Appareil échangeur de température. La présente invention a pour objet un ap pareil échangeur .de température pour fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient présentant plusieurs cloisons disposées de manière à constituer des chambres placées les unes dans les autres et communiquant entre elles en des points situés alternativement aux extrémités opposées desdites chambres,
en ce qu'il comprend en outre des moyens tels qu'un échange de température a lieu entre ces moyens et le fluide s'écoulant dans les chambres.
Les chambres placées les unes dans les autres sont de préférence disposées de ma nière à être pratiquement coaxiales, des es paces annulaires séparant lesdites cloisons des chambres, de telle sorte que :du fluide intro duit dans l'appareil doit suivre un parcours sinueux en passant successivement dans les différentes chambres.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appa reil faisant l'objet :de la présente invention. La fig. 1 est une coupe -longitudinale à travers ledit appareil; La fig. 2 est une vue en coupe d'un détail de d'appareil représenté à la fig. 1;
La fig. 3 est une vue en plan de l'appa reil représenté à la fig. 1, et la fig. 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la fig. 1, vue dans la :direction des flèches.
L':appareil représenté est destiné plus par- ticulièrement au chauffage de d'eau. Il com- porte une plaque de base 1 et une plaque su périeure 2 en plusieurs parties. Ces deux pla ques sont de forme circulaire et sont reliées par une paroi externe 3 cylindrique.
La pa roi 3 -est filetée intérieurement à ses deux ex trémités pour coopérer avec un filet .externe formé sur des plaques 1 et 2. Afin d'obtenir un joint êtanehe aux liquides entre la paroi 3 .et les plaques 1 et 2, des rondelles 4 sont' interposées :entre ces parties. La plaque 1 pré sente une ouverture centrale dans laquelle une tuyère 5 d'alimentation est vissée.
Une vue en coupe à travers la. tuyère 5 est repré sentée à la fig. 2 et montre que des ouver tures 6 d'alimentation sont formées clans la, tuyère. Comme représenté à la fig. 1, les ou vertures 6 sont inclinées vers le haut à. partir du centre creux de la tuyère d'alimentation vers l'extérieur de cette dernière, et la fig. 2 montre que les ouvertures sont disposées tan- gentiellement à la tuyère. La tuyère d'ali mentation 5 est bloquée en place sur la pla que 1 au moyen d'un écrou de fixation 7 et d'une rondelle 8 interposée.
La partie 5A inférieure filetée de la tuyère sert d'organe de fixation pour un tuyau d'alimentation.
Une. eleison cylindrique 9 est portée par la plaque 1 autour de la tuyère d'al_menta.- tion 5. Cette cloison 9 est de longueur telle qu'il se trouve un petit jeu entre son extré mité supérieure et la paroi intérieure de la plaque 2 d'extrémité supérieure. Une cloison concentrique 10 est également portée par la plaque 1 et d'autres cloisons du même genre 11 et 12 ;sont prévues. Toutes les cloisons con centriques portées parla plaque 1 d'extrémité se terminent près de la plaque d'extrémité 2.
Cette dernière porte également deux cloisons cylindriques 13 et 14 disposées concentrique ment. La plaque d'extrémité 2 présente une ouverture centrale qui a un plus grand dia mètre du côté extérieur de la plaque. La. par tie de l'ouverture de plus grand diamètre est taraudée intérieurement en 15, pour recevoir une douille 16 filetée extérieurement. La douille 16 présente des rainures 17 taillées à.
travers sa face supérieure, destinées à rece- voir un tournevis ou un Une en veloppe cylindrique 18, présentant une em bouchure munie d'une bride 19, est mainte nue dans l'ouverture centrale de la plaque 2, une pièce de garniture 20 appropriée étant placée entre l'épaulement de la. plaque et l'embouchure à bride 19 de l'enveloppe 18.
L'extrémité inférieure de l'enveloppe cy@in- drique 18 est fermée, mais cette enveloppe est laissée libre à son extrémité supérieure en vue de l'introduction d'un élément chauffant.
