ES2287852T3 - Dispositivo para el enfriamiento de un fluido que refrigera al menos un componente disipador de calor. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el enfriamiento de un fluido que refrigera al menos un componente disipador de calor, en especial un componente electrónico, a) en el cual el calor generado por al menos un componente (5) se transfiere al fluido refrigerante en una tubería de fluido que ingresa a al menos uno de los componentes, y b) por medio del cual el fluido refrigerante es transportado en una tubería de fluido, caracterizado porque c) comprende un dispositivo regulador, que contiene una válvula regulable (11) colocada en la tubería de fluido que transporta el fluido refrigerante y mediante la cual, dependiendo de la temperatura del fluido refrigerante, se regula el caudal (f1, f2, f3) de fluido refrigerante transportado en la tubería de forma tal que la temperatura de fluido refrigerante mantiene una temperatura nominal predeterminada dentro de los parámetros prefijados.

Description

Dispositivo para el enfriamiento de un fluido que refrigera al menos un componente disipador de calor.

La presente invención se refiere a un dispositivo para el enfriamiento de un fluido que refrigera al menos un componente disipador de calor, en especial componentes electrónicos, como puede ser un microprocesador, con las características generales de la reivindicación 1.

La invención además incluye un regulador que se emplea en combinación con este tipo de dispositivo para el enfriamiento de un fluido.

Para refrigerar componentes electrónicos, como microprocesadores de alta frecuencia, que tiene una disipación de potencia alta, se emplean principalmente fluidos refrigerantes, en especial sistemas de refrigeración por agua, dado que si se utilizan disipadores de calor refrigerados por aire -con o sin ventilador- la carga térmica de este tipo de componentes no puede ser conducida o transportada de forma adecuada, para mantener la temperatura máxima preestablecida de los componentes a refrigerar.

Los sistemas de refrigeración de fluidos conocidos están formados básicamente por una bomba que genera la circulación de fluido; por un radiador que se coloca sobre el componente a refrigerar, produciéndose una transferencia de calor entre el componente a refrigerar y el radiador; y por un disipador de calor, como por ejemplo un intercambiador de calor. Mediante la bomba se transporta el fluido refrigerante desde el disipador, que a su vez puede contener el depósito de fluido refrigerante, por una tubería por donde fluye el fluido refrigerante hasta el radiador y de allí vuelve al disipador o al depósito de fluido refrigerante. Un sistema de refrigeración de este tipo es por ejemplo el DE 201 20 762 U1. El sistema de refrigeración aquí descrito está conformado de un modo especial tal, que los componentes a ser refrigerados están unidos al radiador por medio de tuberías con fluido refrigerante adaptados a la caja, en donde los componentes a ser refrigerados están dispuestos ordenadamente, como por ejemplo un gabinete de computadora.

En grandes centros de procesamiento de datos, como por ejemplo un ServerRack, encontramos un gran número de dispositivos, que tienen uno o más componentes a ser refrigerados, como ser microprocesadores. Generalmente circula el mismo flujo de fluido refrigerante por todos los componentes a ser refrigerados de un dispositivo y los refrigera. El flujo de fluido refrigerante debe ser dosificado de manera tal, que garantice en cada caso la refrigeración suficiente para todos los componentes a refrigerar conectados en línea. En general el flujo de fluido refrigerante de cada dispositivo está conectado en paralelo, con lo cual varios o todos los dispositivos son alimentados con el caudal total de fluido refrigerante, repartido en caudales de fluido refrigerante individuales, paralelos. El reparto se realiza en los dispositivos de la misma clase de modo que cada caudal parcial de fluido refrigerante contenga sustancialmente el mismo flujo.

La desventaja de este tipo de sistemas de refrigeración complejos, es que en cada caso el caudal total de fluido refrigerante deberá acusar un flujo que garantice, que los flujos de cada caudal parcial sean suficientes para transportar el calor de cada componente a refrigerar. El caudal de flujo parcial de fluido refrigerante y por consiguiente el caudal de flujo total de fluido refrigerante debe ser constante en este tipo de sistemas de refrigeración.

