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BREVET D'INVENTION t'ECHANGEUR THERMIQUE".
Henry DIETERLEN,
La présente invention se rapporte aux échangeurs thermiques destinés à assurer des échanges thermiques entre deux fluides, l'un des fluides circulant à l'intérieur de conduits et le second fluide, qui est à une température différente du premier, circulant à l'extérieur de ces mêmes conduits.
La présente invention a pour objet la réalisation d'échangeurs thermiques du type ci-dessus défini présentant, d'une part, une puissance d'échange thermique élevée et, d'autre part, un poids et un encombrement extrêmement réduits.
Suivant la présente invention, un échangeur thermique du type ci-dessus défini est caractérisé par, au moins,
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un groupe d'éléments métalliques filiformes d'échange thermi- -que dans lequel chaque élément filiforme est solidaire d'un groupe des conduits de circulation des fluides de cet échan- geur.
Dans ces conditions, d'une part, ces éléments filiformes d'échange thermique en contacts simultanés avec plusieurs conduits de circulation des fluides par leurs assemblages avec les parois de ces conduits constituent des organes remarquables de réalisation des échanges thermiques ; d'autre part, du fait de leurs assemblages avec plusieurs conduits d'échanges thermiques, ces éléments constituent des organes de liaison mécanique entre ces conduits et forment, ainsi, avec ces derniers, une ossature métallique dont la résistance aux effets mécaniques est celle de l'ossature métallique formée par la combinaison de ces éléments, résistance qui, par suite, est beaucoup plus élevée que celle de chacun des conduits et de chacun des éléments mécaniques de liaison de ces conduits.
De la sorte, il est possible de donner, aux parois des conduits.de circulation des fluides, des sections bien inférieures à celles utilisées jusqu'à ce jour et, d'autre part, de donner, également, à chacun des éléments assemblés avec plusieurs de ces conduits, une section extrêmement réduite ; or, l'utilisation de telles sections est particulièrement favorable aux échanges thermiques, de sorte que lteff cacité de l'échangeur se trouve encore accrue de ce fait.
Dans la présente description , par l'expression "élément filiforme", il faut entendre tout élément ayant une section transversale de forme quelconque : carrée rectangulaire, polygonale, etc. dont les dimensions sont faibles par rapport à sa longueur.
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Les éléments filiformes peuvent être fixés de toute manière désirée sur les conduits, par exemple, par soudure (électrique, autogène, ordinaire, etc.) , par brasure, par coulée du métal des conduits de circulation des fluides, etc,
Un échangeur thermique conforme à celui ci-dessus défini peut être établi de nombreuses façons et recevoir, également, des applications extrêmement variées.
Les éléments filiformes utiisés pour la réalisation d'échangeurs thermiques conformes à la présente inven- tion, sont, de préférence, disposés en nappes ; cette forme, ils peuvent être combinés de façons très variées avec les conduits de circulation des fluides,
Ainsi, à titre d'exemples et simplement à ce titre:
1 . les éléments filiformes peuvent être.tendus entre les conduits de circulation des fluides auxquels ils sont assemblés de manière à former avec ceux-ci une nappe, au moins, ces conduits de circulation des fluides formant, de leur côté, au moins, une autre nappe, et l'ensemble de ces deux nappes constituant une sorte de tissu métallique dans lequel les éléments de chaîne, par exemple, sont creux et constitués par ces conduits et les éléments de trame sont formés par ces éléments filiformes.
Dans un échangeur-thermique ainsi établi : a) des éléments filiformes peuvent être disposés en nappe suivant une surface tangente extérieure commune à des conduits consécutfis de circulation des fluides et de l'un des côtés de ces conduits, ou bien b) deux nappes d'éléments filiformes peuvent être formées, l'une de ces nappes étant disposée suivant la surface tangenteextérieure commune à l'un des côtés des con-
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duits et la seconde nappe étant disposée suivant la surface tangente extérieure commune à l'autre côté de ces conduits, ou bien c) des nappes d'éléments filiformes peuvent être formées par croisement entre eux d'éléments filiformes entre les conduits consécutifs, ou bien d)
des nappes d'éléments filiformes croisées entre elles entre les conduits consécutifs peuvent être combinées avec d'autres nappes d'éléments filiformes disposées suivant l'une, au moins, des surfaces tangentes extérieures communes aux conduits de circulation des fluides, de manière à réaliser une combinaison des dispositions a) ou b), et c) précitées. e) des éléments filiformes supplémentaires peuvent être disposés parallèlement aux conduits de circulation des fluides et entre ceux-ci. f) ces éléments filiformes supplémentaires de chaîne peuvent constituer, avec les premiers éléments filiformes, un tissu métallique fixé au groupe de conduits de circulation des fluides, tissu dont l'armure peut être établie de toute manière désirée.
g) un tissu métallique quelconque tendu et fixé sur les conduits de circulation des fluides peut être utilisé pour constituer sur l'une, au moins, des faces frontales de ces conduits, des éléments filiformes d'échange thermique, les fils de ce tissu pouvant être disposés et orientés de toute manière désirée par rapport aux conduits de circulation des fluides.
2 un groupe de conduits de circulation des fluides de l'échangeur thermique peut être combiné avec des groupes
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d'éléments filiformes distincts les uns des autres, chacun de ces groupes étant disposé entre les faces en regard de deux conduits consécutifs et les divers éléments de ce groupe d'éléments filiformes formant, entre ces deux conduits une série de nappes ; alors :
a) cette série de nappes peut être constituée par une bande unique de tissu qui peut être fixée, par l'une de ses extrémités, à l'une des faces en regard de deux conduits et tendue en zig-zag de cette face à la face opposée sur laquelle elle est, également , fixée de manière à constituer, entre ces deux faces, des nappes de fils parallèles les unes aux autres et obliques au courant du fluide extérieur aux conduits. b) un écran de guidage du fluide peut être combiné avec chacune de ces nappes et être, en même temps, disposé de manière à s'opposer au passage du fluide considéré successivement à travers plusieurs de ces nappes d'éléments filiformes.
c) chacun de ces écrans peut être métallique et assemblé aux conduits entre lesquels il est monté de manière à servir, en même temps, d'ailette dchange thermique commune à ces deux conduits et d'élément de renforcement de l'ossature formée par les conduits et les éléments filiformes. d) la bande de tissu, fixée par l'une de ses extrémités à l'une des faces en regard des deux conduits et tendue en zig-zag entre ceux-ci, peut être fixée à eux de manière à réaliser des nappes de fils formant entre elles des V inversés les uns par rapport aux autres. e) les faces en regard de deux conduits entre lesquelles une bande de tissu est disposée de la manière ci-des-
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sus indiquée sous a) peuvent être ondulées.
f) le tissu utilisé peut être établi de manière à ce que chacun de ses fils de chaîne soit tendu entre les faces en regard des conduits consécutifs, les divers fils de chaîne constituant des nappes disposées en V inversés les uns par rapport aux autres.
3 des éléments filiformes peuvent former entre deux conduits d'un groupe de conduits consécutifs des bou- cles successives ; cesboucles successives peuvent : a) entourer le groupe de conduits consécutifs et, alors, être constituées par un même fil enroulé en hélice autour des conduits extrêmes de ce groupe, le nombre des conduits dudit groupe pouvant être égal à deux. b) être posées entre deux conduits consécutifs, c) former des nappes dans l'échangeur.
4 les éléments filiformes peuvent être montés à travers les parois en regard de deux conduits consécutifs de circulation d'un même fluiae; dans ce cas, également, ces éléments peuvent être disposés en nappes entre ces conduits ; les éléments d'une ou de plusieurs de ces!nappes peuvent être formés : a) de tronçons distincts les uns des autres, b) d'un même fil continu.
5 des nappes d'éléments filiformes peuvent être constituées par des plaques métalliques ajourées et, alors: a) chacune de ces plaques peut être fixée à ces deux conduits par ses bords extrêmes et constituer entre eux une nappe unique d'éléments filiformes, % ) une série de nappes d'éléments filiformes, cette plaque étant, alors, contournée en zig-zag entre ces deux conduits.
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b) chacune de ces plaques peut constituer des nap- pes d'éléments filiformes d'un groupe de conduits consécu- tifs et dans ce cas, elle peut :
#) être appliquée à plat contre chacun des conduits de ce groupe et fixée à chacun de ces conduits, chacune de ses nappes étant aisposée entre deux conduits consécutifs. être pourvue d'ouvertures de réception des conduits de circulation des fluides et, alors, être fixée à ceux-ci le long des bords de ces ouvertures,
La présente invention vise également l'applica- tion particulière des échangeurs thermiques ci-dessus dé- crits pour la réalisation de radiateurs de chauffage.
Un radiateur de chauffage conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par la combinaison d'un ou de plusieurs éléments échangeurs du genre sus-indiqué, avec une gaine dans laquelle ils sont disposés et qui assure le guidage de l'air qui, arrivant à basse)température par une ouverture inférieure de cette gaine, monte à l'intérieur de cette dernière, traverse en se réchauffant les ailettages filiformes du ou des éléments échangeurs, et sort à une certaine vitesse, par une ouverture supérieure de la gaine.
Le radiateur de chauffage conforme à l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux radiateurs à gaine actuellement connus et dans lesquels les éléments chauffants comportent d larges ailettes que le courant d'air @ lèche sur une grande longueur.
On sait en particulier qu'il est préférable d'envoyer, à quantités totales de calories égales, dans la pièce à chauffer, au lieu d'une quantité relativement faible d'air à température relativement élevée, une quantité d'air
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plus grande à température plus basse ; revient à dire que pour une section de gaine déterminée, il y a avantage à avoir une vitesse d'air maximum. Or, à ce point de vue, le radiateur selon l'invention présente une supériorité certaine puisque la résistance offerte au passage de l'air par l'ailettage à corps filiformes est bien inférieure à la résistance offerte par les larges ailettes. La vitesse de sortie de l'air est donc supérieure.
Malgré cette grande vitesse, le pouvoir d'échange de l'élément échangeur proprement dit est supérieur à celui des échangeurs à larges ailettes, du fait que les ailettes filiformes, placées transversalement par rapport au courant d'air, guidé par la gaine, travaillent rationnellement, par leur bord d'attaque seule-
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ment , -:".o.Jr-ü-eù12.-ll4e-d.;F:t!.eo;.e;t: @ Mais, de plus, le rendement de l'ensemble gaine-élément chauffant, est encore accru du fait de la plus grande vitesse de sortie d'air; c'est-à-dire que pour obtenir dans une pièce une sensation de chaleur déterminée, un radiateur conforme à l'invention demande un nombre de calories bien inférieur à celui nécessité par un radiateur à gaine du type connu.
Un autre avantage selon l'invention réside dans le fait qu'il est de construction très simple, d'un poids et d'un encombrement réduits. En outre, l'élément chauffant duradiateur conforme à l'invention ne s'encrasse que difficilement, et, de toutes façons, on peut très facilement le nettoyer du fait de l'épaisseur insignifiante de l'ailettage; c'est là un avantage très important car cet élément chauffant est placé à l'intérieur d'une gaine, et par suite,
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difficilement accessible.
