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fQ1d1aS9ur B aurfmoe QQt1vo supérieure pour transformateurs @
Cette invention se rapporte aux refroidisseurs servant à refroidir les liquides absorbeurs de chaleur, en particu- lier, l'huile des transformateurs, et ayant pour leurs sur- faces refroidissantes la oonformation aveo nervures ou ai- lettes creuses dressées verticalement de part en part. d'un récipient qui a ses extrémités du haut et du bas munies de tubulures pour le raccordement avec le résefvoir qui con- tient le liquide auquel se fait l'apport de la chaleur.
Les refroidisseurs à surface active supérieure de cette espèce qui ont été connus précédemment, et dont le coût de fabrication est considérablement moindre, pour une
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surface rup6ricure ûOl1née émettunt la chaleur, que ce n'oat le cas pour les refroidissedrs employés en d'autres cas et constitués d'un faisceau de tubes parcourus par le liquide manifestent par contre, en cours de service, une émission de chaleur notablement moindre pour une surface supérieure active déterminée.
Cette différence est uttribuable au fait que les ré- servoirs de refroidissement ainsi conçus ont, à l'intérieur, une grande chambre à liquide qui n'est pas subdivisée par
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des ailettes ou nervures, avec limitation de leur section transversale extérieure qui dépend du nombre des ailettes refroidissedses qui y sont adjointes, et est déterminée aus- si par le minimum de dimensions adopté pour les intervalles intérieurs et extérieurs d'entre-nervures.
Etant donné que dans cette ohambre médiane libre, ce n'est qu'avec intervention de tourvillonnement que le liqui- de peut transmettre de sa chaleur aux parois de nervures plus ou moins éloignées en sens transversal et que, outre cela, 1(s'oppose encore une forte résistance au courant dans les chambres creuses des ailettes, sa température reste beaucoup plus élevée que dans la section transversale de même hauteur dans les ailettes.
Les tourbillonnements de liquide qui sont provoqués par cet abaissement de tempéra- ture à l'intérieur, dans une même hauteur de section trans- versale font d'autant plus diminuer (dd fait de devoir accom- plir des trajets plus longs dans le sens transversal, en partie directement, en partie à cause du plus faible abais- sement de température résultant du mélange des liquides à dif- férents degrés de chaleur) la vitesse de circulation au tra- vers du refroidisseur. De façon correspondante il y a diminu- tion de la moyenne de l'abaissement de température du liquide par rapport à l'air extérieur, et de l'effet utile par unité de surface chauffante.
Dans le même ordre d'idées, on n'a qu'un fonctionnement dé- savantageux par la disposition ordinairement employée des tubulu- res de raccordement du refroidisseur, situées au haut et au bas respectivement et rattachant au moyen de coudes tubulaires les deux extrémités de celui-ci à la chambre médiane dans la direction de l'axe de celle-ci, parce que la vitesse moyenne avec laquelle le liquide arrive dans la chambre médiane, vites- se qui est fortement accrue comparativement à la vitesse moyenne de chute, reste la même sur une partie,du trajet de
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son courant sans qu'il y ait changement de direction, et par le fait mme accroît de façon préjudiciable l'abaissement de chaleur dans chacune des sections transversales en hauteur.
Ces inconvénients sont éliminés .par la présente invention du fait que l'on a monté, dans la chambre médiane du réservoir du refroidisseur à surface supérieure, laquelle chambre n'est pas subdivisée par des ailettes, un ou plusieurs tuyaux en buses de cheminée, régnant en sens longitudinal d'un bout à l'autre, ces buses effectuent la subdivision de cette chambre à liquide en canaux longitudinaux comme c'est nédessaire pour faire passer la quantité de liquide voulue à travers la cham- bre intérieure de chacune des ailettes creuses, en réalisant une répartition bien uniforme.
Avec le coopération de l'action directe de refroidissement que les buses-cheminées parcourues par l'air effectuent elles-mêmes en l'occurence, les irrégula- rités inévitables dans l'action de refroidissement des diffé- tente éléments de la surface supérieure de chacune des sections transversales sont amoindries, et en outre, on réalise un raccoureissement des longueurs de parcours pour les courants transversaux du liquide, qui lors de l'établissement de l'é- quilibre des différences de température résultantes, sont au- tomatiquement produits par ces dernières mêmes.