Para ello, la bomba deberá estar dimensionada en cada caso de manera que se pueda producir la potencia necesaria para generar el (máximo) caudal total de fluido refrigerante durante el funcionamiento continuo. Esto lleva a necesitar bombas considerablemente más grandes y caras, que funcionar usualmente con la potencia nominal durante un funcionamiento continuo, con lo cual la bomba requiere un mayor consumo de energía. Esto rige para este tipo de sistemas de refrigeración conocidos, independientemente de que el componente a refrigerar genere una alta potencia de pérdida constante en el tiempo, o que, como sucede frecuentemente, el componente a refrigerar desarrolle una potencia de pérdida de calor inconstante en el tiempo.

Por ello, la invención tiene como finalidad crear un dispositivo para el enfriamiento de un fluido que refrigera al menos un componente disipador de calor, en especial para refrigerar un componente electrónico, que reduzca la demanda energética de la bomba que hace circular el fluido refrigerante, cuando la pérdida de calor de los componentes a refrigerar no sea constante en el tiempo, y cuya fabricación sea sencilla y económica.

La invención parte del conocimiento de que la potencia media de la bomba y dado el caso, también la potencia nominal de la bomba puede ser reducida, cuando el flujo de caudal de fluido refrigerante, dispuesto al menos en uno de los componentes a refrigerar, es ajustada esencialmente a la potencia de pérdida momentánea de al menos uno de los componentes a refrigerar. Para ello, de acuerdo con la invención, se registra la temperatura del fluido refrigerante y se regula o controla el flujo del caudal de fluido dependiendo de la temperatura del fluido refrigerante, de modo que la temperatura del fluido refrigerante mantenga la temperatura nominal predeterminada dentro de los parámetros prefijados. Para ello, se mide la temperatura del fluido refrigerante en un punto bajo del flujo de fluido en al menos uno de los componentes a refrigerar. Si el mismo flujo de fluido circula por varios componentes a refrigerar ubicados en línea, la temperatura se mide en el punto bajo del último componente por el que circula el flujo de fluido.

De ello surge la ventaja de poder utilizar bombas con una potencia nominal menor a la potencia de bombeo que seria necesaria para generar el flujo máximo requerido para transportar la potencia máxima de disipación, en especial si se trata de componentes a refrigerar que sólo producen un valor pico de disipación por corto tiempo. Dado que la potencia de disipación bajo las condiciones mencionadas sólo alcanza el valor máximo por un tiempo breve, la bomba puede funcionar por ese breve tiempo con una potencia mayor que la potencia nominal.

Durante los lapsos de tiempo, en los que sólo se genera una reducida potencia de disipación, se va reduciendo el caudal de fluido refrigerante por la válvula, de manera que la bomba deba trabajar con menor potencia para transportar el fluido refrigerante.

La mencionada ventaja resulta por ejemplo al utilizar bombas para transportar el fluido refrigerante, que generan una presión constante para mover el fluido refrigerante en la salida de la bomba o que generan una diferencia de presión constante entre el conducto de avance y el conducto de retomo de la bomba. Esto se debe a que en bombas de este tipo la potencia se reduce o se regula hacia abajo automáticamente, cuando el flujo necesario entre el avance y el retomo puede ser reducido a la misma presión de alimentación o a la misma diferencia de presión. De acuerdo con la invención, el dispositivo de control completo consta por consiguiente de la válvula regulable y de los medios para determinar la temperatura del fluido refrigerante en un determinado punto del recorrido del fluido. La temperatura registrada puede introducirse por ejemplo a una unidad analizadora y una unidad de mando del dispositivo de control, que controla a la válvula regulable.

De acuerdo con una forma de ejecución de la invención, el dispositivo de control puede ser acondicionado como válvula reguladora, midiendo la temperatura del fluido refrigerante en el lugar donde está la válvula en la tubería de fluido. De tal manera se obtiene un diseño de construcción muy simple y económico para el dispositivo de control. La válvula reguladora puede ser acondicionada especialmente como válvula termostática pasiva.

