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BREVET D'INVENTION t'ECHANGEUR THERMIQUE".
Henry DIETERLEN,
La présente invention se rapporte aux échangeurs thermiques destinés à assurer des échanges thermiques entre deux fluides, l'un des fluides circulant à l'intérieur de conduits et le second fluide, qui est à une température différente du premier, circulant à l'extérieur de ces mêmes conduits.
La présente invention a pour objet la réalisation d'échangeurs thermiques du type ci-dessus défini présentant, d'une part, une puissance d'échange thermique élevée et, d'autre part, un poids et un encombrement extrêmement réduits.
Suivant la présente invention, un échangeur thermique du type ci-dessus défini est caractérisé par, au moins,
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un groupe d'éléments métalliques filiformes d'échange thermi- -que dans lequel chaque élément filiforme est solidaire d'un groupe des conduits de circulation des fluides de cet échan- geur.
Dans ces conditions, d'une part, ces éléments filiformes d'échange thermique en contacts simultanés avec plusieurs conduits de circulation des fluides par leurs assemblages avec les parois de ces conduits constituent des organes remarquables de réalisation des échanges thermiques ; d'autre part, du fait de leurs assemblages avec plusieurs conduits d'échanges thermiques, ces éléments constituent des organes de liaison mécanique entre ces conduits et forment, ainsi, avec ces derniers, une ossature métallique dont la résistance aux effets mécaniques est celle de l'ossature métallique formée par la combinaison de ces éléments, résistance qui, par suite, est beaucoup plus élevée que celle de chacun des conduits et de chacun des éléments mécaniques de liaison de ces conduits.
De la sorte, il est possible de donner, aux parois des conduits.de circulation des fluides, des sections bien inférieures à celles utilisées jusqu'à ce jour et, d'autre part, de donner, également, à chacun des éléments assemblés avec plusieurs de ces conduits, une section extrêmement réduite ; or, l'utilisation de telles sections est particulièrement favorable aux échanges thermiques, de sorte que lteff cacité de l'échangeur se trouve encore accrue de ce fait.
Dans la présente description , par l'expression "élément filiforme", il faut entendre tout élément ayant une section transversale de forme quelconque : carrée rectangulaire, polygonale, etc. dont les dimensions sont faibles par rapport à sa longueur.
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Les éléments filiformes peuvent être fixés de toute manière désirée sur les conduits, par exemple, par soudure (électrique, autogène, ordinaire, etc.) , par brasure, par coulée du métal des conduits de circulation des fluides, etc,
Un échangeur thermique conforme à celui ci-dessus défini peut être établi de nombreuses façons et recevoir, également, des applications extrêmement variées.
Les éléments filiformes utiisés pour la réalisation d'échangeurs thermiques conformes à la présente inven- tion, sont, de préférence, disposés en nappes ; cette forme, ils peuvent être combinés de façons très variées avec les conduits de circulation des fluides,
Ainsi, à titre d'exemples et simplement à ce titre:
1 . les éléments filiformes peuvent être.tendus entre les conduits de circulation des fluides auxquels ils sont assemblés de manière à former avec ceux-ci une nappe, au moins, ces conduits de circulation des fluides formant, de leur côté, au moins, une autre nappe, et l'ensemble de ces deux nappes constituant une sorte de tissu métallique dans lequel les éléments de chaîne, par exemple, sont creux et constitués par ces conduits et les éléments de trame sont formés par ces éléments filiformes.
Dans un échangeur-thermique ainsi établi : a) des éléments filiformes peuvent être disposés en nappe suivant une surface tangente extérieure commune à des conduits consécutfis de circulation des fluides et de l'un des côtés de ces conduits, ou bien b) deux nappes d'éléments filiformes peuvent être formées, l'une de ces nappes étant disposée suivant la surface tangenteextérieure commune à l'un des côtés des con-
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duits et la seconde nappe étant disposée suivant la surface tangente extérieure commune à l'autre côté de ces conduits, ou bien c) des nappes d'éléments filiformes peuvent être formées par croisement entre eux d'éléments filiformes entre les conduits consécutifs, ou bien d)
des nappes d'éléments filiformes croisées entre elles entre les conduits consécutifs peuvent être combinées avec d'autres nappes d'éléments filiformes disposées suivant l'une, au moins, des surfaces tangentes extérieures communes aux conduits de circulation des fluides, de manière à réaliser une combinaison des dispositions a) ou b), et c) précitées. e) des éléments filiformes supplémentaires peuvent être disposés parallèlement aux conduits de circulation des fluides et entre ceux-ci. f) ces éléments filiformes supplémentaires de chaîne peuvent constituer, avec les premiers éléments filiformes, un tissu métallique fixé au groupe de conduits de circulation des fluides, tissu dont l'armure peut être établie de toute manière désirée.
g) un tissu métallique quelconque tendu et fixé sur les conduits de circulation des fluides peut être utilisé pour constituer sur l'une, au moins, des faces frontales de ces conduits, des éléments filiformes d'échange thermique, les fils de ce tissu pouvant être disposés et orientés de toute manière désirée par rapport aux conduits de circulation des fluides.
2 un groupe de conduits de circulation des fluides de l'échangeur thermique peut être combiné avec des groupes
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d'éléments filiformes distincts les uns des autres, chacun de ces groupes étant disposé entre les faces en regard de deux conduits consécutifs et les divers éléments de ce groupe d'éléments filiformes formant, entre ces deux conduits une série de nappes ; alors :
a) cette série de nappes peut être constituée par une bande unique de tissu qui peut être fixée, par l'une de ses extrémités, à l'une des faces en regard de deux conduits et tendue en zig-zag de cette face à la face opposée sur laquelle elle est, également , fixée de manière à constituer, entre ces deux faces, des nappes de fils parallèles les unes aux autres et obliques au courant du fluide extérieur aux conduits. b) un écran de guidage du fluide peut être combiné avec chacune de ces nappes et être, en même temps, disposé de manière à s'opposer au passage du fluide considéré successivement à travers plusieurs de ces nappes d'éléments filiformes.
c) chacun de ces écrans peut être métallique et assemblé aux conduits entre lesquels il est monté de manière à servir, en même temps, d'ailette dchange thermique commune à ces deux conduits et d'élément de renforcement de l'ossature formée par les conduits et les éléments filiformes. d) la bande de tissu, fixée par l'une de ses extrémités à l'une des faces en regard des deux conduits et tendue en zig-zag entre ceux-ci, peut être fixée à eux de manière à réaliser des nappes de fils formant entre elles des V inversés les uns par rapport aux autres. e) les faces en regard de deux conduits entre lesquelles une bande de tissu est disposée de la manière ci-des-
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sus indiquée sous a) peuvent être ondulées.
f) le tissu utilisé peut être établi de manière à ce que chacun de ses fils de chaîne soit tendu entre les faces en regard des conduits consécutifs, les divers fils de chaîne constituant des nappes disposées en V inversés les uns par rapport aux autres.
