BE419964A

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Publication number: BE419964A
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Description

Perfectionnements aux appareils d'échange thermique.

Cette invention est relative aux appareils d'é- change thermique et elle a pour principal but de procurer un appareil perfectionné pour le chauffage d'eau ou d'autres fluides, bien que l'appareil conforme à l'invention ne soit pas limité à cet usage.

L'appareil d'échange thermique conforme à l'inven- tion comporte plusieurs chambres emboîtées les unes dans les autres et agencées pour communiquer entre elles en des.points situés alternativement à des extrémités opposées des chambres, des dispositifs de refroidissement ou de chauffage étant logés dans les chambres de manière à être situés dans le trajet du

fluide circulant d'une chambre à la chambre suivante et des dispositifs étant aménagés pour introduire et évacuer le fluide de manière qu'il puisse traverser successivement quel- ques unes ou la totalité des chambres.

Les chambres emboîtées sont de préférence disposées de manière à être en substance coaxiales; des espaces cylindriques sont ainsi laissés entre les chambres, à travers lesquels le fluide introduit dans l'appareil peut suivre un trajet sinueux en passant d'une chambre à la suivante. D'autres caractéristiques de l'inven- tion apparattront ci-après.

Afin que l'invention soit bien comprise, on la décrira ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : -
Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un appareil d'échange thermique conforme à l'invention;
Fig. 2 est une coupe transversale d'un détail de l'appareil représenté sur la Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en plan de l'appareil représenté sur la fig. 1;
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig. 1, vue dans le sens indiqué par les flèches.

L'appareil représenté est destiné notamment à chauffer de l'eau. Il comporte un socle ou-plaque de dessous 1 et une plaque de dessus 2 en plusieurs parties. Les deux plaques sont de forme circulaire et sont reliées entre elles par une pièce de liaison cylindrique 3. La pièce 3 est tarau- dée aux deux extrémités pour Se visser sur des parties file- tées des plaques 1 et 2. Pour assurer un joint étanche aux liquides entre la pièce 3 et les plaques 1 et 2, des bagues 4 sont interposées entre elles. La plaque 1 est percée d'une ouverture centrale dans laquelle est vissée une tuyère d'ali- -

mentation 5. Une coupe de la tuyère 5 est représentée sur la Fig. 2 où voit que des ouvertures d'alimentation 6 sont percées dans la tuyère.

Comme le montre la Fig. 1, les ou- vertures sont inclinées de bas en haut, depuis le creux cen- tral de la tuyère d'alimentation jusqu'à l'extérieur de celle- ci, et sur la Fig. 2 on voit que les ouvertures sont tangen- tielles à la tuyère. La tuyère d'alimentation 5 est bloquée en position dans la plaque 1 au moyen d'un écrou de blocage 7 et d'une rondelle intercalaire 8. La partie inférieure filetée 5A de la tuyère constitue alors une partie du raccord pour un tuyau d'alimentation.

Autour de la tuyère d'alimentation 5, la plaque 1 porte une cloison cylindrique 9. La cloison 9 a une longueur telle qu'il y ait un faible intervalle libre entre son extré- mité supérieure et la paroi intérieure adjacente de la plaque d'extrémité supérieure 2. La plaque porte aussi une cloison concentrique 10, ainsi que d'autres cloisons concentriques du même genre 11 et 12. Toutes les cloisons concentriques portées par la plaque 1 se terminent à courte distance de la plaque d'extrémité 2. La plaque 2 porte elle aussi deux cloi- sons cylindriques 13 et 14 disposées concentriquement. La pla- que d'extrémité 2 est percée d'un trou central qui s'ouvre avec un plus grand diamètre dans la. face extérieure de la plaque. La partie de plus grand diamètre du trou est taraudée comme indiqué en 15 pour recevoir un manchon 16 à filet de vis extérieur.

Le manchon 16 comporte des rainures 17 taillées en travers de sa face supérieure pour donner prise à une clef.

Une gaine ou poche cylindrique 18 comportant une ouverture à rebord 19 est maintenue dans l'ouverture centrale de la pla- que 2, une pièce de garniture appropriée 20 étant logée entre l'épaulement de la plaque et l'ouverture à rebord 19 de la

gaine 18. L'extrémité inférieure de la gaine cylindrique 18 est fermée, mais à son extrémité elle est laissée ouverte en vue de l'insertion d'un élément chauffant.