La plaque 2 d'extrémité supérieure est faite en deux parties distinctes 2A et 2B. La parie 2B a la fortne d'un anneau de section en<B>T</B> renversé, tandis que la. partie 2.1 a. la forme d'un anneau de section pratiquement en 8, les deux parties étant reliées l'une à l'autre au moyen d'une coquille cylindrique creuse 21.
La. coquille 21 s'ajuste entre les cloisons <B>10</B> et 11 portées par la plaque d9ex- trémité inférieure 1 et elle présente une em bouchure munie d'une bride 22 reposant sur des rondelles 23 de garniture. Un écrou 24 de forme annulaire est disposé de manière à venir en prise avec un filet .de la partie 2A de la plaque 2 et pour maintenir un côté de l'embouchure de la coquille sur son siège dans la partie 2A.
Un autre écrou annulaire 25 vient en prise avec un filet de la. partie 2B de la plaque 2 et presse l'autre côté de l'em bouchure de la coquille 21 sur son siège. Les surfaces supérieures de chacun des écrous 24 et 25 présentent des rainures 26 et 27 pour permettre d'agir avec un tournevis pour ser rer ou desserrer les écrous.
Comme on peut le voir en fig. 4, la paroi 3 de liaison externe présente en un point une partie plus épaisse, oette partie ayant une perforation axiale 28. La perforation 28 pré sente un épaulement en retrait près de son ex trémité externe et elle est taraudée int6rieu- rement pour recevoir une partie d'un organe de liaison 29. La perforation 28 s'ouvre dans la chambre formée entre la paroi externe 3 et la cloison 12.
Lorsque l'appareil et utilisé pour chauf fer de l'eau, des éléments chauffants électri ques ou autres sont disposés dans l'enveloppe cylindrique 18 et dans la coquille 21. Cette dernière peut, par exemple, recevoir un élé ment chauffant électrique en deux parties semi-cylindriques, tandis que l'enveloppe 18 peut recevoir un élément chauffant du type en tige ou autre. La conduite d'entrée d'eau est reliée en 5A et de l'eau sort à, travers les ouvertures 6, l'arrangement et la. formation des ouvertures étant tels que l'eau tour billonne dans l'espace entre la cloison 9 et l'enveloppe cylindrique 18.
L'eau s'élève clans cet espace tout en étant en contact. avec la. surface chauffante de l'enveloppe 18. Au sommet de la cloison 9, l'eau s'échappe vers le bas à travers l'espace entre la cloison 9 et ,la cloison 13, puis ensuite s'élève à travers l'espace entre la cloison 13 et la .cloison 10 pour de nouveau ,descendre dans l'espace en tre cette cloison 10 et la paroi interne de la coquille 21.
La paroi de la coquille 21 est chauffée, de telle sorte que l'eau augmente sa température en s'écoulant le long de cette surface. L'eau coule au-dessous de la coquille 21, à son extrémité inférieure, et s'élève en- suiteentre la paroi .externe de la coquille et la cloison 11.
Finalement, l'eau s'échappe en s'élevant au-dessus de la partie supérieure de la cloison 11, en descendant dans l'espace entre cette cloison 11 et la cloison suivante 14, en s'élevant entre la cloison 14 et la cloi son 12 et .finalement en descendant entre la cloison 12 et la paroi externe 3 pour arriver ouï canal, de sortie 28.
On comprendra donc que les cloisons 9 à 14 et la coquille 21 for ment des :chambres placées les unes dans les autres et reliées. entre elles alternativement à leurs extrémités supérieure et inférieure. L'eau en passant successivement dans les dif férentes chambres suit un parcours sinueux au cours duquel elle s'échauffe grâce aux élé ments chauffants.