3 des éléments filiformes peuvent former entre deux conduits d'un groupe de conduits consécutifs des bou- cles successives ; cesboucles successives peuvent : a) entourer le groupe de conduits consécutifs et, alors, être constituées par un même fil enroulé en hélice autour des conduits extrêmes de ce groupe, le nombre des conduits dudit groupe pouvant être égal à deux. b) être posées entre deux conduits consécutifs, c) former des nappes dans l'échangeur.
4 les éléments filiformes peuvent être montés à travers les parois en regard de deux conduits consécutifs de circulation d'un même fluiae; dans ce cas, également, ces éléments peuvent être disposés en nappes entre ces conduits ; les éléments d'une ou de plusieurs de ces!nappes peuvent être formés : a) de tronçons distincts les uns des autres, b) d'un même fil continu.
5 des nappes d'éléments filiformes peuvent être constituées par des plaques métalliques ajourées et, alors: a) chacune de ces plaques peut être fixée à ces deux conduits par ses bords extrêmes et constituer entre eux une nappe unique d'éléments filiformes, % ) une série de nappes d'éléments filiformes, cette plaque étant, alors, contournée en zig-zag entre ces deux conduits.
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b) chacune de ces plaques peut constituer des nap- pes d'éléments filiformes d'un groupe de conduits consécu- tifs et dans ce cas, elle peut :
#) être appliquée à plat contre chacun des conduits de ce groupe et fixée à chacun de ces conduits, chacune de ses nappes étant aisposée entre deux conduits consécutifs. être pourvue d'ouvertures de réception des conduits de circulation des fluides et, alors, être fixée à ceux-ci le long des bords de ces ouvertures,
La présente invention vise également l'applica- tion particulière des échangeurs thermiques ci-dessus dé- crits pour la réalisation de radiateurs de chauffage.
Un radiateur de chauffage conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par la combinaison d'un ou de plusieurs éléments échangeurs du genre sus-indiqué, avec une gaine dans laquelle ils sont disposés et qui assure le guidage de l'air qui, arrivant à basse)température par une ouverture inférieure de cette gaine, monte à l'intérieur de cette dernière, traverse en se réchauffant les ailettages filiformes du ou des éléments échangeurs, et sort à une certaine vitesse, par une ouverture supérieure de la gaine.
Le radiateur de chauffage conforme à l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux radiateurs à gaine actuellement connus et dans lesquels les éléments chauffants comportent d larges ailettes que le courant d'air @ lèche sur une grande longueur.
On sait en particulier qu'il est préférable d'envoyer, à quantités totales de calories égales, dans la pièce à chauffer, au lieu d'une quantité relativement faible d'air à température relativement élevée, une quantité d'air
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plus grande à température plus basse ; revient à dire que pour une section de gaine déterminée, il y a avantage à avoir une vitesse d'air maximum. Or, à ce point de vue, le radiateur selon l'invention présente une supériorité certaine puisque la résistance offerte au passage de l'air par l'ailettage à corps filiformes est bien inférieure à la résistance offerte par les larges ailettes. La vitesse de sortie de l'air est donc supérieure.
Malgré cette grande vitesse, le pouvoir d'échange de l'élément échangeur proprement dit est supérieur à celui des échangeurs à larges ailettes, du fait que les ailettes filiformes, placées transversalement par rapport au courant d'air, guidé par la gaine, travaillent rationnellement, par leur bord d'attaque seule-
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ment , -:".o.Jr-ü-eù12.-ll4e-d.;F:t!.eo;.e;t: @ Mais, de plus, le rendement de l'ensemble gaine-élément chauffant, est encore accru du fait de la plus grande vitesse de sortie d'air; c'est-à-dire que pour obtenir dans une pièce une sensation de chaleur déterminée, un radiateur conforme à l'invention demande un nombre de calories bien inférieur à celui nécessité par un radiateur à gaine du type connu.
Un autre avantage selon l'invention réside dans le fait qu'il est de construction très simple, d'un poids et d'un encombrement réduits. En outre, l'élément chauffant duradiateur conforme à l'invention ne s'encrasse que difficilement, et, de toutes façons, on peut très facilement le nettoyer du fait de l'épaisseur insignifiante de l'ailettage; c'est là un avantage très important car cet élément chauffant est placé à l'intérieur d'une gaine, et par suite,
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difficilement accessible.
Le ou les éléments chauffants pourront, conformément à l'invention, être placés dans la gaine suivant toute inclinaison appropriée, soit dans le sens des corps filiformes, soit dans le sens des tubes de circulation, soit simultanément dans les deux sens.
L'invention vise également un certain nombre de dispositions diminuant encore les risques d'encrassement et facilitant le nettoyage. Ces dispositions, ainsi que d'autres caractéristiques et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite, en regard des dessins annexés qui représentent , schématiquement et , simplement titre d'exemple, différentes réalisations de l'invention:
Sur ces dessins :
La figure 1 est une coupe schématique faite à travers plusieurs tubes consécutifs d'un échangeur thermique conforme à l'invention et dans lequel les éléments filiformes sont fixés par soudure aux conduits de circulation des fluides.
La figure la est similaire à la précédente et se rapporte à un échangeur thermique à conduits de circulation des fluides en métal coulé, les éléments filiformes étant venus former corps avec ces conduits lors de la coulée de ceux-ci.
La figure 2 est une vue de face d'ensemble d'un échangeur thermique conforme à celui de la figure 1.
La figure 3 est une coupe partielle agrandie faite suivant la ligne 111-111 de l'échangeur thermique de la figure2.
La figure 4 est une coupe partielle suivant la
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ligne IV-IV de la figure 2, les deux rangs de tubes de l'échangeur étant supposés en quinconce.
