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Il perfectionnements apportés aux échangeurs de température entre fluides, notamment à ceux par lesquels on refroidit des machines électriques ",
L'invention est relative aux échangeurs de tem pérature entre fluides; et elle concerne plue spécialement (parce que c'est dans leur cas que son application parait devoir offrir le plue d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces appareils, ceux lesquels on refroidit des machines électriques telles, notamment, que les transfor mateurs
Elle a pour but surtout de rendre cesappa- reils tels qu'ils joigent, à une efficacité plus grande, une construction plus simple et partant plus économique.
Elle consiste, principalement, à faire compren- dre, aux appareils du genre en question, des éléments d'é change de température tels qu'ils intéressent, surtout sinon exclusivement, la zone la plus chaude (ou la plus froide) du fluide à y faire passer, suivant que ce fluide doit être refroidi (ou réchauffé), lesquels éléments d'é- change sont avantageusement lamellaires.
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Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions, qui s'uti- lisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui où on l'applique au refroidisse- ment de l'huile dans laquelle sont immergés des transfor- mateurs électriques) et certains modes de réalisation (ceux qui seront indiqués ci-après) desdites dispositions ; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les appareils du genre en question comportant application de ces mêmes disposi- tions, leséléments et outils spéciaux propres à leur é- tablissement ainsi que les installations, fixes ou mobi- les, notamment celles de transformateurs électriques, com- prenant de semblables appareils.
Et elle pourra, de toute façon, être bien com- prise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'in- dication.
Lesfig. 1 à 16 que comprenent cesdessins montrent des échangeurs de température propres à permet- tre de refroidir l'huile contenue dans une cuve dans la- quelle est supposé immergé un transformateur électrique et établis conformément à ouze modes de réalisation de l'invention; les fig, 1 à 8 13 et 14 montrant l'échangeur correspondant en élévation, et la fig. 12 en perspective et la fig. 15 mi-partie en coupe verticale mi-partie en élévation, fig. 9 étant une coupe suivant 9-9 fig 8, et les fig.
10 et 11 montrant, en perspective et à plus grande échel le, séparément les deux parties dont se compose en réalité chaque échangeur représenté sur la fig. 8.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'applieation, et ceux des modes de
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réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder lajpréférence, se proposant de faire comprendre,à une uve a destinée à contenir de l'huile pour y immerger une machine électrique, par e- xemple un transformateur, des moyens propres à permettre de refroidir cette huile une fois échauffée, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
Dans les échangeurs de température ordinaire- ment appliqués à et usage,, l'huile à refroidir circule dans des éléments d'échange de même section de passage établis du haut en bas de la cuve contenant le transfor- mateur, mais l'huile circulant dans ces éléments est à u- ne température relativement voisine, quoique dégressive, de celle de l'huile contenue dans ladite cuve. Pour obte- nir un meilleur résultat, on se base sur l'observation suivante.
La cuve contenant de l'huile dont la températu- re va en décroissant de haut en bas, il en est de même de l'huile circulant dans les éléments d'échange par consé- quent plus ces éléments sont reportés et massés 'vers le haut de la cuve, plus l'échange calorifique est actif, puisqu'il est en raison directe des différences de tempé- rature entre le liquide à refroidir et l'ambiance.
On peut réaliser ce résultat de façons différen- tes, par exemple des suivantes, cela ou bien en ne refroi- dissant que la partie supérieure de l'huile, partie plus ou moins étendue en hauteur, ou bien l'huile sur toute sa hau- teur mais de moins en moins de haut en bas.
