Couplage Thermique

[goodvibes69]

Bonjour à tous,

Je cherche à refroidir une pochette plastique (zone concernée, le serpentin = 135x105x2mm) dans laquelle circule (en serpentin cf.photo) un liquide (eau déminéralisée) le tout reliée à une pompe péristaltique.

j'ai conçu un échangeur thermique en cuivre dans lequel je viens glisser ma pochette (analogie avec une envelloppe que l'on rentre dans une boite aux lettres).

Avec mon module Peltier, en fixant une consigne de 0°C, je parviens à obtenir une température de 3°C dans mon échangeur (lumière=par où entre la pochette de l'échangeur=4mm). Par contre j'ai un très mauvais couplage thermique entre l'intérieur de mon échangeur et ma pochette plastique: cela est du à l'air.

Auriez vous une idée ou suggestion afin d'améliorer ce couplage plastique/cuivre ?

Sachant que je ne veux pas mettre de l'eau dans l'échangeur (car sinon je serais parti sur un bain régulé en température) et que le liquide ne peux circuler qu'à travers cet échangeur en plastique.

J'ai testé un couplage avec un gel échographique...bofbof, j'ai testé avec une plaque alu (pas de cuivre sous la main) à l'intérieur de l'échangeur pour venir plaquer le serpentin...pas d'amélioration. Je pense m'orienter vers un gel thermoconducteur à base de silicone chargé de particule céramique.

Mais si quelqu'un à des idées je suis preneur. Merci d'avance à ceux qui me répondront et bonnes fetes de Paques à tous.
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[vincent66]

Hello!
Et si tu essayais de placer ton serpentin dans une enveloppe métallique, le tout rempli de pâte thermoconductrice..? Un dispositif à levier qui applique les parois du réceptacle sur celles de la pochette ne serait pas superflu.

Vincent

[invite0324077b]

est ce que ta pochette serpentin en plastique doit etre changé souvent ? ou fait elle partie definitivement du systeme ?

[goodvibes69]

Bonjour Messieurs,

Désolé pour le retard de mes réponses mais je ne disposais pas d'internet durant ce week end...concernant l'échangeur, c'est en effet en matière métallique et en 2 parties...le principe est que cet échangeur est fixé en face avant d'un rack et donc n'est pas accessible...seul il existe une ouverture sur la face avnt de ce rack dans laquelle je viens glisser ma pochette plastique.

Cet ensemble est utilisé dans un bloc opératoire et oui Chatelot16, à chaque patient que l'on traite, nous utilisons une nouvelle pochette (c'est un consommable à usage unique).

Donc comme vous me le conseillez Vincent66, je pense m'orienter vers un gel/pate thermoconductrice afin de limiter l'isolation naturelle de ma pochette par l'air présent dans l'échangeur...le tout sans gêner la mise en place de la pochette dans l'échangeur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[goodvibes69]

Voici une illustration du rack et de l'ouverture pour mettre en place la pochette.

[Zozo_MP]

Bonjour Goodvibes69

Est-ce que le rack doit subir des stérilisations répétées et poussées ou seulement un nettoyage comme les autres appareils de salle d'op?

Cordialement


PS pouvez me donner les dimensions totales de la poche et particulièrement la zone serpentin.

[goodvibes69]

Bonjour Zozo_MP,

Le rack reste en permanence dans le bloc, pas de stérilisation dessus. Voici le plan allégé de la pochette.

Bonne réception.

[Zozo_MP]

Bonjour Goodvibes69

J'ai une idée à vous soumettre, je suis entrain de vous faire un dessin vous l'aurez dans la journée.

Pas de pate thermique, mais avec un système purement mécanique vous multiplirez les contacts thermiques.
Donc pas besoin de nettoyage de la pâte et il y a d'autres avantages dont je vous reparlerais.

