MÉMOIRE DESCRIPTIF
TITRE DE L'INVENTION
Système de réchauffement pour cabine de forage DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention se revendique d'un dépôt Provisional des États-Unis sous le numéro 61/064,444 déposé le 6 mars 2008 par les mêmes auteurs et concerne des systèmes de chauffage ambiants et en particulier utilisés pour le réchauffement ou le rafraîchissement d'une cabine de forage dans laquelle se tiennent des foreurs manipulant des tiges de forage de mines d'exploitation d'or.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
DE4141015 de Perosino Alessandro (IT), montre un radiateur pour prestone comprenant des plaques parallèles espacées et à travers lesquelles passent des tubes qui mènent à un plenum.
US7152413 montre un système d'air conditionné qui n'utilise pas de compresseur lorsque l'électricité est fortement demandée.
US2005167169 de Kevin L. Gering and al. (US), montre un système de gestion thermique pour des véhicules.
US4635709 de Frank E. Altoz (US), montre un échangeur de chaleur, deux modes, pour rafraîchir des appareils électroniques. Le système transmet la chaleur vers l'air ambiant à travers des ailerons d'un radiateur.
OBJECTIFS et AVANTAGES
L'objectif général de cette invention est de réchauffer, pendant les temps froids, l'atmosphère ambiante locale de l'habitacle dans lequel travaillent des foreurs d'une mine d'or par exemple.
L'objectif est d'utiliser les gaz chauds en provenance du moteur Diesel, les collecter dans une chambre de type plenum à laquelle sont connectés un nombre de petits tuyaux qui passent devant un ventilateur pour recevoir un mouvement d'air frais. De plus, durant les périodes chaudes, le même système peut être utilisé
pour rafraîchir l'atmospère. Le réchauffement/rafraîchissement se fait enutilisant des gaz d'échappement du moteur Diesel des appareils de forage, gaz qui vont dans un second plénum et sont refroidis avant d'être déchargés à l'atmosphère.
Le système et son dispositif seront mieux compris en se référant aux dessins ci-mentionnés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
FIG.l est une image d'un radiateur monté sur un moteur.
FIG.2A est une vue de côté du système de la FIG.l FIG.2B est une vue de côté selon la ligne B-B de la FIG.2A
FIG.2C est une coupe selon la ligne C-C de la FIG.2B
FIGs.3A et 3B sont des perspectives d'un ventilateur.
DESCRIPTION DE RÉALISATIONS PRÉFÉRENTIELLES
Dans la description qui suit et dans les dessins qui l'accompagnent, les chiffres semblables renvoient à des parties identiques dans les diverses figures.
La FIG.1 montre un moteur de forage 20 connecté à un circuit 22 d'échange thermique dans lequel un tuyau 24 récupère les gaz d'échappement 23 provenant du moteur 20. On voit la direction des gaz encore chauds 26 entrant par un point d'entrée 27 dans un plenum de réception 28 et se déchargeant dans une tuyauterie 29. Si on veut rafraîchir l'atmosphère, on peut ajouter de la DESCRIPTIVE MEMORY
TITLE OF THE INVENTION
Drilling cabin warming system FIELD OF THE INVENTION
The present invention claims a Provisional deposit of United States under number 61 / 064,444 filed March 6, 2008 by the same authors and relates to ambient heating systems and in particular used for warming or refreshment of a drill cabin in which hold drillers handling mine drill pipes gold mining.
DESCRIPTION OF THE PRIOR ART
DE4141015 from Perosino Alessandro (IT), shows a radiator for prestone comprising parallel plates spaced and across which pass tubes that lead to a plenum.
US7152413 shows an air conditioning system that does not use compressor when electricity is highly demanded.
US2005167169 to Kevin L. Gering et al. (US), shows a system thermal management for vehicles.
US4635709 Frank E. Altoz (US), shows a heat exchanger heat, two modes, to refresh devices e. The system transmits heat to the ambient air through the fins of a radiator.
OBJECTIVES and BENEFITS
The general objective of this invention is to warm, during cold weather, the local ambient atmosphere of the passenger compartment in which work drillers of a gold mine for example.