La figure 5 est une coupe schématique faite à travers plusieurs tubes consécutifs d'un échangeur thermique à fils croisés.
La figure 6 est une coupe schématique partielle d'un échangeur thermique dans lequel les dispositions des figures 1 et 5 sont combinées entre elles.
La figure 7 est une coupe schématique faite à travers des tubes consécutifs d'un échangeur thermique conforme à celui de la figure 5 dans lequel les tubes sont de section rectangulaire.
La figure 8 est une coupe schématique faite à travers des éléments d'un échangeur thermique comportant des éléments filiformes répartis en deux couches sur chacune des faces de l'échangeur et renforcés par des fils supplémentaires disposés parallèlement aux tubes et entre ceuxci.
La figure 9 est une vue de face partielle des éléments de l'échangeur thermique de la figure 8.
Les figures 10 et 11 montrent, à plus grande échelle, des variantes d'exécution de l'échangeur de la figure 8.
Les figures 12 et 13 montrent, à plus grande échelle, également, des variantes d'exécution des échangeurs des figures 5 et 7.
Les figures 14 et 15 montrent des échangeurs thermiques dans lesquels les conduits de circulation des fluides sont assemblés les uns aux autres par un tissu métallique.
La figure 16 montre un tissu métallique utilisable
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à la confection des échangeurs thermiques des figures 17 à 24.
La figure 17 montre, vu en coupe suivant la ligne XVII-XVII de lafigure 18 , un échangeur thermique à conduits de circulation de fluides de section rectangulaire dans le- quel les fils d'échanges thermiques, disposés entre les fa- ces en regard de conduits adjacents, sont constitués par le tissu de la fig. 16.
La figure 18 est une coupe suivant la ligne XVIII-XVIII de la fig. 17.
La figure 19 montre une variante de la fig. 18, cette variante comportant des écrans de guidage des filets d'air.
La figure 20 montre, en coupe, suivant les lignes XX-XX des figures 21 et 22, un échangeur thermique dans lequel les nappes de fils sont constituées par un tissu qui est similaire à celui de la fig. 18 et qui a été soumis à un pliage spécial, des nappes supplémentaires de fil ayant été ajoutées à celles ainsi obtenues.
La figure 21 est une coupe faite suivant la ligne XXI-XXI de la fig. 20 , sans tenir compte, ni des fils qui sont en dehors du plan de la figure, ni de ces nappes sup- plémentaires.
La figure 22 est une coupe similaire à celle de la fig. 21 et faite suivant la ligne XXII-XXII de la fig. 20.
Les figures 23 et 24 montrent des éléments d'un échangeur thermique formé de conduits à parois ondulées et de tissus similaires à celui de la fig. 16.
Les figures 25 et 26 se rapportent à un échangeur thermique constitué à l'aide de bandes de tissu tendues en V inversées entre les faces en regard de conduits adjacents;
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vant la ligne XXV-XXV de la fig. 26, des nappes supplémentaires de fils étant ajoutées.
La figure 26 est une cope de l'échangeur thermique de la fig. 25, cette coupe étant faite suivant la ligne XXVI-XXVI de cette figure et sans tenir compte de ces nappes supplémentaires ni des fils situés en dehors du plan de la figure.
Les figures 27 et 28 se rapportent à des conduits d'échangeur thermique r-eliés les uns aux autres par des ooucles de fils enroulées sur ces conduits, la fige 27 étant une coupe suivant la ligne XXVII-XXVII de la fig. 28.
La figure 29 se rapporte à un échangeur à boucles de fils posées sur les conduits de circulation de fluide; cette figure montre une coupe faite perpendiculairement à des conduits d'échanges thermiques de cet appareil.
La figure 30 montre une variante de montage des boucles de l'échangeur de la figure 29.
La figure 31 montre, en élévation , des éléments dtun autre échangeur à boucles d'échanges thermiques, les plans des boucles étant, ici, parallèles aux axes des conduits de circulation des fluides.
La figure 31a se réfère à une autre variante suivant laquelle les plans des boucles d'échanges thermiques sont disposées obliquement aux axes des conduits de circulation des fluides.
La figure 32 montre, en coupe partielle, un échangeur dans lequel les éléments filiformes traversent les parois des conduits de circulation des fluides.
La figure 33 se réfère à une variante de la disposition de la fig. 32.
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La figure 34 montre, vu de face, une partie de pla- que métallique ajourée de for mation d'éléments filiformes pour échangeur thermique.
La figure 35 est une coupe de cette plaque faite suivant la ligne XXXV-XXXV de la fiog. 34.
Les figures 36 et 37 montrent, en coupe, les deux phases de formation de la plaque ajourée à éléments filiformes de la fig. 38.
La figure 39 montre un mode de fixation des plaques ajourées des figures précédentes.
La figure 40 est une vue partielle, en coupe, d'une bande métallique pourvue de nappes successives d'éléments filiformes, cette bande étant posée à plat et fixée sur /d'un des conduits de circulation de fluides/échangeur ther- mi que .
La figure 41 montre, en plan, une bande métallique similaire à celle de la fig, 40, cette bande étant posée à plat et fixée sur des conduits d'échange thermique.
La figure 42 montre, en coupe et à échelle agrandie, un mode de fixation de cette bande sur un conduit de circulation des fluides.
La figure 43, similaire à la figure 42, se rapporte à une variante de cette dernière.
La figure 44 se rapporte à un autre mode de fixation de plaque ajourée à nappe de fils.
La figure 45 montre, très schématiquement, en coupe faite entre deux conduits consécutifs, un échangeur thermique à plaque- ajourées dont les éléments filiformes ont une section carrée.
La figure 46, similaire à la précédente, se rap-
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porte à un échangeur thermique dont les éléments filiformes des plaques ont une section rectangulaire.
La figure 47, similaire àla figure 45, se rapporte à un échangeur thermique comportant des nappes d'éléments filiformes de section carrée, ces nappes formant, entre elle des V inversés constitués par une même bande métallique continue pliée de manière appropriée.
La figure 48, dérivée des figures 46 et 47, se rap- portée. un échangeur thermique comportant des nappes d'éléments filiformes de section rectangulaire.
La figure 49 est une coupe faite à travers l'échangeur thermique de la fig.48, suivant la ligne XXXXIX- XXXXIX de cette figure.