Cordialement

[Zozo_MP]

Je suppose que l'épaisseur fait environ 15 mm

[goodvibes69]

Zozo_Mp,

Avant de vous lancer dans le developpement de votre idée, je souhaitais vous préciser comment s'agence le Rack et le système de refroidissement (cf. image).

Le principe est que l'échangeur (avec son guidage, analogie à une boite aux lettres) est affleurant sur le flanc du rack. Ainsi avant chaque opération, les infirmières sorte le consommable "pochette plastique" et elles la glisse dans l'ouverture du Rack et positionne ainsi la pochette dans l'échangeur (épaisseur pochette d'environ 2/3 mm avec circulation du fluide).

L'echangeur en cuivre et son isolant repose sur une cellule peltier, et une pompe peristaltique actionne l'ensemble du liquide en circuit fermé.

La postion de cet ensemble froid est déjà figé dans le rack.

Voilà, je pense que ces précisions etaient nécessaire.

[invite0324077b]

pour moi le meilleur et plus simple conducteur sera de l'eau

bien sur il faudra que la fente soit incliné pour que l'eau reste au fond

ne pas oublier que le polyethylene de ton serpentin n'est pas etanche a tout : tu ne poura pas utiliser n'importe quelle pate conductrice sans savoir ce qu'il y a dedans

en plus ce n'est pas tres futé d'avoir une bonne quantité de pate couteuse qui partira a la poubelle a chaque changement

autre remarque , si c'est de l'eau demineralisé qui passe dans le circuit pourquoi ne pas faire un echangeur metalique et un systeme de sterilisation automatique de l'echangeur et de la pompe en mettant un systeme de chauffage en plus dans le circuit

[goodvibes69]

En effet, l'ancien système utilisait de l'eau comme couplage...pour le fente inclinée...ça l'est déjà...je souhaite abandonner l'utilisation de l'eau (precedemment dans notre thérapie) car plus propre pour une utilisation en bloc.

en plus cela evitera de réaliser une étancheité car ce système est dans un rack bourré d'éléments électroniques (même si je le placais en bas du rack).

[Zozo_MP]

Bonjour

Voilà une idée.

Les tétons sont montés sur de petits ressorts individuels qui les maintiennent en très légère pression sur la poche (en jaune).

L'avantage c'est que tous les points de la poche sont en contact avec la plaque réfrigérante (en chrome sur le dessin) et quelque soit la forme que prend la poche qui est très souple.
Vous augmentez ainsi la surface réfrigérée. Les tétons peuvent avoir la tête en pyramide au lieu de semi-sphérique ce qui peut augmenter encore la surface en contact

Il suffit de mettre deux plaques en opposion pour refroidir les deux cotés.
Cela fonctionne comme un grille pain (mais qui fait du froid )
Vous mettez la poche entre les deux plaques qui sont écartées et on appui sur une manette pour rapprocher les deux plaques qui se maintiennent en position avec un cliquet.
A la fin de l'opération on appuie sur la manette qui libère le cliquet et qui permet l'écartement des deux plaques.

La manipulation de la poche seras plus aisée pour le personnel soignant.

Dans le dessin je n'ai fait qu'une partie de la poche, les tétons sont à l'échelle par rapport aux formes de la poche.

J'espère que c'est clair.

Cordialement

[goodvibes69]

C'est une bonne idée...que je garde precieusement car elle sera tres utile lors de l'industrialisation de la thérapie...pour l'instant j'en suis aux essais cliniques...

j'ai sous la main un echangeur en cuivre en 2 parties que j'ai fais fabriquer il ya de ça un petit moment déjà donc les essais que je réalise en ce moment afin de valider la technologie sont basés sur cet échangeur.

De la même manière je suis en train d'ajouter une sur épaisseur dans mon échangeur afin de venir plaquer au maximum ma pochette par le biais de ressort également...une fois de plus votre idée est plus esthétique et une fois de plus...plus simple que la mienne.