The goal is to use hot gases from the engine Diesel, collect them in a plenum chamber to which are connected a number of small pipes passing in front of a fan to receive a fresh air movement. Moreover, during warm periods, the same system can be used to refresh the atmosphere. Warming / cooling is using diesel engine exhaust drilling rigs, gases that go into a second plenum and are cooled before being discharged into the atmosphere.
The system and its device will be better understood by referring to the drawings mentioned above.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 is an image of a radiator mounted on an engine.
FIG. 2A is a side view of the system of FIG.
FIG.2B is a side view along line BB of FIG.2A
FIG. 2C is a section along line CC of FIG. 2B
FIGS. 3A and 3B are views of a fan.
DESCRIPTION OF PREFERENTIAL ACHIEVEMENTS
In the description that follows and in the drawings that accompany it, similar numbers refer to parts identical in the various figures.
FIG. 1 shows a drilling motor 20 connected to a circuit 22 of heat exchange in which a pipe 24 recovers the gases 23 exhaust from the engine 20. We see the direction still hot gases 26 entering through an entry point 27 into a reception plenum 28 and discharging into a pipe 29. If we want to refresh the atmosphere, we can add
2 glace dans le plenum 28, l'air froid résultant peut s'échapper par la tuyauterie 29 causant ainsi le refroidissement de l'air ambiant.
La FIG.2A montre un ventilateur 44 soufflant l'air au-dessus d'un certain nombre de tuyaux dans lesquels les gaz chauds qui y circulent sont refroidis.
La FIG.2B montre les extrémités de la tuyauterie 29 alignés le long du plenum 28 et des rangées de tuyaux 34, de dimensions 2 pouces, alignés horizontalement et faisant face au ventilateur 44. Les extrémités des tuyaux 34 s'enfoncent dans un second plenum 36 de distribution. On peut voir aussi le tuyau de sortie 40 et sa sortie 42.
La FIG.2C montre le ventilateur 44 faisant face aux tuyaux 34.
La FIG.3A montre le ventilateur 44 dans une position frontale.
La FIG.3B montre le ventilateur 44 dans une position dorsale avec vue sur les tuyaux horizontaux 34.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Un dispositif de chauffage ambiant destiné à récupérer l'énergie d'un moteur stationnaire pour chauffer une cabine ou la rafraîchir dans les périodes plus chaudes de l'année. Le dispositif permet de récupérer les gaz d'échappement d'un moteur Diesel d'un appareil de forage, transmet ces gaz vers un premier plenum de réception destiné à recueillir une bonne quantité de ces gaz d'échappement. Le plenum de réception transmet les gaz vers un système de tuyauterie qui est refroidi par l'action d'un ventilateur. Les gaz refroidis sont dirigés vers un second plenum de distribution qui les évacue dans l'atmosphère.
j Le dispositif de chauffage peut être composé d'une cage de radiateur amovible dans lequel seront installés un point d'entrée des gaz chauds dans le plenum de réception, le système de tuyauterie qui transmet les gaz, le ventilateur qui le refroidit, le second plenum de distribution ainsi que le tuyau de sortie des gaz vers l'atmosphère.
Tuyauterie :
Le tuyau d'entrée 24 est typiquement de 4 pouces de diamètre et la vélocité typique des gaz provenant de l'échappement du moteur est de 5 mètres par seconde à une température estimée à plus de 200 degrés C. La section du plénum de réception 28 est préférablement de 6 pouces par 5 pouces et sa hauteur est de 24 pouces. La section faisant face aux tuyaux localisés devant le ventilateur est de 6 par 24 = 144 po.ca. L'aire de 12 tuyaux de 2 pouces en section est de 12 x J] x 22/4 égale 37.68 pouces carrés.
Le ventilateur propulse de l'air sur une surface de 21 pouces par 21 pouces, ce qui donne 441 pouces carrés. La surface du ventilateur est considérablement plus étendue que la surface des tuyaux. Il y aura donc un bon transfert de chaleur.
Dans notre invention, les gaz chauds provenant de la combustion du moteur s'accumulent dans un premier plenum, à une pression résultant du volume et de la température des gaz chauds générés par le moteur puis ils s'échappent par des tuyaux de jonction 34 vers un second plenum à partir duquel ils sont éliminés à
l'extérieur. Lors du passage des gaz chauds dans les tuyaux de jonction, ceux-ci se réchauffent et émettent une chaleur. Cette chaleur émise est dissipée par un ventilateur situé face aux tuyaux de jonction et propagée dans l'air ambiant de la cabine.
Les gaz chauds refroidis occupent un volume réduit et donc une pression plus basse qui leur permet d'être repoussés vers un silencieux 42 et vers l'extérieur. La géométrie requise pour réaliser cette expulsion sans pompe ni autre élément externe est typiquement comme suit : un tuyau de sortie d'un moteur est de 4 po. de diamètre soit 12 po.ca ; le premier plénum est un parallélépipède de largeur à l'entrée de 5 po. par 5 po., soit 25 po. ça et placé verticalement pour former une hauteur de 20 po., donnant une surface de 5x20=100 po.ca., dans laquelle surface il peut y avoir un nombre d'ouvertures de, par exemple, 18 de 2 po.
De diamètre, soit 50 po.ca., pour des tuyaux de jonction de 21 po.de long, soit une surface de contact de 66 po.ca. Le second plenum peut avoir une sortie équivalente à l'entrée du premier plenum car le volume ou le débit qui y passe peut être réduit de 50% si la température tombe de 800 à 400 degrés Kelvin.
RÉSUMÉ
Lorsque les gaz chauds, en provenance du moteur, qui circulent dans le tuyau 24 pénètrent dans le premier plenum 28, ils sont aspirés vers des ouvertures 35 dans le plenum qui conduisent à la tuyauterie 29 et au plenum de distribution 36. Ces ouvertures qui correspondent à des sorties de gaz du premier plenum et des entrées du second plenum, ont une aire combinée plus grande que la largeur de la tuyauterie 29.
Les parois de la tuyauterie absorbent la chaleur des gaz. Un ventilateur 44 placé face à la tuyauterie la refroidit. Le ventilateur peut être remplacé par un extracteur de chaleur. Les gaz ainsi refroidis ont une pression plus basse de même que l'espace qu'ils occupent dans le second plenum est réduit.
Lorsque le second plenum se remplit, la pression augmente et les gaz sont poussés vers une ouverture menant au tuyau de sortie 40 et évacués à l'extérieur par le silencieux 42.
Dans des conditions climatiques de grand froid le ventilateur peut être remplacé par un générateur de chaleur.
D'autres objets et champs d'application de la présente invention se dégageront de la présente description au fur et à mesure qu'une personne versée dans l'art prendra connaissance des divers aspects de l'invention. Les présentes descriptions, aussi détaillées soient elles, ne présentent que des applications préférées de l'invention et ne sont données qu'à titre d'illustration. Il est entendu que toute personne ingénieuse et expérimentée dans le domaine pourra y apporter divers changements et adaptations et ce, sans que l'application réalisée ne sorte de la portée de la présente invention. Il est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations peuvent être apportées sans que l'objet s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.
LÉGENDE
20. Moteur de forage 22. Circuit d'échangeur 23. Gaz chauds 24. Tuyau d'origine 26. Gaz d'échappement 27. Point d'entrée 28. Plenum de réception 29. Tuyauterie de récupération 34. Tuyaux en rangée 35. Ouvertures de sortie du plénum de réception et d'entrée du plénum de distribution 36. Plenum de distribution 40. Tuyaux de sortie 42. Point de sortie 44. Ventilateur 2 ice in the plenum 28, the resulting cold air can escape by the pipework 29 thus causing the cooling of the air ambient.
FIG. 2A shows a fan 44 blowing air over a number of pipes in which the hot gases that circulate are cooled.
FIG. 2B shows the ends of the pipe 29 aligned with the along the plenum 28 and rows of pipes 34, of dimensions 2 inches, aligned horizontally and facing the fan 44. The ends of the pipes 34 sink into a second plenum 36 of distribution. We can also see the outlet pipe 40 and its exit 42.
FIG. 2C shows the fan 44 facing the pipes 34.
FIG. 3A shows the fan 44 in a frontal position.