La figure 50 montre, en perspective, une partie d'une bande métallique dans laquelle des nappes successives d'éléments filiformes ont été établies, cette bande présentant, en outre, des évidements de réception de conduits de circulation des fluides.
La figure 51 montre, en coupe, entre des conduits d'échange thermique, une partie d'éch&ngeur thermique cvmportant des bandes avec nappes d'éléments filiformes, bandes similaires à celle de la fig. 50, cet échangeur comportant deux rangs parallèles de conduits de circulation des fluides et les nappes d'éléments filiformes en V inversés disposés entre les conduits de ces deux rangs appartenant à une bande métallique unique.
La fig. 52 montre, partiellement, en plan, une bande métallique similaire à celle de la fig. 50, cette bande étant applicable à la construction d'échangeurs à deux rangs parallèles de conduits de circulation des fluides,
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comme celui de la fig. 51.
La figure 53 se rapporte à une bande similaire à celle de la fig. 52, cette bande étant établie pour le cas d'un échangeur thermique à deux rangs parallèles de conduits disposés en quinconce.
La fig. 54 est une vue en perspective d'un radiateurde chauffage conforme à l'invention.
La fig. 55 représente ce radiateur vu de face, suivant une première forme de réalisation et en supposant que la paroi avant est enlevée.
La figure 56 est une vue en coupe transversale suivant la ligne LVI-LVI (fig. 55).
La fig, 56a est une coupe similaire supposant la disposition de deux éléments chauffants au lieu d'un.
La fig. 57 est une vue de face du radiateur selon une variante.
La fig. 58 est une coupe transversale suivant la ligne LVIII-LVIII de la fig. 57.
La fig. 58a est une coupe similaire supposant la disposition de deux éléments chauffants.
La fig. 59 est une vue de face du radiateur selon une troisième variante.
La fig. 60 est une coupe transversale suivant la ligne LX-LX de la fig. 59.
La fig. 60a est une coupe similaire supposant la disposition de deux éléments chauffants.
Les figs. 61 à 65 représentent des perfectionnements au dispositif d'ailettage dans lequel les ailettes sont constituées par des lamelles découpées dans des plaques.
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Les figs. 66 et 67 représentent des procédés de montage de ces nappes filiformes sur les tubes.
La fig. 68 représente une variante de construction des lamelles.
Les figs. 69 et 70 représentent des modes de montage des nappes filiformes sur lestubes.
Les fig. 71 à 75 représentent certaines dispositions propres à diminuer les risques d'encrassement et faciliter le nettoyage des ailettages ou nappas filiformes.
Figure 1, sur des conduits 1 de circulation de fluides à l'intérieur 2 desquels circule un fluide (eau chaude, vapeur, etc..) et à 1'extérieur 3 desquels circule un autre fluide, tel que de l'air froid, sont fixés des fils métalliques 4a; ce..^, fils sont assemolés aux tubes par tout moyen approprié, par exemple, par des soudures 5a qui peuvent être des soudures électriques, autogènes ou ordinaires.
Ici, ces fils 4a sont disposés suivant une surface tangente extérieure commune à ces conduits 1.
D'autres fils 4 fixés de manière similaire en 5b aux mêmes conduits peuvent être disposés sur l'autre sur- face tangente extérieure commune à ces conduits 1.
L'ensemble ainsi formé par ces conduits 1 et les éléments funiculaires 4a et 4b constitue un échangeur ther- mique remarquable à la fois par sa puissance d'échange thermique et par sa résistance aux actions mécanique,,; comme on le voit, l'ensemble ainsi constitué forme une sorte de tissu dans lequel les conuits 1 sont, par exemple, les éléments de chaîne, et les fils 4a, 4b,les éléments de trame, ou vice-versa, suivant les cas.
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Dans la figure 1 , les axes des conduits 1 d'échange thermique sont situés dans un même plan; mais, il est évident qu'ils pourraient être disposés sur une surface courbe quelconque .
La figure 1a se rapporte à un échangeur thermique daiis lequel les conduits de circulation des fluides sont constitués par des tubes coulés ; figure montre que les fils d'échange thermique ont été engagés dans les moules de coulée de manière telle, qu'après la coulée, une partie de ces fils se trouve moyée dans les parois de ces tubes; les fils ainsi utilisés peuvent être formés par des tronçons 4a dont les extrémités sont noyées à la coulée dans deux conduits 1 consécutifs, ou bien, ils peuvent être constitués par des éléments continus 4b assemblés à une série de con- duits consécutifs 1, par exemple, en les coudant ou pliant au droit de chacun de ces conduits pour faciliter leur engagement dans ceux-ci à la coulée.
Figures 2, 3, 4, l'échangeur thermique représenté, établi sur le principe du précédent, comprend deux rangs de tubes 1 montés sur un collecteur 6 avec tubulure 6a d'arrivée du liquide circulant dans les tubes et un collecteur 7, avec tubulure 7a de départ de ce fluide.
Comme le montre la figure 4, dans les deux rangs, les tubes peuvent être disposés en quinconce.
Figure 5 , un élément filiforme 4cest tendu d'une face de l'un des.conduits 1 à la face opposée du conduit adjacent ; deux jeux de fils 4c, 4d sont ainsi disposés; ces deux jeux forment avec les tubes 1 de véritables mailles ; grâce à cette disposition, le contact des fils sur
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les tubes est augmenté suivant les arcs 5c,5d.
Figure 6, les dispositions des figures 1 et 5 sont utilisées en combinaison.
Dans les figures précédentes, et comme l'indiquent déjà les figures 1 et la, les conduits 1 peuvent avoir une section quelconque ovale, circulaire ou autre.
Ainsi, la disposition de la fig. 5 peut être réalisée avec des tubes 1 de section rectangulaire, comme le montre la figure 7.
Dans chaque jeu de fils, les éléments peuvent, également, être disposés en plusieurs nappes et constituer entre eux et des fils de chaîne supplémentaires, un véritable tissu métallique, ce qui permet de renforcer encore le tissu déjà constitué par les tubes et les premiers éléments filiformes et permet de marquer, plus nettement encore, à divers points de vue, la supériorité de l'échangeur obtenu.
Les figures 8 et 9 montrent, partiellement, un échangeur de ce genre dans lequel les fils 4a forment, avec les fils supplémentaires 8 a un tissu métallique; une disposition semblable est établie sur la face opposée à l'aide des éléments 4b et 8
La figure 9 montre, vue de face, la disposition de la fig. 8.
La figure 10 est une variante de la fig. 8 suivant laquelle deux fils de chaîne supplémentaires 8a sont disposés entre deux conduits consécutifs.
Figure 11, sur chacune des faces des tubes, les fils des deux nappes 4a situées d'un même côté des conduits sont entrecroisés entre eux.
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Figurel2, chaque groupe de fils 4c, 4d de la fig.
5 est, de même que dans la fig. 10, réparti en deux nappes parallèles.
Figure 13 , les deux nappes de fils 4c se croisent entre elles ainsi que les deux nappes de fils 4d.
Bien entendu, dans chacune des dispositions cidessus décrites, les conduits de circulation des fluides de l'échangeur thermique considéré peuvent ne pas être identiques les uns aux autres et avoir, par exemple, des sections différant les unes des autres par leurs formes ou par leurs dimensions; de même, tous les fils tendus entre ces conduits peuvent avoir des caractéristiques différentes les unes des autres, par exemple, avoir des sections dont les formes ou les dimensions diffèrent les unes des autres, ou bien, être établis en des métaux différents les uns des autres.
Figure 14, l'échangeur thermique représenté en vue de face partielle est constitué par des conduits 1 sur les faces frontales planes 9a desquelles est tendu et fixé un tissu métallique 10.
Ce tissu peut être établi avec toute armure désirée ; les éléments de chaîne et de trame de ce tissu peuvent être placés, les uns parallèlement aux conduits de circulation des fluides, les autres étant, alors, perpen- diculaires à ceux-ci.
Un autre tissu métallique identique ou différent pourrait, de même, être tendu et fixé sur les faces opposées 9b des tubes 1.
Comme le montre la figure 15 , ces éléments de chaîne et de trame du tissu 10 peuvent, également, être disposés obliquement aux conduits de circulation des flui-
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des.
Dans les exemples ci-dessus décrits, chaque élément filiforme est solidaire d'un nombre quelconque de conduits; dans d'autres exemples qui vont, maintenant, être exa- minés, chaque élément filiforme est solidaire seulement de deux conduits consécutifs entre lesquels il est monté.
Pour réaliser des montages de ce genre, les éléments filiformes disposés parallèlement les uns aux au- tres entre deux conduits consécutifs sont, de préférence, assemblés de manière à former un tissu métallique qui, cou- dé en zig-zag, est fixé alternativement sur l'un des con- duits, puis sur l'autre.
Les éléments du. tissu ainsi coudés peuvent être, soit des éléments de chaîne, soit des éléments de trame.
La figure 16 montre un tissu du type précité for- mé de fils de chaîne 41...4k...4n et de fils de trame 12 très largement espacés les uns des autres. Ici, ces fils 12 sont espacés d'une distance d égale, de préférence, à une fraction 1 de la distance des faces en regard 11 m de deux conduits consécutifs (Fig. 17).
La figure 17 montre comment l'un quelconque 4k des fils de ce tissu de la figure 16 se trouve ainsi tendu en zig-zag entre ces faces 11.
La figure 18 montre les nappes de fils 1 a 13b, 13c, 13d, 13e parallèles les unes aux autres qui sont, ainsi obtenues; de plus, dans cette figure, ces nappes sont dis- posées obliquement par rapport aux faces frontales des tu- bes suivant les applications qui sont faites de cet échan- geur; l'air peut circuler entre les conduits 1, soit suivant les flèches f1 transversales aux conduits et,par exemple,
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perpendiculaires aux axes de ceux-ci, chaque filet d'air traversant, alors, une fois, seulement, chacune de ces nappes entre deux fils consécutifs 4k et 4k + 1, soit suivant les flèches f2, parallèles aux axes des conduits, chaque filet d'air traversant alors, toutes les nappes formées entre deux conduits 1 consécutifs.
La disposition de la figure 19 ne diffère de celle de la figure 18 que par le fait que les diverses nappes de fils formées entre deux conduits consécutifs 13a, 13b, 13c
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etc. sont, ic +isposées.perpendieulairement aux faces frontales antérieures et postérieures des conduits 1 au lieu d'être inclinées par rapport à ces mêmes faces comme dans la figure 18. Comme dans le cas de la figure 18, les filets d'air peuvent passer entre les conduits 1, soit transversalement aux bords longitudinaux de ces conduits, soit parallèlement à ceux-ci.
La disposition précédente peut être complétée par des écrans de guidage des filets d'air, écrans constitués par des tôles métalliques 14a,14b, 14c, 14d, etc. interposées entre deux nappes consécutives 13a-13b, b-13c , 13c- 13d ,13d- 13e etc. De manière similaire, dans l'é- changeur thermique de la figure 18, des écrans similaires aux écrans de guidage 14a,14b, 14c,14d, de la figure 19 pourraient être disposés entre les nappes 13a- 13b, 13b- 13c, 13c - 13 pour guider les filets fluides entre ces nap- pes.
Ces écrans peuvent, de plus, être fixés par leurs bords aux faces 11 des conduits 1; alors, ils forment, en même temps, des ailettes d'échange thermique qui renforcent la puissance de l'échangeur.
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Les figures 20,21 et 22 montrent un autre mode de pliage du tissu de la figure 16 , mode suivant lequel des nappes successives 15a, , il , 15c, 15d, etc. formant des V inversés les uns par rapport aux autres, sont réalisées ; les filets d'air sont, ici, dirigés suivant les flèches ± de la figure 20 et perpendiculairement aux conduits 1 de sorte qu'ils traversent chacune de ces nappes une fois seulement.
Les figures 21 et 22 qui sont des coupes faites à travers ces nappes au droit de fils 41, 4k des dites nap- pes permettent de se rendre compte du pliage auquel le tissu de la figure 16 a été soumis pour réaliser ces nappes en V inversés,
Pour la clarté de la figure 22, seul le fil situé dans le plan de cette figure a été représenté.
Les portions de chacun des fils 41....4k....4n situés dans les nappes 16a, ,il , 16c, 16d qui sont plaquées contre les faces 11 en regard des conduits 1 adjacents sont assemblés aux dites faces par soudure ou de toute autre manière.