De préférence, les tubulures de raccordement qui servent à établir la réunion avec le récipient transmetteur de la chaleur, aux extrémités du haut et du bas de la partie média- ne du réservoir contenant les buses-cheminées y seront adap- tées latéralement, en sorte que la vitesse accrue avec laquelle le courant arrivera à l'endroit de l'admission favorisera l'uni- formité dans la répartition du liquide sur les chambres creuses des ailettes et que, de façon correspondante il s'exercera aussi une action tendant à l'égalisation des résistances au courant à l'endroit collecteur du bas de chacun des filets in- dividuels du liquide.
Dans les dessins annexés :
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La fig.l est la vue èn coupe longitudinale d'un élément partiel d'un refroidisseur à surface supérieure exécuté de conformité avec l'invention,
La fig.a en est une vue en coupe transversale, suivant le plan désigné par II-II dans la fig.l.
La fig.3 et la fig.4 montrent des coupes transversales correspondantes pour d'autres formes d'exécution de ces corps refroidisseurs.
Le corps de chaque élément de refroidisseur est cons- titué préférablement d'une tôle de fer minoe, repliée sur elle-même en sorte de former ailette creuse de dimensions adéquatement choisies, et comme à l'ordinaire on réalise la réunion ou fermeture de ces ailettes creuses, par une sou- dure de leurs champs longitudinaux jointifs ainsi que de leurs bauta-ctu haut et 'du bas.
Ses ailettes 1 sont exécutées ou bien selon les fi- gures 1 et 2, en direction radiale avec espace creux cy- lindrique au milieu, ou bien ai c'est la forme du contour extérieur quadrangulaire qui est choisie, ces ailettes se dressent perpendiculairement aux surfaces latérales de cette ohambre oteuse qui forme une capacité intérieure affec- tant adéquatement une forme prismatique, comme on peut le voir aux figures 3 et 4.
La forme de la section transversale de l'ailette creu- se est préférablement rétrécie vers l'extérieur, ce qui a pour effet non seulement de faciliter la production des courants transverses du'liquide dans la capacité des ailet- tes lesquels sont si désirables pour établir l'uniformité dans l'action de refroidissement, mais a en outre l'effet de renfermer les échanges d'air dans les chambres intermé- diaires de l'extérieur de ces ailettes, d'où s'ensuit l'é- galisation dans la transmission de chaleur à l'air, et comme résultat d'ensemble l'accroissement de cette chaleur.
On peut également comme indiqué en Fig.3, constituer'''
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@ @ les capacités creuses des ailettes et leurs chambres d'air intermédiaires 4 en leur donnant des distances régulières.
Dans la chambre médiane du réservoir, avec laquelle commini- quent les capacités creuses 3 desailettes soit sur toute leur longueur, soit tout au moins au haut et au bas, sont montées une ou plusieurs buses en tuyaux de cheminée 5 régnant en sens longitudinal et installées de façon à déboucher à l'air libre par le haut et par le bas.
En la circonstance, 1'écartement.entre les tuyaux et les embouchures des capacités creuses des ailettes est calculé de telle sorte que la vitesse du courant qui a lieu dans le sens longitudinal de ces capacités oreuses et dans celui des ailet- tes ainsi que conséquemment celui de la résistance au courant qui est produite par le frottement contre les parois, ne dif- fère pas de façon sensible.
Les courants transverses du liquide cités plus haut sont essentiellement évités de ce fait, et l'on aboutit à une des- oente uniforme du niveau du liquide, avec accroissement de l'abaissement moyen de la chaleur entre le liquide et l'air extérieur, à un degré correspondant.
Comme représenté en fig.4 l'on peut également équiper en partie les parois du tuyau .de cheminée, d'ailettes creuses
6 analogues aux surfaces extérieures du refroidisseur.
