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BREVET D'INTENTION ECHANGEUR DE TEMPERATURE
Lorsque les gaz de fumée ou l'air s'écoulent le long des ailettes d'un réchauffeur, il faut veiller à ce qu'il ne se forme pas de noyau de gaz chaud, non refroidi, dans l'espace compris entre les ailettes. Dans ce but, les distances entre les ailettes doivent être réduites autant que possible, les ailettes doivent être discontinues et décalées l'une par rapport à l'autre, pour ob- tenir de cette manière des filets gazeux aussi étroits que possible.
La possibilité d'application de ces moyens connus est toutefois limitée par des raisons de fabrication et de nettoyage par soufflage et brossage, et pour empêcher des engorgements.
La formation de remous par des saillies,boudins ou analogues disposés transversalement, est bien utile,d'une part, mais est en même temps nuisible,car derrière la saillie il se forme une surfa- ce de chauffe perdue, insuffisamment touchée par les gaz, et en ou- tre il faut un accroissement de tirage et par suite un accroisse- ment de la dépense d'énergie.
Des surfaces de chauffe baignées transversalement par des fluides, comme par exemple des tubes ou analogues, produisent
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également d'une part des remous, mais d'autre part donnent de gran- des surfaces perdues, non baignées par le courant de fluide. Des corps rapportés en vue de produire des remous, tels que des spirales ou des bandes de tôle pliées, donnent lieu à des résistances et produisent à peine un accroissement de la transmission de chaleur.
Conformément à la présente invention, on ménage dans les ailettes longitudinales a, à des distances déterminées, comme repré- senté sur la fig. 1-a, des fentes obliques, pour que les gaz s'écou- lent d'un canal ou ohambre dans l'autre, en vue de produire un changement doux des couohes des courants gazeux, sans formation de remous.
La caractéristique nouvelle de l'invention consiste en ce qu'on ne décale pas l'une par rapport à l'autre les ailettes suivant la fig.l, pour ne pas nuire au nettoyage par brossage, mais qu'on divise les ailettes a par des fentes et qu'on dispose les bords b de ces fentes dans les ailettes sous forme d'ajutage ou de trompe (fig.l-B) et qu'on dédouble ainsi les filets gazeux, en conser- vant la même facilité de nettoyage par brossage. On obtient en même temps un écoulement aussi doux que possible des gaz d'un canal dans l'autre,écoulement qui est favorisé par la formation d'une dépres- sion ou par une déviation en raison d'un accroissement de vitesse en c.
Par ce guidage graduel des gaz à partir du premier canal entre les ailettes dans le deuxième, le troisième et le quatrième et inversement, on obtient le mélange intime désirable des filets gazeux, pour la plus faible formation de remous et par suite la plus faible dépense d'énergie par le tirage.
On obtient ainsi des filets gazeux qui s'entremêlent, qui viennent en contact avec la première ailette sur le côté droit et avec l'ailette suivante sur le côté gauche, de sorte que le fi- let gazeux change de direction dans une certaine mesure pour cha- que élément d'ailette. On obtient par suite des mouvements sinueux forcés des gaz autour de chaque élément d'ailette.
En vue de la simplffication, on peut, conformément à la fig.1-0, donner une forme symétrique aux bords des éléments d'ailet-
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te, de sorte que la direction du courant gazeux par rapport à la plaque à ailettes ne joue aucun rôle.
On peut également, conformément à la fig.l-D, décaler les becs b ou les fentes entre les éléments d'ailette, dans des ailet- tes adjacentes, les uns par rapport aux autres et produire l'aspi- ration des gaz d'un canal dans l'autre seulement à l'aide de la dépression due à l'accroissement de vitesse en c. On peut égale- ment disposer les becs et les fentes de telle manière que les gaz passent graduellement dans le troisième canal et sont ensuite ra- menés en arrière.
Plus on réduit les distances entre les différentes fen- tes, plus forte est l'action de mélange entre les filets gazeux, mais en même temps aussi plus forte est la consommation d'énergie.
