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"Radiateur à rayons infra-rouges"
La présente invention se rapporte à un radia.. ; teur à rayons infra-rouges dans lequel un carburant gazeux est brûle à la surface .d'une grille pour porter celle-ci à l'incan- desoence, qui est la température optimale pour engendrer des rayons infra-rouges.
L'invention a.pour but d'apporter des perfeo- tionnements au brûleur des radiateurs de ce type.
Le radiateur selon l'invention est conçu de façon qu'un certain nombre de tels radiateurs puissent être disposée suivant une configuration donnée, de façon à assurer un chauffage uniforme, indépendamment des dimensions ou de la configuration de la surface devant être chauffée.
-Ce radiateur est oonçu de manière à pouvoir être utilise aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. De plus,
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sa construction est simple, son utilisation est aisée et son fonotionnement est sûr.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : la Pige 1 est une vue partiellement en coupe et partiellement en élévation, aveo arrachement d'un radiateur selon l'invention, la vue étant prise suivant la ligne 1-1 de la Fig. 2; - la Fig, 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; - la Fig, 3 est une vue en coupe agrandie suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2; et, - les Fig. 4, 5 et 6 sont des exemples schéma- tiques de configurations d'irradiation produites par les brûleurs selon l'invention.
Le radiateur à rayons infra-rouges représenté comprend une enveloppe allongée 10 dont le fond présente une ' ouverture relativement étroite 12 qui est couverte par une grille . de combustion composite 14. L'enveloppe 10, qui est, de préfé- rence, formée d'une feuille de métal, comprend une paroi supé- rieure 16, des parois latérales 18 et des parois de fond 20 qui convergent vers le bas et dont les bords délimitent l'ouverture
12 précitée, laquelle s'étend, de préférence, tout le long de l'enveloppe. L'une des extrémités de l'enveloppe est fermée par une paroi d'extrémité 22 et l'autre par une paroi d'extrémité 24 ' à travers laquelle passe un venturi 26.
Un gaz est introduit dans le venturi au moyen d'un ajutage approprié, non représenté, qui est disposé dans ou près du pavillon 27 du venturi.
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La grille composite 14, qui couvre l'ouver.. ture 12, est formée de deux ou plusieurs grilles 28 et 29 qui sont relativement rapprochées et d'une grille extérieure 30 qui est espacée de la grille 29. Les grilles 28 et 29 ont, de préfé- rence, des mailles d'environ 0,42 mm et sont montées comme le montre la Fig. 1 ou autrement.
Comme on le voit clairement sur la Fig. 1, le venturi 26 s'étend à l'intérieur de l'enveloppe et s'incline vers le haut en direction de son extrémité intérieure. La partie inférieure de la sortie du venturi 26 concorde avec l'extrémité intérieure 32, incurvée vers le haut, d'un écran allongé 34 dont la partie horizontale 36 s'étend pratiquement sur toute la lon- gueur du venturi (Fig. 1).
La partie horizontale 36 de l'éoran 34 est percée d'ouvertures 38 par lesquelles le gaz est expulsé vers l'ouverture 12. Des ouvertures 38 pourraient également être prévues, dans la mesure désirée, dans la partie terminale incur- vée 32 de l'écran. Les dimensions, le nombre, l'espacement et la répartition des ouvertures 38 peuvent varier avec la longueur, la largeur et la profondeur du brûleur. Les dimensions approxima- tives représentées conviennent pour une grille de brûleur d'envi- ron 1,80 m de longueur et ayant une section de 5 à 7,5 om. L'é- cran est, de préférence, pourvu d'une cloison centrale 40 qui divise le courant de gaz iesu du venturi en deux courants et contribue à soutenir ce dernier (Fig. 1).
L'extrémité extérieure
42 de l'éman s'arrête un peu avant la paroi d'extrémité 24 de façon à réaliser une ouverture destinée à fournir rapidement da gaz à une veilleuse @6, dès que l'on ouvre le brûleur, assu- rant ainsi un allumage rapide aane avoir à attendre que toute l'enveloppu 10 soit replie. Pour éviter que la veilleuse 46
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puisse être éteinte par des courants d'air ou qu'elle soit étouffée par les produits de combustion, on l'a entourée d'une sorte de cage ouverte 45. De même, la grille extérieure 30 s'arrête un peu avant la paroi d'extrémité 24 pour permettre d'installer la veilleuse 46 directement au-dessous de l'ouver- ture 44 et sous les extrémités adjacentes des grilles 28 et 29 (Fig. 1).