Les figures 23 et 24 montrent une utilisation du tissu de la figure 16 suivant laquelle celui-ci fixé en 17 par l'une de ses extrémitéssur un conduit 1 à faces ondulées,vient former, par un enroulement en zig-zag, des boucles successives 18a, 18 , 18c,18d etc. sur les deux conduits 1 entre lesquels il est monté. Ces boucles successives 18a ,18b, 18c du tissu épousent les ondulations des parois et sont assemblées à celles-ci, par soudure , par exemple.
Les figures 25 et 26 montrent un autre mode de
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réalisation d'un échangeur thermique à nappes en V inversés les uns par rapport aux autres.
Suivant la disposition représentée dans ces figures, des fils 4 sont tendus entre les faces en regard 11 de deux conduits 1 consécutifs; chacun de ces fils est fixé, par soudure, par exemple, à chacune de ses extrémités, sur ces deux conduits; ces fils forment des nappes disposées en V inversés les uns par rapport aux autres ; fils de trame 12 d'une longueur indéfinie, assemblent, entre eux, les fils 4 de chacune de ces diverses nappes.
Les nappes disposées en ! inversés comme celles des figures 20 et 25 présentent l'avantage remarquable de permettre un nettoyage extrêmement facile de l'échangeur thermique, tous les fils qui les constituent étant directement accessibles.
Cette disposition des fils 4 en nappes en V inversés juxtaposés ou en W permet, également, le montage de nappes supplé mentaires 15[alpha], 15ss, 15[gamma], 15#, comme cela est indiqué figures 20 et 25, où ces nappes supplémentaires sont disposées parallèlement aux nappes 15a,15b, 15c, 15d; de part et d'autre de celles-ci, certaines de ces nappes supplémentaires seulement étant tracées et les autres étant indiquées simplement par un trait ponctué.
Les fils 4 disposés entre deux conduits peuvent être renforcés par des nervures obtenues, par exemple, en coudant ces fils en 19, comme cela est représenté sur l'un des fils 4 de la figure 26;de la sorte, on a , en plus, l'avantage de constituer un coude de dilatation pour ce fil.
Figures 27 et 28, des éléments filiformes 4forment
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des boucles 20 entre deux conduits consécutifs. Les boucles successives ainsi formées peuvent être rendues solidaires les unes des autres, en les constituant à l'aide d'un même fil 4 enroulé en hélice (Fig. 28) autour de ces conduits, chacune des spires de l'hélice 20 ainsi formée étant soudée aux deux conduits sur lesquels elle est enroulée.
Par groupement d'un nombre convenable de paires de tubes 1 ainsi réunis par un fil 4 enroulé en hélice, on réalise tout échangeur thermique désiré.
Comme cela est indiqué en traits pointillés sur la figure 4, des boucles similaires 20 peuvent être réalisées avec les fils 4a et 4b de cet échangeur.
La figure 4 montre, également que les extrémités de ces boucles 20 peuvent ne pas être en contact avec les conduits 1 de circulation du fluide.
Comme cela est représenté figure 29, entre deux tubes 1 consécutifs, des boucles de fil 21 entièrement extérieures à ces tubes, mais soudées à ceux-ci de toute manière appropriée peuvent, également, constituer des organes d'échange thermique entre les fluides de l'échangeur;
La figure 30 montre une variante de la disposition précédente, variante suivant laquelle plusieurs boucles 21 sont montées entre deux tubes 1 consécutifs.
Dans ce cas d'un échangeur à boucles 21 montées entre des tubes consécutifs, les plans de ces boucles peuvent être orientés de toute manière désirée par rapport aux axes des tubes. Figures 29 et 30, ces plans sont perpendiculaires aux axes des tubes, figure 31, ces plans sont parallèles à ces mêmes axes ; dans d'autres cas, ils pourront être obliques aux mêmes axes. (Fig. 31a).
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La figure 32 montre une nappe formée de fils 1 montés à travers les parois en regard 11 de deux espaces adjacents de circulation d'un même fluide; ces fils sont formés de tronçons distincts les uns des autres; leurs extrémités libres plongent dans le fluide 3 extérieur au conduit 1; leur partie centrale est immergée dans le fluide 2 qui circule à l'intérieur de ce conduit.
Un tel montage peut être réalisé en perforant les parois latérales 11 du conduit 1 ,en introduisant les fils 4 dans les trous ainsi formés et en les soudant ou brasant à ces parois.
Ou bien, les fils 4 peuvent être disposés préalablement dans un moule de coulée d'un tube 1 et ce tube est ensuite coulé.
Au lieu de tronçons de fils, un fil continu peut, également, être employé pour réaliser cette disposition; alors, cefil 4 forme des boucles 22 comme le montre la figure 33.
Les figures 34 et suivantes qui se rapportent à des nappes d'éléments funiculaires établies à l'aide de plaques métalliques ajourées montrentt
Figure 34, une vue en plan d'une plaque 23 ajourée destinée à être montée entre deux conduits consécutifs d'un échangeur; dans cette plaque, les ouvertures allongées 24 qui ont été établies parallèlement les unes aux autres laissent entre elles des éléments funiculaires 4 qui, une fois cette plaque montée dans un échangeur, constituent des élé- ments d'échange thermique ; parties pleines de chacune de ces plaques 23 servent à sa fixation sur les conduits de circulation des fluides.
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Figures 34 et 35, les fils 4 formés dans la plaque sont de section carrée; mais il est bien évident que cette section n'a rien d'absolu;ainsi, une plaque 23 peut d'abord être amenée, à la presse, à l'aide d'une première matrice, à la forme représentée figure 36 dans laquelle des nervu- res 25 sont formées sur ses faces; puis, dans une seconde passe exécutée à l'aide d'une seconde matrice, les nervures
25 sont transformées en fils 4 de section circulaire (Fig.
37). La figure 38 montre, en plan, la plaque 30 à réseau de fils de section circulaire ainsi obtenue.
Chacune des plaques des figures 34 et 38 peut être, comme le montrent, simplement à titre d'exemples, les fi- gures 39 et 40, fixée de façons diverses sur les conduits de circulation des fluides; ainsi, comme le montre la figure
39 , cette fixation peut être faite sur des nervures 26 établies, à cet effet, sur les conduits 1.
Les figures 40 et 41 montrent qu'une même plaque 23 peut, également, être établie avec plusieurs nappes de fils 4 et de jours 24, ces nappes étant séparées les unes des autres par des parties pleines 27 qui peuvent être as- semblées à plat sur les conduits 1 (Fig. 40).