Le ou les éléments chauffants pourront, conformément à l'invention, être placés dans la gaine suivant toute inclinaison appropriée, soit dans le sens des corps filiformes, soit dans le sens des tubes de circulation, soit simultanément dans les deux sens.
L'invention vise également un certain nombre de dispositions diminuant encore les risques d'encrassement et facilitant le nettoyage. Ces dispositions, ainsi que d'autres caractéristiques et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite, en regard des dessins annexés qui représentent , schématiquement et , simplement titre d'exemple, différentes réalisations de l'invention:
Sur ces dessins :
La figure 1 est une coupe schématique faite à travers plusieurs tubes consécutifs d'un échangeur thermique conforme à l'invention et dans lequel les éléments filiformes sont fixés par soudure aux conduits de circulation des fluides.
La figure la est similaire à la précédente et se rapporte à un échangeur thermique à conduits de circulation des fluides en métal coulé, les éléments filiformes étant venus former corps avec ces conduits lors de la coulée de ceux-ci.
La figure 2 est une vue de face d'ensemble d'un échangeur thermique conforme à celui de la figure 1.
La figure 3 est une coupe partielle agrandie faite suivant la ligne 111-111 de l'échangeur thermique de la figure2.
La figure 4 est une coupe partielle suivant la
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ligne IV-IV de la figure 2, les deux rangs de tubes de l'échangeur étant supposés en quinconce.
La figure 5 est une coupe schématique faite à travers plusieurs tubes consécutifs d'un échangeur thermique à fils croisés.
La figure 6 est une coupe schématique partielle d'un échangeur thermique dans lequel les dispositions des figures 1 et 5 sont combinées entre elles.
La figure 7 est une coupe schématique faite à travers des tubes consécutifs d'un échangeur thermique conforme à celui de la figure 5 dans lequel les tubes sont de section rectangulaire.
La figure 8 est une coupe schématique faite à travers des éléments d'un échangeur thermique comportant des éléments filiformes répartis en deux couches sur chacune des faces de l'échangeur et renforcés par des fils supplémentaires disposés parallèlement aux tubes et entre ceuxci.
La figure 9 est une vue de face partielle des éléments de l'échangeur thermique de la figure 8.
Les figures 10 et 11 montrent, à plus grande échelle, des variantes d'exécution de l'échangeur de la figure 8.
Les figures 12 et 13 montrent, à plus grande échelle, également, des variantes d'exécution des échangeurs des figures 5 et 7.
Les figures 14 et 15 montrent des échangeurs thermiques dans lesquels les conduits de circulation des fluides sont assemblés les uns aux autres par un tissu métallique.
La figure 16 montre un tissu métallique utilisable
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à la confection des échangeurs thermiques des figures 17 à 24.
La figure 17 montre, vu en coupe suivant la ligne XVII-XVII de lafigure 18 , un échangeur thermique à conduits de circulation de fluides de section rectangulaire dans le- quel les fils d'échanges thermiques, disposés entre les fa- ces en regard de conduits adjacents, sont constitués par le tissu de la fig. 16.
La figure 18 est une coupe suivant la ligne XVIII-XVIII de la fig. 17.
La figure 19 montre une variante de la fig. 18, cette variante comportant des écrans de guidage des filets d'air.
La figure 20 montre, en coupe, suivant les lignes XX-XX des figures 21 et 22, un échangeur thermique dans lequel les nappes de fils sont constituées par un tissu qui est similaire à celui de la fig. 18 et qui a été soumis à un pliage spécial, des nappes supplémentaires de fil ayant été ajoutées à celles ainsi obtenues.
La figure 21 est une coupe faite suivant la ligne XXI-XXI de la fig. 20 , sans tenir compte, ni des fils qui sont en dehors du plan de la figure, ni de ces nappes sup- plémentaires.
La figure 22 est une coupe similaire à celle de la fig. 21 et faite suivant la ligne XXII-XXII de la fig. 20.
Les figures 23 et 24 montrent des éléments d'un échangeur thermique formé de conduits à parois ondulées et de tissus similaires à celui de la fig. 16.
Les figures 25 et 26 se rapportent à un échangeur thermique constitué à l'aide de bandes de tissu tendues en V inversées entre les faces en regard de conduits adjacents;
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vant la ligne XXV-XXV de la fig. 26, des nappes supplémentaires de fils étant ajoutées.
La figure 26 est une cope de l'échangeur thermique de la fig. 25, cette coupe étant faite suivant la ligne XXVI-XXVI de cette figure et sans tenir compte de ces nappes supplémentaires ni des fils situés en dehors du plan de la figure.
Les figures 27 et 28 se rapportent à des conduits d'échangeur thermique r-eliés les uns aux autres par des ooucles de fils enroulées sur ces conduits, la fige 27 étant une coupe suivant la ligne XXVII-XXVII de la fig. 28.
La figure 29 se rapporte à un échangeur à boucles de fils posées sur les conduits de circulation de fluide; cette figure montre une coupe faite perpendiculairement à des conduits d'échanges thermiques de cet appareil.
La figure 30 montre une variante de montage des boucles de l'échangeur de la figure 29.
La figure 31 montre, en élévation , des éléments dtun autre échangeur à boucles d'échanges thermiques, les plans des boucles étant, ici, parallèles aux axes des conduits de circulation des fluides.
La figure 31a se réfère à une autre variante suivant laquelle les plans des boucles d'échanges thermiques sont disposées obliquement aux axes des conduits de circulation des fluides.
La figure 32 montre, en coupe partielle, un échangeur dans lequel les éléments filiformes traversent les parois des conduits de circulation des fluides.
La figure 33 se réfère à une variante de la disposition de la fig. 32.
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La figure 34 montre, vu de face, une partie de pla- que métallique ajourée de for mation d'éléments filiformes pour échangeur thermique.
La figure 35 est une coupe de cette plaque faite suivant la ligne XXXV-XXXV de la fiog. 34.
Les figures 36 et 37 montrent, en coupe, les deux phases de formation de la plaque ajourée à éléments filiformes de la fig. 38.
La figure 39 montre un mode de fixation des plaques ajourées des figures précédentes.
La figure 40 est une vue partielle, en coupe, d'une bande métallique pourvue de nappes successives d'éléments filiformes, cette bande étant posée à plat et fixée sur /d'un des conduits de circulation de fluides/échangeur ther- mi que .
La figure 41 montre, en plan, une bande métallique similaire à celle de la fig, 40, cette bande étant posée à plat et fixée sur des conduits d'échange thermique.
La figure 42 montre, en coupe et à échelle agrandie, un mode de fixation de cette bande sur un conduit de circulation des fluides.
La figure 43, similaire à la figure 42, se rapporte à une variante de cette dernière.
La figure 44 se rapporte à un autre mode de fixation de plaque ajourée à nappe de fils.
La figure 45 montre, très schématiquement, en coupe faite entre deux conduits consécutifs, un échangeur thermique à plaque- ajourées dont les éléments filiformes ont une section carrée.
La figure 46, similaire à la précédente, se rap-
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porte à un échangeur thermique dont les éléments filiformes des plaques ont une section rectangulaire.
La figure 47, similaire àla figure 45, se rapporte à un échangeur thermique comportant des nappes d'éléments filiformes de section carrée, ces nappes formant, entre elle des V inversés constitués par une même bande métallique continue pliée de manière appropriée.
La figure 48, dérivée des figures 46 et 47, se rap- portée. un échangeur thermique comportant des nappes d'éléments filiformes de section rectangulaire.
La figure 49 est une coupe faite à travers l'échangeur thermique de la fig.48, suivant la ligne XXXXIX- XXXXIX de cette figure.
La figure 50 montre, en perspective, une partie d'une bande métallique dans laquelle des nappes successives d'éléments filiformes ont été établies, cette bande présentant, en outre, des évidements de réception de conduits de circulation des fluides.
La figure 51 montre, en coupe, entre des conduits d'échange thermique, une partie d'éch&ngeur thermique cvmportant des bandes avec nappes d'éléments filiformes, bandes similaires à celle de la fig. 50, cet échangeur comportant deux rangs parallèles de conduits de circulation des fluides et les nappes d'éléments filiformes en V inversés disposés entre les conduits de ces deux rangs appartenant à une bande métallique unique.
La fig. 52 montre, partiellement, en plan, une bande métallique similaire à celle de la fig. 50, cette bande étant applicable à la construction d'échangeurs à deux rangs parallèles de conduits de circulation des fluides,
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comme celui de la fig. 51.
La figure 53 se rapporte à une bande similaire à celle de la fig. 52, cette bande étant établie pour le cas d'un échangeur thermique à deux rangs parallèles de conduits disposés en quinconce.
La fig. 54 est une vue en perspective d'un radiateurde chauffage conforme à l'invention.
La fig. 55 représente ce radiateur vu de face, suivant une première forme de réalisation et en supposant que la paroi avant est enlevée.
La figure 56 est une vue en coupe transversale suivant la ligne LVI-LVI (fig. 55).
La fig, 56a est une coupe similaire supposant la disposition de deux éléments chauffants au lieu d'un.
La fig. 57 est une vue de face du radiateur selon une variante.
La fig. 58 est une coupe transversale suivant la ligne LVIII-LVIII de la fig. 57.
La fig. 58a est une coupe similaire supposant la disposition de deux éléments chauffants.
La fig. 59 est une vue de face du radiateur selon une troisième variante.
La fig. 60 est une coupe transversale suivant la ligne LX-LX de la fig. 59.
La fig. 60a est une coupe similaire supposant la disposition de deux éléments chauffants.
Les figs. 61 à 65 représentent des perfectionnements au dispositif d'ailettage dans lequel les ailettes sont constituées par des lamelles découpées dans des plaques.
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Les figs. 66 et 67 représentent des procédés de montage de ces nappes filiformes sur les tubes.
La fig. 68 représente une variante de construction des lamelles.
Les figs. 69 et 70 représentent des modes de montage des nappes filiformes sur lestubes.
Les fig. 71 à 75 représentent certaines dispositions propres à diminuer les risques d'encrassement et faciliter le nettoyage des ailettages ou nappas filiformes.
Figure 1, sur des conduits 1 de circulation de fluides à l'intérieur 2 desquels circule un fluide (eau chaude, vapeur, etc..) et à 1'extérieur 3 desquels circule un autre fluide, tel que de l'air froid, sont fixés des fils métalliques 4a; ce..^, fils sont assemolés aux tubes par tout moyen approprié, par exemple, par des soudures 5a qui peuvent être des soudures électriques, autogènes ou ordinaires.
Ici, ces fils 4a sont disposés suivant une surface tangente extérieure commune à ces conduits 1.
D'autres fils 4 fixés de manière similaire en 5b aux mêmes conduits peuvent être disposés sur l'autre sur- face tangente extérieure commune à ces conduits 1.
