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"APPAREIL DE CHAUFFAGE OU DE REFROIDISSEMENT DIT
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tlAEROTHERME" @
La présente invention est relative aux appareils de chauffage ou de refroidissement à air pulsé, et plus particulièrement aux appareils de chauffage au gaz de ce type.
Le but de l'invention est d'obtenir un rendement aussi élevé que possible de la source de'chaleur (ou de froid) utilisée, et en même temps, une distribution judicieuse des calories (ou frigories) ainsi rendues disponibles, en vue d'assurer le chauffage (ou refroidissement) rapide d'un lo- cal et, plus particulièrement, d'une certaine partie d'un local, par une circulation forcée et continue de l'air chaud.
Dans les appareils du genre considéré, on oblige des gaz de chauffage (ou de refroidissement) à circuler dans .un des circuits d'un échangeur de chaleur, tandis qu'un cou- rant d'air produit par un ventilateur circule dans l'autre circuit.
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L'échangeur de chaleur de l'appareil suivant l'in- vention est du type comportant une enceinte divisée longi- tudinalement par des cloisons parallèles en une série de com- partiments plts alternativement connectées au circuit de circulation des gaz de chauffage (ou de refroidissement) et au circuit d'écoulement de l'air à chauffer (ou à refroidir).
Il est remarquable en ce que les compartiments où circulent les gaz de chauffage (ou refroidissement) sont munis de chi- canes, sensiblement parallèles les unes aux autres, s'éten- dant chacune d'un bord du compartiment intéressé jusqu'à une certaine distance d.u bord opposé, tandis que les comper- timents où circule l'air sont libres de toute chic,-.ne et sont connectés au circuit de circulation d'air de manière que celui-ci s'écoule d.ans une direction sensiblement perpendicu- laire à celle des chicanes ci-dessus mentionnées et dans un sens tel que l'air arrivent dans l'échangeur lèche d'abord les parties des compantiments de circulation des gaz (divi- sés en tranches transversales par leurs chicanes) qui dé- bouchent dans la sortie des gaz hors de l'échangeur.
Ainsi l'ir, à mesure qu'il s'échauffe (ou se re- froidit) vient en contact avec des tranches de plus en plus chfudes (ou froides) des compartiments de circulation des gaz de chauffage (ou de refroidissement) , On obtient ainsi tous les avantages d'une circulation à contre-courant sens imposer à l'air les pertes de charges qu'il subirait s'il de- vait suivre un parcours parallèle à celui des gaz.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la source de gaz chauds, en général une rampe à gaz, est. si- tuée à un nivefu plus bas que le passage le plus bas laissé aux gaz par le chicanage prévu dans les compartimenta de cir- culation des gaz. ,
Suivant encore une autre caractéristique de l'in- vention, le circuit de circulation des gaz comporte, après les
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compartiments de l'échangeur ci-dessus décrit, une chambre for- mant collecteur et dont ces gaz chauffent les parois. Celles-ci transmettent par radiation les calories ainsi reçues à l'at- mosphère du local à chauffer.
De la sorte, la quantité de eha- leur présente dans les gaz de chauffage qui n'a pas pu être cé- dée au courent d'air pulsé, lors du passage dans l'échangeur, est néanmoins récupérée en grande partie avant la sortie des gaz de l'appareil.
La section de passage offerte aux gaz dans ce col- lecteur est judicieusement choisie pour ralentir la vitesse d'écoulement des gaz, afin que ceux-ci aient le temps de céder par radiation à l'atmosphère du local à chauffer le maximum de calories (ou frigories) restant disponibles.
Suivant une réalisation qui peut être avantageuse dans le cas d'appareils à gaz, une partie du courant dair fourni par le ventilateur est dérivée dans la chambre d'entrée de l'air comburant destiné aux brûleurs à gaz, fournissant ainsi un appoint à l'air qui pénètre par tirage simple dans cette chambre.