La plaque d'extrémité supérieure 2 en plusieurs parties se compose de deux parties distinctes 2A et 2B. La partie 2B est constituée par un anneau de section transversale en forme de T renversé, tandis que la partie 2A est faite d'un anneau de section transversale ;sensiblement en forme de S, les deux parties étant reliées entre elles par une poche cy- lindrique creuse 21. La poche 21 est logée entre les cloisons 10 et 11 portées par la plaque d'extrémité inférieure 1 et comporte une ouverture à rebord 22 reposant sur des bagues de garniture 23. Une pièce filetée 24 de forme annulaire est disposée de manière à se visser dans un taraudage de ia par- tie 2A et à maintenir un côté de l'ouverture à rebord de la poche sur son siège dans la pièce 2A.

Une autre pièce annu- laire 25, faisant office d'écrou, se visse sur un filet de vis de la partie 2B de la plaque d'extrémité de dessus et serre l'autre côté de l'ouverture à rebord de la poche 21 sur son siège. Les surfaces supérieures des deux pièces vissées 24 et 25 sont creusées de rainures 26 et 27 pour permettre d'agir au moyen de clefs sur les pièces vissées en vue de les serrer à fond ou en vue de les dévisser.

Comme on le voit sur la fig. 4 des dessins annexés, la paroi de liaison extérieure 3 comporte en un endroit une partie de plus grande épaisseur percée d'un alésage axial 28.

L'alésage 28 a un épaulement en retrait, près de son extré- mité extérieure, et il est taraudé pour recevoir une partie d'un raccord 29. L'alésage 28 s'ouvre dans la chambre déli- mitée entre la paroi extérieure 3 et la cloison 12.

Quand on emploie l'appareil pour chauffer de l'eau,

on dispose dans la gaine cylindrique 18 et dans la poche 21 un élément chauffant électrique ou autre. La poche 21 peut par exemple recevoir un élément chauffant électrique fait de deux parties semi-cylindriques, tandis que la gaine 18 peut recevoir un élément chauffant en forme de tige. Les éléments chauffants employés sont de préférence ceux faisant l'objet de la demande de brevet anglais n .25.729 de 1936 du deman- deur. Le tuyau d'admission d'eau est raccordé en 5A et l'eau sort par les 'ouvertures 6, la disposition et la forme de ces ouvertures, décrites ci-dessus, étant telles que l'eau tour- billonne en rond dans l'espace compris entre la cloison 9 et la gaine cylindrique 18.

L'eau s'élève dans cet espace en restant en contact avec la surface de chauffe de la 'aine 18.

Au sommet de la cloison 9 l'eau s'échappe vers le bas par l'espace compris entre la cloison 9 et la cloison 13, puis s'élève dans l'espace.compris entre la cloison 13 et la cloison 10 pour redescendre entre cette cloison 10 et la paroi intérieure de la poche 21. La paroi de la poche 21 est chauffée, de sorte que la température de l'eau s'élève quand l'eau circule le long de cette surface. L'eau circule en- dessous de la poche 21 à l'extrémité inférieure de celle-ci, puis s'élève entre la paroi extérieure de la poche et la cloison 11. Finalement l'eau échappe passant au-dessus de la cloison 11, en descendant dans l'espace entre cette cloison 11 et la cloison suivante 14, en s'élevant entre la cloison 14 et la' cloison 12 et, enfin, en circulant de haut en bas entre la cloison 12 et la paroi extérieure 3 vers le conduit de sortie 28.

On voit ainsi que les cloisons 9 à 14 et la poche 21 délimitent des chambres emboîtées les unes dans les autres et communiquant entre elles alternativement à leurs extrémités supérieure et inférieure. L'eau circulant d'une

chambre à la suivante est ainsi.obligée de suivre un trajet sinueux et de circuler le long du dispositif de chauffage.

Pour assurer une transmission de chaleur maximum, les surfaces extérieure et intérieure de la gaine 18 et de la poche 21 sont de préférence-dépolies et noircies par traitement anodique quand cette gaine et cette poche sont faites en aluminium ou en ses alliages. En outre, toutes les surfaces des cloisons sont de préférence dépolies et anodisées, bien que non nécessairement noircies par anodisation, quand ces cloisons sont aussi faites en aluminium ou ses alliages.