L'ensemble ainsi formé par ces conduits 1 et les éléments funiculaires 4a et 4b constitue un échangeur ther- mique remarquable à la fois par sa puissance d'échange thermique et par sa résistance aux actions mécanique,,; comme on le voit, l'ensemble ainsi constitué forme une sorte de tissu dans lequel les conuits 1 sont, par exemple, les éléments de chaîne, et les fils 4a, 4b,les éléments de trame, ou vice-versa, suivant les cas.
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Dans la figure 1 , les axes des conduits 1 d'échange thermique sont situés dans un même plan; mais, il est évident qu'ils pourraient être disposés sur une surface courbe quelconque .
La figure 1a se rapporte à un échangeur thermique daiis lequel les conduits de circulation des fluides sont constitués par des tubes coulés ; figure montre que les fils d'échange thermique ont été engagés dans les moules de coulée de manière telle, qu'après la coulée, une partie de ces fils se trouve moyée dans les parois de ces tubes; les fils ainsi utilisés peuvent être formés par des tronçons 4a dont les extrémités sont noyées à la coulée dans deux conduits 1 consécutifs, ou bien, ils peuvent être constitués par des éléments continus 4b assemblés à une série de con- duits consécutifs 1, par exemple, en les coudant ou pliant au droit de chacun de ces conduits pour faciliter leur engagement dans ceux-ci à la coulée.
Figures 2, 3, 4, l'échangeur thermique représenté, établi sur le principe du précédent, comprend deux rangs de tubes 1 montés sur un collecteur 6 avec tubulure 6a d'arrivée du liquide circulant dans les tubes et un collecteur 7, avec tubulure 7a de départ de ce fluide.
Comme le montre la figure 4, dans les deux rangs, les tubes peuvent être disposés en quinconce.
Figure 5 , un élément filiforme 4cest tendu d'une face de l'un des.conduits 1 à la face opposée du conduit adjacent ; deux jeux de fils 4c, 4d sont ainsi disposés; ces deux jeux forment avec les tubes 1 de véritables mailles ; grâce à cette disposition, le contact des fils sur
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les tubes est augmenté suivant les arcs 5c,5d.
Figure 6, les dispositions des figures 1 et 5 sont utilisées en combinaison.
Dans les figures précédentes, et comme l'indiquent déjà les figures 1 et la, les conduits 1 peuvent avoir une section quelconque ovale, circulaire ou autre.
Ainsi, la disposition de la fig. 5 peut être réalisée avec des tubes 1 de section rectangulaire, comme le montre la figure 7.
Dans chaque jeu de fils, les éléments peuvent, également, être disposés en plusieurs nappes et constituer entre eux et des fils de chaîne supplémentaires, un véritable tissu métallique, ce qui permet de renforcer encore le tissu déjà constitué par les tubes et les premiers éléments filiformes et permet de marquer, plus nettement encore, à divers points de vue, la supériorité de l'échangeur obtenu.
Les figures 8 et 9 montrent, partiellement, un échangeur de ce genre dans lequel les fils 4a forment, avec les fils supplémentaires 8 a un tissu métallique; une disposition semblable est établie sur la face opposée à l'aide des éléments 4b et 8
La figure 9 montre, vue de face, la disposition de la fig. 8.
La figure 10 est une variante de la fig. 8 suivant laquelle deux fils de chaîne supplémentaires 8a sont disposés entre deux conduits consécutifs.
Figure 11, sur chacune des faces des tubes, les fils des deux nappes 4a situées d'un même côté des conduits sont entrecroisés entre eux.
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Figurel2, chaque groupe de fils 4c, 4d de la fig.
5 est, de même que dans la fig. 10, réparti en deux nappes parallèles.
Figure 13 , les deux nappes de fils 4c se croisent entre elles ainsi que les deux nappes de fils 4d.
Bien entendu, dans chacune des dispositions cidessus décrites, les conduits de circulation des fluides de l'échangeur thermique considéré peuvent ne pas être identiques les uns aux autres et avoir, par exemple, des sections différant les unes des autres par leurs formes ou par leurs dimensions; de même, tous les fils tendus entre ces conduits peuvent avoir des caractéristiques différentes les unes des autres, par exemple, avoir des sections dont les formes ou les dimensions diffèrent les unes des autres, ou bien, être établis en des métaux différents les uns des autres.
Figure 14, l'échangeur thermique représenté en vue de face partielle est constitué par des conduits 1 sur les faces frontales planes 9a desquelles est tendu et fixé un tissu métallique 10.
Ce tissu peut être établi avec toute armure désirée ; les éléments de chaîne et de trame de ce tissu peuvent être placés, les uns parallèlement aux conduits de circulation des fluides, les autres étant, alors, perpen- diculaires à ceux-ci.
Un autre tissu métallique identique ou différent pourrait, de même, être tendu et fixé sur les faces opposées 9b des tubes 1.
Comme le montre la figure 15 , ces éléments de chaîne et de trame du tissu 10 peuvent, également, être disposés obliquement aux conduits de circulation des flui-
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des.
Dans les exemples ci-dessus décrits, chaque élément filiforme est solidaire d'un nombre quelconque de conduits; dans d'autres exemples qui vont, maintenant, être exa- minés, chaque élément filiforme est solidaire seulement de deux conduits consécutifs entre lesquels il est monté.
Pour réaliser des montages de ce genre, les éléments filiformes disposés parallèlement les uns aux au- tres entre deux conduits consécutifs sont, de préférence, assemblés de manière à former un tissu métallique qui, cou- dé en zig-zag, est fixé alternativement sur l'un des con- duits, puis sur l'autre.
Les éléments du. tissu ainsi coudés peuvent être, soit des éléments de chaîne, soit des éléments de trame.
La figure 16 montre un tissu du type précité for- mé de fils de chaîne 41...4k...4n et de fils de trame 12 très largement espacés les uns des autres. Ici, ces fils 12 sont espacés d'une distance d égale, de préférence, à une fraction 1 de la distance des faces en regard 11 m de deux conduits consécutifs (Fig. 17).
La figure 17 montre comment l'un quelconque 4k des fils de ce tissu de la figure 16 se trouve ainsi tendu en zig-zag entre ces faces 11.
La figure 18 montre les nappes de fils 1 a 13b, 13c, 13d, 13e parallèles les unes aux autres qui sont, ainsi obtenues; de plus, dans cette figure, ces nappes sont dis- posées obliquement par rapport aux faces frontales des tu- bes suivant les applications qui sont faites de cet échan- geur; l'air peut circuler entre les conduits 1, soit suivant les flèches f1 transversales aux conduits et,par exemple,
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perpendiculaires aux axes de ceux-ci, chaque filet d'air traversant, alors, une fois, seulement, chacune de ces nappes entre deux fils consécutifs 4k et 4k + 1, soit suivant les flèches f2, parallèles aux axes des conduits, chaque filet d'air traversant alors, toutes les nappes formées entre deux conduits 1 consécutifs.
La disposition de la figure 19 ne diffère de celle de la figure 18 que par le fait que les diverses nappes de fils formées entre deux conduits consécutifs 13a, 13b, 13c
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etc. sont, ic +isposées.perpendieulairement aux faces frontales antérieures et postérieures des conduits 1 au lieu d'être inclinées par rapport à ces mêmes faces comme dans la figure 18. Comme dans le cas de la figure 18, les filets d'air peuvent passer entre les conduits 1, soit transversalement aux bords longitudinaux de ces conduits, soit parallèlement à ceux-ci.
La disposition précédente peut être complétée par des écrans de guidage des filets d'air, écrans constitués par des tôles métalliques 14a,14b, 14c, 14d, etc. interposées entre deux nappes consécutives 13a-13b, b-13c , 13c- 13d ,13d- 13e etc. De manière similaire, dans l'é- changeur thermique de la figure 18, des écrans similaires aux écrans de guidage 14a,14b, 14c,14d, de la figure 19 pourraient être disposés entre les nappes 13a- 13b, 13b- 13c, 13c - 13 pour guider les filets fluides entre ces nap- pes.
Ces écrans peuvent, de plus, être fixés par leurs bords aux faces 11 des conduits 1; alors, ils forment, en même temps, des ailettes d'échange thermique qui renforcent la puissance de l'échangeur.
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Les figures 20,21 et 22 montrent un autre mode de pliage du tissu de la figure 16 , mode suivant lequel des nappes successives 15a, , il , 15c, 15d, etc. formant des V inversés les uns par rapport aux autres, sont réalisées ; les filets d'air sont, ici, dirigés suivant les flèches ± de la figure 20 et perpendiculairement aux conduits 1 de sorte qu'ils traversent chacune de ces nappes une fois seulement.
Les figures 21 et 22 qui sont des coupes faites à travers ces nappes au droit de fils 41, 4k des dites nap- pes permettent de se rendre compte du pliage auquel le tissu de la figure 16 a été soumis pour réaliser ces nappes en V inversés,
Pour la clarté de la figure 22, seul le fil situé dans le plan de cette figure a été représenté.
Les portions de chacun des fils 41....4k....4n situés dans les nappes 16a, ,il , 16c, 16d qui sont plaquées contre les faces 11 en regard des conduits 1 adjacents sont assemblés aux dites faces par soudure ou de toute autre manière.
Les figures 23 et 24 montrent une utilisation du tissu de la figure 16 suivant laquelle celui-ci fixé en 17 par l'une de ses extrémitéssur un conduit 1 à faces ondulées,vient former, par un enroulement en zig-zag, des boucles successives 18a, 18 , 18c,18d etc. sur les deux conduits 1 entre lesquels il est monté. Ces boucles successives 18a ,18b, 18c du tissu épousent les ondulations des parois et sont assemblées à celles-ci, par soudure , par exemple.
Les figures 25 et 26 montrent un autre mode de
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réalisation d'un échangeur thermique à nappes en V inversés les uns par rapport aux autres.
Suivant la disposition représentée dans ces figures, des fils 4 sont tendus entre les faces en regard 11 de deux conduits 1 consécutifs; chacun de ces fils est fixé, par soudure, par exemple, à chacune de ses extrémités, sur ces deux conduits; ces fils forment des nappes disposées en V inversés les uns par rapport aux autres ; fils de trame 12 d'une longueur indéfinie, assemblent, entre eux, les fils 4 de chacune de ces diverses nappes.
Les nappes disposées en ! inversés comme celles des figures 20 et 25 présentent l'avantage remarquable de permettre un nettoyage extrêmement facile de l'échangeur thermique, tous les fils qui les constituent étant directement accessibles.
Cette disposition des fils 4 en nappes en V inversés juxtaposés ou en W permet, également, le montage de nappes supplé mentaires 15[alpha], 15ss, 15[gamma], 15#, comme cela est indiqué figures 20 et 25, où ces nappes supplémentaires sont disposées parallèlement aux nappes 15a,15b, 15c, 15d; de part et d'autre de celles-ci, certaines de ces nappes supplémentaires seulement étant tracées et les autres étant indiquées simplement par un trait ponctué.
