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"Perfectionnements aux échangeurs de chaleur utilisas comme appareils de chauffage".
La présente invention est relative à des échan- geurs de chaleur destinés à être utilisés comme appareils de chauffage et plus particulièrement à des changeurs de chaleur du type comportant un élément tubulaire permettant la circula- tion d'un fluide de chauffage, cet élément étant disposé d'un côté et près d'un panneau de sorte que la chaleur amenée à ce panneau depuis le fluide de chauffage est envoyée vers l'espace à chauffer se situant du côté du Panneau, opposé à l'élément.
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Avec des changeurs de chaleur de co type, la somme de chaleur fournio par le panneau avant dépend do la somme de chaleur ame- née à ce panneau depuis le fluide de chauffage et un but de la présente invention est de procurer un échangeur de chaleur du type ci-dessus, dans lequel la conduction de chaleur depuis le fluide de chauffage vers le nanneau est améliorée.
Suivant la présente invention, un échangeur de chaleur du type mentionné comprend une série de sections com- prenant chacune une partie formant âme et des éléments formant flasques, agencés de telle sorte que les âmes des sections for- ment un panneau avant, et au moins un tube pour la circulation d'un fluide de chauffage, la ou les tubes s'étendant à travers des perforations pratiquées dans les flanques des sections et étant disposas de manière qu'au moins une partie importante de leur pourtour soit en relation directe de conduction thermique avec les bords des perforations.
Chaque tube est de préférence entouré par des colliers, chacun de ceux-ci s'étendant depuis le bord d'une per- foration parallèlement au panneau avant, le tube étant dilata dans les colliers de sorte que ceux-ci agrippent ce tube. Les colliers sont, de façon convenable, formés d'une pièce avec les flasques des sections par déplacement latéral de la matière de ces flasques.
La plupart des sections sont, de préférence, d' une section transversale en forme de U, comportant une âme et deux côtés perpendiculaires à celle-ci, et elles sont agencées côte à cote en étant pourvues de colliers s'étendant vers l'in- térieur à partir des côtés ci-dessus.
L'échangeur de chaleur comporte, de manière con- venable, un certain nombre de tubes droits dont chacun s'étend à travers les perforations pratiquées dans les côtés des sec- tions et qui sont reliés en serpentin par des coudes prévus aux
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extrémités de ces tubes droits en vue de former une canalisa * tion continue.
L'échangeur de chaleur peut comprendra paiement, de manière avantageuse, un panneau arrière en matière isolante et réfléchissante, afin de réduire au minimum la perte de cha- leur par l'arrière de l'échangeur de chaleur.
Dans une forme de réalisation, l'échangeur de chaleur peut être fermé aux extrémités des sections. Suivant une autre forme de réalisation, l'échangeur peut présenter des ouvertures au sommet et au bas des sections, ou bien près de ce sommet et de ce has, pour la circulation d'air à travers ces sections.
L'invention sera maintenant décrite, à titre d' exemple, aveu référence aux dessins annexés.
La Figure 1 est une vue en élévation d'une forme de réalisation d'un échangeur de chaleur suivant l'invention.
La Figure 2 est une vue de dessous de cet échan- geur, prise en coupe suivant la ligne 11-11 de la Figure 1.
La figure 3 est une vue latérale de cet échangeur, en coupe suivant la ligne III-III de la Figure 1.
La Figure 4 est une vue en plan et en coupe, à plus grande échelle, d'un élément en forme de U utilisé dans cet échangeur.
La Figure 5 est une vue isométrique d'une autre forme de réalisation d'échangeur de chaleur, .
L'échangeur de chaleur représenté aux Figures 1, 2 et 3 consiste essentiellement en un panneau avant 10 espace d'un panneau arriéra 11, avec prévision d'un élément de chauffa- ge 12 entre ces panneaux, le panneau avant 10 étant constitue d' un certain nombre de sections à flasques qui sont embouties en partant d'un métal d'une haute conductivité thermique, par exemple de l'aluminium.