De acuerdo con la forma de ejecución antepuesta, la válvula de control o la válvula reguladora presenta una "posición cerrada", en la que el flujo de fluido no se interrumpe totalmente, sino que dispone de un caudal de fuga predeterminado. De esta forma puede llegar a evitarse el sobrecalentamiento de alguno de los componentes a refrigerar, que podría darse, si la válvula de control o la válvula reguladora interrumpe por completo el flujo de fluido refrigerante en una fase, en la que no hay nada que disipar, y en otra fase anexa, en la que se genera nuevamente una determinada potencia de disipación, se va calentando tan lentamente el fluido refrigerante en el punto de medición entre el componente a refrigerar y el punto de medición de la temperatura del fluido en la tubería, y a raíz de ello, se demora tanto el flujo de fluido refrigerante cuando se abre la válvula, que los componentes a refrigerar se sobrecalientan o arruinan por completo.

El caudal de fuga debe ser regulado preferentemente teniendo en cuenta el volumen de fluido refrigerante en la tubería de fluido entre al menos un componente a refrigerar y el tiempo de reacción del dispositivo regulador de modo que, en caso de un aumento repentino de la potencia de disipación de al menos un componente, suba el flujo de fluido dentro de un lapso lo suficientemente corto (calculado desde el momento del repentino aumento de la potencia de disipación), como para que al menos un componente no sea dañado o arruinado.

Como ya fue expuesto anteriormente, este proceso también puede ser aplicado cuando se conectan en sentido al flujo del fluido refrigerante varios componentes en línea a ser refrigerados, por los que circula el mismo flujo de fluido refrigerante. El punto del registro de la temperatura elegido debe ser entonces el más bajo en relación los últimos componentes conectado en línea a ser refrigerados.

El flujo total del fluido refrigerante también puede estar repartido en una o más ramas paralelas de flujo parcial de fluido refrigerante, con lo cual en cada rama hay conectado en línea por lo menos un componente generador de pérdida de calor. De acuerdo con la invención, al hacer este tipo de conexión en línea debe ser agregada una válvula de control o válvula reguladora hacia abajo al menos en uno o en los últimos componentes conectados en línea.

Según la invención, una válvula reguladora que es empleada para la realización del dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con la invención, puede tener un termostato, que esté en contacto térmico con el medio que circula por la válvula reguladora y que impulse al cuerpo de la válvula, con lo cual, dependiendo de la temperatura del medio, el cuerpo de la válvula se desplaza entre una "posición cerrada", en la que el cuerpo de la válvula tiene contacto al menos con una parte del asiento de la válvula y en la que se posibilita un caudal de fuga, y una "posición abierta", en la que el cuerpo de la válvula está en contacto preferentemente con un tope a definir en una "posición abierta".

El elemento termostático puede desplazar al cuerpo de la válvula por presión hacia el lado opuesto mediante un muelle recuperador, por ejemplo un muelle helicoidal de compresión.

La válvula reguladora puede tener una caja de válvulas acondicionada en forma de vaina, en la cual estén fijados el elemento termostático, el asiento y el cuerpo de la válvula y el muelle recuperador, por lo cual la caja de válvulas tiene en sus extremos opuestos conexiones para tuberías, a través de las cuales entra y sale a la válvula reguladora el medio circulante.

Otra formas de ejecución de la invención resultan de las reivindicaciones secundarias. La invención se explica más de cerca, como sigue, basándose en un ejemplo de ejecución representado en el dibujo. En el dibujo se muestra:

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Fig. 1. Un diagrama de flujo esquemático de un sistema de refrigeración con varias ramas paralelas, en las que están ubicados en orden uno o más componentes que generan calor;

Fig. 2. Una sección longitudinal de la válvula reguladora de acuerdo con la invención para su aplicación en el dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo a Fig. 1 en su "posición cerrada"; y

Fig. 3. Una sección longitudinal de la válvula de Fig. 1 en su "posición abierta".