Il est clair que l'appareil décrit ci-dessus pour être employé pour le chauffage de tous fluides, gazeux ou liquides, et que si on le désire, l'appareil peut être em- ployé pour le refroidissement de fluides, si seulement on substitue des milieux réfrigérants aux 'éléments chauffants dans la gaine 18 et dans la poche cylindrique 21. L'appareil décrit ci-dessus se prête aussi à une disposition pour la vaporisation ou l'atomisation de liquides ou pour la carbu- ration de combustibles liquides. Ainsi, on peut introduire de l'air à l'extrémité dentrée de l'appareil et cet air longe la gaine 18 qui en l'occurrence contient un élément chauffant.

L'air chauffé traversant les passages intermédiaires avant d'entrer en contact avec la poche 21 peut 'être conduit de manière à rencontrer un courant d'essence ou de combustible vaporisable analogue, le mélange ainsi produit étant chauffé davantage par le contact avec la poche 21 qui en l'occurrence contient aussi un ou plusieurs éléments chauffants. La sortie de l'appareil débite alors le mélange à un moteur à combus- tion interne.

On constate aussi que l'invention présente un in- térèt pour le préchauffage de combustible pour moteurs'Diesel.

On peut modifier la construction de l'appareil dé- crit ci-dessus en vue de satisfaire aux conditions de son emploi, et en outre., la paroi extérieure peut comporter des ailettes pour augmenter son efficacité. On peut augmenter ou diminuer l'épaisseur des cloisons vers l'extérieur de l'appa- reil et on peut aussi diminuer ou augmenter vers l'extérieur l'espacement des cloisons.

On peut modifier la disposition concentrique et cylindrique des cloisons et de la paroi extérieure sans s'é- carter de l'esprit de l'invention. En outre., on peut consti- tuer de plus de deux parties la plaque d'extrémité en plusieurs parties et augmenter à l'avenant le nombre de poches cylindri- ques employées. On peut disposer des ouvertures d'entrée et de sortie en divers points de l'appareil et ces ouvertures peuvent être plus nombreuses que celles représentées sur les dessins annexés. En particulier, il peut être avantageux d'u- tiliser l'ouverture centrale à tuyère d'alimentation 5 comme sortie et l'alésage 28 comme entrée, un courant entrant en tourbillon étant encore produit grâce à l'orientation tan- gentielle de l'alésage 28.

On peut employer tout nombre vou- lu d'éléments chauffants ou de sources de chaleur dans les gaines ou poches 21 ou 18 et on peut omettre la gaine centrale 18 si on le désire.

Il est clair que lorsqu'un milieu refroidissant ou chauffant est agencé pour être contenu dans les gaines ou poches en vue de produire un échange thermique avec le fluide circulant dans les chambres., la température de ce milieu est affectée par l'échange thermique et que de cette façon des matières solides peuvent remplacer ce milieu et être traitées en faisant circuler dans les chambres un fluide porté à une température déterminée.

Il est à noter que dans l'appareil décrit ci-dessus les éléments chauffants ne sont pas directement immergés dans le liquide à traiter. En fait, on peut retirer les éléments de leurs gaines protectrices sans gêner la circulation de liquide à travers l'appareil.

REVENDICATIONS ---------------------------
1) Appareil d'échange thermique, caractérisé en ce que plusieurs chambres emboîtées les unes dans les autres sont agencées pour communiquer entre elles en des points situés alternativement à des extrémités opposées des chambres, et des dispositifs de-refroidissement ou de chauffage sont logés dans les chambres de manière à être situés dans le trajet du fluide circulant d'une chambre à la suivante, des dispositifs étant aménagés pour introduire et évacuer le fluide de manière qu'il puisse traverser successivement quelques-unes ou la to- talité des chambres.

Claims

2) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres emboîtées sont.en substancescoaxiales de manière qu'entre les chambres il reste des espaces sensi- blement cylindriques à travers lesquels le fluide introduit dans l'appareil peut suivre un trajet sinueux en passant d'une chambre à la suivante.

3) Appareil suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que les chambres sont délimitées par les pièces d'extrémité de l'appareil et par des cloisons disposées entre elles, des dispositifs de refroidissement ou de chauffage étant logés dans une ou plusieurs des cloisons.

