<Desc/Clms Page number 1>
RADIATEUR, A TIRAGE ACTIVE.
Cette invention concerne un radiateur à tirage activé qui consis- te dans un échangeur de chaleur formé par plusieurs éléments démontables pour- vus d'un systèmes spécial d'ailettes d'une forme telle que lorsque les éléments sont placés debout et à côté l'un de l'autre, les ailettes forment au moins une cheminée pour l'activation de la convection naturelle, fermée d'un côté au moins pour une partie de sa hauteur.
Le domaine préféré d'application de l'invention est dans le cas où on doit réaliser la transmission de chaleur entre deux fluides ayant des caractéristiques thermiques tout à fait différentes (par exemple eau et air) lorsqu'il est important de réduire au minimum les pertes de charge tout en réa- lisant .le maximum dans le coefficient de transmission.
D'une façon particulière le radiateur, selon l'invention, trouve son application la plus étendue dans le cas dans lequel le mouvement du flui- de avec un coefficient réduit de propagation linéaire (par exemple l'air)-a lieu par simple convection naturelle (dans un régime laminaire ou dans les conditions de transition entre le régime laminaire et le régime turbulent); dans ce cas, par conséquent, une activation même petite du tirage peut amener une amélioration substantielle du coefficient de transmission de la chaleur.
Pour plus de clarté on se réfère au dessin ci-joint dans lequel : la fig. 1 représente la vue de face d'une forme préférée de réa- lisation du radiateur selon l'invention, qui est formé par des éléments in- termédiaires et par deux éléments latéraux en tête, -et' quitest apte d'une fa- çon particulière à remplaeer les radiateurs connus pour le chauffage de piè- ces ; la fig. 2 est une coupe latérale d'un élément intermédiaire de la fig. 1 suivant la ligne C-D;
<Desc/Clms Page number 2>
la fig. 3 est une coupe horizontale selon la ligne A-B des fig.
1-2, tandis que: les figures 4 à 9 représentent une deuxième forme de réalisation, dont la fig. 4 est une vue de face, la fig. 5 une coupe selon la ligne V-V de la fig. 4, les figures 6 et 7 sont des sections transversales selon la ligne VI-VI et respectivement VII-VII de la fig. 5, dans le cas d'en élément de tête, les figures 8 et 9, d'une façon analogue donnent les mêmes sections pour un élément intermédiaire, les figures 10, 11, 12, 13 représentent, d'une façon schématique des modifications dans la réalisation de l'élément du radiateur et enfin la fig. 14 représente une autre modification selon laquelle le ra- diateur est pourvu d'un écran pour augmenter encore le tirage.
Dans la forme préférée de réalisation représentée aux fig. 1-3, le radiateur est formé essentiellement par des éléments verticaux 1 placés les uns au côté des autres, ayant une section en double T, reliés à l'aide de nip- ples, l'âme 2 desquels est creuse pour permettre le passage du fluide chauf- fant (par exemple eau chaude ou vapeur) et dont les ailes 3 sont placées à cô- té des ailes de l'élément suivant (ou d'une tête terminale de fermeture 4) de façon à former un certain nombre de conduits verticaux (ou cheminées) 5 entre deux éléments chauffants successifs, dans lesquels conduits l'air entre par le bas selon les flèches E et sorte par la bouche en haut selon les flèches U.
Avec une telle disposition on réalise l'avantage considérable, eu égard aux radiateurs ordinaires, d'en activer le tirage, en empêchant les rentrées laté- rales d'air entre un élément et le suivant et partant on augmente la vitesse de l'air et par conséquent on réduit l'épaisseur de la couche limite, et on augmente le coefficient de transmission thermique, tout en maintenant tous les avantages des radiateurs ordinaires qui peuvent être décomposés en des éléments verticaux.
A l'intérieur (fig. 3) entre les ailes principales 3 formant la cheminée, peuvent être prévues d'autres ailettes 6 divisant à leur tour la cheminée principale en des cheminées secondaires (fermées latéralement par toute leur hauteur, ou non) dans le but d'augmenter ultérieurement la surface de transmission de l'élément.