El sistema de refrigeración representado en forma esquemática 1 consta de varios radiadores 3 por los que circula el fluido refrigerante, colocados respectivamente sobre los componentes a refrigerar 5 que generan calor perdido, con lo cual entre el radiador 3 y el respectivo componente a refrigerar 5 se crea una transferencia de calor con reducida resistencia a la transferencia de calor. El fluido refrigerante llega a la parte del sistema de refrigeración (1) relevante para la invención, representado en Fig. 1, mediante una bomba que no es explicada en detalle. La bomba puede estar adaptada de forma tal, que genere en la entrada (7) un flujo total de fluido refrigerante fo, con lo cual la diferencia presión \Delta po para el fluido refrigerante entre la entrada (7) y la salida (15) se mantiene constante por medio de la bomba (por ejemplo a través de una regulación adecuada).

El flujo total de fluido refrigerante fo se distribuye en un punto de ramificación 9 en los flujos parciales de fluido refrigerante f1, f2 y f3 respectivamente en una primera, segunda y tercera rama parcial I, II, III.

En la rama parcial I, el flujo parcial de fluido refrigerante f1 pasa por dos radiadores (3) conectados en línea, que transportan el calor perdido de los respectivos componentes (5), y por una válvula reguladora (11) en el sentido de circulación después de ambos radiadores (3). Después de pasar por la válvula reguladora (11) el fluido refrigerante llega al punto de reunificación (13), en el que le flujo parcial de fluido refrigerante f1, f2 y f3 se junta con el flujo total de fluido refrigerante fo y de allí a la salida (15). Se sobreentiende que el fluido refrigerante circula por las tuberías de fluido análogos.

No obstante, dado que los radiadores (3) por los que circula fluido refrigerante presentan una limitada resistencia a la transferencia de calor –como así también entre las tuberías de fluido o segmentos de tuberías que se encuentran entre la entrada (7), el punto de ramificación (9), los radiadores (3), el punto de reunificación (13) y la salida (15)- resulta en la configuración de un sistema de refrigeración de acuerdo con la invención como en Fig. 1 un caudal diferente en cada caso para los flujos parciales de fluido refrigerante f1, f2, f3, ya que la segunda rama II y la tercera rama III presentan tres o solamente un único radiador (3).

Además, cada una de las válvulas reguladoras (11) colocadas en las ramas I, II, III puede mostrar una resistencia limitada al flujo, aún en su "posición abierta".

Cada válvula reguladora (11) mide la temperatura del fluido refrigerante, especialmente en el lugar, en el que está colocada la válvula reguladora (11) en la tubería de fluido en el sentido del flujo entre el último radiador (3) y el punto de unificación (13). Para ello, cada válvula reguladora está conformada de modo que, dentro de sus posiciones máximas preestablecidas, más precisamente en la "posición cerrada" y en la "posición abierta", el volumen del respectivo flujo parcial de fluido refrigerante F1, F2, F3 escogido sea tal, que la temperatura real medida en un área determinada sea la temperatura nominal prefijada.

El flujo total de fluido refrigerante fo, las resistencias al flujo de los radiadores 3 y la resistencia al flujo de cada válvula reguladora 11 debe ser dimensionada de modo tal, que en cada rama se produzca suficiente efecto refrigerante para el caso, de que los componentes a refrigerar 3 generen su máxima potencia de disipación. En ese caso debe poder generarse en la "posición abierta" de la válvula reguladora 11 suficiente flujo parcial de fluido refrigerante f1, f2, f3.

Esto también debe tenerse en cuenta, cuando en una rama I, II, III existente sea conectado en línea con los radiadores existentes un radiador adicional.