A la sortie du collecteur formant radiateur, on prévoit de préférence un coupe-tirage réglable grâce auquel on peut exercer une influence supplémentaire sur la vitesse de circulation des gaz chauds, afin de permettre d'en extraire le maximum de calories. Suivant une caractéristique très in- téressante de l'invention, ce coupe-tirage est réalisé sous forme d'une chicane basée sur le principe des séparateurs à choc, qui force l'humidité des gaz de combustion (qui, à ce mo- ment, approchent de leur point de condensation du fait du re- froidissement qu'ils ont subi), à se condenser avant de quitter l'appareil, assurant ainsi une protection précieuse de la cheminée du local.
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Suivant encore une autre caractéristique de l'in- vention, le ventilateur qui produit le courent d'air destiné à être chauffé a une orientation réglable dans le plan vertical, afin de permettre de diriger ce courant d'air dans toute di- rection voulue, c'est-à-dire horizontalement ou légèrement vers le haut ou vers le bas, à volonté, en particulier afin d'éviter que les gaz chauds ne remontent, du fait de leur faible densité, et pour allonger la zone de distribution de chaleur.
La description qui va suivre, en rogard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
Sur ces dessins :
La fig. 1 est une vue en perspective schématique, avec arrachement de certaines parties, d'un appareil de chauffa- ge au gaz conforme à l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale schémati- que de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale, également schématique, suivant la ligne 3-3 de la fig. 2. la fig. 4 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 est une vue de face de l'appareil. pour faciliter les explications, dans ce qui va sui- vre, on supposera que l'appareil suivant l'invention est un appareil de chauffage et que les gaz dont il a été question ci- dessus résultent de la combustion de gaz d'éclairage ou d'un autre gaz équivalent..
En se référant aux dessins, on voit que l'appareil suivant l'invention comporte une botte 1, de forme convenable, ouverte à sa partie avant et munie, à sa partie errière, de deux fenêtres grillagées d'entrée d'air 2 et 2'. A l'intérieur de cette bo±te se trouvent un certain nombre de cloisons ver- ticales 3 parallèles au plan médian vertical de l'appareil (qui @
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coincide avec le plan de coupe 3-3 de la fig.
2). Ces cloi- sons parallèles 3 sont jointes deux par deux à leurs extré- mités avant et arrière d'une manière étanche de facon à former une série de compartiments plats ou chambres verticales 4 qui communiquent, à la partie inférieure, avec la chambre 5 d'arrivée de l'air comburant et, à la partie supérieure, avec une chambre 6, formant collecteur, qui débouche dans le conduit d'évacuation 7. L'air comburant est aspiré, par tirage, à travers les'orifices 18 dans la chambre 5 qui contient une rampe à gaz 8 munie de brûleurs produisant des flammes coincidant avec les chambres 4. L'ensemble des chambres 5, 4 et 6 constitue le circuit de circulation des gaz de chauffage.
Les chambres 4 sont munies de chicanes 12 et 13 ver- ticales dont chacune s'étend, soit (pour 12), du bord inférer jusqu'à une certaine distance du bord supérieur, soit (pour 15), vice-versa, de manière à forcer le courant des gaz de chauffage à s'écouler en un courant unique suivant un trajet en "montagnes russes" (voir fig. 3), divisant ainsi chaque chambre 4 en trois "tranches" verticales successives, 41, 42.
43.
Les compartiments formés par les cloisons 3 qui cor- respondent aux intervalles entre les chambres 4 servent au- passage de l'air à chauffer, qui s'écoule de la partie arrière de la botte 1 vers l'atmosphère du local à chauffer.
Ces compartiments pour le passage de l'air sont fermés en haut et,en bas, et libres de toute chicane, L'air s'écoule donc, sans perte de charge, dans une direction horizontale (perpe ndiculairement à la direction des chicanes 12 et 13). De plus, le sens de passage de l'air est tel que l'air froid lèche d'abord les portions 4 des parois des
3 chambres 4 qui débouchent dans le collecteur 6, c'est-à-dire les portions les moins chaudes de ces chambres. On a donc
A
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les avantages ci'une circulation à contre-courant sans imposer au courant d'air les pertes de charge qu'il subirsit '.;'il suivait un parcours parallèle à celui des gaz.