Merci à vous encore et toujours. bonne fin de journée.

[FC05]

Sinon, je te conseille d'oublier la pâte thermique silicone. C'est vraiment de la m...., difficile à nettoyer, ça colle à tout et tu vas rapidement en trouver partout dans ton bloc.

[invite0324077b]

il ne faudrait pas que les pions a resort ecrassent la poche et coupent le debit

dans le meme genre reduire la largeur de la fente pour qu'elle soit bien aplatie et la moner a la sortie de la pompe pour que la pression la gonfle et assure le contact maximum contre les plaques

si il n'est pas possible de mettre la poche sous pression il est possible de mettre un joint a l'entré de la boite au lettre et de faire une depression

j'espere que tu a mis un pelletier sur les 2 face sinon il faut une piece en cuivre ou alu tres epaisse pour ramener la chaleurs des 2 face sur le meme peletier

[Zozo_MP]

il ne faudrait pas que les pions a resort ecrassent la poche et coupent le debit

Quand j'ai dit légère pression c'est une pression de contact. On pourrait d'ailleur remplacer chaque petit ressort par une membrane très fine qui appuirait sur les tétons. Cette membrane pourait être mise à une pression inférieure à celle de la poche

j'espere que tu a mis un pelletier sur les 2 face sinon il faut une piece en cuivre ou alu tres epaisse pour ramener la chaleurs des 2 face sur le meme peletier

C'est bien pour ça que je propose deux plaques munies de tétons. Une de chaque coté.

Cordialement

[goodvibes69]

Bonjour Zozo_Mp et Chatelot16,

Je n'ai qu'un seul Module Peltier...soit un seul élément Peltier...c'est la raison pour laquelle j'ai réalisé un échangeur en cuivre...pour maximiser la conductivité thermique...(voir plan des 2 parties)

Au début l'echangeur partie basse avait une surépaisseur de 5mm (72*5 sur partie basse) correspondant à la plaque alu solidaire du module Peltier. J'ai retiré ces 5mm de matière en pensant que cela améliorait l'echange thermique mais au final je n'ai pas gagné grand chose (j'avais quand même des doutes sur le fait de retirer cette surépaisseur car j'avais peur de perdre en terme l'inertie thermique).

Au final je pense donc ramener l'ouverture ("boite aux lettres") de la partie basse de 160 à 154mm...et diminuer la profondeur de cette ouverture (cf.coupe_partie_basse) en la ramenant à 4mm.

Aujourd'hui je réalise des essai avec ce système sans les modif citées sur le paragraphe ci dessus...avec mon appareil et je verrai bien si je refroidit correctement la "partie thérapeutique"...ne cachons rien...un transducteur en réalité...

Si cela ne fonctionne pas...je trouverai une solution...car il n'existe que des solutions...

Merci à vous. Bonne journée.

[goodvibes69]

...bilan très mauvais de mes essais (evidemment avec les conditions les plus défavorable, cad sans couplage entre l'echangeur cuivre et la pochette).

donc demain on remet cela avec un échangeur hermétique et de l'eau à l'intérieur (en attendant de recevoir la pâte car quoiqu'il en soit, je dois essayer cela également).

question rapide, en regard des plans de l'echangeur cuivre, est il réalisable de fabriquer cet echangeur de façon monobloc ?
(fente de largeur 5mm sur 154 de longueur et ....ça va être dure....250mm de prof)
...j'imagine à peine le temps pour réaliser cela si il existe une fraise capable de d'avoir une telle profondeur...c'est utopique je sais mais bon sais t on jamais...autant poser la question quite à passer pour un c..

je peux essayer sinon de réaliser cela par de la mécano-soudure...une brasure étanche...je voudrais eviter de me coltiner un joint plat qui à coup sur va me poser des soucis !!!

merci d'avance si quelqu'uns ont des idées et bonne soirée à tous.