Si se coloca una válvula 11 en cada una de las ramas I, II, III se obtiene como beneficio, el poder adaptar el caudal de estos flujos parciales de fluido refrigerante a la potencia de disipación total generada en la respectiva rama I, II, III. Si aumenta por ejemplo en la rama III bruscamente la potencia de disipación generada por los componentes 5, la válvula reguladora 11 detectará luego de un determinado tiempo de retardo un aumento de la temperatura del fluido refrigerante del flujo parcial de fluido refrigerante 13 y mantendrá a consecuencia de ello la válvula abierta. Por el aumento de caudal del flujo parcial 13 se obtiene un mejor efecto refrigerador para los componentes 5 en la rama III. Si se reduce la potencia de disipación de los componentes 5 a partir de un tiempo de retardo determinado, se produce una reducción del caudal de fluido parcial de fluido refrigerante 13 en la rama III a través de la válvula reguladora 11. El tiempo de retardo depende además del tiempo transcurrido entre la modificación de potencia de disipación de los componentes 5 y el momento, en el que es medida esa modificación de la potencia de disipación, en el lugar en que se encuentra la válvula reguladora 11 a causa de un aumento de la temperatura del fluido refrigerante del flujo parcial f3.

Es por ello que se recomienda colocar la válvula reguladora 11 en lo posible inmediatamente después (del último) radiador respectivamente.

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La ventaja descrita resulta entonces, cuando el sistema de refrigeración comprende solamente un único flujo parcial con un único radiador o un único componente a refrigerar 5.

Si hay varios radiadores 3 conectados en línea en una rama, como es el caso de Fig. 2 para la rama I y II, la temperatura del flujo parcial de fluido refrigerante f1, f2 depende respectivamente de la potencia de disipación total generada por los dos componentes 5 (rama parcial I) y/o por los tres componentes 5 (rama parcial II).

Se obtiene además la ventaja en el caso de un sistema de refrigeración con varias ramas conectadas en paralelo, que puede llevar mayor caudal a éstas ramas I, II; III, transportando respectivamente la mayor potencia momentánea de disipación.

La potencia de disipación mayor puede ser generada si se dispone de un número mayor de radiadores 3 conectados en línea en la respectiva rama, o bien, si uno o varios componentes generan una potencia de disipación momentáneamente mayor en las respectivas ramas I, II, III. Si se trata de componentes 5 por ejemplo de microprocesadores, entonces el microprocesador genera solo una potencia de disipación reducida en Sleep-Mode y una potencia de disipación mucho mayor funcionando plenamente.

Si se distribuye el flujo total de fluido refrigerante fo en varios flujos parciales de fluido refrigerante, de acuerdo con la invención se puede realizar la distribución de los caudales de los flujos parciales f1, f2, f3 respectivamente, colocando una válvula reguladora 11 en una rama parcial de modo que, se produzca el mayor caudal en la rama, en la que momentáneamente se deba transportarse la mayor potencia de pérdida.

Si se genera un sinnúmero de flujos parciales de fluido refrigerante por una fragmentación del flujo total de fluido refrigerante fo, y suponiendo, que los componentes a refrigerar 5 generen una potencia de pérdida total constante en el tiempo en cada una de las ramas parciales, el caudal de flujo total de fluido refrigerante fo o la bomba para generar ese caudal puede ser dimensionada de modo tal, que ese caudal sea igual a la potencia total de pérdida constante en el tiempo necesaria para transportarla.

De acuerdo con la invención también se puede agregar o quitar en el dispositivo para el enfriamiento de un fluido si se desea, otra rama paralela, por ejemplo para uno o mas componentes 5 conectados en línea, sin que los caudales parciales de fluido refrigerante restantes y con ello la refrigeración de los componentes 5 se vean afectados. Por medio de las válvulas reguladoras 11 se regula automáticamente el caudal másico necesario de fluido refrigerante en cada una de las ramas parciales.

Naturalmente también se puede sustituir un componente 5 por otro componente 5, que requiera una mayor o una menor potencia de pérdida. También en este caso se adapta automáticamente el caudal másico de fluido refrigerante requerido.