Comme représenté sur la fig. 1-E, les ailettes sont interrompues un très grand nombre de fois ; toutefois la fabrication impose des limites dans cette direction.
La caractéristique essentielle de l'invention consiste dans la fente transversale oblique ménagée dans l'ailette et la surface déflectrice disposée en avant. Toutefois, si on divise les ailettes en lames quadrangulaires ou rondes disposées l'une der- rière l'autre, il se produit le mouvement indésirable de remous avec des surfaces de chauffe perdues, mal baignées par les gaz.
L'ensemble de la surface de chauffe des ailettes peut être nettoyée, au moyen d'une brosse métallique, du sable de moulage et plus tard de la suie qui s'est déposée, et de même être nettoyée par soufflage, le jet de vapeur baignant la totalité de la surface des ailettes.
Cette construction peut être appliquée à tous les genres de réchauffeurs d'air à ailettes, soit qu'ils consistent en plaques à ailettes (fig.1,2,3 et 5), soit qu'ils consistent en tubes ronds ou aplatis (fig.4).
L'application d'ailettes avec fentes pour l'écoulement des gaz est particulièrement favorable dans le cas de réchauffeurs d'air avec 'plaques à ailettes, qui sont à titre d'exemple représen-
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tés sur les fige 8,3 et 5. Le réchauffeur d'aire se compose t'une série de plaques de même nature,1,2,3,4, qui sont munies, sur leurs deux faces, d'ailettes se oroisant entre elles, la surface de chauffe baignée par les gaz et la hauteur des ailettes a baignées par les gaz étant jusqu'à deux fois plus grande que la surface de chauffe et la hauteur des ailettes h sur le côté baigné par l'air, Les plaques sont construites de telle manière que, par leur assem- blage,
il se forme des canaux à gaz et des canaux à air se croisant entre eux et que les sections transversales d'entrée et de sortie pour le gaz et l'air présentent la forme de trompe ou d'ajutage.
Les pièces d'angle (fig. 3) des plaques assurent l'étanchéité en- tre les chambres à gaz et à air lors de l'assemblage d'un grand nombre d'éléments parallélipipédiques.
Chaque pièce d'angle (fig.3) comporté trois fentes, ve- nues de coulée, i, dans lesquelles sont engagée de l'extérieur des vis à tête en T, k, ou des organes de fixation analogues; de cette manière in peut se limiter à la fabrication brute des plaques à ailettes par coulée, et un usinage n'est pas nécessaire.
En réduisant par exemple de moitié la hauteur des pièces d'angle c sur le côté baigné par l'air,(en'h,fig.2), en décalant la première et la dernière ailettes à partir de l'extrémité de la plaque d'un demi-pas, les ailettes seront embottées l'une dans l'autre lors de l'assemblage des plaques de même nature. On ob- tient alors une diminution de moitié de la distance entre les ai- lettes, ainsi qu'une diminution de moitié de la section transversa- le de passage de l'air et de l'emplacement nécessaire.
Par cette mesure, on peut obtenir le même résultat sur le coté baigné par les gaz, toutefois on ne peut alors plus enle- ver par brossage les saletés qui se sont déposées.
La fig. 5 représente les éléments parallélipipédiques à l'état assemblé, avec des fers en U, p, disposés entre eux, avec des ouvertures pour l'introduction des appareils servant à enlever la suie par soufflage. Ces fers en U servent alors en même temps à renforcer et donner de la raideur au réchauffeur d'air qui ne com-
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porte pas de maçonnerie.
Le réchauffeur d'air suivant la fig. 5 fonctionne de la manière la plus économique pour des températures maxima des flammes d'environ 1200 . Les pointes exposées des plaques à ailettes doi- vent toutefois être protégées contre l'action directe des flammes.