[Zozo_MP]

RhAAAaaa!!!! Error data base je reposte donc


Bonsoir

est il réalisable de fabriquer cet echangeur de façon monobloc ?

Vous ne passerez pas pour ce que vous n'êtes pas. Mais vous pouvez oublier le monobloc.

je peux essayer sinon de réaliser cela par de la mécano-soudure...une brasure étanche..

De la mécano soudure avec du cuivre heu !! et bien je n'ai jamais vu.


Bon le mieux c'est de fabriquer deux demi coques en prévoyant un tenon mâle et une gorge femelle de 3mm sur tout le pourtour (voir pourquoi à la fin).

Puis les assembler :

par collage epoxy (c'est hyper-résistant sur une aussi grande surface, on colle les ailes d'avions comme ça)
ou
par soudure à froid (techniquement très efficace et facile à mettre en oeuvre)
ou
par une soudure à l'étain. (chauffe beaucoup moins que la brasure)

Dans les trois cas les efforts sur l'assemblage est quasi nul ce n'est pas la peine d'en faire trop non plus.

Prenez le collage car pas de stérélisation agressive et c'est le plus simple pas cher et pas besoin d'expertise d'un soudeur : et également pas de déformation de pièces.

Je reviens à la gorge de pourtour si vous mettez la colle au fond de la gorge les deux parties plates de chaque coté de la gorge permettrons un bon échange thermique sans l'isolant que pourrait faire la colle. La colle en fond de gorge fera un excellent joint vu qu'il n'y a pas de pression d'eau excessive.

Solution proposée selon la Méthode Kiss.

Cordialement

[invite0324077b]

le prix des modules peletier est a peut pres proprtionel a leur puissance : si tu partage ton module en 2 sur chaque face tu evite de depenser du cuivre ou de l'aluminium massif pour faire passer la chaleur d'une face sur l'autre

autre question ? comment est evacué la chaleur sur l'autre face du peletier

[invite0324077b]

Citation:
je peux essayer sinon de réaliser cela par de la mécano-soudure...une brasure étanche..

De la mécano soudure avec du cuivre heu !! et bien je n'ai jamais vu.

le cuivre se soude presque : brasure cuivre phosphore , ou brasure a l'argent

ne pas oublier que l'aluminium est guere moins conducteur que le cuivre et qu'il suffit d'en mettre un peut plus epais pour faire la meme conduction thermique pour moins cher

de toute facon il n'y a pas besoin de soudure : une plaque de tole epaisse en alu ou en cuivre peut etre plie en U pour relier les 2 faces

[goodvibes69]

Bonjour messieurs,

Merci pour vos conseils eclairés.

Pour en revenir au propos de Chatelot16, je pars sur la solution du couplage entre mon echangeur cuivre (posé sur le Peltier) et ma pochette plastique avec de l'eau. Il faut donc que je prévois le même type d'échangeur mais étanche car il va être rempli d'eau. Donc la tôle en U n'est pas envisageable.

Pour ce qui est du Peltier que j'utilise, en réalité je me sers d'un produit de labo existant et je détourne son utilisation. C'est un bain à sec réfrigéré utilisé normalement pour des microtubes (provenance de chez BIOBLOCK). Il refroidit grace à un élément Peltier.
Son avantage, très peu encombrant, système régulé en temparature et intégré à l'ensemble (ce qui m'évite d'acheter la cellule Peltier et son électronique, d'en réaliser un carter pour l'ensemble etc...). seul ennui, sa très faible puissance ...50W. Mais étant donné qu'avant chaque traitement, il y au moins 2h de préparation de la salle (patient + appareillage)...ce n'est pas un souci de mettre sous tension le Peltier en avance et le laisser travailler afin d'obtenir la température voulue car au final j'obtiens bien la température désirée.