Dans le but de réduire au minimum la résistance opposée au mouve- ment de l'air par ces ailettes intérieures 6, tout en augmentant la capacité de transmission thermique totale de chaque élément, les dites ailettes inté- rieures 6 peuvent être profilées selon une ligne aérodynamique ; peuvent être placées en damier et peuvent être courtes, dans le sens du mouvement des filets d'air, en relation avec la vitesse de l'air, de manière à utiliser principalement le bord d'attaque des ailettes, qui est la régïon où le coef- ficient de transmission thermique est le plus haut.
Cette disposition avec les ailettes déplacées, en outre des avan- tages thermiques indiqués plus haut, présente encore l'avantage, au point de vue de la construction, d'une plus grande facilité de coulée (si on choisit le dit procédé de fabrication) étant donné que les âmes de fonderie restent mieux liées dans leurs différents éléments en comparaison avec le cas des radiateurs à ailettes continues.
D'autre part, il est bien évident que les éléments du radiateur selon l'invention peuvent aussi être formés en tôle emboutie ou par quelque autre procédé approprié sans sortir du cadre de protection'de l'invention.
Un autre avantage du dit système d'ailettes, en comparaison avec les radiateurs ordinaires, est que, à égalité de surface, la section libre pour le passage de l'air est plus grande et partant on a encore une améliora- tion dans le rendement thermique et en outre un encombrement plus réduit.
<Desc/Clms Page number 3>
Enfin, les ailettes, surtout dans les régions d'entrée 7 et de sortie 8 de l'air, au lieu d'être droites peuvent être courbées de façon à guider les filets fluides dans leur parcours, et ceci soit dans le but de di- minuer la résistance aérodynamique au passage de l'air, soit pour augmenter le coefficient de transmission thermique local par effet de la courbure des ailettes et encore pour augmenter la résistance mécanique des ailettes mê- mes. De plus les cheminées peuvent être pourvues de vannes de régulation non représentées sur le dessin.
Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention correspon- dant aux figures 4 à 9, le radiateur est divisé à l'intérieur en des chemi- nées secondaires formées de telle façon que leur section d'entrée et de sortie dans la pièce soit plus grande que la section des mêmes conduits dans la par- tie centrale de leur parcours.
Cette disposition a pour but de transformer à l'entrée la pres- sion en vitesse et à la sortie d'opérer la transformation inverse de la vi- tesse en pression.
En outre les ailettes intérieures de division des différentes che- minées débouchent dans l'air ambiant avec une direction inclinée sur la ver- ticale, dans le but d'imprimer au mouvement de l'air une composante horizon- tale, laquelle a pour effet d'améliorer la distribution de température dans la pièce; dans le cas, très fréquent en pratique, où les radiateurs sont placés rapprochés d'une paroi, la même composante horizontale a, en plus, l'effet de détacher le courant d'air de la paroi, en empêchant le noircissement de cette dernière.
Selon la forme préférée de réalisation, représentée aux figures 4-9, les canaux ou cheminées secondaires dans lesquelles la cheminée princi- pale a été subdivisée, ne sont pas continus d'un bout à l'autre du radiateur, mais au moins une fois dans leur parcours ils débouchent dans une cavité uni- que ou "chambre de mélange" 9 où ils se mêlent pour se diviser à nouveau en plusieurs canaux dans le trait-suivant. Cela présente l'avantage de mélanger entre eux les différents filets fluides après une première période de chauf- fage et en même temps sert à créer dans la chambre de mélange les conditions nécessaires pour que le mouvement de l'air soit turbulent.
Dans cette forme de réalisation au lieu d'un seul canal 2 pour le passage du fluide chaud, on a deux canaux 2a, 2b.
Les éléments sont symétriques eu égard au plan horizontal qui passe à moitié de leur hauteur et par conséquent les bouches formées par les extrémités des ailettes 6 peuvent servir indifféremment pour la sortie ou pour l'entrée de l'air, selon la façon d'installation de l'élément.