Les fils 4 disposés entre deux conduits peuvent être renforcés par des nervures obtenues, par exemple, en coudant ces fils en 19, comme cela est représenté sur l'un des fils 4 de la figure 26;de la sorte, on a , en plus, l'avantage de constituer un coude de dilatation pour ce fil.
Figures 27 et 28, des éléments filiformes 4forment
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des boucles 20 entre deux conduits consécutifs. Les boucles successives ainsi formées peuvent être rendues solidaires les unes des autres, en les constituant à l'aide d'un même fil 4 enroulé en hélice (Fig. 28) autour de ces conduits, chacune des spires de l'hélice 20 ainsi formée étant soudée aux deux conduits sur lesquels elle est enroulée.
Par groupement d'un nombre convenable de paires de tubes 1 ainsi réunis par un fil 4 enroulé en hélice, on réalise tout échangeur thermique désiré.
Comme cela est indiqué en traits pointillés sur la figure 4, des boucles similaires 20 peuvent être réalisées avec les fils 4a et 4b de cet échangeur.
La figure 4 montre, également que les extrémités de ces boucles 20 peuvent ne pas être en contact avec les conduits 1 de circulation du fluide.
Comme cela est représenté figure 29, entre deux tubes 1 consécutifs, des boucles de fil 21 entièrement extérieures à ces tubes, mais soudées à ceux-ci de toute manière appropriée peuvent, également, constituer des organes d'échange thermique entre les fluides de l'échangeur;
La figure 30 montre une variante de la disposition précédente, variante suivant laquelle plusieurs boucles 21 sont montées entre deux tubes 1 consécutifs.
Dans ce cas d'un échangeur à boucles 21 montées entre des tubes consécutifs, les plans de ces boucles peuvent être orientés de toute manière désirée par rapport aux axes des tubes. Figures 29 et 30, ces plans sont perpendiculaires aux axes des tubes, figure 31, ces plans sont parallèles à ces mêmes axes ; dans d'autres cas, ils pourront être obliques aux mêmes axes. (Fig. 31a).
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La figure 32 montre une nappe formée de fils 1 montés à travers les parois en regard 11 de deux espaces adjacents de circulation d'un même fluide; ces fils sont formés de tronçons distincts les uns des autres; leurs extrémités libres plongent dans le fluide 3 extérieur au conduit 1; leur partie centrale est immergée dans le fluide 2 qui circule à l'intérieur de ce conduit.
Un tel montage peut être réalisé en perforant les parois latérales 11 du conduit 1 ,en introduisant les fils 4 dans les trous ainsi formés et en les soudant ou brasant à ces parois.
Ou bien, les fils 4 peuvent être disposés préalablement dans un moule de coulée d'un tube 1 et ce tube est ensuite coulé.
Au lieu de tronçons de fils, un fil continu peut, également, être employé pour réaliser cette disposition; alors, cefil 4 forme des boucles 22 comme le montre la figure 33.
Les figures 34 et suivantes qui se rapportent à des nappes d'éléments funiculaires établies à l'aide de plaques métalliques ajourées montrentt
Figure 34, une vue en plan d'une plaque 23 ajourée destinée à être montée entre deux conduits consécutifs d'un échangeur; dans cette plaque, les ouvertures allongées 24 qui ont été établies parallèlement les unes aux autres laissent entre elles des éléments funiculaires 4 qui, une fois cette plaque montée dans un échangeur, constituent des élé- ments d'échange thermique ; parties pleines de chacune de ces plaques 23 servent à sa fixation sur les conduits de circulation des fluides.
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Figures 34 et 35, les fils 4 formés dans la plaque sont de section carrée; mais il est bien évident que cette section n'a rien d'absolu;ainsi, une plaque 23 peut d'abord être amenée, à la presse, à l'aide d'une première matrice, à la forme représentée figure 36 dans laquelle des nervu- res 25 sont formées sur ses faces; puis, dans une seconde passe exécutée à l'aide d'une seconde matrice, les nervures
25 sont transformées en fils 4 de section circulaire (Fig.
37). La figure 38 montre, en plan, la plaque 30 à réseau de fils de section circulaire ainsi obtenue.
Chacune des plaques des figures 34 et 38 peut être, comme le montrent, simplement à titre d'exemples, les fi- gures 39 et 40, fixée de façons diverses sur les conduits de circulation des fluides; ainsi, comme le montre la figure
39 , cette fixation peut être faite sur des nervures 26 établies, à cet effet, sur les conduits 1.
Les figures 40 et 41 montrent qu'une même plaque 23 peut, également, être établie avec plusieurs nappes de fils 4 et de jours 24, ces nappes étant séparées les unes des autres par des parties pleines 27 qui peuvent être as- semblées à plat sur les conduits 1 (Fig. 40).
Ou bien, comme le montre la figure 42, une partie pleine 27 peut être montée sur un conduit 1 à l'intérieur duquel un mandrin 28 a été introduit momentanément pour per- mettre, à l'aide de deux mâchoires 29 extérieures au dit tube de fixer la partie pleine 37 de la plaque 23 à faisceaux filiformes sur la nervure 30 ainsi formée sur ce tube 1.
La figure 43 montre une disposition similaire ré- alisée sur un tube l'pourvu d'une nervure 31.
Dans chacun de ces cas des figures 42 et 43, une
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nervure 32 se trouve ainsi formée sur chaque partie pleine 27 de la plaque 23. Un moyen simple d'obtention et de fixation des nervures 32 aux tubes 1 consiste à utiliser, comme mâchoire 29, les mâchoires d'une soudeuse électrique; de la sorte, ces nervures 27 se trouvent soudées aux nervures 50 ou 31 des tubes 1.
La figure 44 montre une plaque 23 fixée, par ses extrémités, sur les nervures latérales 32 de conduits 1 et dans laquelle les fils 4 sont répartis en deux couches.
Des plaques ou bandes métalliques 23 convenablement découpées et perforées peuvent être établies en vue de la réalisation de nappes de fils 4 semblables à celles des figures 17 à 26 ; dansces nappes, les éléments filiformes peuvent être de section carrée, comme le montrent les figures 35 et 45, circulaire, comme dans la figure 37, ou aplatie, comme dans la figure 46.
Dans le cas d'utilisation de telles bandes métalliques 23 à la réalisation de nappes en V inversés, ces bandes 23 peuvent être établies continues et pliées sous cette forme de V inversés, comme le montrent les figures 47 et 48 ; bords 33 de ces bandes sont rabattus de manière appropriée et fixés aux conduits 1; les coudes pleins 34 séparant deux nappes successives peuvent former des saillies sur lesfaces frontales antérieure et postérieure des conduits.
Des bandes métalliques continues 23 peuvent être établies avec des nappes successives d'éléments filiformes 4 et des évidements 34 de réception des conduits 1 (Fig.
50); ces évidements 33 peuvent être obtenus par emboutissage de manière telle que leurs bords repoussés viennent s'appliquer sur ces conduits 1 auxquels ils peuvent être
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fixés, soit par soudure après enfilage de cesplaques sur ces conduits, soit par coulée, lors de la coulée de ceux-ci.
Plusieurs conduits 1 peuvent, également, être disposés les uns à la suite des autres et équipés avec des nappes de fils 4 situées dans le prolongement les unes des autres, comme montre la figure 51, la plaque 23 à l'aide de laquelle toutes ces nappes sont formées ayant été établie , lors de son emboutissage, avec des bords 35 repoussés, lés uns sur l'une de ses faces, les autres , sur l'autre de ses faces.
Dans les exemples ci-dessus décrits, les tubes des échangeurs thermiques représentés ont été supposés rectilignes; mais, bien entendu, cestubes peuvent avoir leurs axes curvilignes et être établis avec des parois lon- gitudinales sinueuses ou de toute autre forme ; demême, et comme cela a été ci-dessus indiqué, leur section peut avoir toute forme désirée et ces tubes peuvent être groupés les uns par rapport aux autres, de manière à répondre à toute application désirée.
Les bords 35 de cesogements de réception des conduits 1 peuvent être situés sur une même face de chaque plaque 23, comme le montre la figure 50 ; ou bien, comme cela est représenté figure 51, les uns peuvent être situés sur l'une des faces de ces bandes et les autres sur la face opposée. Dans la figure 51, la bande 23 à nappes d'éléments filiformes est pliée en 2. inversés pour constituer l'échangeur.
Dans les figures 50,52, 53, la bande 23 est, au contraire, destinée à être utilisée à plat et enfilée simultanément sur une nombre de conduits 1 égal au nombre des évidements de cette plaque, puis fixée sur ces conduits par
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soudure. Tout nombre désiré de plaques semblables est ainsi monté sur ces conduits pour constituer l'échangeur.
Chaque fois qu'une même bande continue, bande de tissu ou bande ajourée, est utilisée à la confection de nappes en V inversés, suivant l'une quelconque des dispositions ci-dessus décrites, cette bande peut également être établie de manière à former des saillies 36 sur une face antérieure ou une face postérieure des conduits 1 de manière à protéger ceux-ci de certains chocs et éviter, ainsi, des déformations ou ruptures accidentelles de ces conduits.
On va décrire maintenant l'application particulière des échangeurs thermiques ci-dessus décrits pour la réalisation d'un radiateur de chauffage de haut rendement.
Cette application particulière est représentée sur les figs.
54 à 75.
On a représenté sur la fig. 54, en perspective et de façon très schématique, un radiateur de chauffage conforme à l'invention. Ce radiateur est essentiellement constitué par une gaine G comportant des ouvertures inférieures 1 par lesquelles pénètre l'air froid. Cet air traverse en se réchauffant l'élément chauffant E disposé dans cette gaine (fig. 56) et sort par une ouverture supérieure S de la gaine.
L'élément chauffant est du type décrit ci-dessus.
C'est-à-dire que l'ailettage de cet élément est constitué par une nappe de corps filiformes,désignée de façon générale par N, qui peut être constituée soit par des fils distincts tendus et soudés ou fixés avec contact intime sur la nappe de tubes de circulation T (reliés à la manière habituelle à des collecteurs d'entrée et de sortie C), soit par de la
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toile métallique tissée et soudée sur la nappe de tubes, soit encore par des lamelles découpées dans une plaque, soudée ou autrement rapportée sur les tubes.
Conformément à l'invention, ltélément chauffant est de préférence disposé suivant une certaine inclinaison, ce qui réduit dans une mesure appréciable l'encombrement de l'ensemble du radiateur et améliore le rende, ente Cette inclinaison peut être obtenue de différentes façons.
On peut, par exemple, incliner cet élément chauffant, cornue représenté sur les figs. 55 et 56, de façon que les tubres T restent sensiblement horizontaux, tandis que les fils ou la toile métallique N sont inclinés, comme cela ressort très bien de la fig. 56.
Ou bien, comme représenté sur les figs. 57 et 58, on peut faire en sorte que les tubes T soient inclinés tandis que les fils ou corps filiformes d'ailettage N sont sensiblement horizontaux.
Ou encore, on peut adopter la disposition représentée sur les figs, 59 et 60, dar-s laquelle les tubes T sont inclinés dans le sens longitudinal par rapport au radia- teur. On pourrait d'ail-Leurs combiner toutes ces différentes inclinaisons.
Comme représenté sur les figs. 56a, 58a et 60a , on peut substituer à l'élément échangeur unique E, plusieurs éléments E1,E2, deux par exemple, disposés de façon symétrique ou autrement à l'intérieur de la gaine G.
Comme on l'a expliqué dans le préambule, un radiateur conforme à l'invention présente de nombreux avantages qui peuvent être brièvement résumés de la façon suivante excellent rendement, au fait du grand pouvoir d'échange de
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l'élément % et de la grande vitesse de l'air à l'ouverture de sortie S , grâce à la faible résistance offerte au passage de cet air par cet élément E; très faible poids et surtout très faible encombrement, du fait de l'excellent rendement calorifique de ce radiateur et de l'inclinaison de l'élément chauffant E, inclinaison qui peut être réalisée sans que soit diminuée la vitesse de l'air ;
grande facilité de nettoyage puisque l'ailettage est constitué par une nappe de corps filiformes de très faible épaisseur, ne retenant les poussières que dans une faible mesure et pouvant, de toutes façons, être facilement nettoyée, bien que cet élément chauffant soit disposé à l'intérieur d'une gaine.
On remarquera que dans toutes les variantes représentées sur les figs. 54 à 60 les collecteurs C et les tubes T doivent pouvoir évacuer l'air dans le cas du chauffage à l'eau chaude, ou l'eau condensée et l'air dans le cas du chauffage à la vapeur. Dans ce but, les tubes et les collecteurs sont disposés comme à l'habitude en pente douce pour faciliter le rassemblement de l'eau pour l'évacuation et permettre l'évacuation de l'air et la vidange de l'élément.
Comme on l'a précédemment expliqué, les corps filiformes formant l'ailettage peuvent être constitués par - des fils ou des toiles métalliques, ou par des lamelles découpées dans des plaques. On a précisément représenté sur les figs. 61 à 68 un certain nombre de perfectionnements à ces plaques découpées. Les perfectionnements représentés sur les figs. 61 à 65 ont simplement pour but de raidir les lamelles et permettre l'emploi de lamelles de dimension très faible. L'augmentation de cette raideur pourra être obtenue, soit en incurvant ces lamelles (fig. 61) , soit en
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les disposant suivant une ligne brisée (fig. 62), soit en prévoyant une ou plusieurs nervures de renforcement (figs.
63 à 65).
Conformément à l'invention, on peut avantageusement disposer soit une seule nappe de corps filiformes, soit deux nappes semblables qui sont alors placées de part et d'autre de la nappe de tubes T. Dans ce dernier cas; on peut avantageusement prévoir des dispositions telles que tous les corps étrangers ayant traversé la première nappe pourront traverser de façon certaine et plus aisément la seconde nappe.
Dans la disposition représentée sur la fig. 66, ce résultat est obtenu en donnant aux lamelles de la première nappe N1 un pas plus faible qu'aux lamelles de la seconde nappe N2. Dans le cas delà fige 67, un résultat identique est obtenu en donnant aux lamelles de la première nappe N1 -1 une inclinaison plus accentuée qu'aux lamelles de la seconde nappe N . On pourrait d'ailleurs prévoir une combinaison -2 de ces deux dispositions,
On a représenté sur la fig. 68 un autre perfec- tionnement aux plaques à lamelles en question. Suivant ce perfectionnement, les lamelles sont inclinées par rapport à l'axe des tubes.
De cette façon le plan des faces laté- rales de ces lamelles peut être rendu vertical ou sensible- ment vertical dans le cas où l'on adopte la dispcsition de l'inclinaison des figs. 59 et 60, sans qu'il soit nécessaire pour cela d'imprimer aux lamelles une torsion de 90 par rapport au plan de la plaque à partir de laquelle elles sont obtenues.
Pour faciliter le nettoyage, une ou plusieurs
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faces de la gaine pourront être amovibles en totalité ou en partie, et on pourra prévoir des portes ou plaques de visite à charnières ou à glissières,
On pourra laisser, à l'endroit indiqué en M sur les figs. 56 et 58 , un léger jeu entre l'élément chauffant E et la gaine G , de façon à permettre la chute libre des corps étrangers vers le bas de cette gaine. Qn pourrait aussi prévoir à cet endroit M une baguette amovible qui, soulevée au moment du nettoyage, permettrait l'évacuation des corps étrangers vers le bas.
La ou les nappes à éléments filiformes ou lamelliformes sont fixées par soudure, brasure, etc. sur les tubes. Aux extrémités, ces nappes peuvent être arrêtées sur les tubes T eux-mêmes, comme représenté en U sur la fig. 69 ou sur des barrettes B (fig. 70).
Lorsque les nappes sont sensiblement tangentes à des tubes circulaires , il existe des angles où les saletés, poussières, etc. peuvent s'accumuler et où les instruments de nettoyage tels que les brosses, accèdent difficilement.
Pour éviter ces inconvénients, on peut, comme représenté sur la fig. 71 , donner aux tubes un profil qui diminue dans une mesure appréciable, les angles en question, ou bien encore, on peut, toujours dans le même but, modifier le profil des nappes d'éléments filiformes ou lamelliformes, comme représenté à titre d'exemple sur les figs. 72 à 74.
On pourrait d'ailleurs adopter la combinaison de ces deux dispositions, lesquelles présentent, en outre, l'avantage d'assurer un meilleur contact entre les corps filiformes et les tube's.
Dans l'exemple de la fig. 75, on a enfin représenté une nappe de tubes à profil symétrique, nappe sur laquel-
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le sont rapportées deux nappes de corps filiformes ou lamelliformes. Grâce à toutes ces dispositions, on accroît dans une large mesure les possibilités de nettoyage de l'élément chauffant du radiateur conforme à l'invention.
Il va d'ailleurs de soi que l'invention n'a été décrite et représentée ici qu'à titre explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter des modifications de détails, sans altérer son esprit.
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PATENT OF INVENTION "THERMAL EXCHANGER".
Henry DIETERLEN,
The present invention relates to heat exchangers intended to ensure heat exchanges between two fluids, one of the fluids circulating inside conduits and the second fluid, which is at a temperature different from the first, circulating outside the duct. these same conduits.
The present invention relates to the production of heat exchangers of the type defined above having, on the one hand, a high heat exchange power and, on the other hand, an extremely reduced weight and bulk.
According to the present invention, a heat exchanger of the type defined above is characterized by, at least,
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a group of threadlike metal elements for heat exchange in which each threadlike element is integral with a group of the fluid circulation conduits of this exchanger.
Under these conditions, on the one hand, these filiform heat exchange elements in simultaneous contact with several fluid circulation conduits by their assembly with the walls of these conduits constitute remarkable bodies for carrying out heat exchanges; on the other hand, due to their assembly with several heat exchange conduits, these elements constitute mechanical connecting members between these conduits and thus form, with the latter, a metal framework whose resistance to mechanical effects is that of the metal framework formed by the combination of these elements, a resistance which, consequently, is much higher than that of each of the conduits and of each of the mechanical connecting elements of these conduits.
In this way, it is possible to give the walls of the fluid circulation conduits, sections much smaller than those used to date and, on the other hand, also to give each of the elements assembled with several of these conduits, an extremely small section; however, the use of such sections is particularly favorable to heat exchange, so that the efficiency of the exchanger is further increased as a result.
In the present description, the expression "filiform element" should be understood to mean any element having a cross section of any shape: rectangular square, polygonal, etc. whose dimensions are small compared to its length.
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The filiform elements can be fixed in any desired manner on the conduits, for example, by welding (electric, autogenous, ordinary, etc.), by soldering, by casting the metal of the fluid circulation conduits, etc.
A heat exchanger in accordance with the one defined above can be established in many ways and also receive extremely varied applications.
The filiform elements used for producing heat exchangers in accordance with the present invention are preferably arranged in layers; this shape, they can be combined in a variety of ways with the fluid circulation conduits,
Thus, as examples and simply as such:
1. the filiform elements may be stretched between the fluid circulation conduits to which they are assembled so as to form therewith one sheet, at least, these fluid circulation conduits forming, for their part, at least one other sheet , and all of these two plies constituting a sort of metallic fabric in which the warp elements, for example, are hollow and consist of these conduits and the weft elements are formed by these filiform elements.
In a heat exchanger thus established: a) filiform elements can be arranged in a sheet along an external tangent surface common to consecutive conduits for the circulation of fluids and on one of the sides of these conduits, or else b) two layers of 'filiform elements can be formed, one of these sheets being arranged along the tangent external surface common to one of the sides of the cones.
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ducts and the second ply being arranged along the external tangent surface common to the other side of these conduits, or else c) plies of filiform elements can be formed by crossing them between filiform elements between consecutive ducts, or else d)
plies of filiform elements crossed between them between consecutive conduits may be combined with other plies of filiform elements arranged along at least one of the external tangent surfaces common to the fluid circulation conduits, so as to achieve a combination of provisions a) or b), and c) above. e) additional filiform elements can be arranged parallel to the fluid circulation conduits and between them. f) these additional filiform elements of chain can constitute, with the first filiform elements, a metallic fabric attached to the group of fluid circulation conduits, the fabric of which the weave can be established in any desired manner.
g) any metallic fabric stretched and fixed to the fluid circulation conduits may be used to constitute, on at least one of the front faces of these conduits, filiform heat exchange elements, the threads of this fabric being able to be arranged and oriented in any desired manner relative to the fluid circulation conduits.
2 a group of heat exchanger fluid circulation conduits can be combined with groups
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of filiform elements distinct from one another, each of these groups being arranged between the opposite faces of two consecutive conduits and the various elements of this group of filiform elements forming, between these two conduits, a series of layers; so :
a) this series of sheets can be formed by a single strip of fabric which can be fixed, by one of its ends, to one of the facing faces of two conduits and stretched in a zig-zag way from this face to the opposite face on which it is also fixed so as to constitute, between these two faces, layers of wires parallel to each other and oblique to the flow of the fluid outside the conduits. b) a fluid guiding screen can be combined with each of these layers and be, at the same time, arranged so as to oppose the passage of the fluid considered successively through several of these layers of filiform elements.
c) each of these screens can be metallic and assembled to the ducts between which it is mounted so as to serve, at the same time, as a thermal exchange fin common to these two ducts and as a reinforcing element for the framework formed by the ducts and threadlike elements. d) the strip of fabric, fixed by one of its ends to one of the opposite faces of the two conduits and stretched in zig-zag between them, can be fixed to them so as to produce layers of threads forming between them inverted Vs with respect to each other. e) the opposite faces of two conduits between which a strip of fabric is arranged in the manner below
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above under a) may be wavy.
f) the fabric used can be established so that each of its warp threads is stretched between the opposite faces of consecutive conduits, the various warp threads constituting plies arranged in a V inverted with respect to each other.