Les tubulures 7 et 8 qui servent à relier la chambre à liquide de l'élément de refroidisseur avec le récipient où se développe la chaleur, soit, par exemple, une ouve-enveloppe de transformateur ont préférablement leurs côtés adjoints, aux extrémités du haut et 'du bas de l'élément refroidisseur, de chambres distributrices rejoignant suivant l'axe horizontal la paroi qui est exempte d'ailettes refroidisseuses, en sorte que lé liquide soit amené en direction horizontale aux extrémi- tés supérieures des capacités creuses d'ailettes par les in- tervalles resserrés entre le pourtour extérieur des buses 5 et les bouts intérieurs des ailettes et en soit évacué de même
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Afin légaliser autant que possible les résistances à l'ame- née,
indépendamment de la différence' pouvant exister entre lés longueurs de trajet, on peut comme indiqué relativement à la forme de section transversale du tuyau ou buse représen- tée dans la fig.l, prévoir pour un côté dans la chambre mé- diana, acompte d'ailottes la plaanmant du corps do refroidis- seur avec un décalage de position tel que les intervalles li- bres entre l'embouchure des ajutages tubulaires et la paroi de la buse soient un peu plus grands que ceux qui existeront au côté de ce tuyau situé en vis-à-vis. De façon analogue, l'on peut dans le cas d'une conformation quadrangulaire de la onction transvorsale de tuyau en buse de cheminée, (selon le fig.3) avoir de tuyau en position un peu décalée du milieu de la capacité creuse.
En remplacement d'un seul tuyau en buse de cheminée tel que représenté en fig.2 et 3 on peut également monter dans la chambre médiane plusieurs de ces tuyaux en particulier lorsque(les dimensions de la section transversale de l'élé- ment de refroidisseur étant prises en conséquence) cette pluralité de tuyaux est recommandable aux fins d'assurer une amenée et une évacuation uniformes du liquide allant aux capacités creuses des ailettes et partant de celles-ci, avec utilisation des intervalles qui existent entre les tuyaux individuellement.
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fQ1d1aS9ur B aurfmoe QQt1vo upper for transformers @
This invention relates to coolers for cooling heat-absorbing liquids, in particular transformer oil, and having as their cooling surfaces the shape of ribs or hollow fins running vertically through and through. a receptacle which has its top and bottom ends fitted with tubes for connection with the reservoir which contains the liquid to which the heat is supplied.
The higher active surface coolers of this kind which have been previously known, and whose manufacturing cost is considerably lower, for a
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rup6ricure surface ûOl1née emitting heat, than this is the case for the coolers used in other cases and made up of a bundle of tubes traversed by the liquid, show on the other hand, during service, a notably less heat emission for a determined upper active surface.
This difference is attributable to the fact that the cooling tanks thus designed have, inside, a large liquid chamber which is not subdivided by
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fins or ribs, with limitation of their outer cross section which depends on the number of cooled fins which are added thereto, and is determined also by the minimum dimensions adopted for the inner and outer inter-rib intervals.
Given that in this free median chamber, it is only with the intervention of swirling that the liquid can transmit its heat to the walls of ribs more or less distant in transverse direction and that, besides this, 1 (s' still opposes a strong resistance to the current in the hollow chambers of the fins, its temperature remains much higher than in the cross section of the same height in the fins.
The swirls of liquid which are provoked by this lowering of temperature inside, in the same height of transverse section, decrease all the more (dd fact of having to complete longer journeys in the transverse direction (partly directly, partly because of the smaller temperature drop resulting from the mixing of liquids with different degrees of heat) the speed of circulation through the cooler. Correspondingly there is a decrease in the average decrease in temperature of the liquid relative to the outside air, and in the useful effect per unit of heating surface.
In the same order of ideas, one has only one disadvantageous operation by the arrangement ordinarily employed of the connection tubes of the cooler, located at the top and at the bottom respectively and connecting by means of tubular elbows the two ends. from this to the middle chamber in the direction of the axis thereof, because the average velocity with which the liquid arrives in the middle chamber, which is greatly increased compared to the average falling velocity, remains the same on part of the journey
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its current without there being any change in direction, and by the same fact detrimentally increases the reduction in heat in each of the transverse sections in height.
These drawbacks are eliminated by the present invention owing to the fact that, in the middle chamber of the upper surface cooler tank, this chamber is not subdivided by fins, one or more pipes into chimney nozzles, reigning in the longitudinal direction from one end to the other, these nozzles effect the subdivision of this liquid chamber into longitudinal channels as is necessary to pass the desired quantity of liquid through the inner chamber of each of the fins hollow, achieving a very uniform distribution.
With the cooperation of the direct cooling action which the air-driven chimney nozzles themselves here perform, the inevitable irregularities in the cooling action of the various elements of the upper surface of the tube. each of the cross-sections are reduced, and furthermore, a shortening of the path lengths for the cross-streams of the liquid is achieved, which when equilibrating the resulting temperature differences, are automatically produced by these same ones.