Dans la partie arrière de le botte 1 se trouve un ventilateur 9 , actionné par un moteur 10, qui chasse le courant d'air admis par les fenêtres 2 et 2' à travers les intervalles entre les chambres 4, dans le local à chauffer.
On peut avantageusement munir la partie avant de la botte 1 de volets d'inclinaison réglable 11 qui permettent de diriger à volonté ce courant d'air chaud.
Les éléments 4 débouchent tous, comme on l. a dit ci-dessus, dans la chambre 6 qui forme collecteur. Cette cham- bre 6 est munie d'une plaque 14 agissant comme un déflecteur qui oblige les gaz en provenance des chambres 4 à passer par la partie avant du collecteur6avant de s'écouler à travers celui-ci.
La section de passage des gaz à travers le collec- teur 6 est plus grande que la section quileur est offerte à travers les chambres 4 ; de la sorte, la vitesse des gaz di- minue lorsqu'ils cheminent à travers la chambre 6, et comme, à ce moment, ces gaz transmettent leur calories au local à chauffer, à travers la paroi supérieure 15 de la chambre 6, ils ont le temps de transmettre la plus grande partie de leur chaleur avant d'être évacués par le conduit 7.
Entre le collecteur 6 et le conduit d'évacuation 7, on interpose un coupe-tirage constitué par une plaquette 16 coulissant verticalement à l'intérieur d'une dérivation 17 qui communique, à sa partie inférieure, avec l'atmosphère.
Cette plaque est disposée transversalement au cou- rant des gaz de combustion passant du collecteur 3 dans le con- duit d'évacuation 7. Par suite, ces gaz, en frappant la plaque
16, se débarrassent par condensation de la majeure partie de l'humidité qu'ils contiennent, laquelle humidité coule le long de la plaque 16 et vient s'accumuler dans une petite rigole 17'
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portée par la partie inférieure de la dérivation 17. De la sor- te, les gaz sortant par la conduite 7 sont, pratiquement secs @ et ne risquent pas de détériorer la cheminée (détérioration qui constitue un des graves inconvénients du chauffage au gaz).
Dans le mode de réalisation représenté, la cham- bre 5 communique par une ouverture 18' avec la région de la boîte 1 située entre le ventilateur 9 et les éléments 4. Une partie du courant d'air fourni par le ventilateur 9 est donc dérivée par cette ouverture 18' dans la chambre 5 en appoint à l'air comburant, qui entre directement dans cette chambre par les orifices 18.
On remarquera que le moteur 10 est monté pivotant autour d'un axe 19, ce qui permet d'incliner plus ou moins le ventilateur 9 et de diriger ainsi le courant d'air fourni par ce ventilateur dans la direction voulue dans le plan vertical.
Le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit résulte suffisamment clairement des explications qui pré- cèdent pour qu'il soit inutile d'en donner un exposé supplémen- taire.
Il va de soi que ce mode de réalisation n'a été donné qu'à titre d'exemple et qu'il pourrait subir des modifica- -tions sans sortir du cadre de l'inventi on.
En particulier, le courant d'air destiné à être chauffé peut être obtenu de toute manière quelconque. On peut, par exemple, suivant l'invention, intercaler une batterie com- posée des chambres 5,4 et 6 dans une installation de condi- tionnement d'air fournissant le courant d'air en question.
De même, la rampe à gaz 8 n'a été donnée qu'à titre d'exemple. On pourrait se servir de n'importe quelle source 'de chaleur capable de donner un courant de gaz chauds à travers le circuit5-4-6.
De plus, comme on l'a dit, il doit être bien enten- du que l'invention s'applique, non seulement au chauffage des
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locaux, mais également à leur refroidissement. Il suffirait, pour cela, de remplacer la source de chauff ge 8 par une source de froid convenable pour obtenir le résultat voulu.
On peut également combiner ces deux dispositions dans le même appareil, par exemple, comme on l'a représente sur les dessins, les fenêtres 2 et 2' peuvent être munies de dispo- sitifs 30 d'evaporation d'un liquide (plaques poreuses, mèches, etc., qui assurent soit un rafraichissement de l'air lorsque l'appareil est utilise sans allumer le. rampe à gaz (par exemple par temps cheud), soit une humidification de l'air quand l'ap- pareil sert au chauffage.