FIG. 3B shows the fan 44 in a back position with view of the horizontal pipes 34.
SUMMARY OF THE INVENTION
An ambient heating device for recovering energy a stationary engine to heat a cabin or the refresh in the warmer times of the year. The device allows to recover the exhaust of an engine Diesel from a drilling rig, transmits these gases to a first receiving plenum to collect a good amount of these exhaust gases. The reception plenum transmits the gases to a piping system that is cooled by the action of a fan. The cooled gases are directed to a second plenum distribution which evacuates them into the atmosphere.
j The heating device may be composed of a cage of removable radiator in which will be installed a point of entry hot gases in the receiving plenum, the system of piping that transmits the gases, the fan that cools it, the second distribution plenum and the outlet pipe of the gas to the atmosphere.
Piping:
The inlet pipe 24 is typically 4 inches in diameter and the typical velocity of gases from the engine exhaust is 5 meters per second at a temperature estimated at more than 200 degrees C. The section of the reception plenum 28 is preferably 6 inches by 5 inches and its height is 24 inches. The section facing the pipes located in front of the fan is 6 by 24 = 144 in. The area of 12 pipes of 2 inches in section is 12 x J] x 22/4 equals 37.68 square inches.
The fan propels air over an area of 21 inches per 21 inches, which gives 441 square inches. The surface of fan is considerably larger than the surface of the pipes. There will be a good heat transfer.
In our invention, hot gases from combustion engine accumulate in a first plenum, at a pressure resulting from the volume and temperature of the generated hot gases by the engine then they escape through junction pipes 34 to a second plenum from which they are eliminated to outside. During the passage of hot gases in the pipes of junction, they warm up and emit heat. This emitted heat is dissipated by a fan facing the junction pipes and propagated in the ambient air of the cabin.
The cooled hot gases occupy a reduced volume and therefore a lower pressure which allows them to be pushed back to a silencer 42 and outward. The geometry required for to realize this expulsion without pump or other external element is typically as follows: an output pipe of an engine is 4 in. in diameter is 12 in. the first plenum is a parallelepiped wide at the entrance of 5 ". by 5 inches, or 25 in. that and placed vertically to form a height of 20 inches, giving an area of 5x20 = 100 in. in which surface it There may be a number of openings of, for example, 18 in.
50 "diameter, for 21" junction hoses po.de long, a contact area of 66 in. The second plenum can have an output equivalent to the input of the first plenum because the volume or flow that passes through it can be reduced by 50% if the temperature falls from 800 to 400 degrees Kelvin.
ABSTRACT
When the hot gases, coming from the engine, circulating in the pipe 24 penetrate the first plenum 28 they are sucked towards openings in the plenum which lead to the piping 29 and plenum distribution 36. These openings which correspond to gas outflows from the first plenum and entrances of the second plenum, have a combined area larger than the width of the piping 29.
The walls of the pipes absorb the heat of the gases. A
fan 44 placed in front of the pipe cools it. The fan can be replaced by a heat extractor. The thus cooled gases have a lower pressure as well as the space they occupy in the second plenum is reduced.
When the second plenum fills up, the pressure increases and the gases are pushed towards an opening leading to the outlet pipe 40 and evacuated outside by the silencer 42.
In cold weather conditions the fan can be replaced by a heat generator.
Other objects and fields of application of the present invention will come out of this description as and when a person skilled in the art will become acquainted with the various aspects of the invention. The present descriptions, also detailed, they only present applications preferred embodiments of the invention and are given only illustration. It is understood that any ingenious person and experienced in the field can make various changes and adaptations without the application being made the scope of the present invention. It is understood that the embodiment of the present invention which has been described above.
above, with reference to the accompanying drawings, has been given as indicative and in no way limiting, and that modifications and adaptations can be made without the object deviating both of the scope of the present invention.
LEGEND
20. Drilling motor 22. Exchanger circuit 23. Hot gases 24. Original pipe 26. Exhaust gas 27. Entry point 28. Reception Plenum 29. Recovery piping 34. Row hoses 35. Exit openings from the reception and entry plenum of the distribution plenum 36. Distribution Plenum 40. Exit pipes 42. Exit point 44. Fan