Preferably, the connecting pipes which serve to establish the union with the heat transmitting vessel, at the top and bottom ends of the middle part of the tank containing the chimney nozzles will be fitted laterally, so that the increased speed with which the current will reach the point of the inlet will promote uniformity in the distribution of the liquid over the hollow chambers of the fins and that, correspondingly, there will also be an action tending to l 'equalization of the resistances to the current at the bottom collecting point of each of the individual threads of the liquid.
In the accompanying drawings:
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Fig.l is the longitudinal sectional view of a partial element of a top surface cooler executed in accordance with the invention,
Fig.a is a cross-sectional view, along the plane designated by II-II in fig.l.
Fig.3 and Fig.4 show corresponding cross sections for other embodiments of these coolers.
The body of each cooler element is preferably made of sheet iron, folded over on itself so as to form a hollow fin of suitably chosen dimensions, and as usual the joining or closing of these is carried out. hollow fins, by a weld of their contiguous longitudinal fields as well as of their top and bottom bauta-ctu.
Its fins 1 are executed either according to Figures 1 and 2, in a radial direction with cylindrical hollow space in the middle, or else it is the shape of the quadrangular outer contour which is chosen, these fins stand up perpendicular to the side surfaces of this oteuse chamber which forms an interior capacitance suitably affecting a prismatic shape, as can be seen in Figures 3 and 4.
The shape of the cross-section of the hollow fin is preferably tapered outwardly, which not only facilitates the generation of the cross-streams of the liquid in the capacity of the fins which are so desirable for establish uniformity in the cooling action, but further has the effect of enclosing the exchange of air in the intermediate chambers on the outside of these fins, hence the equalization in the transmission of heat to the air, and as a general result the increase of this heat.
We can also, as indicated in Fig. 3, constitute '' '
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@ @ the hollow capacities of the fins and their intermediate air chambers 4 by giving them regular distances.
In the middle chamber of the tank, with which the hollow capacities 3 comminate, either over their entire length, or at least at the top and bottom, are mounted one or more flue pipe nozzles 5 reigning longitudinally and installed so as to open to the open air from above and below.
Under the circumstance, the spacing between the pipes and the mouths of the hollow capacities of the fins is calculated so that the speed of the current which takes place in the longitudinal direction of these capacities oreuses and in that of the fins as well as consequently that of the resistance to the current which is produced by the friction against the walls, does not differ appreciably.
The transverse currents of the liquid mentioned above are therefore essentially avoided, and this results in a uniform drop in the level of the liquid, with an increase in the average drop in heat between the liquid and the outside air, to a corresponding degree.
As shown in fig. 4, the walls of the chimney pipe can also be partially fitted with hollow fins
6 similar to the exterior surfaces of the cooler.
The pipes 7 and 8 which serve to connect the liquid chamber of the cooler element with the vessel where the heat develops, ie, for example, a transformer shell opener preferably have their adjoining sides, at the top ends and 'from the bottom of the cooling element, distribution chambers joining along the horizontal axis to the wall which is free of cooling fins, so that the liquid is brought in a horizontal direction to the upper ends of the fin hollow capacities by the tightened intervals between the outer periphery of the nozzles 5 and the inner ends of the fins and is discharged in the same way
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In order to legalize as much as possible resistance to the amina,
regardless of the difference 'which may exist between the path lengths, it is possible, as indicated in relation to the cross-sectional shape of the pipe or nozzle shown in fig. 1, to provide for one side in the median chamber, down payment of 'fins positioning the cooler body with a position offset such that the free intervals between the mouth of the tubular nozzles and the wall of the nozzle are a little greater than those which will exist next to this pipe situated opposite. Similarly, in the case of a quadrangular conformation of the transvorsal anointing of the pipe into a chimney nozzle, (according to fig. 3) it is possible to have the pipe in a position slightly offset from the middle of the hollow capacity.
As a replacement for a single chimney nozzle pipe as shown in fig. 2 and 3, several of these pipes can also be fitted in the middle chamber, in particular when (the dimensions of the cross section of the cooler element taken accordingly) this plurality of pipes is advisable for the purpose of ensuring a uniform supply and discharge of the liquid to and from the hollow capacities of the fins, using the gaps which exist between the pipes individually.