L'appareil conforme à l'invention est d'un rendement très élevé, en particulier dans le cus du chauffage au gaz . On a, en effet, constaté que, tout en obtenant un excellent ti- rage, les gûz qui sortent à travers le conduit d'évacuation 7 sont à une très basse température.
Dans l'apparoil qui vient d'être décrit, il est im- portant, lorsqu*on utilise le chauffage au gaz, d.'obtenir des flammes aussi plates que possible, afin qu'elles se logent bien à l'intérieur des chambres 4 sans risquer de toucher les parois de ces chambres. Ce résultat peut être obtenu avec des brû- leurs de type connu, par exemple des brûleurs Bray. Nais il est particulièrement avantageux. suivant l'invention, de se servir de rampes du type décrit dans la demande de brevet déposée le 24 Juillet 1943 par le Demandeur pour "Brûleur à gaz".
Ces rampes, dont un exemple est visible sur la fig 5, sont constituées par une série de brûleurs tels que 20 mon- tés sur une conduite à gaz commune et dont chacun possède deux ajutages de sortie divergents. De la sorte, les jets de gaz tels que 22 sortant d'un des ajutages d'un des brûleurs et 25 lui , sortant de l'ajutage qui/fait face sur le brûleur adjacent
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se rencontrent en 24 en se brisant l'un sur l'autre de manière à donner la flamme plate 25 désirée . De plus, il suffit que es orifices de sortie des deux ajutages de chaque brûleur soient situés à une distance convenable l'un de l'autre pour que l'al- lumage d'un jet de gaz en n'importe quel point de la rampe se transmette instantanément d'un bout à l'autre de celle-ci.
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"HEATING OR COOLING APPLIANCE SAID
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tlAEROTHERME "@
The present invention relates to forced air heating or cooling devices, and more particularly to gas heating devices of this type.
The object of the invention is to obtain as high an efficiency as possible from the heat (or cold) source used, and at the same time, a judicious distribution of the calories (or frigories) thus made available, with a view to 'ensure the rapid heating (or cooling) of a room and, more particularly, of a certain part of a room, by forced and continuous circulation of hot air.
In devices of the type considered, heating (or cooling) gases are forced to circulate in one of the circuits of a heat exchanger, while a current of air produced by a fan circulates in the heat exchanger. other circuit.
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The heat exchanger of the apparatus according to the invention is of the type comprising an enclosure divided longitudinally by parallel partitions into a series of flat compartments alternately connected to the heating gas circulation circuit (or cooling) and to the air flow circuit to be heated (or cooled).
It is remarkable in that the compartments in which the heating (or cooling) gases circulate are provided with chisels, substantially parallel to each other, each extending from one edge of the compartment concerned up to a certain point. distance from the opposite edge, while the compartments in which the air circulates are free of any interference, -. ne and are connected to the air circulation circuit in such a way that the latter flows in one direction substantially perpendicular to that of the above-mentioned baffles and in a direction such that the air entering the exchanger first licks the parts of the gas circulation components (divided into transverse sections by their baffles) which de - blockage in the gas outlet outside the exchanger.
Thus the ir, as it heats up (or cools) comes into contact with increasingly warm (or cold) sections of the heating (or cooling) gas circulation compartments. thus obtains all the advantages of counter-current circulation in the direction of imposing on the air the pressure losses that it would undergo if it had to follow a path parallel to that of the gases.
According to another characteristic of the invention, the source of hot gases, in general a gas train, is. located at a lower level than the lowest passage left to the gas by the baffle provided in the gas circulation compartments. ,
According to yet another characteristic of the invention, the gas circulation circuit comprises, after the
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compartments of the exchanger described above, a chamber forming a collector and of which these gases heat the walls. These transmit the calories thus received by radiation to the atmosphere of the room to be heated.
In this way, the quantity of heat present in the heating gases which could not be transferred to the forced air flow, during the passage through the exchanger, is nevertheless largely recovered before the outlet. gas from the appliance.