4) Appareil suivant la.revendication 3, caractérisé en ce que la pièce d'extrémité de l'appareil porte certaines <Desc/Clms Page number 9> des cloisons, tandis que l'autre pièce d'extrémité porte les autres cloisons, ces pièces d'extrémité étant montées de manière à être maintenues assemblées et écartées l'une de l'autre de manière à délimiter plusieurs compartiments commu- niquant entre eux.

5) Appareil suivant la revendication 3 ou 4, carac- térisé en ce que les pièces d'extrémité sont assemblées entre elles par une paroi extérieure, et des cloisons portées par ces pièces sont disposées de manière à aller depuis la paroi d'extrémité correspondante à laquelle elles sont fixées jus- qu'à une courte distance de la paroi d'extrémité opposée, les chambres délimitées par les cloisons étant en communica- tion entre elles par l'espace laissé entre une extrémité de chaque cloison et la pièce d'extrémité adjacente de l'appareil.

6) Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les cloisons sont disposées l'une dans l'autre, la chambre centrale délimitée par la cloison intérieure comporte une ouverture d'entrée ou de sortie dans une des pièces d'ex- trémité de l'appareil et une ouverture de sortie ou d'entrée est disposée de manière à s'ouvrir dans la chambre extérieure délimitée entre la cloison extérieure et les parois extérieu- res de l'appareil.

7) Appareil suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 3 à 6, caractérisé en ce que des gaines ou poches creu- ses sont aménagées de manière à être supportées sur l'une ou l'autre des pièces d'extrémité, ou sur les deux, pour faire saillie dans les compartiments délimités entre les cloisons, ces gaines étant destinées à contenir un ou plusieurs éléments chauffants ou, à titre d'alternative, des milieux réfrigérants.

8) Appareil suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 3 à 7, caractérisé en ce que les cloisons ont une sec- tion circulaire et sont disposées concentriquement, les pla- <Desc/Clms Page number 10> ques d'extrémité étant aussi de forme circulaire et la paroi de liaison extérieure entre les plaques d'extrémité étant en substance cylindrique.

9) Appareil suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 3 à 8, caractérisé en ce qu'une des plaques d'extré- mité se compose de 'plusieurs parties, ces parties. étant re- liées entre elles par une ou plusieurs poches cylindriques faisant saillie dans la chambre et destinées à contenir un ou plusieurs éléments chauffants ou des milieux réfrigérants.

10) Appareil pour chauffer l'eau ou d'autres fluides, comportant deux plaques d'extrémité dont une se compose de plusieurs parties, des cloisons disposées entre les plaques d'extrémité, certaines de ces cloisons étant supportées par une plaque d'extrémité et le restant des cloisons étant sup- portées par l'autre, et la disposition générale étant telle que les cloisons se terminent à faible distance des plaques d'extrémité adjacentes, une paroi de liaison extérieure com- prise entre les plaques d'extrémité, un raccord de sortie pour la chambre extérieure délimitée entre les cloisons et la paroi extérieure, et un raccord d'entrée ouvrant dans la chambre intérieure,

la plaque d'extrémité composée de plusieurs parties étant agencée de manière que ses parties soient assem- blées entre elles par une ou plusieurs poches creuses desti- nées à loger un ou plusieurs éléments chauffants, et cette plaque d'extrémité en plusieurs parties comportant des dispo- sitifs pour supporter une gaine pour un élément chauffant fai- sant saillie dans la chambre intérieure.

Il) Appareil suivant la revendication 10, caracté- risé en ce que les plaques sont circulaires et les cloisons sont aussi circulaires et sont disposées concentriquement, la paroi d'extrémité en plusieurs parties comportant deux par- ties annulaires logees l'une dans l'autre, l'ouverture centra- <Desc/Clms Page number 11> le de la partie annulaire intérieure étant destinée à re- cevoir une gaine cylindrique pour un élément chauffant et la périphérie de la partie intérieure étant assemblée au cô- té intérieur de la partie extérieure par une poche cylindri- que destinée aussi à contenir un ou plusieurs éléments chauf- fants, la poche cylindrique et la gaine cylindrique étant disposées de manière à faire saillie dans des chambres déli- mitées entre les cloisons de l'appareil.

12) Appareil d'échange thermique construit, disposé et agencé de manière à fonctionner en substance comme c'est décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés.