la technique.
Afin de résoudre les problèmes précités, il a été mis au point une armoire électrique destinée aux applications en milieux à risques. Ladite armoire comprend au moins une paroi supérieure, une paroi inférieure, une paroi de face, une paroi de fond et deux parois latérales, assemblées les unes aux autres de manière à créer une enceinte à atmosphère étanche et antidéflagrante.
Selon l'invention, l'armoire comprend :
au moins une ouverture ménagée dans l'une de ses parois ;
- au moins un moyen de dissipation thermique en aluminium comprenant une pluralité d'ailettes d'échange thermique faisant saillies à partir d'une plaque support, lesdites ailettes étant engagées à l'intérieur de l'ouverture de manière à communiquer avec l'extérieur de l'armoire, ladite plaque support étant fixée à l'intérieur de l'armoire et sur la paroi de manière à obturer l'ouverture, et ; un joint antidéflagrant agencé entre la plaque support et la paroi de l'armoire de manière à assurer l'étanchéité de l'enceinte.
Ainsi, la chaleur générée à l'intérieur de l'armoire est dissipée d'une manière optimale. En effet, la chaleur est transférée à la plaque en aluminium du moyen de dissipation thermique. Ce transfert de chaleur est optimal étant donnée la bonne conductivité thermique de l'aluminium, notamment plus élevée que celle de l'acier.
Cette chaleur est ensuite transférée aux ailettes qui sont en communication avec l'extérieur de l'armoire pour être refroidies. Ces ailettes sont en aluminium et offrent une surface importante d'échange thermique pour dissiper d'une manière efficace la chaleur présente dans l'enceinte.
Le moyen de dissipation thermique est en aluminium et est donc relativement léger. L'armoire selon l'invention n'est donc pas plus lourde qu'une armoire de l'état de la technique. De plus, la partie ajourée de la paroi qui présente l'ouverture allège davantage l'armoire.
Ainsi, l'armoire selon l'invention est plus légère que celle de l'état de la technique et permet une meilleure dissipation de la chaleur générée par des composants électriques. De cette manière, les risques de surchauffe sont réduits, et les performances des composants électriques ne sont pas altérées. A encombrement égal, l'armoire selon l'invention possède une plus grande puissance potentielle que celle de l'état de la technique. A puissance potentielle égale avec celle de l'état de la technique, l'armoire selon l'invention peut donc être allégée et diminuée en encombrement.
Avantageusement, l'armoire comprend un carter de protection fixé à l'extérieur de l'armoire de manière à recouvrir l'ouverture et à protéger les ailettes d'échange thermique. De préférence, et pour améliorer la dissipation de la chaleur, le carter présente deux ouvertures permettant une circulation d'air, notamment par convection, à l'intérieur dudit carter.
D'une manière avantageuse, et pour créer un effet de cheminée, l'une des ouvertures du carter est une ouverture inférieure et l'autre des ouvertures est une ouverture supérieure. La circulation d'air est ainsi plus efficace et donc la dissipation thermique est optimale. Il s'ensuit que la puissance potentielle de l'armoire est augmentée ou que l'armoire peut être allégée et diminuée en encombrement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est réalisée ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'une armoire électrique selon l'invention ;
la figure 2 est une représentation schématique d'une armoire électrique similaire à celle de la figure 1, la paroi de face de l'armoire étant ouverte ;
- la figure 3 est une représentation schématique éclatée d'un moyen de dissipation thermique mis en œuvre dans l'invention, et de l'une des parois de l'armoire.
EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION
En référence aux figures 1 à 3, qui représentent une armoire électrique (1) destinée aux applications en milieux à risques, ladite armoire (1) comprend au moins une paroi supérieure (2), une paroi inférieure (3), une paroi de face (4), une paroi de fond (5) et deux parois latérales (6).
Ces parois (2, 3, 4, 5 et 6) sont notamment réalisées en acier et présentent une épaisseur conséquente, par exemple 8 cm d'épaisseur, contribuant au poids conséquent d'une telle armoire. Ces parois sont assemblées les unes aux autres de manière à créer une enceinte (7) à atmosphère étanche et antidéflagrante pour la réception de composants électriques (8).
L'enceinte étanche (7) doit permettre de résister aux incendies, explosions et/ou chocs électriques ou à tout autre risque. L'enceinte (7) doit isoler les composants électriques (8) d'une manière optimale et sécuritaire pour répondre aux réglementations ATEX et SEVESO bien connues de l'homme du métier.
Les composants électriques (8) confinés dans l'armoire (1) génèrent de la chaleur par effet Joule. Cette chaleur nuit à l'efficacité et aux performances des composants électriques (8) et donc diminue la puissance potentielle de l'armoire électrique (1). L'armoire (1) intègre donc au moins un moyen de dissipation thermique (9). A cet effet, au moins une ouverture (10) est ménagée dans l'une des parois (2, 3, 4, 5, et 6) de ladite armoire électrique (1). Dans le mode de réalisation illustré aux figures, l'armoire (1) présente trois ouvertures
(10) , notamment ménagées dans les parois latérales (6) et la paroi de fond (5), et trois moyens de dissipation thermique (9).
