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LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention ;
Vu la requête introduitele 4 février 1947 par Fritz Frenkel
Vu la publication de cette requête au Moniteur Belge dU 7 décembre 1947
Considérant qu'aucune réclamation n'a été introduite, dans le délai réglementaire, à la suite de cette publication ,
Considérant qu'il résulte des justifications fournies à l'appui de la requête que le brevet No 406.535 pour
Réchauffeur d'air à ventilateur à chauffage au gaz ou à l'huile principalement employé au chauffage de locaux n' a pu être exploité , par suite de l'état de guerre,
pendant une période équivalent à quatre années d'exploi- tation normale ;
Considérant, d'autrepart, que le maximum de prolongation prévu par l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 est fixé à cinqans; A R R E T E :
ARTICLE PREMIER. - La durée du brevet No 406.535 pour : Réchauffeur d'air à ventilateur à chauffage au gaz ou à l'huile principalement employé au chauffage de locaux accordé à Gea Lufterhitzer G. m.b.H. et Mr. F. Frenckel pour prendre cours le 29 novembre 1934 cède sa part de droit à Mr. F. Frenckel suivant notification du 6 janvier 1952 est prolongée de quatre années.
ART. 2. - La prolongation est accordée sous condition du paiement, dans le mois de son octroi, de la taxe spé- ciale prévue à l'art. 6 de l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 précité.
ART. 3. - Le présent arrêté sera annexé au titre du brevet.
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'Réchauffeur d'air à ventilateur, à chauffage au gaz ou à 'huile principalement employé au chauffage de locaux".
@ L'invention se rapporte à un réchauffeur d'air à ventilateur,à chauffage au gaz ou à l'huile,pour lequel le brûleur est disposé dans un corps creux,et qui est principa- lement employé à la production d'air tiède ou chaud pour le chauffage de locaux.
L'invention s'est posé le problème, de créer un réchauffeur d'air, dont le rendement est supérieur à celui des dispositifs connus,et qui ne demande en outre que des frais de fabrication peu élevés.pour solutionner ce problème, l'invention part de l'idée,de provoquer la transmission de chaleur par rayonnement, dans une beaucoup plus forte mesure que cela n'est le cas pour les dispositifs connus.Dans ce but l'invention tire parti du fait connu.,que le coefficient de transmission de chaleur par rayonnement, dans le domaine des températures élevées,est notablement plus haut,que le coeffi- cient de transmission de chaleur par convection,et qu'il peut
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être un multiple de ce dernier .A ceci vient t'ajouter le fait,
que des surfaces chauffées par rayonnement,peuvent se fabri- quer à meilleur marché, qu'un dispositif à bon rendement peur la transmission de chaleur par convection (p. ex. des disposi- tifs à tuyaux à ailettes).Comme une surface, transmettant la chaleur par rayonnement,peut être formée par un corps creux de formes simples de dimensions suffisamment grandes,il en résulte une plus faible sensibilité de ce genre d'appareils aux fatigues résultant des températures élevées.
Conformément à l'invention,il est crée un échan- geur de chaleur d'un effet de rayonnement favorable,par le fait,que le brûleur est disposé dans un corps creux,en-dessous de l'axe de celui-ci, de façon que la direction de la flamme, respectivement des gaz de combustion est dirigée perpendicu- lairement à l'axe du corps creux. Il est connu, que l'énergie de rayonnement dépend d'abord de la direction sous laquelle les rayons touchent la paroi.
L'énergie de rayonnement est la plus élevée,quand les rayons touchent la paroi perpendiculai- rement, tandis que cette énergie devient dt autant plus faible que l'angle # compris entre la direction des rayons et la per- pendiculaire sur la surface à chauffer, devient plus grand.En outre l'énergie transmise par rayonnement est inversement pro- portionnelle au carré de la distance de la paroi à la flamme.
Pour l'échangeur de chaleur à rayonnement établi suivant l'in- vention, la distance du brûleur à la paroi chauffée .mesurée dans le sens de la direction des gaz,diminue graduellement,ce qui répondrait en somme à une diminution correspondante de l'effet de rayonnement .Mais comme en même temps,l'angle #, qui est très grand au voisinage du brûleur,diminue progressive- ment dans le sens de la direction des gaz,pour devenir finale- ment zéro,il est au total transmis à chaque point de la parei de l'échangeur de chaleur à rayonnement,une quantité de chaleur moyenne,de sorte qu'il en résulte une transmission de chaleur
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Lors d'essais,il a été constaté,que l'air à réchauffer,
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chant à sa partie ext.iérieurell'échangeur de chaleur par rayonnementatteint à peu près la même température à tous les points de la circonférence.
Une telle répartition uniforme de la transmission de chaleur, sur toutes les parties de la paroi de l'échangeur à rayonnement, n'est pas réalisée, si,conformément à la disposi- tion des échangeurs de chaleur connus,les gaz de combustion sont conduits dans la direction de l'axe du corps creux.Pour cette disposition,au voisinnage du brûleur,qui est installé dans le bas, pour les motifs de la très faible distance du brûleur à la paroi,et de la direction des rayons perpendiculai- re à la paroi (angle '1 . zéro),il est transmis aux environs du brûleur une très grande énergie de rayonnement,de sorte que la paroi du corps creux peut devenir rouge,.L'énergie de rayonne- ment, diminue cependant très rapidement dans le sens de la di- rection du chemin des gaz ,
parce que l'angle # comme également l'éloignement du brûleur, augmentent. Pour des dispositifs con- nus de ce genre,il résulte donc une répartition très inégale de la transmission de chaleur sur la surface à chauffer,ce qui con- duit par conséquent à des fatigues défavorables des matériaux de construction.
Comme,pour différents motifs,il n'est pratiquement pas possible de refroidir les gaz de combustion jusqu'à la température usuelle de cheminée, dans un échangeur de chaleur à rayonnement,l'invention prévoit,pour des cas où cela est dé- siré,de disposer à l'arrière de l'échangeur de chaleur à rayonnement - en considérant le chemin parcouru par les gaz de combustion - un autre échangeur de chaleur,fait de tubes ou de plaques creuses,dans lequel les gaz de combustion,quittant le premier, cèdent par convection,le reste de leur chaleur à l'air.
De cette manière la surface de transmission de chaleur est divisée en deux étages, dans le premier,la transmission de chaleur se fait essentiellement par rayonnement,dans le second essentiellement par convection.Il est plus économique de pré-
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voir cette division,de façon que l'échangeur à rayonnement fournisse la plus grande partie de la chaleur, p. ex. les 2/3 Pour une telle disposition,les gaz de combustion se sont déjà considérablement refroidis (p.ex. jusqu'à 800 C. et moins), quand, ils entrent dans l'échangeur formant le second étage,de sorte que la fatigue par la chaleur des tuyaux de celui-ci,est considérablement diminuée.
D'autre part,la transmission de chaleur par convection est plus favorable dans le second étage que la transmission par rayonnement, parceque, pour le motif de la moindre température des gaz, le coefficient de transmission de chaleur par rayonnement, est tombé en-dessous de celui de la transmission de chaleur par convection.
La division en deux étages,proposée par l'invention,assure donc aux réchauffeurs une adaptation complète, aux conditions thermiques et aux con- ditions de leur service,pour le chauffage de l'air,au moyen de gaz ou d'huile,
Il va de soi,que,dans certains cas,l'échangeur de chaleur à rayonnement peut être employé seul, c'est à dire sans l'adjonction de l'échangeur de chaleur en tubes ou en plaques creuses du second étage ,ceci spécialement quand on recherche une exécution simple et bon marché du réchauffeur,plutôt qu'un refroidissement poussé des gaz de combustion,ou que les gaz quittant l'échangeur de chaleur à rayonnement avec une tempé- rature élevée ( p. ex. 400 0.) ,doivent être employés pour un autre usage que le chauffage d'un local (p. ex.
pour le sécha- ge).
En faisant usage des deux étages,on réalisera un réchauffeur d'un très grand rendement,à des frais de fabrica- tion peu élevés et qui n'a qu'un faible encombrement.
La réalisation constructive de l'invention,peut se faire de différentes façons. Une des exécutions les plus appre- priées,consiste à munir de la façon connue le corps creux ser- vant d'échangeur de chaleur à rayonnement,d'une enveloppe, l'en- tourant ainsi d'un canal annulaire pour le passage de l'air,de
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le fermer aux deux faces par des couvercles coniques,tandisque l'enveloppe formant le corps creux extérieur,est muni à ces deux faces de couvercles,portant les tubulures d'entrée et de sortie de l'air. Le corps creux servant d'échangeur de chaleur est ensuite muni à sa partie extérieure d'ailettes disposées parallélement à son axe,la hauteur de celles-ci est telle à atteindre presque la paroi intérieure de l'enveloppe extérieure.
De cette façon un écoulement facile et rapide vers l'air à ré- chauffer,de la chaleur transmise par rayonnement à l'échangeur de chaleur 1 est assuré. Le second étage de la surface chauffau- te,dans lequel la transmission de chaleur se fait par convec- tion,est le plus avantageusement constitué par un échangeur de chaleur,formé par des tuyaux à ailettes disposés horizonta- lement,et qui est placé au-dessus de l'échangeur de chaleur à rayonnement à double enveloppe,de façon que les gaz de combus- @ tion passent le second étage dans la direction'bas en haut, sans déviation.
La hauteur totale du réchauffeur n'est pas sensiblement augmentée par l'adjonction du second étage, et la disposition horizontale des tuyaux à ailettes s'adapte très bien à la forme de l'échangeur de chaleur à rayonnement .La conduite des gaz de bas en haut,par la voie la plus directe, diminue dans une très forte mesure la résistance au tirage.
Du point de vue du chemin parcouru par l'air,les deux étag les de surfaces chauffantes peuvent être mises en parallèle ou en série, En cas d'une disposition en série,il serait naturellement nécessaire,pour réaliser les avantages de l'effet à contre-courant,de faire passer l'air d'abord dans la batterie de chauffe à tuyaux et ensuite seulement autour de l'échangeur de chaleur à rayonnements Cette disposition en sé- rie est spécialement indiquée pour le cas où une température élevée de sortie de l'air est désirée.
La disposition en parallèle des deux étages a l'a- vantage de réaliser un ensemble simple du réchauffeur,Une exé- cution de cette disposition,spécialement appropriée,est réalisée
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en bifurquant à partir des tubulures d'entrée et de sortie de l'air - celles-ci étant de préférence disposées dans le même axe que le corps de l'échangeur de chaleur à rayonnement - des canaux,lesquels amènent une partie de l'air, fourni par le ventilateur,au réchauffeur à tuyaux formant second étage, cet air après avoir passé dans le réchauffeur,est évacué par l'un des canaux ci-dessus et se mélange avec l'air réchauffé par l'échangeur à rayonnement, à la sortie de celui-ci.
Le plan renseigne un exemple d'exécution de l'in- vention.
La. figure 1 est une vue en élévation.
La. figure 2 est une vue de coté, en partie en coupe.
Le brûleur à gaz 1 est disposé dans le bas d'un échangeur de chaleur à rayonnement, celui-ci est constitué par deux corps creux cylindriques 2 et 3,placés l'un dans l'autre .
La disposition est choisie de façon à ce que la direction de la flamme,respectivement des gaz de combustion soit perpendi- culaire à l'axe du réchauffeur à rayonnement. Le corps creux 2 est fermé à ses deux extrémités par des couvercles coniques 4, Sur la circonférence du corps 2 et également sur les couvercles 4 sont prévues des ailettes, afin d'agrandir la surface d'échan- ge de chaleur.La hauteur des ailettes 5 est telle,qu'elles se prolongent jusqu'à la paroi du corps cylindrique 3,voir figure 2.
Le corps creux extérieur 3 possède des tubulures 2 et 8 pour l'entrée et la sortie de l'air,la forme de ces tubulures s'adapte aux couvercles coniques 4. Au moyen d'un ventilateur - qui n'est pas indiqué sur le plan - l'air est pressé dans la direction de la flèche x, dans l'espaça, annu- laire formé par les deux corps 2 et 3 pour ressortir dans la direction de la flèche y, après s'être réchauffé aux surfaces de rayonnement 2 fortement chauffées.
Les corps creux 2 et 3 possèdent à leur partie supé- rieure une ouverture longitudinale 9,qui permet le passage des
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ture longitudinale 9 est séparée d'une façon étanche de l'es- pace d'air annulaire,au moyen du joint 11. De la tubulure d'entrée d'air?, bifurque un canal 12,qui amène une partie de l'air aux tuyaux du réchauffeur 10. Cet air,passant à l'inté- rieur des tuyaux,est chauffé par les gaz de combustion entrant par l'ouverture longitudinale 9 et lèchent l'extérieur des tuyaux à ailettes,il s'écoule ensuite par le canal de bifurca- tion 13,pour se mélanger à l'air quittant l'échangeur de chaleur à rayonnement,et sortir ensemble avec celui-là dans la direction de la flèche y.
Pour l'exemple d'exécution représenté,le réchauf- feur 10,se compose de tuyaux elliptiques à ailettes,disposée en quinconce,lesquels,par suite de leurs avantages thermiques et aérodynamiques,donnent le meilleur rendement.Les gaz chauf- fants quittent le réchauffeur par la tubulure 14 et sont en- suite évacués d'une manière quelconque.
Dans la partie supérieure de la chambre de rayon- nement,on peut utilement disposer une ou plusieurs surfaces de rayonnement en métal,amiante,etc.. de forme quelconque, qui éviteront, que la flamme ne vienne toucher directement les tuyaux à ailettes. Cette surface de rayonnement peut par exemple être exécutée en forme d'un segment de cylindre et être disposera une certaine distance en-dessous de l'ouvertu- re longitudinale supérieure 9.Cet écran,par l'effet de rayon- nement,rendra de nouveau la chaleur absorbée,à la paroi inté- rieure du corps creux.
Les corps 2 et 3 peuvent être exécutés en métal p.ex. en cuivre ou en acier,l'utilisation d'autres matériaux est cependant également possible.
Il va de soi qu'il est également possible,à l'in- verse de l'exemple d'exécution décrit,de faire passer les gaz de combustion à l'intérieur des tuyaux et l'air à réchauffer à l'extérieur.