Il est à remarquer que la partie supérieure de l'extré- mité intérieure du venturi s'écarte de l'écran 34 et que le mélange de gaz et d'air issu du venturi suit les trajectoires indicuéss par les flèches A, B et 0. Des essais effectués en laboratoire avec un prototype ayant une ouverture 12 d'environ
7,5 x 183 cm ont montré que, immédiatement après que l'on a ouvert le gaz, l'allumage commence à la veilleuse 46 et progresse rapidement et régulièrement vers l'extrémité éloignée du brûleur et que l'extinction, lorsqu'on ferme le gaz, s'effectue dans le sens inverse. Il est évident que le combustible est brûlé au- dessus de la surface externe de la grille extérieure 29 et que la grille intérieure 28 ne sert qu'à éviter les retours de flamme.
La grille externe 30 a des mailles de 1,2 mm et sert à faire à nouveau rayonner l'énergie provenant de la combustion du oombus- tible. La grille 30 sert, de plus, à modérer les courants d'air . et fait que le brûleur est particulièrement bien adapté à fonc- tionner en plein air, ainsi que dans de grandes enceintes dans lesquelles se produisent des courants d'air, comme les arènes, les grands magasins, etc.
La grille 30, qui est relativement rigide, protège également les fines grilles 28 et 29 des dété- riorations accidentelles,
Les grilles 28, 29 et 30 ont une section arquée afin d'agrandir leurs surfaces effectives et certaines d'entre elles, ou toutes, peuvent être ondulées, comme décrit
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dans le brevet américain ? 3.122.197, aux mêmes tins, L'avan- tage des grilles incurvées réside dans le fait que leurs surfaces de rayonnement s'avancent au-delà de la barrette de fixation, augmentant ainsi leur domaine de rayonnement de part et d'autre de la ligne médiane du brûleur.
La courbure des grilles a l'avan- tage supplémentaire de diminuer les "points chauds" directement sous le brûleur en projetant une image étroite (la longueur de la corde de la courbe), tout en assurant une aire ayant la lar- geur totale des grilles (5 cm). La courbure vers le haut de la surface des grilles accélère l'évacuation des produits de combus- tion de la surface de celles-ci et assure une combustion propre de gaz non-contaminés, sans risque que les flammes soient assom- bries ou étouffées à la surface des grilles. Avec les deux bords de la grille 30 communiquent des conduits de ventilation verti- caux 60 ayant des ouvertures inférieures 58 et des ouvertures d'évacuation supérieures 62. L'aire totale des ouvertures d'éva- cuation est calculée assez grande pour éviter qu'une nappe de gaz brûlés s'accumule à la surface de la grille 30.
La convection qui se développe dans les conduits de ventilation 60 sert à aspirer les produits de combustion afin d'éliminer tout étouffement des flammes du brûleur sur la grille 30 et pour prévenir aussi toute recirculation des produits de combustion dans le pavillon 27 du venturi 26.
L'enveloppe 10..du brûleur est, en outre, pourvue de chambres de refroidissement 52 s'étendant sur toute la longueur des parois latérales 18. Les chambres de refroidisse- ment 52 sont fermées à la base et sont pourvues au sommet d'ou- vertures d'évacuation 54, Les chambrée 52 empêchent un transfert de chaleur entre les produits de combustion se trouvant dans les conduite de ventilation 60 et l'intérieur de l'enveloppe 10,
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maintenant ainsi l'intérieur de l'enveloppe à une température inférieure au point d'éclair du mélange combustible utilisé.
Pour assurer, en outre, une évacuation rapide des produits de combustion de la grille 30, on a prévu des ailes latérales des- cendantes 56 qui coopèrent avec les surfaces voisines de la: grille 30 pour former des entonnoirs conduisant vers les ouver- tures 58 du fond des conduite de ventilation 60. De plus, les ailes latérales 56 ont une surface brillante qui agit comme un réflecteur pour diriger vers le bas les rayons infra-rouges émis par les surfaces incurvées de la grille 30. Les ouvertures 58 de la base des conduits de ventilation 60 assurent également l'éva- cuation des perturbations atmosphériques dirigées vers la surface de la grille 30 afin de protéger davantage la chambre de combus- tion contre les courants d'air et les coups de vent, adaptant ainsi le brûleur encore mieux à fonctionner à l'extérieur.
Toute- fois, les ouvertures 58 ne doivent pas être assez grandes pour permettre une circulation d'air suffisamment intense pour refroidir la grille 30.