Les têtes 4 qui ferment le groupe à l'extrémité sont également for- mées (fig. 5, 6, 7) par un double corps creux 2a dans lequel circule le fluide chauffant, et sont pourvues d'ailettes 3 et 6, cependant sur un seul coté. On a encore la même condition de symétrie eu égard au plan horizontal à mi-hau- teur de telle sorte que la tête de gauche peut servir aussi à droite moyen- nant un simple retournement.
En outre, le radiateur selon l'invention permet de réaliser diffé- rentes valeurs de surface de transmission avec une même hauteur des éléments, simplement en donnant une valeur différente à la hauteur des ailettes.
On peut, partant, modifier selon les exigences de la clientèle, les combinaisons possibles, avec une considérable simplification au point'de vue constructif notamment pour ce qui concerne la technique de fonderie.
On peut aussi monter les radiateurs avec exclusion des éléments intermédiaires 1, c'est-à-dire en accouplant directement deux tètes 4, par exemple pour chauffer des pièces d'un moindre cubage, telles que salles de bain, entrées, etc.
Enfin, on peut encore augmenter le mélange des filets fluides en pratiquant dans la paroi des éléments intermédiaires, et en correspondance à
<Desc/Clms Page number 4>
la chambre 9,une petite fenêtre permettant le passage de l'air d'un côté à l'autre du même élément.
Evidemment si le radiateur a une relativement grande hauteur, il est aussi possible de prévoir dans le même élément plusieurs chambres de mé- lange.
Les fig. 10 et 11 représentent le cas dans lequel on réalise le but essentiel de l'invention, d'activer le tirage par la création de canaux d'air en plaçant l'un à côté de l'autre les différents éléments, en donnant à ceux-ci en plan une forme en Z ou respectivement en C au lieu d'une forme en double T. Il est encore possible que la région de l'élément correspondant aux ailes soit creuse, pour permettre la circulationdu fluide chauffant en plus de la circulation qui a lieu à l'intérieur de l'élément ou en substitution à celle-ci.
Tel qu'on l'a représenté à titre d'exemple sur la fig. 6, on peut diviser le passage du fluide d'alimentation en plusieurs canaux 2a, 2b qui peuvent aussi être profilés sous forme d'ailettes, tandis que dans le cas de la fig. 13 l'âme du double T disparaît ou pour mieux dire se transforme en deux canaux de liaison 10 en haut et 11 en bas qui relient les canaux verticaux 2a, 2b cheminée avec les ailettes 3.
La fig. 14 représente une autre forme de réalisation possible du radiateur selon l'invention, sous la forme d'un radiateur avec écran.
Dans ce cas l'élément 12 est complété par un écran 14 et est placé dans une niche presque fermée 13 dans laquelle l'air entre en bas selon la flèche E et sorte en haut dans la direction U. Dans ce cas au tirage des che- minées montantes intérieures formées en plaçant à côté l'un de l'autre les éléments démontables du radiateur, est superposé le tirage dû à l'écran.
De la description qui précède les avantages du radiateur selon l'invention ressortiront d'une manière évidente. a) - dans une augmentation, à égalité de poids du radiateur, de la surface en contact avec l'air, b) - dans l'augmentation de la quantité de chaleur transmise à égalité de sur- face en contact avec l'air, c) - dans une réduction au minimum du nombre des éléments à emmagasiner pour réaliser des valeurs données de la surface de transmission et dans une semblable réduction des moyens de fabrication. d) - dans un moindre encombrement en plan et en hauteur, e) - dans une température plus uniforme aux différentes hauteurs dans la pièce à chauffer, f) dans l'abolition du noircissement des parois à la suite de dépôts charbo- neux.
<Desc / Clms Page number 1>
RADIATOR, ACTIVE DRAFT.
This invention relates to an activated draft radiator which consists of a heat exchanger formed by several demountable elements provided with a special fin system of a shape such as when the elements are placed upright and next to it. one on the other, the fins form at least one chimney for activating natural convection, closed on one side at least for part of its height.
The preferred field of application of the invention is in the case where it is necessary to achieve the transmission of heat between two fluids having quite different thermal characteristics (for example water and air) when it is important to reduce to a minimum the pressure losses while achieving the maximum in the transmission coefficient.
In a particular way the radiator, according to the invention, finds its most extensive application in the case in which the movement of the fluid with a reduced coefficient of linear propagation (for example air) takes place by simple convection. natural (in a laminar regime or in the conditions of transition between the laminar regime and the turbulent regime); in this case, therefore, even a small activation of the draft can lead to a substantial improvement in the heat transfer coefficient.
For greater clarity, reference is made to the accompanying drawing in which: FIG. 1 shows the front view of a preferred embodiment of the radiator according to the invention, which is formed by intermediate elements and by two lateral elements at the top, and which is suitable in a way particular to replace the known radiators for heating rooms; fig. 2 is a side section of an intermediate element of FIG. 1 along line C-D;
<Desc / Clms Page number 2>
fig. 3 is a horizontal section along the line A-B of FIGS.
1-2, while: FIGS. 4 to 9 show a second embodiment, of which FIG. 4 is a front view, FIG. 5 a section along the line V-V of FIG. 4, Figures 6 and 7 are cross sections along the line VI-VI and respectively VII-VII of FIG. 5, in the case of a head element, figures 8 and 9, similarly give the same sections for an intermediate element, figures 10, 11, 12, 13 show, in a schematic way modifications in the embodiment of the radiator element and finally FIG. 14 shows a further modification in which the radiator is provided with a screen to further increase the draft.
In the preferred embodiment shown in FIGS. 1-3, the radiator is formed essentially by vertical elements 1 placed side by side, having a double T section, connected by means of nipples, the core 2 of which is hollow to allow passage heating fluid (for example hot water or steam) and the wings 3 of which are placed next to the wings of the next element (or of a closing terminal head 4) so as to form a certain number of vertical ducts (or chimneys) 5 between two successive heating elements, in which ducts the air enters from the bottom according to the arrows E and leaves through the mouth at the top according to the arrows U.
With such an arrangement the considerable advantage is achieved, with regard to ordinary radiators, of activating the draft, preventing the lateral inflow of air between one element and the next and hence increasing the air speed. and therefore the thickness of the boundary layer is reduced, and the thermal transmittance coefficient is increased, while maintaining all the advantages of ordinary radiators which can be decomposed into vertical elements.
Inside (fig. 3) between the main flanges 3 forming the chimney, other fins 6 may be provided which in turn divide the main chimney into secondary chimneys (closed laterally by their entire height, or not) in the aim to further increase the transmission surface of the element.
In order to minimize the resistance to the movement of air by these inner fins 6, while increasing the total heat transmission capacity of each element, said inner fins 6 can be profiled along a line. aerodynamics; can be placed in a checkerboard pattern and can be short, in the direction of the movement of the air streams, in relation to the air speed, so as to use mainly the leading edge of the fins, which is the region where the the heat transfer coefficient is the highest.
This arrangement with the displaced fins, in addition to the thermal advantages indicated above, still has the advantage, from the point of view of the construction, of a greater ease of casting (if the said manufacturing method is chosen). given that the foundry cores remain better linked in their different elements in comparison with the case of continuous fin radiators.
On the other hand, it is obvious that the elements of the radiator according to the invention can also be formed from stamped sheet metal or by some other suitable process without departing from the scope of protection of the invention.
Another advantage of the said fin system, in comparison with ordinary radiators, is that, at equal surface area, the free section for the passage of air is greater and hence there is still an improvement in efficiency. thermal and also a smaller footprint.
<Desc / Clms Page number 3>
Finally, the fins, especially in the air inlet 7 and outlet 8 regions, instead of being straight, can be bent so as to guide the fluid threads in their path, and this is for the purpose of di - reduce the aerodynamic resistance to the passage of air, either to increase the local thermal transmission coefficient by the effect of the curvature of the fins and again to increase the mechanical resistance of the fins themselves. In addition, the chimneys can be provided with control valves not shown in the drawing.