Afin de :réaliser un transfert maximum de chaleur, les surfaces externe et interne de l'enveloppe 18 et de la coquille 21 sont de préférence mates et noircies par un traite ment anodique lorsque cette enveloppe et cette coquille sont -en aluminium ou en alliage d'a luminium.
De plus, toutes les surfaces -des cloisons sont de préférence mates et traïtées par un procédé anodique, bien que pas néces- sairement noircies par un procédé anodique, si -ces cloisons sont également en aluminium ou en alliage d'aluminium.
Il est,clair que l'appareil décrit ci-dessus peut être employé pour le chauffage de tout fluide gazeux ou liquide et que, si on le dé sire, cet appareil peut être employé pour le refroidissement de fluides, simplement par le remplacement des éléments chauffants dans l'enveloppe 18 et la coquille cylindrique 21, par uu milieu refroidissant. L'appareil décrit ci-dessus peut également être utilisé pour vaporiser ou atomiser des liquides ou pour la carburation -de combustible liquide.
Ainsi, de l'air peut être introduit du côté d'entrée de l'appareil, cet air léchant l'enve loppe 18 qui, dans ce cas, contient un<B>élé-</B> ment chauffant. L'air chaud passe à travers les passages intermédiaires avant d'entrer en contact avec ,la coquille 21 et une disposition peut être prise pour que cet air rencontre un courant d'essence ou d'un autre combustible vaporieable, le mélange ainsi formé étant en core chauffé par contact avec la coquille 21 qui, dans ce cas,
renfermera également un ou plusieurs éléments chauffants. A la sortie de l'appareil, de mélange est alors fourni à un moteur à combustion interne.
L'appareil ,décrit peut également être ap pliqué au chauffage préalable du combustible des moteurs Diesel et peut être modifié dans sa construction pour se conformer aux exi- gences de son emploi et, de plus, la paroi ex térieure peut être munie d'un revêtement pour augmenter l'efficacité.
L'épaisseur .des cloi sons peut être augmentée ou diminuée en al lant vers l'extérieur de l'appareil et les es paces entre ,les cloisons peuvent être aussi augmentés ou diminués en aillant vers l'exté rieur.
La disposition concentrique et cylindrique des cloisons @et de la paroi externe pourrait être modifiée. De plus, la plaque d'extrémité en plusieurs parties pourrait être cons truite en plus de deux parties et par consé quent un plus grand nombre de coquilles cy lindriques pourrait être employé. Des ouver tures .d'entrée et de sortie pourraient être dis posées en divers points de l'appareil et en plus grand nombre qu'indiqué au dessin.
En particulier, il peut être désirable d'utiliser l'ouverture centrale, présentant la tuyère 5 d'alimentation, comme orifice de sortie et la perforation 28 comme orifice d'entrée, un cou rant entrant tourbillonnaire étant toujours obtenu par la disposition tangentielle de la perforation 28.
On peut employer n'importe quel nombre d'éléments au sources .de chaleur dans les enveloppes ou les coquilles telles que 18 ou 21 et l'enveloppe centrale 18 peut être supprimée, si on l'estime désirable Lorsqu'un milieu refroidissant ou chauf fant se trouve dans Ses enveloppes ou les co quilles pour effectuer un échange de chaleur avec le fluide s'écoulant dans les chambres,
la température de ce milieu est influencée par l'échange -de chaleur et ainsi des solides peu vent remplacer ce milieu et peuvent être trai tés en faisant passer des fluides à une tem pérature particulière, à travers les chambres.
On remarquera qu'avec l'appareil décrit ci-dessus, les éléments chauffants ne sont pas directement immergés dans le liquide à trai- ter. Les éléments peuvent en fait être retirés de leurs enveloppes protectrices sans inter- rompre le passage du fluide à. travers l'ap pareil.
Temperature exchanger device. The present invention relates to an apparatus such as a temperature exchanger for fluid, characterized in that it comprises a container having several partitions arranged so as to constitute chambers placed one inside the other and communicating with each other at points located alternately. at opposite ends of said chambers,
in that it further comprises means such that a temperature exchange takes place between these means and the fluid flowing in the chambers.