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Les sections à flasques comprennent une série d'éléments identiques 13 en forme de U, montre? en déteil à la Fipure 4, chacun de ces éléments comportant: une âme 14 et deux flasques n'étendant vers l'arrière 15 et 16 qui déterminent la dimension de l'échangeur de chaleur, de l'avant vers l'arrière.
Le long du bord arrière du flasque 16, une lèvre 17 s'étend parallèlement à l'âme 14, vers l'intérieur de l'élé- ment en forme de U. Dans chaque flasque 15 et 16, sont formas des trous circulaires 18, prévus à un endroit identique dans chaque élément 13, le métal déplace latéralement à partir des trous étant refoulé dans 1' élément en forme de U de manière à former des colliers s'étendant vers l'intérieur 19, qui sont donc formes d'une pièce avec les flasques 15 ou 16 de cet élé- ment en U.
Près de l'extrémité supérieure de chaque âme 14, est formée une grille 20 réalisée en repoussant vers l'extérieur des parties de l'âme 14 de manière à former des auvents s'ouvrant vers le bas.
Les pièces 13 se disposent côte à côte de manière que le flasque 15 d'une de ces pièces so situe contre le flasque 16 de la pièce adjacente, les âmes 14 formant une surface plane et les troua 18 de ces pièces 13 étant alignés en rangées. Une pièce en U peu profonde 21, comportant une âmo- 22 et de courts flasques s'étendant vers l'arrière 23,est fixée au flasque libre 15 da la pièce en U 13 qui se trouve à une extrémité de la ran- gée de telles pièces* en rivant un flasque 23 au flasque libre 15, de sorte que l'âme .22 s'étend dans le plan des âmes 14,,
et une pièce en U peu profonde identique 21 est fixée de façon semblable au flasque libre 16 de la pièce en U 13 qui se trouve à l'autre extraite de la série de pièces en U.
Un élément 24, en forme de cornière, comportant une âme 25, un court flasque s'étendant vers l'arrière 26 et un flasque profond 27 s'étendant également vers l'arrière, est fixé
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de façon semblable à chaque extrémité do la série d'ânes 14 et @ 22, en rivant le flanque 26 au flasque libre 23. Le flasque pro- fond 27 de chaque élément en forme de cornière comporte un re- bord 28 s'étendant depuis son bord arrière, parallèlement à l' âme 25. Des pièces en U peu profondes 21 et des éléments en for- me de cornières 24 comportent une série d'ouvertures semblables aux ouvertures 20 des pièces on U 13.
La série des âmes 25, 22, 14.....14, 22 et 25 nt formule panneau avant 10 de l'échangeur de chaleur,
Un morceau de tube 29 ayant à peu près le même diamètre extérieur que celui des trous 18 passe dans les colliers 19 de chaque rangée de trous alignés 18, les extrémités de chaque tube'se situant à peu près suivant l'axe de symétrie longitudina- le des pièces en U 21. Le tube est formé d'un métat, tel que le cuivre, qui est de conductivité thermique élevée et qui convient pour transférer un fluide chaud, tout en étant capable d'être dilaté par pression.
Les divers morceaux de tube sont relias en- semble à la manière d'un serpentin par des coudes 30 soudés à leurs extrémités, de manière à former une canalisation 12 conve- nant pour le passage de vapeur, d'eau chaude ou d'un autre milieu de chauffage. Le tube est soumis à une dilatation de manière à ce qu'il se serre étroitement contre les colliers 19 qui l'entourent, ce qui maintient ainsi les pièces en U 13 en place. La dilatation du tube peut être réalisée par voie hydraulique, à une pression d'environ 3.000 livres par pouce carré au maximum jusqu'à 1.300 livres par pouce carré au minimum.
Chaque tube peut encore être dilaté par voie pneu- matique, en tirant une cartouche à travers un tel tube, auquel cas les coudes 30 ne sont montés sur les extrémités des tubes qu' après la dilatation de ceux-ci.
Une extrémité de la canalisation 12 passe à tra- vers le flasque 27 prévu à une extrémité de l'ensemble des sec-
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tions à flasques pour former un conduit d'entrée 31 pour le fluide chaud, tandis que l'autre extrémité de la canalisation 12 forme da manière similaire un conduit de sortie 32 à l'autre ex- traite de l'ensemble. Un panneau arrière 11, convenablement for- mé d'acier doux, est fixé aux lèvres 17 et 28 et il peut être pourvu de dispositifs grâce auxquels l'échangeur de chaleur peut être attaché à une paroi. Un couvercle 33 complète l'échangeur de chaleur,
Un robinet de purge peut être prévu dans le mor- ceau 29 le plus élevé de la canalisation 12.
Dans cet échangeur de chaleur, on procure une grande surface de contact entre la canalisation emportant le fluide chaud et les flasques des sections, et en conséquence, on obtient une conduction améliorée de chaleur depuis le fluide vers le panneau avant. En conséquence, tandis que de la chaleur est fournie par l'échangeur de chaleur par convection (l'air froid étant aspiré dans le fond ouvert de l'échangeur lorsqu' il est vertical, puis chauffe en contact avec la canalisation 12 et les surfaces internes des sections et débité par les auvents situés près du sommet du panneau avant), une chaleur considéra- ble est également fournie par rayonnement à partir du panneau avant.
L'effet de convection peut encore être augmente si un flasque de chaque section 13 ou 21 est incliné vers l'in- térieur suivant sa longueur entre le trou 18 et l'arrière de la section, de manière à augmenter la surface de métal chauffa, avec laquelle l'air en circulation est en contact.
Pour certains besoins, il est désirable que l' échancur de chaleur débite le maximum de chaleur par rayonne- ment; la Figure 5 montre un échangeur de chaleur conçu pour agir de la sorte.
Cet échangeur de chaleur est similaire d'une ma.
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nière générale à celui qui a été décrit ci-dessus, mais il dif- féra en ce que les sections à flasques, dont le panneau avant est formén'ont/pas d'ouvertures formant auvents dans leurs âmes, et en ce que il y a un couvercle inférieur 34 en plus du couver- cle 33. Entre le panneau arrière 11 et l'ensemble des sections à flasques, est disposée une tôle réfléchissant vers l'avant 35 afin de réduire la perte de chaleur par l'arrière du panneau 11.
L'émission de chaleur par rayonnement peut encore être améliorée en noircissant le panneau avant. Lorsque cet échangeur de cha- leur est placé horizontalement, par exemple sur un plafond, la chaleur fournie par conve@tion est maintenue à une valeur minimum.
REVENDICATIONS
1. Un échangeur de chaleur destiné à être utilisé comme appareil)de chauffage, du type comportant un élément tubu- laire pour la circulation d'un fluide chauffant, cet élément é- tant disposé d'un côte et près d'un panneau de sorte que la cha- leur amenée vers le panneau depuis le fluide chauffant est débi- tée vers l'espace à chauffer se situant du côté du panneau, op- posé à l'élément susdit, cet échangeur de chaleur comprenant une série de sections comportant chacune une portion formant âme et des éléments formant flasques agencés de telle sorte que les â- mes des sections forment un panneau avant, et au moins un tube pour la circulation du fluide chauffant,
le ou les tubes s'é- tendant à travers des perforations pratiquées dans les flasques des sections et étant disposés de manière qu'au moins une par- tie importante de leur pourtour soit en relation de conduction thermique directe avec les bords des perforations.
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"Improvements to heat exchangers used as heating devices".