3 filiform elements can form successive loops between two conduits of a group of consecutive conduits; these successive loops can: a) surround the group of consecutive conduits and, then, be constituted by the same wire wound in a helix around the end conduits of this group, the number of conduits of said group possibly being equal to two. b) be placed between two consecutive conduits, c) form layers in the exchanger.
4 the filiform elements can be mounted through the facing walls of two consecutive circulation conduits of the same fluidiae; in this case, too, these elements can be arranged in layers between these conduits; the elements of one or more of these! plies can be formed: a) of sections distinct from each other, b) of the same continuous wire.
5 of the layers of filiform elements can be formed by perforated metal plates and, then: a) each of these plates can be fixed to these two conduits by its end edges and form between them a single layer of filiform elements,%) a series of layers of filiform elements, this plate then being bypassed in a zig-zag way between these two conduits.
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b) each of these plates can constitute tablecloths of threadlike elements of a group of consecutive conduits and in this case, it can:
#) be applied flat against each of the conduits of this group and fixed to each of these conduits, each of its layers being placed between two consecutive conduits. be provided with openings for receiving the fluid circulation conduits and, then, be attached to them along the edges of these openings,
The present invention is also aimed at the particular application of the heat exchangers described above for the production of heating radiators.
A heating radiator according to the invention is essentially characterized by the combination of one or more exchanger elements of the type indicated above, with a sheath in which they are arranged and which ensures the guiding of the air which, arriving at low) temperature through a lower opening of this sheath, rises inside the latter, passes through the filiform fins of the exchanger element (s) while heating up, and leaves at a certain speed, through an upper opening of the sheath.
The heating radiator according to the invention has many advantages over currently known ducted radiators in which the heating elements comprise large fins which the air stream licks over a great length.
It is known in particular that it is preferable to send, in total quantities of equal calories, into the room to be heated, instead of a relatively small quantity of air at relatively high temperature, a quantity of air
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larger at lower temperature; amounts to saying that for a determined duct section, there is an advantage in having a maximum air speed. Now, from this point of view, the radiator according to the invention has a certain superiority since the resistance offered to the passage of air by the finning with filiform bodies is much lower than the resistance offered by the large fins. The air outlet speed is therefore greater.
Despite this high speed, the exchange power of the heat exchanger element itself is greater than that of large fin heat exchangers, due to the fact that the filiform fins, placed transversely with respect to the air stream, guided by the sheath, work rationally, by their leading edge alone
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ment, -: ". o.Jr-ü-eù12.-ll4e-d.; F: t! .eo; .e; t: @ But, in addition, the efficiency of the sheath-heating element assembly is further increased due to the greater air outlet speed; that is to say that to obtain a specific feeling of heat in a room, a radiator according to the invention requires a number of calories much lower than that required by a ducted radiator of the known type.
Another advantage according to the invention lies in the fact that it is of very simple construction, of reduced weight and size. In addition, the radiator heating element according to the invention only clogs with difficulty, and, in any case, it can be very easily cleaned due to the insignificant thickness of the fin; this is a very important advantage because this heating element is placed inside a sheath, and consequently,
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hardly accessible.
The heating element or elements may, according to the invention, be placed in the sheath at any suitable inclination, either in the direction of the filiform bodies, or in the direction of the circulation tubes, or simultaneously in both directions.
The invention also relates to a certain number of arrangements further reducing the risks of clogging and facilitating cleaning. These arrangements, as well as other characteristics and particularities of the invention will emerge from the description which will be given, with reference to the appended drawings which represent, diagrammatically and, simply by way of example, various embodiments of the invention:
On these drawings:
FIG. 1 is a schematic section taken through several consecutive tubes of a heat exchanger according to the invention and in which the filiform elements are fixed by welding to the fluid circulation conduits.
FIG. 1a is similar to the previous one and relates to a heat exchanger with ducts for circulating fluids made of cast metal, the filiform elements having come to form a body with these ducts during the casting thereof.
Figure 2 is an overall front view of a heat exchanger according to that of Figure 1.
Figure 3 is an enlarged partial section taken along line 111-111 of the heat exchanger of Figure 2.
Figure 4 is a partial section along the
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line IV-IV of FIG. 2, the two rows of exchanger tubes being assumed to be staggered.
Figure 5 is a schematic section taken through several consecutive tubes of a cross-wire heat exchanger.
FIG. 6 is a partial schematic section of a heat exchanger in which the arrangements of FIGS. 1 and 5 are combined with one another.
FIG. 7 is a schematic section taken through consecutive tubes of a heat exchanger in accordance with that of FIG. 5 in which the tubes are of rectangular section.
FIG. 8 is a schematic section taken through elements of a heat exchanger comprising filiform elements distributed in two layers on each of the faces of the exchanger and reinforced by additional wires arranged parallel to the tubes and between them.
Figure 9 is a partial front view of the elements of the heat exchanger of Figure 8.
Figures 10 and 11 show, on a larger scale, variant embodiments of the exchanger of Figure 8.
Figures 12 and 13 show, on a larger scale, also, variant embodiments of the exchangers of Figures 5 and 7.
Figures 14 and 15 show heat exchangers in which the fluid circulation conduits are joined to each other by a metallic fabric.
Figure 16 shows a usable metallic fabric
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to the construction of the heat exchangers of Figures 17 to 24.
Figure 17 shows, seen in section along the line XVII-XVII of Figure 18, a heat exchanger with fluid circulation conduits of rectangular section in which the heat exchange wires, arranged between the facades facing each other. adjacent ducts, are formed by the fabric of fig. 16.
FIG. 18 is a section taken along the line XVIII-XVIII of FIG. 17.
FIG. 19 shows a variant of FIG. 18, this variant comprising guiding screens of the air streams.
FIG. 20 shows, in section, along lines XX-XX of FIGS. 21 and 22, a heat exchanger in which the layers of threads consist of a fabric which is similar to that of FIG. 18 and which has been subjected to a special folding, additional layers of yarn having been added to those thus obtained.
Figure 21 is a section taken along the line XXI-XXI of fig. 20, without taking into account either the threads which are outside the plane of the figure, nor these additional layers.
FIG. 22 is a section similar to that of FIG. 21 and taken along line XXII-XXII of fig. 20.
Figures 23 and 24 show elements of a heat exchanger formed of ducts with corrugated walls and fabrics similar to that of fig. 16.
FIGS. 25 and 26 relate to a heat exchanger formed using strips of fabric stretched in an inverted V between the facing faces of adjacent ducts;
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before line XXV-XXV of fig. 26, additional layers of threads being added.
FIG. 26 is a cope of the heat exchanger of FIG. 25, this cut being made along the line XXVI-XXVI of this figure and without taking into account these additional plies or the son located outside the plane of the figure.
Figures 27 and 28 relate to heat exchanger conduits r-connected to each other by wire loops wound on these conduits, the pin 27 being a section along the line XXVII-XXVII of fig. 28.
FIG. 29 relates to an exchanger with wire loops placed on the fluid circulation conduits; this figure shows a section made perpendicular to the heat exchange ducts of this device.
Figure 30 shows an alternative mounting of the loops of the heat exchanger of Figure 29.
FIG. 31 shows, in elevation, elements of another heat exchange loop exchanger, the planes of the loops being, here, parallel to the axes of the fluid circulation conduits.
FIG. 31a refers to another variant according to which the planes of the heat exchange loops are arranged obliquely to the axes of the fluid circulation conduits.
FIG. 32 shows, in partial section, an exchanger in which the filiform elements pass through the walls of the fluid circulation conduits.
FIG. 33 refers to a variant of the arrangement of FIG. 32.
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FIG. 34 shows, seen from the front, a part of a perforated metal plate forming threadlike elements for a heat exchanger.
Figure 35 is a section of this plate taken along the line XXXV-XXXV of the fiog. 34.
FIGS. 36 and 37 show, in section, the two phases of formation of the perforated plate with filiform elements of FIG. 38.
FIG. 39 shows a method of fixing the perforated plates of the preceding figures.
FIG. 40 is a partial view, in section, of a metal strip provided with successive layers of filiform elements, this strip being laid flat and fixed on / of one of the fluid circulation / heat exchanger ducts. .
FIG. 41 shows, in plan, a metal strip similar to that of FIG. 40, this strip being laid flat and fixed on heat exchange conduits.
FIG. 42 shows, in section and on an enlarged scale, a method of fixing this strip to a fluid circulation duct.
Figure 43, similar to Figure 42, relates to a variant of the latter.
FIG. 44 relates to another method of fixing a perforated plate with a sheet of wires.
Figure 45 shows, very schematically, in section made between two consecutive conduits, a perforated plate heat exchanger whose filiform elements have a square section.
Figure 46, similar to the previous one, refers
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door to a heat exchanger whose filiform elements of the plates have a rectangular section.
FIG. 47, similar to FIG. 45, relates to a heat exchanger comprising plies of filiform elements of square section, these plies forming, between them inverted Vs formed by the same continuous metal strip folded in an appropriate manner.
Figure 48, derived from Figures 46 and 47, relates. a heat exchanger comprising layers of filiform elements of rectangular section.
Fig. 49 is a section taken through the heat exchanger of Fig. 48, taken along the line XXXXIX-XXXXIX of this figure.
FIG. 50 shows, in perspective, part of a metal strip in which successive layers of filiform elements have been established, this strip also having recesses for receiving conduits for circulating fluids.
FIG. 51 shows, in section, between heat exchange conduits, a heat exchanger part comprising strips with layers of filiform elements, strips similar to that of FIG. 50, this exchanger comprising two parallel rows of fluid circulation conduits and the layers of inverted V-shaped filiform elements arranged between the conduits of these two rows belonging to a single metal strip.
Fig. 52 shows, partially, in plan, a metal strip similar to that of FIG. 50, this band being applicable to the construction of exchangers with two parallel rows of fluid circulation conduits,
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like that of fig. 51.
Fig. 53 refers to a strip similar to that of fig. 52, this band being established for the case of a heat exchanger with two parallel rows of conduits arranged in staggered rows.
Fig. 54 is a perspective view of a heating radiator according to the invention.
Fig. 55 shows this radiator seen from the front, according to a first embodiment and assuming that the front wall is removed.
Figure 56 is a cross-sectional view taken along the line LVI-LVI (Fig. 55).
Fig. 56a is a similar section assuming the arrangement of two heating elements instead of one.
Fig. 57 is a front view of the radiator according to a variant.
Fig. 58 is a cross section taken on the line LVIII-LVIII of FIG. 57.
Fig. 58a is a similar section assuming the arrangement of two heating elements.
Fig. 59 is a front view of the radiator according to a third variant.
Fig. 60 is a cross section taken on the line LX-LX of FIG. 59.
Fig. 60a is a similar section assuming the arrangement of two heating elements.
Figs. 61 to 65 represent improvements to the finning device in which the fins consist of strips cut from plates.