The section of passage offered to the gases in this collector is judiciously chosen to slow the speed of the gas flow, so that the latter have time to give way by radiation to the atmosphere of the room to heat the maximum amount of calories ( or frigories) remaining available.
According to an embodiment which may be advantageous in the case of gas appliances, part of the air flow supplied by the fan is diverted into the combustion air inlet chamber intended for the gas burners, thus providing a make-up to the gas. air which enters by simple draft in this chamber.
At the outlet of the radiator-forming manifold, an adjustable draft hood is preferably provided, thanks to which an additional influence can be exerted on the speed of circulation of the hot gases, in order to enable the maximum amount of heat to be extracted therefrom. According to a very interesting characteristic of the invention, this draft hood is produced in the form of a baffle based on the principle of impact separators, which forces the humidity of the combustion gases (which, at this time , approaching their condensation point due to the cooling that they have undergone), to condense before leaving the appliance, thus ensuring valuable protection of the room chimney.
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According to yet another feature of the invention, the fan which produces the air stream to be heated has an adjustable orientation in the vertical plane, in order to allow this air stream to be directed in any desired direction. , that is to say horizontally or slightly upwards or downwards, as desired, in particular in order to prevent the hot gases from rising, due to their low density, and to lengthen the distribution zone of heat.
The description which follows, with reference to the accompanying drawings, will make it clear how the invention can be implemented.
On these drawings:
Fig. 1 is a schematic perspective view, with parts broken away, of a gas heating apparatus according to the invention.
Fig. 2 is a schematic horizontal sectional view of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 3 is a vertical sectional view, also schematic, taken along line 3-3 of FIG. 2. fig. 4 is a partial sectional view taken on line 4-4 of FIG. 2.
Fig. 5 is a front view of the apparatus. for ease of explanation, in what will follow, it will be assumed that the apparatus according to the invention is a heating apparatus and that the gases referred to above result from the combustion of lighting gases or another equivalent gas ..
Referring to the drawings, it can be seen that the apparatus according to the invention comprises a boot 1, of suitable shape, open at its front part and provided, at its rear part, with two screened air inlet windows 2 and 2 '. Inside this box are a number of vertical partitions 3 parallel to the vertical median plane of the apparatus (which @
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coincides with the section plane 3-3 of fig.
2). These parallel partitions 3 are joined two by two at their front and rear ends in a sealed manner so as to form a series of flat compartments or vertical chambers 4 which communicate, at the bottom, with the chamber 5 d. 'arrival of the combustion air and, at the upper part, with a chamber 6, forming a manifold, which opens into the exhaust duct 7. The combustion air is sucked, by drawing, through the' orifices 18 in the chamber 5 which contains a gas train 8 provided with burners producing flames coinciding with the chambers 4. All of the chambers 5, 4 and 6 constitute the circulation circuit for the heating gases.
The chambers 4 are provided with vertical baffles 12 and 13, each of which extends, either (for 12), from the inferior edge to a certain distance from the upper edge, or (for 15), vice versa, so forcing the stream of heating gases to flow in a single stream following a "roller coaster" path (see Fig. 3), thereby dividing each chamber 4 into three successive vertical "slices", 41, 42.
43.
The compartments formed by the partitions 3 which correspond to the intervals between the chambers 4 serve for the passage of the air to be heated, which flows from the rear part of the boot 1 to the atmosphere of the room to be heated.
These compartments for the passage of air are closed at the top and at the bottom, and free of any baffle.The air therefore flows, without pressure drop, in a horizontal direction (perpe ndicularily to the direction of the baffles 12 and 13). In addition, the direction of passage of the air is such that the cold air first licks the portions 4 of the walls of the
3 chambers 4 which open into the collector 6, that is to say the cooler portions of these chambers. So we have
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the advantages of counter-current circulation without imposing on the air current the pressure losses which it undergoes.; 'It followed a course parallel to that of the gases.
In the rear part of the boot 1 there is a fan 9, actuated by a motor 10, which expels the current of air admitted by the windows 2 and 2 'through the intervals between the chambers 4, into the room to be heated.
