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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;
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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.
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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
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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.