Ou bien, comme le montre la figure 42, une partie pleine 27 peut être montée sur un conduit 1 à l'intérieur duquel un mandrin 28 a été introduit momentanément pour per- mettre, à l'aide de deux mâchoires 29 extérieures au dit tube de fixer la partie pleine 37 de la plaque 23 à faisceaux filiformes sur la nervure 30 ainsi formée sur ce tube 1.
La figure 43 montre une disposition similaire ré- alisée sur un tube l'pourvu d'une nervure 31.
Dans chacun de ces cas des figures 42 et 43, une
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nervure 32 se trouve ainsi formée sur chaque partie pleine 27 de la plaque 23. Un moyen simple d'obtention et de fixation des nervures 32 aux tubes 1 consiste à utiliser, comme mâchoire 29, les mâchoires d'une soudeuse électrique; de la sorte, ces nervures 27 se trouvent soudées aux nervures 50 ou 31 des tubes 1.
La figure 44 montre une plaque 23 fixée, par ses extrémités, sur les nervures latérales 32 de conduits 1 et dans laquelle les fils 4 sont répartis en deux couches.
Des plaques ou bandes métalliques 23 convenablement découpées et perforées peuvent être établies en vue de la réalisation de nappes de fils 4 semblables à celles des figures 17 à 26 ; dansces nappes, les éléments filiformes peuvent être de section carrée, comme le montrent les figures 35 et 45, circulaire, comme dans la figure 37, ou aplatie, comme dans la figure 46.
Dans le cas d'utilisation de telles bandes métalliques 23 à la réalisation de nappes en V inversés, ces bandes 23 peuvent être établies continues et pliées sous cette forme de V inversés, comme le montrent les figures 47 et 48 ; bords 33 de ces bandes sont rabattus de manière appropriée et fixés aux conduits 1; les coudes pleins 34 séparant deux nappes successives peuvent former des saillies sur lesfaces frontales antérieure et postérieure des conduits.
Des bandes métalliques continues 23 peuvent être établies avec des nappes successives d'éléments filiformes 4 et des évidements 34 de réception des conduits 1 (Fig.
50); ces évidements 33 peuvent être obtenus par emboutissage de manière telle que leurs bords repoussés viennent s'appliquer sur ces conduits 1 auxquels ils peuvent être
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fixés, soit par soudure après enfilage de cesplaques sur ces conduits, soit par coulée, lors de la coulée de ceux-ci.
Plusieurs conduits 1 peuvent, également, être disposés les uns à la suite des autres et équipés avec des nappes de fils 4 situées dans le prolongement les unes des autres, comme montre la figure 51, la plaque 23 à l'aide de laquelle toutes ces nappes sont formées ayant été établie , lors de son emboutissage, avec des bords 35 repoussés, lés uns sur l'une de ses faces, les autres , sur l'autre de ses faces.
Dans les exemples ci-dessus décrits, les tubes des échangeurs thermiques représentés ont été supposés rectilignes; mais, bien entendu, cestubes peuvent avoir leurs axes curvilignes et être établis avec des parois lon- gitudinales sinueuses ou de toute autre forme ; demême, et comme cela a été ci-dessus indiqué, leur section peut avoir toute forme désirée et ces tubes peuvent être groupés les uns par rapport aux autres, de manière à répondre à toute application désirée.
Les bords 35 de cesogements de réception des conduits 1 peuvent être situés sur une même face de chaque plaque 23, comme le montre la figure 50 ; ou bien, comme cela est représenté figure 51, les uns peuvent être situés sur l'une des faces de ces bandes et les autres sur la face opposée. Dans la figure 51, la bande 23 à nappes d'éléments filiformes est pliée en 2. inversés pour constituer l'échangeur.
Dans les figures 50,52, 53, la bande 23 est, au contraire, destinée à être utilisée à plat et enfilée simultanément sur une nombre de conduits 1 égal au nombre des évidements de cette plaque, puis fixée sur ces conduits par
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soudure. Tout nombre désiré de plaques semblables est ainsi monté sur ces conduits pour constituer l'échangeur.
Chaque fois qu'une même bande continue, bande de tissu ou bande ajourée, est utilisée à la confection de nappes en V inversés, suivant l'une quelconque des dispositions ci-dessus décrites, cette bande peut également être établie de manière à former des saillies 36 sur une face antérieure ou une face postérieure des conduits 1 de manière à protéger ceux-ci de certains chocs et éviter, ainsi, des déformations ou ruptures accidentelles de ces conduits.
On va décrire maintenant l'application particulière des échangeurs thermiques ci-dessus décrits pour la réalisation d'un radiateur de chauffage de haut rendement.
Cette application particulière est représentée sur les figs.
54 à 75.
On a représenté sur la fig. 54, en perspective et de façon très schématique, un radiateur de chauffage conforme à l'invention. Ce radiateur est essentiellement constitué par une gaine G comportant des ouvertures inférieures 1 par lesquelles pénètre l'air froid. Cet air traverse en se réchauffant l'élément chauffant E disposé dans cette gaine (fig. 56) et sort par une ouverture supérieure S de la gaine.
L'élément chauffant est du type décrit ci-dessus.
C'est-à-dire que l'ailettage de cet élément est constitué par une nappe de corps filiformes,désignée de façon générale par N, qui peut être constituée soit par des fils distincts tendus et soudés ou fixés avec contact intime sur la nappe de tubes de circulation T (reliés à la manière habituelle à des collecteurs d'entrée et de sortie C), soit par de la
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toile métallique tissée et soudée sur la nappe de tubes, soit encore par des lamelles découpées dans une plaque, soudée ou autrement rapportée sur les tubes.
Conformément à l'invention, ltélément chauffant est de préférence disposé suivant une certaine inclinaison, ce qui réduit dans une mesure appréciable l'encombrement de l'ensemble du radiateur et améliore le rende, ente Cette inclinaison peut être obtenue de différentes façons.
On peut, par exemple, incliner cet élément chauffant, cornue représenté sur les figs. 55 et 56, de façon que les tubres T restent sensiblement horizontaux, tandis que les fils ou la toile métallique N sont inclinés, comme cela ressort très bien de la fig. 56.