Ou bien, comme le montrent les fig. 1 et 2, on fait partir, du couvercle de la cuve a, ou de la partie de la paroi latérale de celle-ci attenant à ce couvercle (cela si on s'est arrangé pour que l'huile y contenue soit suffisamment en charge), vers l'une des extrémités de la cuve, un collecteur b d'entrée dans l'échangeurs, pour l'huile échauffée (dans ce qui suit collecteur d'entrée dé-
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signera celui qui débouche dans l'échangeur, et collec- teur de sortie celui qui en débouche), s'élevant au-dessus du couvercle, puis descendant verticalement et sur lequel sont 'branchée des éléments ± d'échange de température dé- bouchant, vers l'autre extrémité de la cuve, dans un col- lecteur de sortie vertical d aboutissant à un niveau in- férieur ces éléments pouvant se trouver ou bien,
comme le montre la fig. 1, à un niveau supérieur à celui du cou- vercle de la cuve, ou bien, comme le montre la fig. 2 à un niveau inférieur, mais nettement au-dessus du fond de ladite cuve; lesquels éléments d'échange sont consti- tués par des éléments lamellaires.
Ou bien, comme le montre la fig, 3, on branche à- la cuve, dans une direction sensiblement horizontale, deux collecteurs, le collecteur d'entrée b débouchant dans la partie supérieure de l'huile et le collecteur de sortie d débouchant, en dessous, dans cette cuve, collecteurs en- tre lesquels, ou bien en réalité entre des parties b et d verticales de collecteur y débouchant, on branche des éléments lamellaires c comme ci-dessus. La disposition montrée sur la fig. 4 comprend deux échangeurs de ce genre, répartis de chaque côté de la cuve et dont la distribution est un peu différente.
Ou bien, comme le montre la fig. 5, les deux collecteurs d'entrée et de sortie sont également horizon- taux, débouchent dans la cuve, le premier à la partie su- périeure, le second à un niveau inférieur très voisin et sont reliés directement entre eux par des éléments c enco- re lamellaires.
Ou bien, comme le montrent les fig. 6 et 7, les collecteurs d'entrée b et de eortie d sont établis, avec les éléments lamellaires qui les relient entre eux, com- me à la fig. 5, mais avec cette différence que l'extrémi- té du collecteur de sortie est coudée pour venir déboucher
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dans la cuve sous l'échangeur.
Ou bien, comme le montrent les fige 8 à 11 (les fig. 10 et 11 devraient, en réalité, être confondues en une seule, mais on a jugé utile, pour faciliter la com- préhension, de représenter, sur l'une, une partie de l'un des échangeurs représentés et,sur l'autre, l'autre partie, chacune des parties d'échangeur représentées pouvant cependant consti- tuer à elle seule un échangeur), d'une part fig 8 et-10) on établit respectivement dans deux plans verticaux, bran- ché vers la partie supérieure et vers l'une des extrémités d'une paroi verticale de la cuve, un tuyau b1 comprenant une partie horizontale et une partie verticale, et, bran- ché un peu plus bas vers l'autre extrémité de la cuve, un tuyau d1 affectant la forme d'une sorte de C s'ouvrant vers la cuve, et, d'autre part (fig.
8 et 11), on établit, branché, dans le plan contenant le tuyau d1 sensiblement au même niveau que la partie horizontale du tuyau b1 un tuyau b affectant la forme d'une sorte de T et, branché dans le plan contenant le tuyau b1 sensiblement au même niveau que le tuyau d1 un tuyau d2 affectant la forme d'une sorte de Z. Le tout est tel qu'on puisse relier en- semble, d'une part, les tuyaux b1 et d1 (fig.
8 et 10) par deséléments lamellairesc1 et, d'autre part, les
2 2 tuyaux b et d (fig, 8 et 11) par des éléments lammell
2 laires c On voit qu'on a constitué ainsi deux parties d'échangeur} l'une comprenant, comme collecteur d'entrée' le tuyau b1 et, comme collecteur de sortie, le tuyau d1 et l'autre comprenant, comme collecteur d'entrée, le tu-
2 2 yau 'b et,comme collecteur de sortie, le tuyau d, Avan tageucement et comme le montrent en réalité les fig, 8 à 11, on fixe à la cuve, dans chaque plan contenant un collecteur d'entrée et de sortie, une plaque de tôle ver- ticale e emboutie de façon à constituer deux canaux qui, recouverts par des parties!.., elles-mêmes embouties,' for-
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mant respectivement lesdits collecteurs.
Ou bien, comme le montre la fig. 12, on fait comprendre à la partie supérieure des parois latérales de la cuve, et tout autour, des ailettes verticales g sail- lant à l'extérieur et de même section sur toute leur hau- teur, lesquelles ailettes sont, de préférence, creuses de façon à constituer ainsi des sortes d'éléments lamellai- res.
Ou 'bien, comme le montrent les fig, 13 et 14, on fait comprendre, aux parois latérales de la cuve, et tout autour, des ailettes verticales h constituant enco- re des sortes d'éléments lamellaires, mais allant en dimi- nuant de section de haut en bas, partant toutes sensible- ment de l'extrémité supérieure de- la cuve pour se termi- ner à la partie inférieure, soit, comme représenté sur la fig. 13, sensiblement au niveau du fond de la cuve, soit, comme représenté sur la fig 14 à une certaine distance dudit fond ; lesquelles ailettes peuvent,, comme d'ailleurs dans la disposition montrée sur la fig. 12, être pleines.
Ou bien, comme le montre la fig. 15, on fait comprendre à la cuve, sur un ou plusieurs cotés, des ai- lettes i non plus verticales comme pour les dispositions représentées sur les fig. 12 à 14, mais inclinées sur l'ho- rizontale dans un sens ou dans l'autre, et à bords longitudinaux opposés horizontaux, lesquelles ailettes sont, de préférence, creu- ses de façon à constituer des éléments lamellaires et,dans le cas où elles se dirigent vers le haut, sont munies d'un moyen, facile à imaginer, propre à permettre l'évacuation automatique de l'air qui se confinerait à la partie su- périeure de l'huile dans lesdits éléments. Ces éléments la- mellaires peuvent être, ou bien, comme le montre la fig.
12, de même section, ou bien être à section décroissante de haut en bas et, dans ce dernier cas, occuper tout ou partie de la hauteur de la cuve.
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Ou-'bien on a recours à des dispositifs analo- gues ou bien on combine les unes ou les autres les dis- positions ci-dessus indiquées, étant entendu que, en con- servant le principe de l'invention, le nombre, la forme, la capacité et la disposition des éléments lamellaires peuvent être quelconques, que ces éléments sont montés en parallèle ou en série, qu'ils peuvent, suivant les cas, ê tre verticaux, horizontaux, inclinés dans un sens ou dans l'autre établis les uns au-dessous des autres à la façon des lames de persiennes, ou non, avoir chacun ses tubulures d'entrée et de sortie d'huile situées aux extrémités de l'une ou de l'autre diagonale de Isolément considéré., ou bien branchées sur un mme bord, aboutir,
par leurs collec- teurs de sortie en un point quelconque situé entre lesdits éléments et le fond de la cuve, voire même au fond de la- dite cuve, garnir une ou plusieurs faces latérales de la ouvej et être remplacés par des éléments non lamellaires, par exemple par des tubes, en serpentin ou non, de section quelconque, voire même par une simple cuve, à parois laté- rales ondulées ou non, à nervures ou ailettes extérieures, pleines ou non, au sans nervures ou ailettes, cuve remplie d'eau renouvelée encourant la partie supérieure de la cu- ve a à parois latérales verticales ou allant en se rétré- cissant de haut en bas, ou occupant toute la hauteur de ladite cuve a mais en se rétrécissant de la même façon;
les divers éléments d'échange de température, lamellaires ou non, pouvant être agencés pour offrir une surface d'é change la plus grande possible et être refroidis simple- ment par l'air extérieur ou par l'eau, ou à la fois par l'air extérieur et par l'eau.
Comme il va de soi, et comme il ressort d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plue qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses par-
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ties, ayant plus spécialement été indiqués ci-dessus; el- le en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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There are improvements made to temperature exchangers between fluids, in particular to those by which electrical machines are cooled ",
The invention relates to temperature exchangers between fluids; and it concerns more especially (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these devices, those which cool electrical machines such, in particular, as transformers.
Its main purpose is to make these devices such that they combine, with greater efficiency, a simpler construction and therefore more economical.
It consists mainly in making the devices of the type in question understand temperature change elements such that they concern, especially if not exclusively, the hottest (or coldest) zone of the fluid to be passing through it, depending on whether this fluid is to be cooled (or reheated), which exchange elements are advantageously lamellar.
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It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application (that in which it is applied to the cooling of the oil in which electrical transformers are immersed) and to certain embodiments (those which will be indicated below) of said. provisions; and it targets more particularly, and this as new industrial products, the devices of the kind in question comprising the application of these same provisions, the elements and special tools specific to their establishment as well as the installations, fixed or mobile. devices, in particular those of electric transformers, comprising similar apparatus.
And it can, in any event, be fully understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawings which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
Lesfig. 1 to 16 which these drawings include show temperature exchangers suitable for cooling the oil contained in a tank in which an electrical transformer is supposed to be immersed and established in accordance with twelve embodiments of the invention; FIGS, 1 to 8 13 and 14 showing the corresponding exchanger in elevation, and FIG. 12 in perspective and FIG. 15 half-part in vertical section, half-part in elevation, fig. 9 being a section on 9-9 fig 8, and figs.
10 and 11 showing, in perspective and on a larger scale, separately the two parts of which in reality each heat exchanger shown in FIG. 8.
According to the invention, and more especially according to that of its modes of application, and those of the modes of
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realization of its various parts, to which it seems that it is necessary to give the jpreference, proposing to make understand, with an uve intended to contain oil to immerse an electric machine therein, for example a transformer , means suitable for allowing this oil to be cooled once heated, the procedure is as follows, or in a similar manner.
In the temperature exchangers ordinarily applied to and use, the oil to be cooled circulates in exchange elements with the same passage section established from the top to the bottom of the tank containing the transformer, but the oil circulating in these elements is at a temperature that is relatively close, albeit declining, to that of the oil contained in said tank. To obtain a better result, we base ourselves on the following observation.
As the tank contains oil, the temperature of which decreases from top to bottom, the same applies to the oil circulating in the exchange elements, consequently, the more these elements are transferred and massed towards the the top of the tank, the more active the heat exchange is, since it is a direct result of the temperature differences between the liquid to be cooled and the environment.
This result can be achieved in different ways, for example the following ones, either by cooling only the upper part of the oil, part more or less extended in height, or the oil over its entire height. - tor but less and less from top to bottom.
Or, as shown in Figs. 1 and 2, we start from the cover of the tank a, or from the part of the side wall of the latter adjoining this cover (this if we have managed to ensure that the oil contained therein is sufficiently charged ), towards one end of the tank, an inlet manifold b in the exchangers, for the heated oil (in what follows the inlet manifold de-
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will sign the one which opens into the exchanger, and the outlet manifold the one which emerges from it), rising above the cover, then descending vertically and on which are 'connected the elements ± of the outgoing temperature exchange , towards the other end of the tank, in a vertical outlet manifold d leading to a lower level, these elements possibly being either,
as shown in fig. 1, at a level higher than that of the tank cover, or else, as shown in fig. 2 at a lower level, but clearly above the bottom of said tank; which exchange elements are constituted by lamellar elements.
Or, as shown in fig, 3, two collectors are connected to the tank, in a substantially horizontal direction, the inlet manifold b opening into the upper part of the oil and the outlet manifold d emerging, below, in this tank, collectors between which, or in reality between vertical parts b and d of the collector opening therein, lamellar elements c are connected as above. The arrangement shown in fig. 4 comprises two exchangers of this type, distributed on each side of the tank and the distribution of which is a little different.
Or, as shown in fig. 5, the two inlet and outlet manifolds are also horizontal, open into the tank, the first at the upper part, the second at a very close lower level and are connected directly to each other by elements c enco - re lamellar.
Or, as shown in Figs. 6 and 7, the inlet collectors b and the outlet d are established, with the lamellar elements which connect them together, as in fig. 5, but with this difference that the end of the outlet manifold is bent to come out
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in the tank under the exchanger.
Or else, as figs 8 to 11 show (figs. 10 and 11 should, in reality, be combined into one, but it was considered useful, to facilitate understanding, to represent, on one, a part of one of the exchangers shown and, on the other, the other part, each of the exchanger parts shown being able however to constitute on its own an exchanger), on the one hand fig 8 and-10) is respectively established in two vertical planes, connected towards the upper part and towards one of the ends of a vertical wall of the tank, a pipe b1 comprising a horizontal part and a vertical part, and, connected a little lower towards the other end of the tank, a pipe d1 taking the form of a kind of C opening towards the tank, and, on the other hand (fig.
8 and 11), we establish, connected, in the plane containing the pipe d1 substantially at the same level as the horizontal part of the pipe b1 a pipe b affecting the shape of a kind of T and, connected in the plane containing the pipe b1 substantially at the same level as the pipe d1 a pipe d2 affecting the shape of a kind of Z. The whole is such that we can connect together, on the one hand, the pipes b1 and d1 (fig.
8 and 10) by lamellar elementsc1 and, on the other hand, the
2 2 pipes b and d (fig, 8 and 11) by lammell elements
2 lares c It can be seen that two exchanger parts have thus been formed} one comprising, as inlet manifold 'pipe b1 and, as outlet manifold, pipe d1 and the other comprising, as manifold d 'entry, the tu-
2 2 yau 'b and, as the outlet manifold, the pipe d, Advan tageucement and as shown in reality in figs, 8 to 11, one fixes to the tank, in each plane containing an inlet and outlet manifold, a vertical sheet metal plate stamped so as to constitute two channels which, covered by parts! .., themselves stamped, 'for-
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mant respectively said collectors.
Or, as shown in fig. 12, the upper part of the side walls of the tank, and all around, are made up of vertical fins g projecting outwards and of the same section over their entire height, which fins are preferably hollow. so as to thus constitute kinds of lamellar elements.
Or, as shown in Figs, 13 and 14, the side walls of the tank and all around are made to understand vertical fins h still constituting kinds of lamellar elements, but decreasing in size. of section from top to bottom, all starting substantially from the upper end of the tank to end at the lower part, ie, as shown in FIG. 13, substantially at the level of the bottom of the tank, ie, as shown in FIG. 14 at a certain distance from said bottom; which fins can ,, as moreover in the arrangement shown in FIG. 12, be full.
Or, as shown in fig. 15, the vessel is made to understand, on one or more sides, fins i which are no longer vertical as for the arrangements shown in FIGS. 12 to 14, but inclined horizontally in one direction or the other, and with opposite horizontal longitudinal edges, which fins are preferably hollow so as to constitute lamellar elements and, in the case of where they are directed upwards, are provided with a means, easy to imagine, suitable for allowing the automatic evacuation of the air which would be confined to the upper part of the oil in said elements. These lamellar elements can be, or else, as shown in FIG.
12, of the same section, or else of decreasing section from top to bottom and, in the latter case, occupy all or part of the height of the tank.
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Either analogous devices are used or one or the other of the above-indicated arrangements is combined, it being understood that, while retaining the principle of the invention, the number, the shape, capacity and arrangement of the lamellar elements can be any, that these elements are connected in parallel or in series, that they can, according to the cases, be vertical, horizontal, inclined in one direction or the other established one below the other in the manner of louver blades, or not, each having its oil inlet and outlet pipes located at the ends of one or the other diagonal of the Isolated considered., or well connected on the same board, to succeed,
by their outlet manifolds at any point located between said elements and the bottom of the tank, or even at the bottom of said tank, line one or more side faces of the opening and be replaced by non-lamellar elements, for example by tubes, in serpentine or not, of any cross section, or even by a simple tank, with corrugated side walls or not, with external ribs or fins, solid or not, or without ribs or fins, tank filled with the renewed water running up the upper part of the tank a having vertical side walls or going narrowing from top to bottom, or occupying the whole height of said tank a but narrowing in the same way;
the various temperature exchange elements, lamellar or not, being able to be arranged to offer the greatest possible exchange surface and to be cooled simply by the outside air or by water, or both by outside air and by water.
As goes without saying, and as is already clear from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application, not more than those of the embodiments of its various through-
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ties, having been more especially indicated above; on the contrary, it embraces all the variants.