On emploie à cet effet, comme représenté sur la fig. 2, un chapeau r en matière réfraotaire,- une pièce en forme de voûte étroite s disposée en avant de la pointe, - ou un tube générateur de vapeur t disposé également en avant, - ou on fait pénétrer en cet endroit de l'air comprimé froid dans la chambre à gaz en vue du refroidisse- ment. On peut employer ces mesures ou des mesures analogues ensem- ble ou séparément.
La construction décrite oi-dessus peut également être appliquée à des tubes muni$, d'ailettes extérieures et comportant des faces internes lisses, baignées par l'eau, comme représenté sur la fig. 4. Lors de l'assemblage de plusieurs de ces tubes, les fen- tes mentionnées plus haut peuvent également être formées par des interruptions 1 dans les ailettes, ainsi que par une construction appropriée des bords m d'ailettes voisines l'une de l'autre sur les tubes adjacents. En outre, les ailettes des tubes adjacents sont décalées l'une par rapport à l'autre pour augmenter le nombre des filets gazeux;
comme représenté sur la fig. 4, la première ailet- te se trouvera, une extrémité du tube, à une distance d'un demi-pas plus grande qu'à l'autre extrémité, pour qu'un seul modèle de tube soit suffisant pour la coulée. Pour des raisons de fabrication, on intercale parfois entre chaque paire d'ailettes hautes n une ai- lette plus basse o.
La fig. 6 représente une plaque de cuisson, et la fig.7 un récipient de cuisson munis des ailettes décrites ci-dessus.
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PATENT OF INTENT TEMPERATURE EXCHANGER
When flue gas or air is flowing along the fins of a heater, care must be taken to ensure that no hot, uncooled gas core forms in the space between the fins. . For this purpose, the distances between the fins must be reduced as much as possible, the fins must be discontinuous and offset with respect to each other, in order to obtain in this way the gas streams as narrow as possible.
The possibility of applying these known means is however limited by reasons of manufacture and cleaning by blowing and brushing, and to prevent blockages.
The formation of eddies by projections, rolls or the like arranged transversely, is very useful, on the one hand, but is at the same time harmful, because behind the projection there is formed a lost heating surface, insufficiently affected by the gases. , and in addition an increase in draft and consequently an increase in the expenditure of energy is necessary.
Heating surfaces bathed transversely by fluids, such as for example tubes or the like, produce
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also on the one hand, eddies, but on the other hand give large lost surfaces, not bathed by the current of fluid. Bodies added to produce eddies, such as spirals or bent sheet metal strips, give rise to resistance and hardly produce an increase in heat transmission.
In accordance with the present invention, provision is made in the longitudinal fins a at determined distances, as shown in FIG. 1-a, oblique slits, so that the gases flow from one channel or chamber into the other, in order to produce a gentle change in the layers of the gas streams, without the formation of eddies.
The new characteristic of the invention consists in that the fins according to fig.l are not offset relative to each other, so as not to interfere with cleaning by brushing, but that the fins a by slits and that the edges b of these slits are placed in the fins in the form of a nozzle or a nozzle (fig.lB) and that the gaseous streams are thus split, keeping the same ease of cleaning by brushing. At the same time, as smooth as possible a flow of gases from one channel to the other is obtained, which flow is favored by the formation of a depression or by a deflection due to an increase in velocity in c.
By this gradual guidance of the gases from the first channel between the fins in the second, third and fourth and vice versa, the desirable intimate mixture of the gaseous streams is obtained, for the least formation of eddies and therefore the lowest expenditure. of energy by draft.
This results in entangled gaseous streams, which come into contact with the first fin on the right side and with the next fin on the left side, so that the gaseous net changes direction to some extent to each fin element. As a result, forced sinuous movements of the gases are obtained around each fin element.
For the sake of simplification, it is possible, in accordance with fig. 1-0, to give a symmetrical shape to the edges of the wing elements.
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te, so that the direction of the gas flow relative to the finned plate is irrelevant.