Le radiateur qui fait l'objet de l'invention est destiné à produire des rayons infra-rouges qui, comme les rayons lumineux, se propagent en lignes droites. Ceci implique qu'une surface de rayonnement carrée et plane émettra des rayons qui couvriront une aire carrée plane qui, à faible distance, par exemple à un' distance de l'ordre .de 30 cm, sera presque égale à l'aire de la surface de rayonnement. Ce raisonnement reste valable pour toutes les autres configurations géométriques planée.
Mais, quand la distance entre les surfaces d'émission et de réception augmente, l'aire du contour qui est irradiée sur la surface de réception augmente aussi. En partie pour assurer un chauffage efficace de l'aire de réception et, en partie du fait
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que les plafonds modernes sont relativement bas, les installa- tions suspendues sont espacées, dans les quartiers habitée, de
2,40 à 3 m de la surface de réception qui, aux fine de la pré- sente description, est le plancher. Toutefois, il est bien évident qu'un radiateur selon l'invention peut être monté de façon à ohauffer un plafond ou un mur vertical ou n'importe quelle autre surface ou objet.
Quand la surface de réception est telle qu' elle peut être couverte par un seul brûleur ayant la même forme, cette surface est chauffée de façon acceptable. Toutefois, des essais contrôlés scientifiquement ont montré que, quand la sur- face de réception a une forme irrégulière ou que, lorsque deux ou plusieurs brûleurs sont nécessaires pour couvrir cette surface,' un chauffage acceptable ne peut pas être réalisé au moyen de radiateurs plane, circulaires ou carrés, car les contours d'irra- diation des radiateurs voisins se recouvrent, ce dont in résulte des pointa chaude intermédiaires, tandis que si l'on écarte les contours d'irradiation, il se produit des points froids. C'est ainsi, par exemple, que si l'on utilise un radiateur de 60 x
150 cm pour chauffer une aire de 75 cm x 150 cm, il subsiste des aires marginales froides.
Par contre, lorsqu'on utilise deux radiateurs de 60 x 150 cm, leurs configurations d'irradiation vont se chevaucher et produire des points chauds. Pour couvrir l'aire de 75 cm x 150 cm, il n'y a pas aunes de place pour ins- taller deux radiateuts standard de 60 cm x 150 cm. En d'autres
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termes, , outenir un ha' ai,a 1j:orm' , on doit profiler sur zf-,.4 a rie- : e radiateur t i r , on doit tenir en stock wit 'hLl-.:.3té 6:>',...sive de 1'Q1'\A1 fi 1>1. ,h. d1.munsil.nD, Cette difficulté est illustrée par la Fig. 4,
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dont l'aire est 8UPP0,éc tTe de ;0 at x 90 Cm, Un seul brûleur
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de 30 cm x 180 cm sera trop lourd et ses grilles risquent de es gondoler, et il n'est pas utilisable dans les emplacements relativement petits.
Si l'on suppose que deux radiateurs de
30 cm x 30 cm oonviennent et si l'on monte trois brûleurs à une distance de 2,40 m, leurs configurations d'irradiation vont se chevaucher en produisant des points chauds le long des aires indiquées par les flèches 64. Par contre, si l'on n'utilise que deux radiateurs, les intervalles entre les configurations d'irra- diation produiront des points froids. Lorsque l'aire de réception est irrégulière, ou lorsqu'elle n'est pas un multiple de l'aire d'émission des brûleurs, cette difficulté est multipliée.
Les problèmes qui se posent dans l'exemple ci- dessus, et d'autres problèmes qui peuvent, ou ne peuvent pas, être prévus, sont résolus de la manière indiquée schématiquement sur la Fig. 5, dont l'aire est également supposée être de 30 cm X
180 cm, c'est-à-dire égale à oelle de la Fig. 4. Selon l'inven- tion, quatre radiateurs de 7,5 cm x 180 cm sont montés, à une distance de 2,40 m, de façon que leurs contours d'irradiation se rencontrent le long de lignes 66 avec un imperceptible chevauche- ment ou intervalle entre les oontours d'irradiation émis par les radiateurs voisins. Il est à noter que les radiateurs pourraient . être montés de façon à s'étendre suivant une direction formant un certain angle avec les lignes 66.