Por otra parte también puede ser utilizada una bomba, que no tenga regulación alguna, pero que esté conformada de modo tal, que (dentro de un límite predeterminado para el caudal másico máximo del fluido refrigerante, es decir para todos los valores admitidos de caudal másico dentro de un intervalo de funcionamiento) asegure ciertamente una diferencia de presión \Deltapo suficiente de la presión del fluido refrigerante entre la entrada 7 y la salida 15. Fluctuaciones de la diferencia de presión son reguladas asimismo por la válvula reguladora 11 y en cada caso se asegura una refrigeración suficiente de los componentes en cuestión. Se puede emplear por lo tanto bombas simples y económicas. Bombas reguladas, que suministran una diferencia de presión \Deltapo constante, ofrecen sin embargo la ventaja, que sólo se necesita generar una diferencia de presión \Deltapo predeterminada con la potencia de la bomba necesaria a tal fin. Debido a ello, el rendimiento (medio) efectivo de la bomba será menor que el de una bomba no regulada, dado que en ésta última, el rendimiento de la bomba seleccionada a priori en cada caso debe ser tan alto, como para hacer circular un flujo total máximo predeterminado para el fluido refrigerante (a potencia máxima de refrigeración total).

En la Fig. 2 y 3 se muestra una válvula reguladora que es apropiada para realizar un sistema de refrigeración de acuerdo con Fig. 1.

La válvula reguladora 11 expuesta en corte transversal incluye una caja de válvulas 17 con forma esencialmente cilíndrico-hueca. En el margen derecho de Fig. 3 hay en el interior de la caja de válvulas 17 un elemento de sujeción 19 para sostener allí un elemento termostático coaxial 21. El elemento termostático coaxial 21 puede estar fijado mediante una rosca interior prevista en el elemento de sujeción 19, que actúa conjuntamente con una rosca exterior prevista en el contorno externo del elemento termostático 21. La fijación del elemento de sujeción 19 en dirección axial se realiza mediante el aro de fijación 23, que impulsa el extremo derecho del elemento de sujeción 19 de Fig 3en su parte frontal. El elemento de sujeción tiene en su contorno externo al menos una ranura longitudinal 25 por la que pasa el fluido refrigerante, cuyo curso de flujo está representado en Fig. 2 y 3 por medio de las flechas. El elemento de sujeción 19 puede tener por ejemplo en su contorno externo tres ranuras longitudinales 25, que comprenden un ángulo de 120°.

El elemento termostático 21 incluye un émbolo axial con desplazamiento horizontal, que en su extremo posterior es impulsado por un medio fluido 29, contenido en una cámara, formada por la escotadura de sujeción del elemento termostático 21 para el émbolo 27 y por el extremo posterior del émbolo 27. En su "posición cerrada" como se muestra en Fig. 2, el émbolo 27 está fijado de forma coaxial mediante un elemento de engrane elástico 31, que está sujeto en el contorno exterior del elemento termostático 21. La fijación se realiza por medio de un espacio33 del elemento de engrane elástico 31 adaptado en forma de aro, que encaja en una ranura 35 giratoria en el contorno exterior del émbolo 27. En su "posición cerrada" hay un cuerpo de la válvula 37, sujeto esencialmente al extremo delantero del émbolo 27, con su superficie periférica frontal sujeta al asiento de la válvula 39, que está formado por la parte frontal delantera del elemento de sujeción 19. Con ello se obtura la abertura frontal de las ranuras transversales 25 en el contorno externo del elemento de sujeción 19 excepto un área restante de la sección. Este área restante de la sección define el caudal de fuga de la válvula reguladora 11 en su "posición cerrada". El cuerpo de la válvula 37 puede tener forma de disco, como se muestra en Fig. 2, con lo cual el diámetro exterior debe ser el que resulte de la sección restante predeterminada de la abertura frontal 25a de las ranuras longitudinales 25, las que se extienden en dirección radial hasta el contorno exterior del elemento de sujeción 19 que presenta un diámetro mayor que el cuerpo de la válvula 37.

El cuerpo de la válvula 37 impulsa con su parte frontal delantera un elemento con forma de cuba 41, en el que se apoya en extremo de un muelle helicoidal 43. El elemento con forma de cuba 41 tiene además un diámetro externo, que se ajusta al diámetro interno de la caja de la válvula 17. El muelle helicoidal se apoya con su otro extremo sobre un tope 45 con forma hueco-cilíndrica, sujeto en dirección axial por un aro de fijación 47 en el interior de la caja de la válvula 17.