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Figs. 66 and 67 show methods of mounting these filiform layers on the tubes.
Fig. 68 shows an alternative construction of the slats.
Figs. 69 and 70 show methods of mounting the filiform plies on the tubes.
Figs. 71 to 75 show certain provisions suitable for reducing the risk of fouling and facilitating the cleaning of the fins or filiform layers.
Figure 1, on conduits 1 for circulation of fluids inside 2 which a fluid circulates (hot water, steam, etc.) and outside 3 of which another fluid circulates, such as cold air, are attached metal wires 4a; this .. ^, son are assembled to the tubes by any suitable means, for example, by welds 5a which can be electric, autogenous or ordinary welds.
Here, these wires 4a are arranged along an external tangent surface common to these conduits 1.
Other wires 4 fixed in a similar manner at 5b to the same conduits may be placed on the other tangent outer surface common to these conduits 1.
The assembly thus formed by these conduits 1 and the funicular elements 4a and 4b constitutes a heat exchanger which is remarkable both for its heat exchange power and for its resistance to mechanical actions; as can be seen, the assembly thus formed forms a kind of fabric in which the conuits 1 are, for example, the warp elements, and the threads 4a, 4b, the weft elements, or vice versa, depending on the case .
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In Figure 1, the axes of the heat exchange conduits 1 are located in the same plane; but, it is obvious that they could be arranged on any curved surface.
FIG. 1a relates to a heat exchanger daiis in which the fluid circulation conduits consist of cast tubes; The figure shows that the heat exchange wires have been engaged in the casting molds in such a way that after casting, a part of these wires is midway in the walls of these tubes; the wires thus used can be formed by sections 4a, the ends of which are embedded during casting in two consecutive conduits 1, or else they can be constituted by continuous elements 4b assembled to a series of consecutive conduits 1, for example , by bending or bending them to the right of each of these conduits to facilitate their engagement in them during casting.
Figures 2, 3, 4, the heat exchanger shown, established on the principle of the previous one, comprises two rows of tubes 1 mounted on a manifold 6 with pipe 6a for entering the liquid circulating in the tubes and a manifold 7, with pipe 7a starting point for this fluid.
As shown in Figure 4, in both rows, the tubes can be staggered.
Figure 5, a filiform element 4cest stretched from one face of one des.conduits 1 to the opposite face of the adjacent duct; two sets of wires 4c, 4d are thus arranged; these two sets form real stitches with the tubes 1; thanks to this arrangement, the contact of the wires on
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the tubes is increased following arcs 5c, 5d.
Figure 6, the arrangements of Figures 1 and 5 are used in combination.
In the previous figures, and as already indicated in Figures 1 and 1a, the conduits 1 may have any oval, circular or other section.
Thus, the arrangement of FIG. 5 can be made with tubes 1 of rectangular section, as shown in Figure 7.
In each set of threads, the elements can also be arranged in several layers and form between them and additional warp threads, a real metallic fabric, which makes it possible to further strengthen the fabric already formed by the tubes and the first elements. filiform and makes it possible to mark, even more clearly, from various points of view, the superiority of the heat exchanger obtained.
Figures 8 and 9 show, partially, an exchanger of this kind in which the threads 4a form, with the additional threads 8 a a metallic fabric; a similar arrangement is established on the opposite face using elements 4b and 8
FIG. 9 shows, front view, the arrangement of FIG. 8.
FIG. 10 is a variant of FIG. 8 according to which two additional warp son 8a are arranged between two consecutive conduits.
Figure 11, on each of the faces of the tubes, the wires of the two layers 4a located on the same side of the conduits are crossed with each other.
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Figurel2, each group of wires 4c, 4d of FIG.
5 is, as in FIG. 10, divided into two parallel layers.
Figure 13, the two layers of son 4c cross each other as well as the two layers of son 4d.
Of course, in each of the arrangements described above, the conduits for circulating the fluids of the heat exchanger in question may not be identical to each other and have, for example, sections differing from each other by their shapes or by their dimensions; likewise, all the wires stretched between these conduits may have different characteristics from each other, for example, have sections whose shapes or dimensions differ from each other, or else, be made out of different metals. other.
Figure 14, the heat exchanger shown in partial front view consists of conduits 1 on the flat end faces 9a of which is stretched and fixed a metal fabric 10.
This fabric can be made with any weave desired; the warp and weft elements of this fabric can be placed, some parallel to the fluid circulation conduits, the others being, then, perpendicular to them.
Another identical or different metallic fabric could, likewise, be stretched and fixed on the opposite faces 9b of the tubes 1.
As shown in Figure 15, these warp and weft elements of fabric 10 can also be arranged obliquely to the fluid circulation ducts.
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of.
In the examples described above, each threadlike element is integral with any number of conduits; in other examples which will now be examined, each filiform element is integral only with two consecutive conduits between which it is mounted.
To produce assemblies of this kind, the filiform elements arranged parallel to each other between two consecutive conduits are preferably assembled so as to form a metallic fabric which, bent in a zig-zag manner, is fixed alternately on one of the conduits, then on the other.
The elements of the. fabric thus cranked can be either warp elements or weft elements.
FIG. 16 shows a fabric of the aforementioned type formed from warp threads 41 ... 4k ... 4n and weft threads 12 very widely spaced from one another. Here, these wires 12 are spaced by a distance d equal, preferably, at a fraction 1 of the distance of the facing faces 11 m of two consecutive conduits (Fig. 17).
FIG. 17 shows how any 4k of the threads of this fabric of FIG. 16 is thus stretched in a zig-zag way between these faces 11.
FIG. 18 shows the layers of threads 1 to 13b, 13c, 13d, 13e parallel to each other which are thus obtained; moreover, in this figure, these layers are arranged obliquely with respect to the end faces of the tubes according to the applications which are made of this exchanger; the air can circulate between the ducts 1, either according to the arrows f1 transverse to the ducts and, for example,
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perpendicular to the axes of these, each stream of air passing through, then, once, only, each of these layers between two consecutive wires 4k and 4k + 1, i.e. according to the arrows f2, parallel to the axes of the ducts, each thread air then passing through all the layers formed between two consecutive conduits 1.
The arrangement of FIG. 19 differs from that of FIG. 18 only in that the various layers of wires formed between two consecutive conduits 13a, 13b, 13c
EMI21.1
etc. are, ic + isposées.perpendieulairement on the anterior and posterior frontal faces of the ducts 1 instead of being inclined with respect to these same faces as in figure 18. As in the case of figure 18, the air streams can pass between the conduits 1, either transversely to the longitudinal edges of these conduits, or parallel to them.
The previous arrangement can be supplemented by guiding screens for the air streams, screens formed by metal sheets 14a, 14b, 14c, 14d, etc. interposed between two consecutive layers 13a-13b, b-13c, 13c-13d, 13d-13e etc. Similarly, in the heat exchanger of FIG. 18, screens similar to the guide screens 14a, 14b, 14c, 14d, of FIG. 19 could be arranged between the layers 13a-13b, 13b-13c, 13c - 13 to guide the fluid threads between these tablecloths.
These screens can, moreover, be fixed by their edges to the faces 11 of the conduits 1; then, they form, at the same time, heat exchange fins which reinforce the power of the exchanger.
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Figures 20, 21 and 22 show another method of folding the fabric of Figure 16, in which the successive layers 15a,, 11, 15c, 15d, etc. forming inverted Vs with respect to each other, are carried out; the air streams are, here, directed according to the arrows ± in Figure 20 and perpendicular to the ducts 1 so that they pass through each of these layers only once.
Figures 21 and 22 which are cuts made through these plies in line with threads 41, 4k of said tablecloths make it possible to realize the folding to which the fabric of Figure 16 has been subjected to make these inverted V-shaped plies. ,
For the clarity of FIG. 22, only the wire situated in the plane of this figure has been shown.
The portions of each of the son 41 .... 4k .... 4n located in the layers 16a,, il, 16c, 16d which are pressed against the faces 11 facing the adjacent conduits 1 are assembled to said faces by welding or in any other way.
Figures 23 and 24 show a use of the fabric of Figure 16 according to which the latter fixed at 17 by one of its ends on a conduit 1 with corrugated faces, forms, by a zig-zag winding, successive loops 18a, 18, 18c, 18d etc. on the two conduits 1 between which it is mounted. These successive loops 18a, 18b, 18c of the fabric match the corrugations of the walls and are assembled to them, by welding, for example.
Figures 25 and 26 show another mode of
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realization of a heat exchanger with inverted V-sheets with respect to each other.
According to the arrangement shown in these figures, wires 4 are stretched between the facing faces 11 of two consecutive conduits 1; each of these wires is fixed, by welding, for example, at each of its ends, on these two conduits; these son form plies arranged in inverted V with respect to each other; weft son 12 of an indefinite length, assemble, between them, the son 4 of each of these various layers.
Tablecloths arranged in! inverted like those of Figures 20 and 25 have the remarkable advantage of allowing extremely easy cleaning of the heat exchanger, all the son which constitute them being directly accessible.
This arrangement of the wires 4 in juxtaposed inverted V or W-shaped plies also allows the mounting of additional plies 15 [alpha], 15ss, 15 [gamma], 15 #, as indicated in FIGS. 20 and 25, where these additional sheets are arranged parallel to the sheets 15a, 15b, 15c, 15d; on either side of these, some of these additional layers only being traced and the others being simply indicated by a dotted line.
The wires 4 arranged between two conduits can be reinforced by ribs obtained, for example, by bending these wires at 19, as shown in one of the wires 4 in FIG. 26; in this way, we have, in addition , the advantage of constituting an expansion elbow for this wire.
Figures 27 and 28, filiform elements 4 form
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loops 20 between two consecutive conduits. The successive loops thus formed can be made integral with one another, by constituting them using the same wire 4 wound in a helix (Fig. 28) around these conduits, each of the turns of the helix 20 thus formed. being welded to the two conduits on which it is wound.
By grouping a suitable number of pairs of tubes 1 thus joined together by a wire 4 wound in a helix, any desired heat exchanger is produced.
As indicated in dotted lines in FIG. 4, similar loops 20 can be made with the wires 4a and 4b of this exchanger.
FIG. 4 also shows that the ends of these loops 20 may not be in contact with the conduits 1 for circulating the fluid.
As shown in Figure 29, between two consecutive tubes 1, loops of wire 21 entirely external to these tubes, but welded to them in any suitable manner, can also constitute heat exchange members between the fluids of the tube. 'exchanger;
FIG. 30 shows a variant of the previous arrangement, a variant according to which several loops 21 are mounted between two consecutive tubes 1.
In this case of a loop heat exchanger 21 mounted between consecutive tubes, the planes of these loops can be oriented in any desired manner relative to the axes of the tubes. Figures 29 and 30, these planes are perpendicular to the axes of the tubes, Figure 31, these planes are parallel to these same axes; in other cases, they may be oblique to the same axes. (Fig. 31a).