The front part of the boot 1 can advantageously be fitted with adjustable tilt flaps 11 which make it possible to direct this current of hot air at will.
The elements 4 all open, as we l. said above, in chamber 6 which forms a collector. This chamber 6 is provided with a plate 14 acting as a baffle which forces the gases from the chambers 4 to pass through the front part of the manifold 6 before flowing therethrough.
The cross section of the passage of gases through the manifold 6 is greater than the cross section that is offered through the chambers 4; in this way, the speed of the gases decreases as they travel through chamber 6, and as, at this moment, these gases transmit their calories to the room to be heated, through the upper wall 15 of chamber 6, they have time to transmit most of their heat before being evacuated through duct 7.
Between the collector 6 and the discharge duct 7, a draft hood is interposed consisting of a plate 16 sliding vertically inside a bypass 17 which communicates, at its lower part, with the atmosphere.
This plate is arranged transversely to the flow of the combustion gases passing from the manifold 3 into the exhaust duct 7. Consequently, these gases, by striking the plate
16, get rid by condensation of most of the moisture they contain, which moisture flows along the plate 16 and accumulates in a small channel 17 '
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carried by the lower part of the bypass 17. As a result, the gases leaving through the pipe 7 are practically dry @ and do not risk damaging the chimney (deterioration which constitutes one of the serious drawbacks of gas heating).
In the embodiment shown, the chamber 5 communicates through an opening 18 'with the region of the box 1 situated between the fan 9 and the elements 4. Part of the air flow supplied by the fan 9 is therefore diverted. through this opening 18 'in the chamber 5 in addition to the combustion air, which enters this chamber directly through the orifices 18.
It will be noted that the motor 10 is mounted to pivot about an axis 19, which allows the fan 9 to be tilted more or less and thus to direct the current of air supplied by this fan in the desired direction in the vertical plane.
The operation of the apparatus which has just been described results sufficiently clearly from the preceding explanations for it to be unnecessary to give a further description thereof.
It goes without saying that this embodiment has been given only by way of example and that it could undergo modifications without departing from the scope of the invention.
In particular, the air stream intended to be heated can be obtained in any way. It is possible, for example, according to the invention, to insert a battery made up of chambers 5, 4 and 6 in an air conditioning installation supplying the current of air in question.
Likewise, the gas train 8 has only been given by way of example. Any heat source capable of imparting a stream of hot gases through circuit 5-4-6 could be used.
In addition, as has been said, it should be understood that the invention applies not only to the heating of
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premises, but also to their cooling. It would suffice, for this, to replace the heat source 8 by a suitable cold source to obtain the desired result.
These two arrangements can also be combined in the same apparatus, for example, as shown in the drawings, the windows 2 and 2 'can be provided with devices 30 for evaporating a liquid (porous plates, wicks, etc., which ensure either a cooling of the air when the appliance is used without turning on the gas train (for example in warm weather), or a humidification of the air when the appliance is used for heating. heater.
The apparatus according to the invention has a very high efficiency, in particular in the case of gas heating. It has, in fact, been observed that, while obtaining an excellent drawdown, the güz which exit through the discharge duct 7 are at a very low temperature.
In the apparatus which has just been described, it is important, when using gas heating, to obtain flames as flat as possible, so that they lodge well inside the chambers. 4 without risking touching the walls of these chambers. This result can be obtained with burners of known type, for example Bray burners. But it is particularly advantageous. according to the invention, to use ramps of the type described in the patent application filed on July 24, 1943 by the Applicant for "Gas burner".
These ramps, an example of which can be seen in FIG. 5, consist of a series of burners such as 20 mounted on a common gas line and each of which has two divergent outlet nozzles. In this way, the gas jets such as 22 coming out from one of the nozzles of one of the burners and 25 coming out of the nozzle which faces the adjacent burner.
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meet at 24 by breaking one over the other to give the desired flat flame 25. In addition, it is sufficient that the outlet orifices of the two nozzles of each burner are located at a suitable distance from each other so that the ignition of a gas jet at any point of the burner. ramp is transmitted instantly from one end of it to the other.