El elemento con forma de cuba 41 presenta conforme a la cantidad de ranuras longitudinales 25 en el elemento de sujeción 19 un número de tajos 41a en su pared lateral, por los cuales puede fluir el medio refrigerante. En la "posición cerrada" que se muestra en Fig. 2 de la válvula reguladora 11 circula el medio refrigerante desde el lado de la entrada a la derecha en Fig. 2 a través de las ranuras longitudinales sobre la sección restante de las aberturas frontales 25a y los tajos 41a en el elemento en forma de cuba 41 a través de la abertura frontal 45a del tope hueco-cilíndrico 45, como también a través de sus diámetros radiales 45b laterales hacia el lado de la salida de la válvula reguladora 11, que se muestra a la izquierda en Fig. 2. Entre el medio refrigerante y el elemento de sujeción 19 o el elemento termostático 21 contenido en él existe una escasa resistencia a la transferencia de calor, con lo cual los materiales de estos elementos deben ser escogidos adecuadamente. Si aumenta la temperatura del fluido refrigerante, se dilata el medio fluido 29 en el elemento termostático 21 de forma tal, que el émbolo 27 se mueve hacia la izquierda según se representa en Fig. 2 y 3. A causa de ello se despega el cuerpo de la válvula 37 del asiento de la válvula 39, de modo que se incrementa el caudal de fluido refrigerante al aumentar la temperatura del fluido refrigerante. Si la temperatura del fluido refrigerante es menor que un valor umbral predeterminado, la válvula reguladora 11 permanecerá en su "posición cerrada". La resistencia al flujo de la válvula y con ello el caudal de fluido refrigerante dependen de la temperatura del fluido refrigerante en un rango entre éste valor umbral mas bajo y un valor umbral superior para la temperatura. A partir de un determinado valor umbral superior de la temperatura, el elemento 41 en forma de cuba choca contra el tope 45 en la parte frontal, de modo tal que a partir de ese valor umbral de la temperatura, la resistencia al flujo de la válvula 11 y con ello el caudal de fluido refrigerante quedan constantes. Dentro del rango de temperatura entre el valor umbral mas bajo y el valor umbral más alto se produce una regulación del caudal de fluido refrigerante que, dado el caso, mantiene una temperatura teórica preestablecida dentro de límites predeterminables bastante mas ajustados.

De acuerdo con Fig. 2 y 3 la válvula reguladora presenta la ventaja, de que incluso en el caso de una obstrucción de la sección transversal restante de la abertura frontal 25a de una de las ranuras longitudinales 25 a causa de pequeñas impurezas en el fluido refrigerante, es casi imposible que se produzca alguna falla grave, ya que en este caso aumenta la resistencia al flujo de la válvula reguladora de forma tal, que se incrementa la temperatura del fluido refrigerante y en consecuencia se mantiene abierta la válvula reguladora. Incluso en el caso extremo, de que todas las secciones transversales restantes de todas las ranuras longitudinales 25 en la "posición cerrada" de la válvula estuviesen obstruidas, se aumenta -aunque más lentamente de lo deseado por un caudal de fuga predeterminado- la temperatura del fluido refrigerante hasta que la válvula reguladora se abra tanto, hasta que las impurezas sean expulsadas de la válvula reguladora.

Si se disponen varias ranuras longitudinales 25, será ínfima la probabilidad de una obstrucción simultanea de las secciones transversales restantes de las aberturas frontales 25a en la "posición cerrada".

Esta válvula se adapta por consiguiente a la ejecución de un sistema de refrigeración simple y económico de acuerdo con la invención, por ejemplo como se realiza en Fig. 1.

Previendo un caudal de fuga de fluido refrigerante en la "posición cerrada" se garantiza un inicio seguro del sistema de refrigeración luego de una pausa de funcionamiento. Dado que la válvula reguladora de acuerdo con Fig. 2 y 3 posibilita una regulación pasiva sin requerir de energía auxiliar, se alcanza una excelente confiabilidad en la regulación del respectivo flujo parcial de fluido refrigerante.