The chambers placed one inside the other are preferably arranged so as to be practically coaxial, with annular spaces separating said partitions from the chambers, such that: of the fluid introduced into the apparatus must follow a sinuous path passing successively in the different rooms.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus forming the object of: the present invention. Fig. 1 is a longitudinal section through said apparatus; Fig. 2 is a sectional view of a detail of the apparatus shown in FIG. 1;
Fig. 3 is a plan view of the apparatus shown in FIG. 1, and fig. 4 is a section taken along line IV-IV of FIG. 1, seen in the direction of the arrows.
The apparatus shown is intended more particularly for heating water. It comprises a base plate 1 and an upper plate 2 in several parts. These two plates are circular in shape and are connected by a cylindrical outer wall 3.
The pa king 3 -is internally threaded at its two ends to cooperate with an external thread formed on the plates 1 and 2. In order to obtain a liquid seal between the wall 3. And the plates 1 and 2, washers 4 are 'interposed: between these parts. The plate 1 has a central opening into which a feed nozzle 5 is screwed.
A sectional view through the. nozzle 5 is shown in FIG. 2 and shows that feed openings 6 are formed in the nozzle. As shown in fig. 1, the or vertures 6 are inclined upwards at. from the hollow center of the feed nozzle to the outside of the latter, and fig. 2 shows that the openings are arranged tangentially to the nozzle. The supply nozzle 5 is locked in place on the plate 1 by means of a fixing nut 7 and a washer 8 interposed.
The lower threaded portion 5A of the nozzle serves as a fixing member for a supply pipe.
A. The cylindrical element 9 is carried by the plate 1 around the al_menta.- tion nozzle 5. This partition 9 is of length such that there is a small clearance between its upper end and the inner wall of the plate 2 d upper end. A concentric partition 10 is also carried by the plate 1 and other partitions of the same type 11 and 12 are provided. All concentric bulkheads carried by end plate 1 terminate near end plate 2.
The latter also carries two cylindrical partitions 13 and 14 arranged concentrically. The end plate 2 has a central opening which has a larger diameter on the outer side of the plate. The portion of the larger diameter opening is internally threaded at 15, to accommodate an externally threaded bush 16. The sleeve 16 has grooves 17 cut to.
through its upper face, intended to receive a screwdriver or a cylindrical casing 18, having a mouth provided with a flange 19, is kept bare in the central opening of the plate 2, a suitable piece of trim 20 being placed between the shoulder of the. plate and the flanged mouth 19 of the casing 18.
The lower end of the circular envelope 18 is closed, but this envelope is left free at its upper end for the introduction of a heating element.
The upper end plate 2 is made in two separate parts 2A and 2B. Bet 2B has the fortne of an inverted <B> T </B> section ring, while the. part 2.1 a. the shape of a ring of section practically 8, the two parts being connected to each other by means of a hollow cylindrical shell 21.
The shell 21 fits between the partitions <B> 10 </B> and 11 carried by the lower end plate 1 and has a mouth with a flange 22 resting on packing washers 23. A ring-shaped nut 24 is arranged to engage a thread of part 2A of plate 2 and to hold one side of the mouth of the shell on its seat in part 2A.
Another annular nut 25 engages a thread of the. part 2B of the plate 2 and press the other side of the mouth of the shell 21 on its seat. The upper surfaces of each of the nuts 24 and 25 have grooves 26 and 27 to allow action with a screwdriver to tighten or loosen the nuts.
As can be seen in fig. 4, the outer connecting wall 3 has a thicker part at one point, this part having an axial perforation 28. The perforation 28 has a recessed shoulder near its outer end and is internally threaded to receive a hole. part of a connecting member 29. The perforation 28 opens into the chamber formed between the outer wall 3 and the partition 12.
When the apparatus is used for heating water, electric heating elements or the like are arranged in the cylindrical casing 18 and in the shell 21. The latter can, for example, receive an electric heating element in two. semi-cylindrical parts, while the casing 18 can receive a heating element of the rod type or the like. The water inlet pipe is connected at 5A and water comes out through the openings 6, the arrangement and the. formation of the openings being such that the water round billows in the space between the partition 9 and the cylindrical casing 18.
Water rises in this space while being in contact. with the. heating surface of the jacket 18. At the top of the partition 9, water escapes downwards through the space between the partition 9 and, the partition 13, then then rises through the space between the partition 13 and the partition 10 to again descend into the space between this partition 10 and the internal wall of the shell 21.
The wall of the shell 21 is heated, so that the water increases its temperature as it flows along this surface. The water flows below the shell 21, at its lower end, and then rises between the outer wall of the shell and the partition 11.
Finally, the water escapes by rising above the upper part of the partition 11, descending into the space between this partition 11 and the following partition 14, rising between the partition 14 and the sound wall 12 and .finally down between the wall 12 and the outer wall 3 to arrive at the channel, outlet 28.
It will therefore be understood that the partitions 9 to 14 and the shell 21 form: chambers placed one inside the other and connected. between them alternately at their upper and lower ends. The water passing successively through the different chambers follows a sinuous path during which it is heated thanks to the heating elements.
In order to: achieve maximum heat transfer, the outer and inner surfaces of the casing 18 and of the shell 21 are preferably matt and blackened by an anodic treatment when this casing and this shell are made of aluminum or an alloy of 'has luminium.
In addition, all surfaces of the partitions are preferably matt and treated by an anodic process, although not necessarily blackened by an anodic process, if these partitions are also made of aluminum or an aluminum alloy.
It is clear that the apparatus described above can be used for the heating of any gaseous or liquid fluid and that, if desired, this apparatus can be used for the cooling of fluids, simply by replacing the elements. heating elements in the casing 18 and the cylindrical shell 21, by a cooling medium. The apparatus described above can also be used for vaporizing or atomizing liquids or for the carburization of liquid fuel.
Thus, air can be introduced from the inlet side of the apparatus, this air licking the casing 18 which, in this case, contains a heating element. The hot air passes through the intermediate passages before coming into contact with the shell 21 and provision can be made for this air to meet a stream of gasoline or other vaporizable fuel, the mixture thus formed being still heated by contact with the shell 21 which, in this case,
will also contain one or more heating elements. At the outlet of the device, mixture is then supplied to an internal combustion engine.
The apparatus described can also be applied to the preheating of the fuel of diesel engines and can be modified in its construction to conform to the requirements of its use and, moreover, the outer wall can be provided with a coating to increase efficiency.
The thickness of the partitions can be increased or decreased by going towards the outside of the apparatus and the spaces between, the partitions can also be increased or decreased by going outwards.
The concentric and cylindrical arrangement of the partitions and of the external wall could be modified. In addition, the multi-part end plate could be made in more than two parts and therefore a larger number of cylindrical shells could be employed. Inlet and outlet openings could be arranged at various points on the apparatus and in greater number than indicated in the drawing.
In particular, it may be desirable to use the central opening, having the supply nozzle 5, as the outlet orifice and the perforation 28 as the inlet, with a swirling inflow always being obtained by the tangential arrangement of the outlet. the perforation 28.
Any number of elements may be employed at the heat sources in the casings or shells such as 18 or 21 and the central casing 18 may be omitted, if deemed desirable when a cooling or heating medium fant is in Its envelopes or the shells to effect an exchange of heat with the fluid flowing in the chambers,
the temperature of this medium is influenced by heat exchange and thus solids can replace this medium and can be treated by passing fluids at a particular temperature through the chambers.
It will be noted that with the apparatus described above, the heating elements are not directly immersed in the liquid to be treated. The elements can in fact be removed from their protective envelopes without interrupting the passage of fluid to. through the device.