Zozo_MP, je vais modéliser votre suggestion dès que j'en aurai le temps et je veux bien avoir votre avis sur le produit final. Ca sera peut etre aujourd'hui, demain ou lundi car je vais encore réaliser de nouveaux essais toute la journée avec d'autre solution de couplage: eau et pate thermo.

Bonne journée à vous messieurs.

[Zozo_MP]

produit de labo existant et je détourne son utilisation. C'est un bain à sec réfrigéré utilisé normalement pour des microtubes

Si vous aviez une photo ou un petit dessin à main levée cela pourait donner des idées pour intégrer à la pièce dont nous avons parlé et peut être améliorer les échanges thermiques.

Zozo_MP, je veux bien avoir votre avis sur le produit final.

Vous pouvez m'envoyer le fichier .ipt et/ou .iam sur ma messagerie perso.


Bonne journée d'essai.

[HS On]
J'ai vu hier la version 2009 d'Inventor qui doit être livrée dans quelques semaines. Une érgonomie encore meilleure notamment au niveau de la gestion des contraintes et des ensembles. Si j'arrive à obtenir de la doc je vous là ferais parvenir
[HS /Off]

[Zozo_MP]

Bonjour

Une mini maquette de l'idée fait en 10 mn sans finesse.

Nota s'il n'y a pas de risque d'électrolise avec le système de refroidissement et cette pièce il vaudrai mieux faire cette dernière en alu (plus léger, plus facile à travailler, bcp bcp moins couteux, plus facile pour approvisionner la matière première)


Cordialement

[goodvibes69]

Cher Zozo_MP,

Voici comme convenu une illustration du bain à sec réfrigéré (je n'ai pas trouver dans les Mp commant attecher un fichier )

[Zozo_MP]

Bonjour

Petites remarques

- Cela confirme ce que je subbodorais comme l'élément pelletier est en alu il faut remplacer le cuivre par de l'alu. Evitez de mélanger les métaux pour éviter l'électrolyse.

- Il faut dans la conception en coque que la pièce du haute beaucoup plys épaisse et que les trottoir que j'ai mis soient plus large pour que la partie du haut soit correctement refroidit.

Une fois votre proto validé il vaudrait mieux acheté deux éléments pelletier cela existe en plus en play avec un régulateur de température. Ce branche comme un cafetière (dans vos cordes ça ))

Regardez ICI pour le module Peltier
et ICI pour le régulateur.

Pour votre conception post-proto il vaudraios mieux partir du module Peltier choisi pour faire la conception.

Si vous prenez deux plaques du lien que je vous ai donné (avec un régulateur) on peut réduire considérablement le coût des pièces à fabriquer et aussi faire du fiable et solide et maintenable
Les infirmières et médecins ne sont pas toujours délicats lorsqu'ils travaillent vite.

Cordialement

[invitea4f08f8b]

Bonjour,

Si j'ai bien compris, c'est l'air présent entre la poche et la paroie qui vous donne une mauvaise conduction.
Pourquoi, aprés avoir introduit la pochette, ne pas chasser l'air ?
Genre ventouse.
Plusieurs moyens techniques sont possibles, une petite pompe a vide même manuelle pour faire un essai.
J'ai déja vu un cylindre percées de multiples trous, dans lequel on faisait le vide afin de plaquer une feuille de plastique.

Salut
A+

[FC05]

Moi, il y a un truc qui me gène, c'est la puissance du Peltier, 50W, c'est sa consommation. Ca doit pas faire plus de 20W de froid ... au max, non ?

[Zozo_MP]

Ca doit pas faire plus de 20W de froid ... au max, non ?

Bien vu FC05 mais pour l'instant Goodvibes à utiliser un matériel (voir les photos supra) qu'il a sous la main. Par la suite il fera l'acquisition de modules mieux adaptés (cf les liens que j'ai donné).

De mon point de vue il suffit de mettre la poche en sandwich entre deux plaques Peltier ayant la bonne puissance pour que cela suffise pour refroidir selon son cahier des charges.

Cordialement