En una conexión en paralelo de varias ramas de flujo parcial de fluido refrigerante, como se muestra en Fig. 1 puede lograrse una compensación dinámica de la potencia refrigerante en cada una de las ramas en caso de oscilaciones en la potencia de pérdida de los componentes a refrigerar 5.

En ampliaciones posteriores del sistema de refrigeración al agregarse más radiadores y/o más componentes a refrigerar, no deberá tenerse en cuenta la resistencia hidráulica adicional del radiador adicional. La compensación se realiza por medio de la respectiva válvula reguladora 11.

Claims (11)

1. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido que refrigera al menos un componente disipador de calor, en especial un componente electrónico,

a)

en el cual el calor generado por al menos un componente (5) se transfiere al fluido refrigerante en una tubería de fluido que ingresa a al menos uno de los componentes, y

b)

por medio del cual el fluido refrigerante es transportado en una tubería de fluido,

caracterizado porque

c)

comprende un dispositivo regulador, que contiene una válvula regulable (11) colocada en la tubería de fluido que transporta el fluido refrigerante y mediante la cual, dependiendo de la temperatura del fluido refrigerante, se regula el caudal (f1, f2, f3) de fluido refrigerante transportado en la tubería de forma tal que la temperatura de fluido refrigerante mantiene una temperatura nominal predeterminada dentro de los parámetros prefijados.

2. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo regulador funciona como una válvula reguladora (11), que mide la temperatura en el lugar en donde está la válvula reguladora en la tubería de fluido.

3. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la válvula reguladora (11) es una válvula termostática pasiva.

4. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la válvula regulable o válvula reguladora (11) tiene una "posición cerrada", en la que no se interrumpe totalmente el caudal (f1, f2, f3), sino que permite un caudal de fuga predeterminado.

5. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el caudal de fuga se selecciona teniendo en cuenta el volumen de fluido refrigerante en la tubería entre al menos un componente (5) y el tiempo de reacción del dispositivo regulador, de tal manera que si hubiese un aumento repentino de la disipación de al menos un componente (5), se aumentaría el caudal fluido en un lapso de tiempo lo suficientemente corto como para que mínimamente ese componente no sea dañado o destruido.

6. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque varios componentes (5) generadores de calor están conectados en línea con respecto al sentido del flujo de fluido refrigerante.

7. Dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido refrigerante es repartido en varias ramas paralelas (I, II, III), por lo cual en cada una de las ramas (I, II, III) hay colocado cómo mínimo un componente (5) disipador de calor, y que tiene en el extremo de cada rama (I, II, III) una válvula regulable o válvula reguladora (11).

8. Una válvula reguladora de fluido para un dispositivo para el enfriamiento de un fluido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la válvula reguladora (11) tiene una "posición de conexión cerrada", en la que no se interrumpe por completo el flujo de fluido (f1, f2, f3), sino que permite un caudal de fuga predeterminado.

9. Una válvula reguladora de fluido de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque se provee un elemento termostático (21) que está en contacto térmico con el medio que circula por la válvula reguladora (11) e impulsa un cuerpo de la válvula (37), con lo cual dependiendo de la temperatura del medio, el cuerpo de la válvula (37) se mueve entre una "posición cerrada", en la que el cuerpo de la válvula (37) tiene contacto al menos con una parte de un asiento de válvula (39), y una "posición abierta", en la que el cuerpo de la válvula tiene contacto con un elemento de tope (45).

10. Válvula reguladora de fluido de acuerdo con reivindicación 8 o 9, caracterizada porque el cuerpo de la. válvula es desplazado por compresión mediante un muelle helicoidal (43) hacia el lado opuesto de desplazamiento del elemento termostático (21).

11. Válvula reguladora de fluido de acuerdo con las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la válvula reguladora (11) presenta una caja de válvula con forma de vaina (17), en la que están agrupados el elemento termostático (21), el asiento de la válvula (39), el cuerpo de la válvula (37) y el muelle helicoidal (43), comprendiendo la caja de válvula (37) conexiones para las tuberías en sus extremos opuestos, por medio de las cuales entra y sale el medio fluido de la válvula reguladora (11).