It is also possible, in accordance with fig.lD, to offset the nozzles b or the slots between the fin elements, in adjacent fins, with respect to each other and produce the suction of gases from a channel in the other only using the depression due to the increase in speed in c. The nozzles and the slits can also be arranged such that the gases gradually pass through the third channel and are then returned to the rear.
The more the distances between the different windows are reduced, the stronger the mixing action between the gas streams, but at the same time also the greater the energy consumption.
As shown in fig. 1-E, the fins are interrupted a very large number of times; however, manufacturing places limits in this direction.
The essential characteristic of the invention consists in the oblique transverse slot formed in the fin and the deflecting surface arranged in front. However, if the fins are divided into quadrangular or round blades arranged one behind the other, the undesirable backwash movement occurs with lost heating surfaces, poorly bathed in the gases.
The entire heating surface of the fins can be cleaned, by means of a wire brush, of the molding sand and later of the soot which has settled, and likewise be cleaned by blowing, the steam jet bathing the entire surface of the fins.
This construction can be applied to all kinds of finned air heaters, either consisting of finned plates (figs. 1,2,3 and 5) or consisting of round or flattened tubes (fig. .4).
The application of fins with slits for the flow of gases is particularly favorable in the case of air heaters with fin plates, which are illustrated by way of example.
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tees on the fige 8,3 and 5. The air heater is made up of a series of plates of the same type, 1,2,3,4, which are provided, on their two faces, with fins oroising between them, the heating surface bathed by the gases and the height of the fins a bathed by the gases being up to two times greater than the heating surface and the height of the fins h on the side bathed by the air, The plates are constructed in such a way that, by their assembly,
gas and air channels are formed which cross each other and the inlet and outlet cross sections for gas and air have the shape of a pump or nozzle.
The corner pieces (fig. 3) of the plates provide the seal between the gas and air chambers when assembling a large number of parallelepipedal elements.
Each corner piece (fig.3) has three slits, cast, i, in which T-head screws, k, or similar fasteners are engaged from the outside; in this way it can be limited to the gross manufacture of the fin plates by casting, and machining is not necessary.
For example, by halving the height of the corner pieces c on the air-bathed side (en'h, fig. 2), by shifting the first and last fins from the end of the plate half a step, the fins will be embedded in one another during the assembly of the plates of the same nature. This results in a halving of the distance between the fins, as well as a halving of the air passage cross section and the required location.
By this measurement, the same result can be obtained on the side bathed in the gas, however it is then no longer possible to brush off the dirt that has settled.
Fig. 5 shows the parallelepipedal elements in the assembled state, with U-shaped irons, p, arranged between them, with openings for the introduction of the devices serving to remove the soot by blowing. These U-shaped irons then serve at the same time to reinforce and give stiffness to the air heater which does not include
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door no masonry.
The air heater according to fig. 5 operates in the most economical manner for maximum flame temperatures of around 1200. However, the exposed tips of the fin plates must be protected against the direct action of flames.
For this purpose, as shown in FIG. 2, a cap r in refraotary material, - a piece in the form of a narrow vault s arranged in front of the point, - or a steam generator tube t also placed in front, - where air is allowed to enter at this point cold compressed in the gas chamber for cooling. These or similar measures can be used together or separately.
The construction described above can also be applied to tubes provided with external fins and comprising smooth internal faces, bathed in water, as shown in FIG. 4. When assembling several of these tubes, the above-mentioned windows can also be formed by interruptions 1 in the fins, as well as by a suitable construction of the edges m of adjacent fins one of the l 'other on the adjacent tubes. In addition, the fins of the adjacent tubes are offset with respect to each other to increase the number of gas streams;
as shown in fig. 4, the first fin will be at one end of the tube at a distance of half a step greater than at the other end, so that only one tube pattern is sufficient for casting. For manufacturing reasons, a lower fin o is sometimes interposed between each pair of high fins n.
Fig. 6 shows a cooking plate, and fig.7 a cooking vessel provided with the fins described above.
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