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FIG. 32 shows a sheet formed of wires 1 mounted through the facing walls 11 of two adjacent spaces for the circulation of the same fluid; these threads are formed of sections distinct from each other; their free ends immerse in the fluid 3 outside the conduit 1; their central part is immersed in the fluid 2 which circulates inside this duct.
Such an assembly can be achieved by perforating the side walls 11 of the duct 1, by inserting the wires 4 into the holes thus formed and by welding or brazing them to these walls.
Or, the wires 4 can be placed beforehand in a mold for casting a tube 1 and this tube is then cast.
Instead of wire sections, a continuous wire can also be used to achieve this arrangement; then, this wire 4 forms loops 22 as shown in figure 33.
Figures 34 et seq., Which relate to layers of funicular elements established using perforated metal plates, show
Figure 34, a plan view of a perforated plate 23 intended to be mounted between two consecutive ducts of an exchanger; in this plate, the elongated openings 24 which have been established parallel to one another leave between them funicular elements 4 which, once this plate is mounted in an exchanger, constitute heat exchange elements; solid parts of each of these plates 23 serve for its attachment to the fluid circulation conduits.
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Figures 34 and 35, the wires 4 formed in the plate are of square section; but it is quite obvious that this section is not absolute; thus, a plate 23 can first be brought, to the press, with the aid of a first die, to the form shown in figure 36 in which ribs 25 are formed on its faces; then, in a second pass performed using a second die, the ribs
25 are transformed into wires 4 of circular section (Fig.
37). FIG. 38 shows, in plan, the plate 30 with a network of wires of circular section thus obtained.
Each of the plates of FIGS. 34 and 38 can be, as shown, simply by way of example, in FIGS. 39 and 40, fixed in various ways on the fluid circulation conduits; thus, as shown in figure
39, this fixing can be made on ribs 26 established for this purpose on the conduits 1.
Figures 40 and 41 show that the same plate 23 can also be made with several layers of threads 4 and 24, these layers being separated from each other by solid parts 27 which can be assembled flat. on ducts 1 (Fig. 40).
Or, as shown in figure 42, a solid part 27 can be mounted on a duct 1 inside which a mandrel 28 has been momentarily introduced to allow, with the aid of two jaws 29 external to said tube to fix the solid part 37 of the plate 23 with filiform bundles on the rib 30 thus formed on this tube 1.
FIG. 43 shows a similar arrangement made on a tube 1, provided with a rib 31.
In each of these cases of Figures 42 and 43, a
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rib 32 is thus formed on each solid part 27 of the plate 23. A simple means of obtaining and fixing the ribs 32 to the tubes 1 consists in using, as jaw 29, the jaws of an electric welder; in this way, these ribs 27 are welded to the ribs 50 or 31 of the tubes 1.
FIG. 44 shows a plate 23 fixed, by its ends, on the lateral ribs 32 of conduits 1 and in which the wires 4 are distributed in two layers.
Suitably cut and perforated metal plates or bands 23 may be established with a view to producing layers of wires 4 similar to those of FIGS. 17 to 26; in these webs, the filiform elements can be of square section, as shown in figures 35 and 45, circular, as in figure 37, or flattened, as in figure 46.
In the case of using such metal strips 23 for the production of inverted V-shaped plies, these strips 23 can be made continuous and folded in this form of inverted V, as shown in FIGS. 47 and 48; edges 33 of these bands are appropriately folded back and fixed to the ducts 1; the solid elbows 34 separating two successive plies can form protrusions on the anterior and posterior frontal faces of the ducts.
Continuous metal bands 23 can be established with successive layers of filiform elements 4 and recesses 34 for receiving conduits 1 (Fig.
50); these recesses 33 can be obtained by stamping in such a way that their repelled edges come to rest on these conduits 1 to which they can be
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fixed, either by welding after threading cesplates on these conduits, or by casting, during the casting thereof.
Several conduits 1 can also be arranged one after the other and equipped with layers of wires 4 located in the continuation of one another, as shown in FIG. 51, the plate 23 with the aid of which all these Sheets are formed having been established, during its stamping, with embossed edges 35, one on one of its faces, the other on the other of its faces.
In the examples described above, the tubes of the heat exchangers shown were assumed to be rectilinear; but, of course, cestubes can have their axes curvilinear and be established with sinuous longitudinal walls or of any other shape; Likewise, and as has been indicated above, their section can have any desired shape and these tubes can be grouped with respect to one another, so as to meet any desired application.
The edges 35 of these housing for receiving the conduits 1 can be located on the same face of each plate 23, as shown in FIG. 50; or else, as shown in FIG. 51, some may be located on one of the faces of these bands and the others on the opposite face. In FIG. 51, the strip 23 with layers of filiform elements is folded in 2 inverted to constitute the exchanger.
In Figures 50, 52, 53, the strip 23 is, on the contrary, intended to be used flat and threaded simultaneously on a number of conduits 1 equal to the number of recesses of this plate, then fixed to these conduits by
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welding. Any desired number of similar plates is thus mounted on these conduits to constitute the exchanger.
Whenever the same continuous strip, fabric strip or perforated strip, is used for making inverted V-shaped webs, according to any one of the arrangements described above, this strip can also be established so as to form projections 36 on an anterior face or a posterior face of the conduits 1 so as to protect them from certain impacts and thus avoid accidental deformation or ruptures of these conduits.
We will now describe the particular application of the heat exchangers described above for the production of a high efficiency heating radiator.
This particular application is shown in figs.
54 to 75.
There is shown in FIG. 54, in perspective and very schematically, a heating radiator according to the invention. This radiator is essentially constituted by a sheath G comprising lower openings 1 through which the cold air enters. This air passes through the heating element E placed in this sheath (fig. 56) while heating and leaves through an upper opening S of the sheath.
The heating element is of the type described above.
That is to say that the finning of this element is constituted by a ply of filiform bodies, generally designated by N, which can be constituted either by separate strands stretched and welded or fixed with intimate contact on the ply. circulation tubes T (connected in the usual way to inlet and outlet collectors C), or by
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wire mesh woven and welded to the layer of tubes, either by strips cut from a plate, welded or otherwise attached to the tubes.
In accordance with the invention, the heating element is preferably arranged at a certain inclination, which appreciably reduces the bulk of the radiator assembly and improves the performance. This inclination can be obtained in various ways.
One can, for example, tilt this heating element, retort shown in Figs. 55 and 56, so that the tubes T remain substantially horizontal, while the wires or the wire mesh N are inclined, as can be seen very clearly from FIG. 56.
Or, as shown in Figs. 57 and 58, it is possible to ensure that the tubes T are inclined while the threads or filiform bodies of fin N are substantially horizontal.
Or, one can adopt the arrangement shown in Figs, 59 and 60, dar-s which the tubes T are inclined in the longitudinal direction relative to the radiator. We could, moreover, combine all these different inclinations.
As shown in figs. 56a, 58a and 60a, it is possible to replace the single exchanger element E with several elements E1, E2, two for example, arranged symmetrically or otherwise inside the sheath G.
As explained in the preamble, a radiator according to the invention exhibits numerous advantages which can be briefly summarized as follows: excellent efficiency, due to the great power of exchange of
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the element% and the high air velocity at the outlet opening S, thanks to the low resistance offered to the passage of this air through this element E; very low weight and above all very small size, due to the excellent heat output of this radiator and the inclination of the heating element E, inclination which can be achieved without reducing the air speed;
great ease of cleaning since the finning is formed by a sheet of filiform bodies of very low thickness, retaining dust only to a small extent and can, in any case, be easily cleaned, although this heating element is placed on the side. inside a sheath.
It will be noted that in all the variants shown in FIGS. 54 to 60 the collectors C and the tubes T must be able to evacuate the air in the case of heating with hot water, or condensed water and air in the case of heating with steam. For this purpose, the tubes and collectors are arranged as usual on a gentle slope to facilitate the collection of water for evacuation and to allow the air to be evacuated and the element to be emptied.
As has been explained previously, the filiform bodies forming the fin can be constituted by - wires or metal fabrics, or by strips cut from plates. Precisely shown in FIGS. 61 to 68 a number of improvements to these cut plates. The improvements shown in FIGS. 61 to 65 are simply intended to stiffen the slats and allow the use of very small size slats. The increase in this stiffness can be obtained, either by curving these lamellae (fig. 61), or by
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arranging them along a broken line (fig. 62), or by providing one or more reinforcing ribs (figs.
63 to 65).
According to the invention, it is advantageously possible to have either a single ply of filiform bodies, or two similar plies which are then placed on either side of the ply of tubes T. In the latter case; it is advantageously possible to provide arrangements such that all the foreign bodies which have passed through the first ply will be able to pass through the second ply more easily and more easily.
In the arrangement shown in FIG. 66, this result is obtained by giving the lamellae of the first layer N1 a smaller pitch than the lamellae of the second layer N2. In the case of the freeze 67, an identical result is obtained by giving the slats of the first layer N1 -1 a more accentuated inclination than the slats of the second layer N. We could also provide a combination -2 of these two arrangements,
There is shown in FIG. 68 another refinement to the lamellar plates in question. According to this improvement, the strips are inclined with respect to the axis of the tubes.
In this way, the plane of the lateral faces of these slats can be made vertical or substantially vertical in the case where the provision of the inclination of FIGS is adopted. 59 and 60, without it being necessary for this to impart to the lamellae a twist of 90 with respect to the plane of the plate from which they are obtained.
To facilitate cleaning, one or more
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sides of the sheath may be completely or partially removable, and hinged or sliding doors or inspection panels may be provided,
We can leave, in the place indicated at M in figs. 56 and 58, a slight play between the heating element E and the sheath G, so as to allow the free fall of foreign bodies towards the bottom of this sheath. Qn could also provide at this location M a removable rod which, raised during cleaning, would allow the evacuation of foreign bodies downwards.
The sheet (s) with filiform or lamelliform elements are fixed by welding, soldering, etc. on the tubes. At the ends, these layers can be stopped on the tubes T themselves, as shown in U in FIG. 69 or on bars B (fig. 70).
When the layers are substantially tangent to circular tubes, there are angles where dirt, dust, etc. can accumulate and where cleaning tools such as brushes are difficult to access.
To avoid these drawbacks, it is possible, as shown in FIG. 71, give the tubes a profile which decreases to an appreciable extent, the angles in question, or even, it is possible, still for the same purpose, to modify the profile of the plies of filiform or lamelliform elements, as shown by way of example in figs. 72 to 74.
We could also adopt the combination of these two arrangements, which also have the advantage of ensuring better contact between the filiform bodies and the tubes.
In the example of FIG. 75, there is finally shown a layer of tubes with a symmetrical profile, layer on which
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two layers of filiform or lamelliform bodies are reported. Thanks to all these arrangements, the possibilities of cleaning the heating element of the radiator according to the invention are greatly increased.
It goes without saying that the invention has been described and represented here only for explanatory purposes and in no way limiting and that it will be possible to make modifications of details, without altering its spirit.