Ou bien, comme représenté sur les figs. 57 et 58, on peut faire en sorte que les tubes T soient inclinés tandis que les fils ou corps filiformes d'ailettage N sont sensiblement horizontaux.
Ou encore, on peut adopter la disposition représentée sur les figs, 59 et 60, dar-s laquelle les tubes T sont inclinés dans le sens longitudinal par rapport au radia- teur. On pourrait d'ail-Leurs combiner toutes ces différentes inclinaisons.
Comme représenté sur les figs. 56a, 58a et 60a , on peut substituer à l'élément échangeur unique E, plusieurs éléments E1,E2, deux par exemple, disposés de façon symétrique ou autrement à l'intérieur de la gaine G.
Comme on l'a expliqué dans le préambule, un radiateur conforme à l'invention présente de nombreux avantages qui peuvent être brièvement résumés de la façon suivante excellent rendement, au fait du grand pouvoir d'échange de
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l'élément % et de la grande vitesse de l'air à l'ouverture de sortie S , grâce à la faible résistance offerte au passage de cet air par cet élément E; très faible poids et surtout très faible encombrement, du fait de l'excellent rendement calorifique de ce radiateur et de l'inclinaison de l'élément chauffant E, inclinaison qui peut être réalisée sans que soit diminuée la vitesse de l'air ;
grande facilité de nettoyage puisque l'ailettage est constitué par une nappe de corps filiformes de très faible épaisseur, ne retenant les poussières que dans une faible mesure et pouvant, de toutes façons, être facilement nettoyée, bien que cet élément chauffant soit disposé à l'intérieur d'une gaine.
On remarquera que dans toutes les variantes représentées sur les figs. 54 à 60 les collecteurs C et les tubes T doivent pouvoir évacuer l'air dans le cas du chauffage à l'eau chaude, ou l'eau condensée et l'air dans le cas du chauffage à la vapeur. Dans ce but, les tubes et les collecteurs sont disposés comme à l'habitude en pente douce pour faciliter le rassemblement de l'eau pour l'évacuation et permettre l'évacuation de l'air et la vidange de l'élément.
Comme on l'a précédemment expliqué, les corps filiformes formant l'ailettage peuvent être constitués par - des fils ou des toiles métalliques, ou par des lamelles découpées dans des plaques. On a précisément représenté sur les figs. 61 à 68 un certain nombre de perfectionnements à ces plaques découpées. Les perfectionnements représentés sur les figs. 61 à 65 ont simplement pour but de raidir les lamelles et permettre l'emploi de lamelles de dimension très faible. L'augmentation de cette raideur pourra être obtenue, soit en incurvant ces lamelles (fig. 61) , soit en
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les disposant suivant une ligne brisée (fig. 62), soit en prévoyant une ou plusieurs nervures de renforcement (figs.
63 à 65).
Conformément à l'invention, on peut avantageusement disposer soit une seule nappe de corps filiformes, soit deux nappes semblables qui sont alors placées de part et d'autre de la nappe de tubes T. Dans ce dernier cas; on peut avantageusement prévoir des dispositions telles que tous les corps étrangers ayant traversé la première nappe pourront traverser de façon certaine et plus aisément la seconde nappe.
Dans la disposition représentée sur la fig. 66, ce résultat est obtenu en donnant aux lamelles de la première nappe N1 un pas plus faible qu'aux lamelles de la seconde nappe N2. Dans le cas delà fige 67, un résultat identique est obtenu en donnant aux lamelles de la première nappe N1 -1 une inclinaison plus accentuée qu'aux lamelles de la seconde nappe N . On pourrait d'ailleurs prévoir une combinaison -2 de ces deux dispositions,
On a représenté sur la fig. 68 un autre perfec- tionnement aux plaques à lamelles en question. Suivant ce perfectionnement, les lamelles sont inclinées par rapport à l'axe des tubes.
De cette façon le plan des faces laté- rales de ces lamelles peut être rendu vertical ou sensible- ment vertical dans le cas où l'on adopte la dispcsition de l'inclinaison des figs. 59 et 60, sans qu'il soit nécessaire pour cela d'imprimer aux lamelles une torsion de 90 par rapport au plan de la plaque à partir de laquelle elles sont obtenues.
Pour faciliter le nettoyage, une ou plusieurs
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faces de la gaine pourront être amovibles en totalité ou en partie, et on pourra prévoir des portes ou plaques de visite à charnières ou à glissières,
On pourra laisser, à l'endroit indiqué en M sur les figs. 56 et 58 , un léger jeu entre l'élément chauffant E et la gaine G , de façon à permettre la chute libre des corps étrangers vers le bas de cette gaine. Qn pourrait aussi prévoir à cet endroit M une baguette amovible qui, soulevée au moment du nettoyage, permettrait l'évacuation des corps étrangers vers le bas.
La ou les nappes à éléments filiformes ou lamelliformes sont fixées par soudure, brasure, etc. sur les tubes. Aux extrémités, ces nappes peuvent être arrêtées sur les tubes T eux-mêmes, comme représenté en U sur la fig. 69 ou sur des barrettes B (fig. 70).
Lorsque les nappes sont sensiblement tangentes à des tubes circulaires , il existe des angles où les saletés, poussières, etc. peuvent s'accumuler et où les instruments de nettoyage tels que les brosses, accèdent difficilement.
Pour éviter ces inconvénients, on peut, comme représenté sur la fig. 71 , donner aux tubes un profil qui diminue dans une mesure appréciable, les angles en question, ou bien encore, on peut, toujours dans le même but, modifier le profil des nappes d'éléments filiformes ou lamelliformes, comme représenté à titre d'exemple sur les figs. 72 à 74.
On pourrait d'ailleurs adopter la combinaison de ces deux dispositions, lesquelles présentent, en outre, l'avantage d'assurer un meilleur contact entre les corps filiformes et les tube's.
Dans l'exemple de la fig. 75, on a enfin représenté une nappe de tubes à profil symétrique, nappe sur laquel-
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le sont rapportées deux nappes de corps filiformes ou lamelliformes. Grâce à toutes ces dispositions, on accroît dans une large mesure les possibilités de nettoyage de l'élément chauffant du radiateur conforme à l'invention.
Il va d'ailleurs de soi que l'invention n'a été décrite et représentée ici qu'à titre explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter des modifications de détails, sans altérer son esprit.