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Dispositif de chauffage d'un gaz La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage d'un gaz, destiné à chauffer de l'air ou un autre gaz au moyen de gaz de combustion. Elle a pour but l'obtention d'un dispositif facile à exécuter et à nettoyer.
Le dispositif de chauffage de gaz selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe de forme allongée à section transversale sensiblement constante sur toute la longueur, une paroi centrale de forme allongée;
de longueur et de section inférieures à celles de l'enveloppe et disposée dans l'enveloppe de façon à ménager un espace périphérique entre eux, une paroi en zigzag disposée entre l'enveloppe et la paroi centrale, cette paroi en zigzag occupant la majeure partie dudit espace périphérique et étant disposée de façon que les crêtes de ses plis s'étendent dans le sens longitudinal, les crêtes extérieures de cette paroi étant situées au moins au voisinage de l'enveloppe, tandis que ces, crêtes intérieures sont situées au moins au voisinage de la paroi centrale, cette paroi en zigzag se prolongeant, à ses.
deux extrémités, au-delà de la paroi centrale, et séparant l'espace périphérique en deux couloirs d'échange de chaleur, et une chambre de combustion d'où les gaz de combustion sont dirigés vers le couloir intérieur délimité entre la paroi en zigzag, la paroi centrale et deux parois transversales d'extrémité, en s'échappant par des passages radiaux prévus, dans la partie restée libre de l'espace périphérique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif, où l'on n'a pas représenté les moyens servant à refouler, à travers le dispositif, le gaz appelé à être chauffé. La fig. 2 est une vue en bout correspondant à la fig. 1, la partie de gauche étant représentée en coupe suivant la ligne 11-H de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue schématique de la variante qui comporte des moyens pour mélanger du gaz relativement non chauffé, avec du gaz chauffé. Dans l'exemple représenté dans les fig. 1 et 2, l'enveloppe du dispositif est constitué par un cylindre en tôle 11 présentant des brides 12 auxquelles sont boulonnés des pieds ou supports en tôle 13 qui permettent de poser le dispositif de façon que l'axe du cylindre soit horizontal, ou à l'aide desquels le dispositif peut être suspendu à un cadre aérien ou être attaché à un châssis vertical ou incliné, l'axe du cylindre pouvant prendre n'importe quelle inclinaison voulue,
afin de s'adapter au système de canalisation qu'il est appelé à alimenter.
A l'intérieur de l'enveloppe 11 se trouve une paroi de tôle en zigzag, d'une grande superficie, qui sépare l'espace destiné aux produits de la combustion d'avec l'espace à travers lequel circule le gaz à chauffer. En effet, cette paroi détermine deux séries de passages chacun de ces passages étant sensiblement de section triangulaire. La paroi en question est constituée par des tôles d'acier 14 pliées autour de leur ligne médiane, de manière à présenter une forme en V à angle arrondi en 15, ces tôles étant disposées sur la majeure partie de la circonférence, sur un angle de 270 par exemple, soit de A à A dans la fig. 2.
L'enveloppe renferme également une paroi centrale tubulaire 16, les, plis de ces tôles étant parallèles à l'axe de la paroi 16.
Chacune de ces tôles est réunie aux tôles voisines par soudage, ou d'une manière analogue, le long des bords extérieurs de ces tôles, comme indiqué en
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17. Dans cet exemple, les crêtes ou sommets intérieurs 15 ne sont pas en contact direct avec la paroi 16, mais sont fixés à des anneaux intermédiaires étroits 18, la disposition étant telle que les deux anneaux situés aux extrémités de la paroi 16 servent à supporter cette dernière.
Chaque tôle 14 forme, conjointement avec un secteur de la paroi centrale 16, un passage 19 à section transversale sensiblement triangulaire, situé à l'intérieur de la paroi en zigzag et destiné au passage des gaz de combustion ; l'espace restant à l'intérieur de l'enveloppe 11 et situé en dehors de la paroi en zigzag, est disponible pour le passage du gaz à chauffer. Ce dernier espace est également divisé en passages 21 à section transversale sensiblement triangulaire. Pour supporter l'ensemble de la paroi en zigzag de façon qu'elle soit aisément amovible, il suffit que quelques-unes seulement des tôles se prolongent jusqu'à l'enveloppe le long de lignes longitudinales, réparties de façon symétrique.
