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" Perfectionnements aux chauffe-fluides à contact électrique direct".
L'invention a trait aux chauffe-fluides électri- ques du type à contact direct dans lesquels le fluide vient directement en contact avec l'organe de chauffe et à des perfectionnements aux modes d'installation et de fonctionnement desdits comme appareils à circulation extérieure pour le chauffage de l'eau. les appareils à contact direct sont désirables parce qu'ils chauffent le liquide plus rapidement et parce qu'ils sont plus efficaces, mais, jusqu'ici, ,ils ont comporté aux points de vue électrique et hydrauli- que, des défectuosités que la présente invention élimi- ne ainsi qu'il sera décrit ci-après.
Cette invention a pour objet principal la réali- sation d'un chauffe-liquide à contact direct qui soit à la fois bon marché, simple, hautement efficaces faci-
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le à installer et commode à manoeuvrer.
Elle a aussi pour objets la réalisation d'un appareil de chauffage qui, utilisable en combinaison avec un réservoir d'emmagasinage d'eau chaude (caisse à eau chaude), un tuyau à emboiture, un fosset ou ana- logue et susceptible de chauffer l'eau très rapidement un$ fois le courant électrique envoyé, soit soutenu par la tuyauterie à laquelle il est relié ; qui comporte un organe de chauffe facile à enlever pour le nettoyage sans que l'on ait à déranger la tuyauterie ; quisoit construit et installé de manière à provenir tout fâcheux dép6t de sédiment à son intérieur;
qui soit muni autour des bornes dans sa partie inférieure d'un isolement ef ficace pour empêcher que ces bornes ne soient court- circuitées par du dépôt et qui soit pourvu d'un loge- ment en matière électrolytiquement inactive avec doubla- ge intérieur isolant de façon à réduire l'action élec- trolytique.
D'autres avantages encore ressortiront de la des- cription qui va suivre.
Aux dessins ci-annexée$
La figure 1 est une coupe verticale de ltappa- reil;
La figure 2 est une coupe transversale selon la ligne A-A de la figure 1;
La figure 3 est une élévation de l'organe de chauffe envisagé séparément;
La figure 4 est une coupe verticale selon la ligne B-B de la figure 1 ;
La figure 5 représente l'appareil installé sur un réservoir d'eau chaude (caisse à eau chaude).
Dans toutes lea figures, les mêmes chiffres dé- signent les mêmes pièces, organes ou parties.
En se reportant aux dessins, 6 dénote un logement
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tubulaire de préférence en aluminium, commercialement pur coulé en coquille sous pression, dont l'extrémité supérieure sphérique 7 est munie d'une ouverture filetée 8 pour recevoir un tuyau de débit 9. Un bossage 10 situé sur le côté du logement près de l'extrémité inférieure de celui-ci porte une ouverture filetée 11 pour reoe.. voir le filetage d'un tuyau d'admission de fluide 12.
Les tuyaux 9 et 12 servent égalemant de supports pour l'appareil.
L'extrémité inférieure ouverte du logement 6 est munie d'un filetage intérieur 14 pour recevoir une base 15 à filetage extérieur. La base 15 porte un épaulement 16 sur lequel se trouve une surface dressée 17 laquelle coppère avec une autre surface dressée 13 située sur le fond du logement de manière à coincer une tresse @@ 19 et à constituer une obturation étanche à l'eau. Une partie à douze pans 6' du logement 6 et des méplats 18 sur la base fournissent des moyens de visser à l'aide de clefs anglaises la baie dans le logement.
Des ouvertures espacées 20 ménagées dans la base 15 reçoivent des vis de bornes 21 lesquelles sont iso- 16es de la base 15 par des manchons 22, de préférence en mica. Des deux eûtes les extrémités des manchons 22 font saillie par delà la base 15 dans des trous 23 pratiqués dans un doublage 24 de base et dans un bloc 25 tous deux de préférence en porcelaine. les deux extrémités des manchons 22 sont enduites de mastic ré- sistant à l'eau et à la chaleur.
On passe sur les bor- nes 21 des tresses 26,26. et 26'' enduites de mastic. on met sur ces tresses 26' et 26'' des rondelles de métal 27 et l'on fixe en plaça tout l'ensemble de la borne par serrage des écrous 28 sur les vise Ce disposi- tif assure une obturation à l'eau efficace à l'intér fieur dé la chambre ec l'appareil et une autre obtura-
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tion à l'eau au dehors de cette chambre.
Des blocs d'espacement en porcelaine 29, évidés comme en 30 pour recevoir des écrous 28, sont placée par dessus les piliers ou vis de borne* 21 et reposent sur les rondelles en tresse 26@. Les piliers ou via 21 montent à travers les pattes de base 31 d'un noyau,ré- fractaire 32 et ont des rondelles 34 et des éorous 33 sur leurs extrémités supérieures. La noyau 32 repose sur les blocs d'espacement 29 et est fixé en place par les écrous 33.
En-roulé en spirale autour du noyau 32 un fil de résistance 34 a son extrémité inférieure reliée à un pilier de borne 21 par une rondelle 35 et un écrou 36 tandis que son extrémité supérieure non enroulée passe dans et descend par une cavité axialer 37 ménagée dans le noyau 32 pour sortir par une fente radiale 39 et un trou 38 et aller se relier à l'autre piller de borne. La fente 39 facilite le montage. Dans l'intérieur de la cavité 37 la section du conducteur est renforcée par exemple par un fil supplémentaire tordu et brasé sur ledit conducteur, comme en 60, de façon à augmenter la capacité conductrice de cette section et à l'empêcher de griller dans le cas où la circulation d'eau dans la cavité 37 viendrait à se trouver arrêtée. Le noyau 32 est fuselé et porte des pattes 66.
Le fuselage et les pattes coopèrent à emptcher tout déplacement ou affais- sement du serpentin de chauffe.
Un doublage fuselé 40 en matière isolante telle que de la porcelaine est situé à l'intérieur du loge- ment 6, repose sur le doublage de base 24 et coopère avec ce dernier pour isoler électriquement l'organe de chauffe, pour empêcher tout contact du fil spirale 34
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avec le logement en métal si ce fil vient à casser, pour conserver la chaleur et pour réduire l'action élec- trolytique. Des ouvertures 41 et 42 situées sur le cota et sur le sommet du doublage 40 permettent l'entrée et la sortie du liquide. Une bande de caoutchouc 40' est passée sur l'extérieur du doublage pour aider à situer le doublage dans le logement et pour empêcher toute cir- oulation d'eau entre les parois du logement 6 et le dou- blage 40.
Des pattes 61 situées près du sommet du loge- ment 6 aident à maintenir droit le doublage 40 et une fente 62 pratiquée dans le fond du doublage s'ajuste sur une patte clavette 62 à l'intérieur du logement et assu- re la mise en position correcte du doublage par rota- tion lors du montage.
On élimine sensiblement toute action électrolyti- que entre la spirale de chauffe 34 et le logement en métal en faisant en aluminium le logement et la base 15 et en utilisant du courant alternatif dérivé de la bo- bine secondaire d'un transfornateur, bobine dont le point médian est mis à la terre sur le tuyau de l'appareil de chauffage.
Une ouverture 43 pratiquée dans la pièce de base 15 donne entrée à un conduit 44 qui contient les con- ductours électriques (non représentés). Ces conducteurs sont reliés aux vis de bornes 21 par des rondelles évi- dées 45 et des écrous 46. Un chapeau 47 s'ajuste sur la base 15 et a son fond muni d'un trou 48 pour la vidange et pour en faciliter l'enlèvement...
L'installation se fait de préférence en combinai- son avec un réservoir d'emmagasinage 49, une tuyauterie d'admission 12 et une tuyauterie d'évacuation 9 qui peut être reliée au réservoir au moyen d'un T 50, lequel, à son tour, communique avec le tuyau de soutirage d'eau
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chaude 51 (figure 5). La tuyauterie de débit 9 est de préférence de diamètre plua grand que la tuyauterie d'- admission 12 afin de tenir compte de la dilatation de l'eau à mesure que s'élève sa température pendant son passage à travers l'appareil.
Ce système d'installation facilite la circulation de l'eau à travers l'appareil et, en marne temps, réduit au minimum le dépôt de sédiment à 1*intérieur,, ce qui diminue de danger d'incrustation de sédiment dans l'organe de chauffe, incrustation sus- ceptible d'en exclure l'eau et d'on provoquer le grilla- ge .
L'eau pénètrant par le tuyau d'admission 12 trou- ve deux ouvertures en forme de croissants 52 et 53 par lesquelles monter,; et l'eau qui monte par l'ouverture 53 doit d'abord balayer le doublage de base 24 entre les blocs 29, ce qui tend à maintenir l'appareil net de sé- diment. si du sédiment vient à se déposer il en faudra une accumulation considérable pour affecter l'organe de chauffe situé bien au-dessus du fond de l'appareil.
La spirale que décrit le serpentin de chauffe 34 impartir à l'eau montante un mouvement en spirale qui la tient plus longtemps dans l'organe chauffeur et lui donne tout le temps d'absorber de la chaleur. Le fusela- ge du doublage 40 fournit une superficie qui va décrois- saut en hauteur et provoque une augmentation croissante de la vitesse de l'eau à mesure que celle-ci monte, ce qui empêche la formation de remous et tend à charrier le sédiment jusque dans le réservoir 49. L'espace 54 entre les parois du doublage 40 et le logement 6, sert également à capter les molécules de sédiment trop lour- des pour être charriées et qui sans cela seraient sus- ceptibles de se déposer dans l'espace de flux ou chenal de l'appareil.
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En situai l'appareil franchement au-dessus du fond du réservoir 49 et en Pliant le fond du réservoir
49 à l'entrée 11 par le tuyau axcendant 12' on réduit fortement la tendance à charriage de sédiment jusque dans l'appareil. On peut créer une chasse pour évacuer tout sédiment du réservoir 49 en ouvrant le fosset 55.
La fermeture du robinet 57 et l'ouverture du fosset 55 et de la soupape 56 provoquent sous toute la pression d'eau un renversement du flux de celle-ci à travers 1'- appareil de nature à emporter tout le sédiment non coa- gulé qui aura pu s'y accumuler.
L'appareil peut se démonter sans que l'on ait à déranger les tuyaux 9 et 12; il suffit de déconnecter les fils de circuit, d'enlever le chapeau 47 et de dévis... ser la base pour pouvoir enlever tout l'ensemble de chauffe. Cela peut se faire sans vidanger le réservoir 49 pourvu que l'en ait d'abord tanné le robinet 57. Le fuselage du doublage 40 le rend plus commode à enlever.
On peut enlever du noyau l'organe de chauffe 34 en des- sorrant ou enlevant les écrous 36 et 36' sans que l'on ait à déranger le reste du montage des bornes.
L'appareil que réalise 1 invention, peu onéreux à construire, facile à Installer, à entretenir et à, ré- parer, constitue un chauffe-fluide à courant alternatif particulièrement efficace. Une fois installé èomme le fait voir la figure 5, un appareil de 3500 watts donnera de l'eau chaude au sommet du réservoir 49 une minute après l'envoi da courant.
Le danger de mise en court circuit des bornes 21 si du sédiment vient à s'amasser dans le fond du loge- ment est pratiquement éliminé par le fait que,, sauf leurs extrémités supérieures les piliers ou vis des bornes 21
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sont complètement enfe rmés et isoléa par la plaque 24, les blocs 29, la base 31 du noyau et les diverses ron- delles en tresse.
De toute évidence on peut apporter des modifica- tions sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
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1 - Un chauffe-fluide électrique comprenants un logement, des moyens pour faire circuler le fluide dans celui-ci, un organe de chauffage électrique situé dans le logement, un noyau en matière isolante portant ledit organe et soutenu en position @ verticale à une certaine hauteur au dessus du fond du logement de maniè- re à laisser libre un espace pour la circulation du li- quide entre le fond du noyau et le fond du logement.
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"Improvements to fluid heaters with direct electrical contact".
The invention relates to electric fluid heaters of the direct contact type in which the fluid comes directly into contact with the heating member and to improvements in the methods of installation and operation of said devices as external circulation devices for water heating. Direct contact devices are desirable because they heat the liquid more quickly and because they are more efficient, but so far they have suffered from electrical and hydraulic points of view such as these invention eliminates as will be described hereinafter.
The main object of this invention is to provide a direct contact liquid heater which is inexpensive, simple, and highly efficient.
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to install and easy to maneuver.
It also has for objects the realization of a heating apparatus which, usable in combination with a hot water storage tank (hot water box), a socket pipe, a pit or the like and capable of heating. water very quickly once the electric current is sent, is supported by the piping to which it is connected; which has a heater that is easy to remove for cleaning without having to disturb the piping; which is constructed and installed in such a way as to come from any unwelcome sediment deposit inside it;
which is provided around the terminals in its lower part with effective insulation to prevent these terminals from being short-circuited by deposit and which is provided with a housing of electrolytically inactive material with an internal insulating lining of so as to reduce the electrolytic action.
Still other advantages will emerge from the description which follows.
To the attached drawings $
Figure 1 is a vertical section of the apparatus;
Figure 2 is a cross section taken on the line A-A of Figure 1;
Figure 3 is an elevation of the heater element considered separately;
Figure 4 is a vertical section along the line B-B of Figure 1;
Figure 5 shows the device installed on a hot water tank (hot water box).
In all figures, the same figures denote the same parts, organs or parts.
Referring to the drawings, 6 denotes a housing
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tubular preferably of commercially pure die-cast aluminum, the spherical upper end 7 of which is provided with a threaded opening 8 for receiving a flow pipe 9. A boss 10 located on the side of the housing near the lower end of it carries a threaded opening 11 for reoe .. see the thread of a fluid inlet pipe 12.
The pipes 9 and 12 also serve as supports for the device.
The lower open end of the housing 6 is provided with an internal thread 14 to receive a base 15 with an external thread. The base 15 has a shoulder 16 on which there is a raised surface 17 which co-ops with another raised surface 13 located on the bottom of the housing so as to wedge a braid 19 and to form a watertight seal. A twelve-sided part 6 'of the housing 6 and flats 18 on the base provide means for screwing the bay into the housing using English keys.
Spaced openings 20 in base 15 receive terminal screws 21 which are isolated from base 15 by sleeves 22, preferably of mica. From both sides the ends of the sleeves 22 protrude beyond the base 15 into holes 23 made in a base lining 24 and in a block 25 both preferably of porcelain. both ends of sleeves 22 are coated with water and heat resistant mastic.
We pass on the terminals 21 of the braids 26,26. and 26 '' putty coated. metal washers 27 are placed on these braids 26 'and 26' 'and the whole of the terminal is fixed in place by tightening the nuts 28 on the screws This device ensures effective water sealing inside the chamber and the appliance and another shutter
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tion to the water outside this chamber.
Porcelain spacer blocks 29, recessed as at 30 to receive nuts 28, are placed over the posts or terminal screws * 21 and rest on the braid washers 26 @. The pillars or via 21 ascend through the base legs 31 of a refractory core 32 and have washers 34 and end caps 33 on their upper ends. Core 32 rests on spacer blocks 29 and is secured in place by nuts 33.
Spirally wound around the core 32 a resistance wire 34 has its lower end connected to a terminal pillar 21 by a washer 35 and a nut 36 while its uncoiled upper end passes through and down through an axial cavity 37 provided in the core 32 to exit through a radial slot 39 and a hole 38 and go to connect to the other terminal pillar. The slot 39 facilitates assembly. In the interior of the cavity 37 the section of the conductor is reinforced for example by an additional wire twisted and brazed on said conductor, as at 60, so as to increase the conductive capacity of this section and to prevent it from burning in the case where the water circulation in the cavity 37 would come to be stopped. The core 32 is tapered and carries legs 66.
The fuselage and the legs cooperate to prevent any movement or collapse of the heating coil.
A tapered lining 40 of insulating material such as porcelain is located inside the housing 6, rests on the base lining 24 and cooperates with the latter to electrically insulate the heating element, to prevent any contact with the heater. spiral wire 34
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with the metal housing if this wire breaks, to conserve heat and reduce electrolytic action. Openings 41 and 42 located on the side and on the top of the lining 40 allow the entry and exit of the liquid. A rubber band 40 'is passed over the exterior of the liner to help locate the liner in the housing and to prevent water from circulating between the walls of the housing 6 and the liner 40.
Tabs 61 located near the top of housing 6 help keep liner 40 upright, and a slot 62 in the bottom of liner fits over a key tab 62 inside the housing and provides proper placement. correct position of the double twist during assembly.
All electrolytic action between the heating coil 34 and the metal housing is substantially eliminated by making the housing and the base 15 of aluminum and using alternating current derived from the secondary coil of a transformer, the coil of which is midpoint is grounded on the heater pipe.
An opening 43 made in the base part 15 gives entry to a conduit 44 which contains the electrical conduits (not shown). These conductors are connected to the terminal screws 21 by hollow washers 45 and nuts 46. A cap 47 fits over base 15 and its bottom provided with a hole 48 for emptying and to facilitate removal. removal...
The installation is preferably carried out in combination with a storage tank 49, an inlet pipe 12 and an outlet pipe 9 which can be connected to the tank by means of a T 50, which at its tower, communicates with the water withdrawal pipe
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hot 51 (figure 5). The flow line 9 is preferably of a larger diameter than the inlet line 12 in order to allow for the expansion of the water as its temperature rises as it passes through the apparatus.
This installation system facilitates the circulation of water through the apparatus and, in time, minimizes the deposition of sediment inside, which decreases the danger of sediment encrustation in the organ. of heating, encrustation liable to exclude water and cause toasting.
The water entering through the inlet pipe 12 finds two crescent-shaped openings 52 and 53 through which to ascend; and the water rising through opening 53 must first sweep base liner 24 between blocks 29, which tends to keep the apparatus clean of sediment. if any sediment settles, it will take a considerable accumulation to affect the heating element located well above the bottom of the apparatus.
The spiral described by the heating coil 34 impart to the rising water a spiral movement which holds it longer in the heating member and gives it all the time to absorb heat. The fuselage of the liner 40 provides an area which will decrease in height and cause an increasing increase in the speed of the water as it rises, which prevents the formation of eddies and tends to carry the sediment. into the reservoir 49. The space 54 between the walls of the liner 40 and the housing 6 also serves to capture the molecules of sediment too heavy to be carried and which would otherwise be liable to settle in the tank. flow space or channel of the device.
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By situating the apparatus frankly above the bottom of the tank 49 and Folding the bottom of the tank
49 at the inlet 11 via the axcendant pipe 12 ', the tendency to carry sediment into the apparatus is greatly reduced. A flush can be created to remove any sediment from the tank 49 by opening the pit 55.
The closing of the tap 57 and the opening of the pit 55 and of the valve 56 cause under all the water pressure a reversal of the flow of the latter through the apparatus such as to wash away all the uncoagulated sediment. which will have been able to accumulate there.
The device can be dismantled without having to disturb the pipes 9 and 12; just disconnect the circuit wires, remove the cap 47 and unscrew ... the base to be able to remove the entire heater assembly. This can be done without emptying the tank 49 provided that the valve 57 has been tanned first. The fuselage of the liner 40 makes it more convenient to remove.
Heater 34 can be removed from the core by desorching or removing nuts 36 and 36 'without disturbing the remainder of the terminal assembly.
The apparatus of the invention, which is inexpensive to construct, easy to install, maintain and repair, constitutes a particularly efficient alternating current fluid heater. When installed as shown in Figure 5, a 3500 watt appliance will give hot water to the top of tank 49 one minute after the current has been sent.
The danger of short-circuiting the terminals 21 if sediment collects in the bottom of the housing is practically eliminated by the fact that, except for their upper ends, the pillars or screws of the terminals 21
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are completely enclosed and isolated by the plate 24, the blocks 29, the base 31 of the core and the various braid washers.
Obviously, modifications can be made without departing from the scope of the invention.
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1 - An electric fluid heater comprising a housing, means for circulating the fluid therein, an electric heating member located in the housing, a core of insulating material carrying said member and supported in a vertical position at a certain height above the bottom of the housing so as to leave free a space for the circulation of the liquid between the bottom of the core and the bottom of the housing.
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