En référence à la figure 3, les moyens de dissipation thermique (9) sont en aluminium et comprennent chacun une pluralité d'ailettes d'échange thermique (11) faisant saillies à partir d'une plaque support (12).
Chacun des trois moyens de dissipation (9) voit ses ailettes (11) engagées à l'intérieur de l'une des ouvertures (10) de sorte à ce que lesdites ailettes d'échange thermique (11) communiquent avec l'extérieur de l'armoire (1).
Les plaques supports (12) de chaque moyen de dissipation (9) sont fixées à l'intérieur de l'armoire (1) et sur la paroi correspondante de manière à obturer l'ouverture (10) correspondante. Un joint antidéflagrant (non représenté) est agencé entre la plaque support (12) et la paroi de l'armoire (1) de manière à assurer l'étanchéité de l'enceinte (7).
Un carter de protection (13), par exemple en acier, est fixé à l'extérieur de l'armoire (1) de manière à recouvrir chaque ouverture (10) et à protéger les ailettes d'échange thermique
(11) . Les carters (13) se présentent par exemple sous la forme d'une plaque en acier (13a) fixée par l'intermédiaire de nervures de fixation (13b) faisant saillies de la paroi de l'armoire (1) au voisinage de l'ouverture (10).
Les carters de protection (13) sont notamment ouverts à leur partie supérieure (14) et inférieure (15) de manière à créer un effet de cheminée et une circulation d'air permettant de dissiper davantage la chaleur des ailettes d'échange thermique (11).
Comme cela est représenté sur la figure 2, les composants électriques (8) confinés dans l'armoire (1) peuvent être directement fixés sur la plaque support (12) des moyens de dissipation thermique (9) de manière à dissiper d'autant plus efficacement la chaleur générée par lesdits composants électriques (8). Ainsi, lors de l'utilisation de l'armoire (1), la chaleur générée par les composants électriques (8) est transférée à la plaque support (12) en aluminium. La chaleur est ensuite dissipée de la plaque support (12) vers les ailettes d'échange thermique (11) qui sont, quant à elles, en communication avec l'extérieur de l'armoire (1). La chaleur est donc dissipée par lesdites ailettes (11) qui forment une importante surface d'échange thermique avec l'extérieur de l'armoire (1). La circulation d'air générée par le carter (13) améliore cette dissipation de la chaleur par un effet de cheminée. En effet, l'air chaud est évacué par l'ouverture supérieure (14) du carter (13) et de l'air froid est ainsi aspiré par l'ouverture inférieure (15) du carter (13), lequel air froid dissipe la chaleur des ailettes d'échange thermique (11).
La chaleur est dissipée d'une manière optimale et l'armoire (1) possède donc une puissance potentielle augmentée par rapport aux armoires de l'état de la technique pour un volume égal de l'enceinte (7). A puissance potentielle égale, l'armoire (1) selon l'invention peut être allégée et diminuée en encombrement par rapport à celle de l'état de la technique.

Claims

REVENDICATIONS
Armoire électrique (1) destinée aux applications en milieux à risques, ladite armoire (1) comprenant au moins une paroi supérieure (2), une paroi inférieure (3), une paroi de face (4), une paroi de fond (5) et deux parois latérales (6), assemblées les unes aux autres de manière à créer une enceinte (7) à atmosphère étanche et antidéflagrante pour la réception de composants électriques (8), caractérisée en ce qu'elle comprend :
au moins une ouverture (10) ménagée dans l'une de ses parois (2, 3, 4, 5, 6) ; au moins un moyen de dissipation thermique (9) en aluminium comprenant une pluralité d'ailettes d'échange thermique (11) faisant saillies à partir d'une plaque support (12), lesdites ailettes (11) étant engagées à l'intérieur de l'ouverture (10) de manière à communiquer avec l'extérieur de l'armoire (1), ladite plaque support (12) étant fixée à l'intérieur de l'armoire (1) et sur la paroi de manière à obturer l'ouverture (10), et ;
un joint antidéflagrant agencé entre la plaque support (12) et la paroi de l'armoire (1) de manière à assurer l'étanchéité de l'enceinte (7).
Armoire électrique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter de protection (13) fixé à l'extérieur de l'armoire (1) de manière à recouvrir l'ouverture (10) et à protéger les ailettes d'échange thermique (11).
Armoire électrique (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le carter (13) présente deux ouvertures (14, 15) permettant une circulation d'air à l'intérieur dudit carter (13).
Armoire électrique (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'une des ouvertures (14, 15) du carter est une ouverture inférieure (15) et l'autre des ouvertures (15, 14) est une ouverture supérieure (14).
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