The present invention relates to heat exchangers intended for use as heating apparatus and more particularly to heat changers of the type comprising a tubular element allowing the circulation of a heating fluid, this element being arranged on one side and near a panel so that heat supplied to that panel from the heating fluid is sent to the space to be heated located on the side of the Panel, opposite the element.
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With co-type heat changers, the amount of heat supplied by the front panel depends on the amount of heat supplied to that panel from the heating fluid and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger for the front panel. above type, in which the heat conduction from the heating fluid to the n-ring is improved.
According to the present invention, a heat exchanger of the type mentioned comprises a series of sections each comprising a core part and flange members, arranged so that the cores of the sections form a front panel, and at least a tube for the circulation of a heating fluid, the tube or tubes extending through perforations made in the flanks of the sections and being arranged so that at least a significant part of their periphery is in direct conduction relation thermal with the edges of the perforations.
Each tube is preferably surrounded by collars, each of these extending from the edge of a perforation parallel to the front panel, the tube being expanded in the collars so that they grip that tube. The collars are suitably formed integrally with the flanges of the sections by lateral displacement of the material of these flanges.
Most of the sections are preferably of a U-shaped cross section, having a core and two sides perpendicular thereto, and they are arranged side by side with collars extending inward. - interior from the sides above.
The heat exchanger conveniently comprises a number of straight tubes, each of which extends through the perforations made in the sides of the sections and which are connected in a serpentine manner by bends provided at the ends.
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ends of these straight tubes to form a continuous channel.
The heat exchanger may advantageously comprise a rear panel of insulating and reflective material, in order to minimize heat loss through the rear of the heat exchanger.
In one embodiment, the heat exchanger can be closed at the ends of the sections. According to another embodiment, the exchanger may have openings at the top and at the bottom of the sections, or else near this top and this has, for the circulation of air through these sections.
The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is an elevational view of one embodiment of a heat exchanger according to the invention.
Figure 2 is a bottom view of this exchanger, taken in section along line 11-11 of Figure 1.
Figure 3 is a side view of this exchanger, in section along line III-III of Figure 1.
Figure 4 is a plan and sectional view, on a larger scale, of a U-shaped element used in this exchanger.
Figure 5 is an isometric view of another embodiment of a heat exchanger,.
The heat exchanger shown in Figures 1, 2 and 3 consists essentially of a front panel 10 in the space of a back panel 11, with provision for a heating element 12 between these panels, the front panel 10 being constituted of a number of flanged sections which are stamped from a metal of high thermal conductivity, eg aluminum.
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The flanged sections include a series of identical U-shaped elements 13, shows? like Fipure 4, each of these elements comprising: a core 14 and two flanges extending towards the rear 15 and 16 which determine the dimension of the heat exchanger, from the front to the rear.
Along the rear edge of the flange 16, a lip 17 extends parallel to the web 14, towards the interior of the U-shaped element. In each flange 15 and 16, circular holes 18 are formed. , provided at an identical location in each member 13, the metal displaces laterally from the holes being forced into the U-shaped member so as to form inwardly extending collars 19, which are therefore shaped like a U-shaped member. a part with the flanges 15 or 16 of this U-shaped element.
Near the upper end of each core 14, there is formed a grid 20 made by pushing outwardly parts of the core 14 so as to form downwardly opening canopies.
The pieces 13 are arranged side by side so that the flange 15 of one of these pieces is located against the flange 16 of the adjacent piece, the webs 14 forming a flat surface and the holes 18 of these pieces 13 being aligned in rows . A shallow U-piece 21, having a core 22 and short rearwardly extending flanges 23, is attached to the free flange 15 of the U-piece 13 which is at one end of the row of. such parts * by riveting a flange 23 to the free flange 15, so that the web .22 extends in the plane of the webs 14 ,,
and an identical shallow U-piece 21 is similarly attached to the free flange 16 of the U-piece 13 which is at the other taken out of the set of U-pieces.
A member 24, in the form of an angle, comprising a web 25, a short flange extending rearwardly 26 and a deep flange 27 also extending rearwardly, is fixed.