Deux lignes de contact de cette espèce sont désignées dans la fig. 2 par 22. Les passages triangulaires 19, destinés aux gaz de combustion, sont fermés à leurs extrémités par des plaques 23, 24, de forme appropriée fixées par soudage. Les flux respectifs. des gaz de combustion et du gaz à chauffer, qui s'écoulent respectivement par les passages à section triangulaire 19 et 21, sont donc parallèles. La paroi en zigzag, constituée par des tôles 14 en V, forme une séparation hermétique entre le gaz à chauffer et les gaz de combustion.
Les gaz de combustion proviennent d'une chambre de combustion qui sera décrite dans la suite et qui se raccorde à la plaque de chicane 24 mentionnée plus haut, de sorte que les gaz sont maintenus dans l'espace à l'intérieur de la paroi en zigzag. La paroi centrale 16 s'arrête à une faible distance de la plaque 24 et est clôturée par une plaque transversale 25, de sorte que les gaz de combustion sont déviés vers les passages 19.
L'autre extrémité de la paroi centrale 16 aboutit en 26, à distance de la plaque 24 mentionnée plus haut et des extrémités des passages triangulaires 19, de sorte que les gaz de combustion venant de ces passages s'écoulent par-dessus de l'extrémité de la paroi 16 et pénètrent dans l'espace délimité à l'intérieur de celle-ci.
A cette extrémité, la paroi 16 est découpée, dans le sens périphérique, en 27, sur le reste du cercle (c'est-à-dire, sur 900, si la paroi en zigzag occupe 270 ), ainsi que dans le sens axial, sur une longueur quelque peu plus grande, ce découpage étant situé en regard d'un passage de sortie pour les gaz de combustion qui est constitué par un certain nombre de canaux radiaux 28 formés entre les tôles d'acier 29 pliées en V de manière à présenter des angles arrondis 31, qui sont disposés de la même manière que les angles 15, à la différence toutefois que les côtés adjacents des tôles voisines sont parallèles, voir fig. 2.
Les gaz traversent ces passages latéraux pour quitter l'enveloppe 11 et af- fluer dans une chambre collectrice 32 prévue à l'extérieur de cette enveloppe et qui présente à son tour un raccord de cheminée 33. Afin de permettre l'utilisation de la totalité de l'espace annulaire compris entre l'enveloppe 11 et la paroi 16, on relie les bords des tôles 29 par des plaques d'obturation 34 en tôle, de façon à former des passages de section sensiblement triangulaire, à travers lesquels s'écoule une partie des gaz à chauffer proportionnelle à la partie de l'espace annulaire occupée par ces passages, les passages latéraux étant obturés à leurs extrémités, afin dlempêcher que des gaz de combustion ne s'échappent vers le gaz à chauffer.
Comme on le voit dans les, dessins, les tôles 29, et donc aussi les passages 28, présentent la même longueur que la paroi en zigzag, de sorte que la paroi transversale 24 sert d'obturation aux extrémités des passages 28. En outre, et afin d'empêcher qu'une partie excessive des, gaz de combustion ne prenne le raccourci offert par ces, passages. 28 sur le trajet allant de la chambre de combustion à la cheminée, on prévoit deux chicanes 35, 36 qui réduisent la section de passage du trajet raccourci. L'ensemble constitué par les tôles, 29 et les, cloisons 34 est convenablement assujetti à l'enveloppe à l'aide de brides 37 fixées au moyen de boulons.
L'espace délimité à l'intérieur de la paroi centrale 16 est fermé par une porte, à l'extrémité extérieure de la paroi, celle-ci étant toutefois amovible afin de permettre l'accès à l'intérieur. Cette porte est constituée par un disque 38 et un cône tronqué 39, fixé l'un à l'autre à l'aide de boulons, la base du cône présentant à peu près le même diamètre que la paroi 16, de sorte que ce cône vient buter contre les bases des passages de section triangulaire 19 et des passages 28. Le cône peut être retenu par un écrou 41 vissé sur un boulon axial 42 attaché à l'extrémité de la paroi 16 par une barre transversale 43.
Pour obtenir une combustion favorable de l'huile combustible, il est disposé une chambre de combustion cylindrique 44 présentant des extrémités coniques, 45, 46 et établie en acier inoxydable résistant à la chaleur et à la corrosion. L'axe de cette chambre coïncide avec celui de la paroi 16 et de l'enveloppe 11, cette chambre étant obturée par un couvercle 47 fixé à l'aide de boulons. L'autre extrémité convergente 46 de la chambre de combustion rejoint l'échangeur en se rétrécissant de manière à présenter un diamètre approximativement égal à celui de la paroi 16, tout en se raccordant de façon hermétique à la plaque de chicane transversale 24.
On prévoit un conduit d'admission 48 qui traverse l'enveloppe 11 et débouche dans la paroi latérale de la chambre de combustion, à travers lequel le brûleur à huile dirige sa flamme vers l'intérieur de la chambre de combustion. Si l'on estime nécessaire de fournir de l'air secondaire, ce dernier peut être introduit à travers un orifice à registre commandé à la main, situé au-dessous de l'orifice d'entrée pour le brûleur, cet
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air secondaire étant réparti uniformément au moyen d'une petite chambre circulaire formée autour de ce dernier orifice.
Le couvercle d'extrémité 47 étant fixé à l'aide de boulons, il peut être aisément enlevé, de façon à permettre l'accès, à la chambre de combustion aux fins de nettoyage.
Afin de réduire le transfert de chaleur de la paroi cylindrique 44 de la chambre de combustion à l'enveloppe 11, on prévoit un écran 49 en tôle d'acier dans l'espace annulaire compris entre ces parois.
Le gaz à chauffer circule de gauche à droite, en considérant la fig. 2, c'est-à-dire, de l'extrémité du dispositif éloignée de la chambre de combustion, vers cette chambre, de sorte que le gaz le plus chaud baigne cette chambre. Le gaz à chauffer est refoulé par un ventilateur (non représenté) à commande électrique directe et à flux axial, ce ventilateur étant logé dans un prolongement de l'enveloppe 11, qui est de préférence fixé à cette dernière de façon amovible, comme il sera décrit dans la suite à propos de la fig. 3.
Ce ventilateur pourrait aussi bien être monté à l'extrémité de sortie, mais il est de préférence disposé à l'extrémité d'entrée, étant donné que ceci simplifie les, problèmes de la lubrification et de l'isolement électrique du moteur de commande, compte tenu de la chaleur ; de plus, cette disposition garantit qu'en cas de fuites de gaz, celles-ci auront lieu dans le sens gaz à chauffer - gaz de combustion, et non en sens, inverse.
Le dispositif représenté dans les fig. 1 et 2 permet un réglage de la température et du débit dans de larges limites, grâce à l'emploi d'un brûleur réglable et d'un moteur à vitesse réglable. On peut prévoir un ventilateur dont les pales sont à pas réglable ou un ventilateur amovible, lequel peut être à un ou à plusieurs étages, suivant le travail à effectuer. Une marche comportant un débit volumétrique élevé et une élévation de température peu importante peut être obtenue avantageusement à l'aide de la construction des, fig. 1 et 2, en y apportant la modification représentée dans la fig. 3.
Dans. cette dernière, où l'on a employé les mêmes chiffres de référence pour les organes analogues à ceux des fig. 1 et 2, l'enveloppe 11 est entourée d'une enveloppe secondaire 51, dont elle est écartée de manière à laisser un espace annulaire 52 à travers lequel est amenée à passer une partie du gaz à chauffer, de sorte que ce gaz n'est pas chauffé directement, mais se mélange ultérieurement, dans les canalisations prévues en aval de l'échangeur, au gaz ayant traversé l'intérieur de l'enveloppe 11. Dans ce cas, les supports 13a, analogues aux supports 13 des fig. 1 et 2, sont fixés aux brides d'extrémité 12a de l'enveloppe 51.
La totalité du gaz à chauffer est refoulée par le même ventilateur axial 53, lequel est représenté ici à l'extrémité d'entrée, bien qu'il puisse comme on l'a remarqué plus, haut - être disposé à l'extrémité de. sortie, ce qui serait cependant moins favorable.
Le diamètre de l'enveloppe 51 a été déter- miné - en tenant compte de celui de l'enveloppe 11, de la résistance à l'écoulement et de la nature du flux fourni par le ventilateur - de telle manière que les fractions, de la masse de gaz qui s'écoulent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'enveloppe 11 sont dans un rapport voulu entre elles. Comme on l'a remarqué plus haut, le ventilateur peut être à un ou à plusieurs étages, peut comporter des pales à pas réglable et peut être entraîné par un moteur à vitesse réglable.
Dans cette forme de réalisation, et vu que l'enveloppe 11 est refroidie par le gaz qui s'écoule sur sa surface extérieure, il est inutile de prévoir l'écran 49 des fig. 1 et 2.
Dans les deux constructions, le ventilateur et son moteur sont montés avantageusement dans une enveloppe distincte, telle que 54 par exemple, fig. 3, qui peut être boulonnée à l'extrémité de l'enveloppe 11. L'ensemble de la construction peut être intercalé dans un conduit ; ou bien, lorsque le gaz à chauffer est de l'air entrant dans l'enveloppe qui contient le ventilateur, on peut prévoir un cône d'admission tel que 55.