In a second embodiment of the invention corresponding to Figures 4 to 9, the radiator is internally divided into secondary chimneys formed such that their entry and exit section in the room is larger than the section of the same ducts in the central part of their route.
The purpose of this arrangement is to transform the pressure into speed at the input and at the output to operate the reverse transformation of the speed into pressure.
In addition, the internal dividing fins of the different chimneys open into the ambient air with a direction inclined to the vertical, in order to impart to the movement of the air a horizontal component, which has the effect of improve the temperature distribution in the room; in the case, very frequent in practice, where the radiators are placed close to a wall, the same horizontal component has, in addition, the effect of detaching the air current from the wall, preventing the latter from blackening .
According to the preferred embodiment, shown in Figures 4-9, the channels or secondary chimneys into which the main chimney has been subdivided are not continuous from one end of the radiator to the other, but at least once. in their course they open out into a single cavity or "mixing chamber" 9 where they mingle to divide again into several channels in the following stroke. This has the advantage of mixing the different fluid streams together after a first heating period and at the same time serves to create in the mixing chamber the conditions necessary for the movement of the air to be turbulent.
In this embodiment, instead of a single channel 2 for the passage of the hot fluid, there are two channels 2a, 2b.
The elements are symmetrical with regard to the horizontal plane which passes halfway through their height and consequently the vents formed by the ends of the fins 6 can be used indifferently for the outlet or for the entry of air, depending on the way of installation. of the element.
The heads 4 which close the group at the end are also formed (fig. 5, 6, 7) by a double hollow body 2a in which the heating fluid circulates, and are provided with fins 3 and 6, however on only one side. We still have the same condition of symmetry with regard to the horizontal plane at half height so that the left head can also be used on the right by simply turning it over.
In addition, the radiator according to the invention makes it possible to produce different transmission surface values with the same height of the elements, simply by giving a different value to the height of the fins.
The possible combinations can therefore be modified according to customer requirements, with considerable simplification from a constructive point of view, in particular as regards the foundry technique.
The radiators can also be mounted with the exclusion of intermediate elements 1, that is to say by directly coupling two heads 4, for example to heat rooms with a smaller volume, such as bathrooms, entrances, etc.
Finally, the mixing of the fluid threads can be further increased by making intermediate elements in the wall, and in correspondence to
<Desc / Clms Page number 4>
chamber 9, a small window allowing the passage of air from one side of the same element to the other.
Obviously if the radiator has a relatively great height, it is also possible to provide in the same element several mixing chambers.
Figs. 10 and 11 represent the case in which the essential aim of the invention is achieved, to activate the draft by creating air channels by placing the different elements one next to the other, giving them -Here in plan a Z or respectively C shape instead of a double T shape. It is still possible that the region of the element corresponding to the wings is hollow, to allow the circulation of the heating fluid in addition to the circulation that takes place inside or in substitution for the element.
As shown by way of example in FIG. 6, the passage of the feed fluid can be divided into several channels 2a, 2b which can also be profiled in the form of fins, while in the case of FIG. 13 the core of the double T disappears or to put it better is transformed into two connecting channels 10 at the top and 11 at the bottom which connect the vertical channels 2a, 2b chimney with the fins 3.
Fig. 14 shows another possible embodiment of the radiator according to the invention, in the form of a radiator with screen.
In this case, the element 12 is completed by a screen 14 and is placed in an almost closed niche 13 in which the air enters at the bottom according to the arrow E and leaves at the top in the direction U. In this case, when drawing the che - interior risers formed by placing the removable elements of the radiator next to each other, the draft due to the screen is superimposed.
From the foregoing description the advantages of the radiator according to the invention will become evident. a) - in an increase, with equal weight of the radiator, of the surface in contact with the air, b) - in the increase of the quantity of heat transmitted with equal surface area in contact with the air, c) - in a reduction to a minimum of the number of elements to be stored in order to achieve given values of the transmission surface and in a similar reduction of the means of manufacture. d) - in a less space-consuming plan and in height, e) - in a more uniform temperature at the different heights in the room to be heated, f) in the elimination of blackening of the walls as a result of carbon deposits.