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similarly at each end of the series of asses 14 and 22, riveting the flank 26 to the free flange 23. The deep flange 27 of each angle member has a flange 28 extending from it. its rear edge, parallel to the web 25. Shallow U-pieces 21 and angle-shaped members 24 have a series of openings similar to the openings 20 of U-pieces 13.
The series of cores 25, 22, 14 ..... 14, 22 and 25 nt formula front panel 10 of the heat exchanger,
A piece of tube 29 having approximately the same outside diameter as that of the holes 18 passes through the collars 19 of each row of aligned holes 18, the ends of each tube lying approximately along the longitudinal axis of symmetry. The U-shaped pieces 21. The tube is formed of a metat, such as copper, which is of high thermal conductivity and which is suitable for transferring hot fluid, while being capable of being expanded by pressure.
The various pieces of tubing are joined together in a coil-like fashion by elbows 30 welded at their ends, so as to form a conduit 12 suitable for the passage of steam, hot water or gas. other heating medium. The tube is expanded so that it squeezes tightly against the collars 19 which surround it, thereby holding the U-pieces 13 in place. Tube expansion can be accomplished hydraulically, at a pressure of about 3,000 pounds per square inch maximum up to 1,300 pounds per square inch minimum.
Each tube can be further expanded pneumatically, by pulling a cartridge through such tube, in which case the elbows 30 are not fitted to the ends of the tubes until after expansion thereof.
One end of the pipe 12 passes through the flange 27 provided at one end of the set of sec-
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flanges to form an inlet duct 31 for the hot fluid, while the other end of the pipe 12 similarly forms an outlet duct 32 at the other end of the assembly. A rear panel 11, suitably formed of mild steel, is attached to lips 17 and 28 and can be provided with devices by which the heat exchanger can be attached to a wall. A cover 33 completes the heat exchanger,
A purge valve may be provided in the uppermost section 29 of line 12.
In this heat exchanger, a large contact area is provided between the pipe carrying the hot fluid and the flanges of the sections, and as a result, improved conduction of heat from the fluid to the front panel is obtained. As a result, while heat is supplied by the convection heat exchanger (cold air being drawn into the open bottom of the exchanger when it is vertical, then heats up in contact with line 12 and the surfaces internal sections and fed through the canopies located near the top of the front panel), considerable heat is also supplied by radiation from the front panel.
The convection effect can be further increased if a flange of each section 13 or 21 is inclined inwardly along its length between hole 18 and the rear of the section, so as to increase the area of metal heated. , with which the circulating air is in contact.
For some purposes, it is desirable that the heat exchanger discharge the maximum amount of heat by radiation; Figure 5 shows a heat exchanger designed to do this.
This heat exchanger is similar to a ma.
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general to that which has been described above, but it will differ in that the flanged sections, of which the front panel is formed, have / no canopy openings in their cores, and in that there are has a lower cover 34 in addition to cover 33. Between the rear panel 11 and the assembly of the flanged sections, there is a forward reflecting sheet 35 in order to reduce heat loss through the rear of the panel. 11.
Radiant heat emission can be further improved by blackening the front panel. When this heat exchanger is placed horizontally, for example on a ceiling, the heat supplied by convection is kept at a minimum value.
CLAIMS
1. A heat exchanger intended to be used as a heating apparatus, of the type comprising a tubular element for the circulation of a heating fluid, this element being disposed on one side and near a panel of so that the heat supplied to the panel from the heating fluid is delivered to the space to be heated located on the side of the panel, opposite the aforesaid element, this heat exchanger comprising a series of sections comprising each a core portion and flange members arranged such that the webs of the sections form a front panel, and at least one tube for the circulation of the heating fluid,
the tube or tubes extending through perforations made in the flanges of the sections and being arranged so that at least a substantial part of their periphery is in direct thermal conduction relation with the edges of the perforations.
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