La souplesse du,brûleur de l'invention est encore illustrée par la Fig. 6 qui montre une aire de forme irréguliére et la manière dont elle peut être couverte par les configurations d'irradiation de trois brûleurs de 7,5 om de largeur et ayant des longueurs uniformes ou différentes,,
Le brûleur selon l'invention peut être produit en grande série avec des largeurs standard de 5 et 7,5 cm
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:. , et avec des longueurs de 60, 120 et 180 cm. Dans ce stock de brûleurs préfabriqués, on choisit et on monte suivant la configuration désirée, le nombre voulu de brûleurs ayant la longueur et la largeur désirées.
Etant donné que la largeur de l'aire de réception irradiée à une distance donnée de la surface d'émission est connue, il est facile d'espacer les brûleurs de façon que les bords longitudinaux de leurs configurations d'irra- : diation se recouvrent ou soient espacés imperoeptiblement, Ceci n'est vrai que tant que la largeur du brûleur est suffisamment petite pour qu'un radiateur suffise pour l'aire la plus étroite devant être chauffée, de sorte que des brûleurs multiples peuvent être utilisés pour couvrir des multiples de l'aire en question.
En plus de la souplesse ci-dessus, la struc- ture interne du radiateur de l'invention assure une combustion uniforme sur une surface relativement longue et permet d'utiliser le brûleur à l'air libre ou lorsque l'air ambiant n'est pas aussi oalme que dans une enceinte habitée-
Il est à noter que lorsque les conduits de ventilation 60 et les ailes 56 sont chauffés, ils constituent, aussi, des émetteurs de rayons calorifiques de grande longueur d'ondes qui renforcent la chaleur rayonnée par les grilles et, ainsi, renforcent l'efficacité de l'appareil.
De plus, les ailes ; latérales 56 pourraient être revêtues d'oxyde de fer, de porce- laine broyée ou d'une autre matière émissive, de façon à consti- tuer non seulement des surfaces réfléchissantes, mais également des surfaces de rayonnement. les ouvertures latérales 62 des conduits de ventilation 60 empêchent la pluie de frapper les grilles et diminuent les tirages vers le bas qui pourraient se produire si les ouvertures 62 étaient situées dans les parois supérieures dea
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conduits d'évacuation et qui pourraient nuire au bon fonctionne- ment du brûleur. De plus, quand on allume initialement le brûleur et que la force de convection est encore faible, les tirages vers le bas pourraient gêner lea mouvements d'évacuation des produits de combustion de la surface de la grille 30.
Le diamètre du pavillon 75 et celui de la sortie 76 du venturi influencent le fonctionnement. Un pavillon trop petit limite l'entrée de l'air primaire et a pour résultat une combustion médiocre. Inversement, un pavillon trop grand permet l'entrée d'une quantité excessive d'air primaire qui refroidit les grilles du brûleur. Une sortie 76 trop grande aug- mente le débit d'air et de gaz quand le brûleur est froid et soulève des problèmes d'allumage. La longueur de la partie 77 du venturi doi également être convenablement proportionnée à la longueur totale des grilles du brûleur. Des essais ont montré que dans un brûleur de 1,80 m de long, le diamètre du col 75 doit être d'environ 50 mm, le diamètre de la sortie 76 devant être d'environ 73 mm et la longueur de la partie 77 du venturi d'en- viron 300 mm.
Le débit de gaz qui est nécessaire quand l'appareil est chaud est excessif quand il est froid et gêne l'allumage initial du brûleur. Quand l'appareil est chaud, il se produit dans le venturi une action d'accumulation qui agit en sens inverse et freine l'écoulement des gaz par la sortie 76 de celui-ci. Pour remédier à cette difficulté, l'extrémité inté- rieure 32 de l'écran est disposée en ligne avec une partie de l'aire de la sortie du venturi, de façon à freiner l'écoulement des gaz quand l'appareil est froid et aussi de manière à neutra- liser le moment du courant de gaz vers la sortie 76 du venturi.
En d'autres termes, l'extrémité 32 de l'écran 34 qui est
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juxtaposée à la sortie du venturi sert de modérateur, ou de modu- lateur, du courant de gaz à la fois quand l'appareil est chaud et quand il est froid.
Cet écran est également très important pour régulariser le oourant de gaz vers toutes les parties de la grille de combustion de façon à obtenir un allumage rapide, tout en assurant une combustion uniforme,
En plaçant la veilleuse 46 comme représenté, en dehors du domaine d'écoulement des produits de combustion, qui pourraient affaiblir ou éteindre oelle-ci, on assure une alimentation suffisante d'air ambiant pour maintenir la veilleuse allumée.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple.