PROCEDE POUR ENGENDRER UNE CIRCULATION D'AIR ET UNE CONVECTION DANS
UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE, ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE
La présente invention a pour objet un procédé pour engendrer une circulation d'air et une convection dans une installation de chauffage, à l'intérieur d'une enceinte sous pression réduite, ainsi qu'un dispositif pour
la mise en oeuvre de ce procédé.
Cette invention est basée, dans son principe, sur la demande de brevet
en France No. 80-23 685 déposée le 6 Novembre 1980, relative à un procédé de chauffage et à un dispositif pour sa mise en oeuvre, par réduction équilibrée de la pression de l'air, à l'intérieur d'une enceinte. La présente invention apporte un élément nouveau au concept technique exposé dans la demande de brevet antérieure précitée.
On résumera d'abord ci-dessous le concept technique de ladite demande antérieure. Selon ce concept, l'air contenu dans une enceinte ou chambre est aspiré et déchargé à partir de cette enceinte par l'action de moyens rotatifs disposés à l'intérieur de celle-ci. De ce fait, la pression de l'air dans l'enceinte baisse pour atteindre une valeur équilibrée. En même temps, de la chaleur est produite par l'effet de frottement résultant de la rotation continue desdits moyens rotatifs. Cette chaleur de l'air, due au frottement,
peut être utilisée à des fins de chauffage, de séchage et analogues.
Dans un mode de réalisation décrit dans la demande de brevet antérieure précitée, les moyens d'induction d'air sont disposés à l'intérieur de l'enceinte. Toutefois, l'installation de ces moyens d'induction à l'intérieur ou
à l'extérieur de l'enceinte ne constitue pas une caractéristique essentielle
de l'invention antérieure. De même, selon la présente invention, il n'est
pas nécessaire dans tous les cas d'installer les moyens externes d'induction d'air à l'intérieur de la chambre ou enceinte. En effet, la présente invention permet d'atteindre le but spécifique recherché, que lesdits moyens d'induction soient ou non disposés à l'intérieur de cette enceinte.
La présente invention a notamment pour but de créer un procédé et un dispositif pour engendrer une circulation d'air et une convection d'air dans une installation de chauffage, à l'intérieur d'une enceinte sous pression d'air réduite, dans lesquels de l'air chauffé à l'intérieur de l'enceinte est soumis à une circulation forcée par écoulement de convection,
la température à l'intérieur de l'enceinte étant portée à une valeur uniforme dans tout le volume de celle-ci, de sorte que la production de chaleur et l'effet de séchage soient obtenus de manière efficace.
Ce but est atteint, selon l'invention, par un procédé pour engendrer une circulation d'air et une convection dans une installation de chauffage, à l'intérieur d'une enceinte sous pression d'air réduite comportant une sortie d'air, dans lequel on aspire l'air à partir de ladite enceinte à l'aide de moyens rotatifs disposés dans la zone de ladite sortie-, on décharge l'air ainsi aspiré vers l'intérieur de l'enceinte par l'effet de rotation,desdits moyens rotatifs jusqu'à ce quela pression de l'air à l'intérieur de l'enceinte soit réduite à une valeur équilibrée;
on maintient une différence égale à ladite valeur équilibrée entre la pression d'air réduite à l'intérieur de l'enceinte et la pression d'air à l'extérieur de celle-ci, et l'on produit de la chaleur par frottement de l'air sous l'effet de la rotation continue des moyens rotatifs, de sorte que 1'air circulant dans l'enceinte est échauffé, ce procédé étant remarquable notamment en ce qu'il consiste à engendrer un écoulement circulaire d'air chauffé
par frottement à l'aide desdits moyens rotatifs, à aspirer l'air dans ladite enceinte à partir de la zone située au-dessous desdits moyens rotatifs,
et à provoquer un courant de convection forcé dirigé vers le bas selon un trajet de vortex hélicoïdal en direction de quatre parois latérales délimitant ladite enceinte, de sorte que la température de l'air chaud dans cette dernière monte de manière uniforme.
Dans un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'air chauffé circulant sous forme de courant de convection forcé est utilisé comme source de chaleur.
Selon un autre mode de réalisation, on place des objets mouillés
dans ladite enceinte afin de les y sécher au moyen de l'air circulant
sous forme de courant de convection forcé, l'humidité desdits objets mouillés qui en est éliminée par vaporisation étant déchargée vers l'extérieur de l'enceinte par l'action de moyens d'induction d'air extérieur disposés à l'intérieur de ladite enceinte.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est remarquable notamment en ce qu'il comprend des moyens rotatifs suiveurs opposés à chacun desdits moyens rotatifs des moyens de production de chaleur par frottement d'air, ainsi que des moyens de guidage appelés à provoquer une circulation d'air et une convection forcées.
Dans un mode de réalisation de ce dispositif, ladite enceinte comporte des moyens d'induction d'air exterieur.
Selon un autre mode de réalisation, ladite enceinte constitue une source de chaleur.
Dans encore un autre mode de réalisation de ce dispositif, ladite enceinte constitue une chambre de séchage d'objets mouillés placés dans ladite chambre.
L'invention sera décrite ci-dessous de manière plus détaillée, notamment en référence aux figures annexées qui sont données à titre d'illustration, mais non de limitation.
La Figure 1 montre, en élévation frontale et partiellement en coupe avec arrachement, un dispositif selon la présente invention pour engendrer la circulation de l'air et la convection dans une installation de chauffage. La Figure 2 représente, en perspective, les moyens rotatifs utilisés dans le dispositif de la Figure 1. La Figure 3 est une coupe montrant, à plus grande échelle, une partie principale du dispositif selon l'invention. La Figure 4 est une vue en plan représentant, à plus grande échelle, un rotor utilisé dans le dispositif ci-dessus. La Figure 5 montre le rotor, vu de côté. La Figure 6 est une coupe prise suivant la ligne VI-VI de la Figure 4. La Figure 7 est une vue en plan, à plus grande échelle, montrant la combinaison d'un support en croix et d'une plaque à paroi tronconique. La Figure 8 est une coupe prise suivant la ligne VIII-VIII de la Fig.7.
La Figure 9 est une vue en plan de la plaque à paroi tronconique. La Figure 10 est une vue frontale de la plaque à paroi tronconique. La Figure 11 montre, en élévation frontale, un autre mode de réalisation de la présente invention.
Sur le dessin, la référence numérique 1 désigne une enceinte ou chambre fermée qui présente une section transversale carrée et qui est délimitée par des parois extérieures 2. Celles-ci sont constituées par
une structure thermiquement isolante et résistante à la chaleur. La référence 3 désigne deux portes permettant d'introduire des objets dans la chambre 1 ou de les en retirer.
La référence 4 désigne un orifice d'aspiration ménagé dans la partie centrale de la paroi supérieure de la chambre 1. Cet orifice d'aspiration communique avec une sortie d'air 4a. Des moyens X de production de chaleur par frottement d'air comportant des premiers moyens rotatifs! sont montés dans l'orifice d'aspiration 4. Ces moyens de production de chaleur X sont appelés à réduire la pression de l'air à l'intérieur de la chambre à une valeur équilibrée. Les moyens rotatifs! comportent un rotor à pales multiples, ou analogue; dans l'exemple représenté, le rotor comporte des ailettes 6 entraînées en rotation par un moteur 5. Chaque ailette est inclinée sous un angle 0 de façon telle que l'air à l'intérieur de la chambre 1 puisse être aspiré et évacué d'une manière souple.
Une zone de rotation A de production de chaleur dans laquelle l'air est échauffé par frottement est définie dans le volume intéressé par les moyens rotatifs a.
La référence 7 désigne des seconds moyens rotatifs, ou un second rotor. Ce dernier est espacé concentriquement des premiers moyens rotatifs! des moyens X de production de chaleur par frottement de l'air. La référence Y désigne des moyens rotatifs suiveurs entraînés en rotation par un ensemble d'ailettes d'aspiration 8 et par le rotor 7.
En ce qui concerne plus particulièrement les moyens rotatifs suiveurs Y, un support en croix 9 est monté dans la partie inférieure de l'orifice d'aspiration 4, le centre de ce support cruciforme 9 étant pourvu d'un palier
<EMI ID=1.1>
palier 10 et comporte un arbre 11, cependant que l'ensemble d'ailettes d'aspiration 8 est disposé au-dessous du palier 10 et fixé sur l'arbre 11. Le rotor 7 comporte une bague 12 dont le diamètre est plus petit que celui de l'orifice d'aspiration 4, ainsi qu'une pluralité d'ailettes 13 faisant saillie vers l'extérieur à partir de la bague 12. De ce fait, une pluralité de compartiments à air 14 est définie, ces compartiments 14 étant délimités par la paroi de l'orifice d'aspiration 4, la bague 12 et les ailettes 13.
La référence 15 désigne une partie incurvée de chaque ailette 13, qui est repliée obliquement à partir de l'extrémité supérieure de l'ailette intéressée de manière à augmenter le couple de rotation. La référence 16 désigne quatre barres d'un organe de montage central 17. Par ailleurs, une pluralité d'ailettes d'aspiration 18 est disposée sur le côté intérieur de la bague 12, ces ailettes 18 étant appelées à aspirer l'air à l'intérieur de la chambre 1 vers le haut.
L'ensemble d'ailettes d'aspiration 8 peut former un ventilateur classique. Il est important, en tous cas, que cet ensemble 8 soit capable d'aspirer l'air se trouvant dans la chambre, vers le haut.
Cet ensemble d'ailettes d'aspiration 8 est recouvert par une plaque du type couvercle 19 sensiblement tronconique dont l'extrémité supérieure'est fixée sur les extrémités opposées du support 9. De ce fait, l'aire d'aspiration de l'ensemble d'ailettes d'aspiration est définie par le couvercle tronconique 19.
Par ailleurs, la plaque tronconique 19 peut aussi être solidarisée en rotation de l'arbre 11 et pourvue, sur son côté inférieur, d'une pluralité d'ailettes produisant un effet d'aspiration. Une plaque ou couvercle tronconique de ce genre (non représenté) définit également une aire d'aspiration nettement délimitée. Le cas échéant, l'ensemble d'ailettes d'aspiration 8 peut être supprimé.
Le présent mode de réalisation comporte des moyens de guidage Z appelés à produire une circulation d'air et une convection forcées de manière à provoquer un écoulement d'air efficace à l'intérieur de la chambre 1 et à maintenir une distribution de température uniforme sur tout le volume de cette chambre. A cette fin, une plaque de guidage tronconique 20 s'étend vers le bas à partir de l'extrémité de l'orifice d'aspiration 4. Quatre plaques de régulation 21 contrôlant l'écoulement d'air sont disposées entre la plaque de guidage supérieure 20 et le couvercle 19 inférieur.
La référence 22 désigne un carter renfermant le moteur 5 et délimitant une aire de rotation des moyens rotatifs a; ce carter 22 définit également un passage de décharge d'air 23. La référence 24 désigne un silencieux monté sur le carter 22.
La référence 25 désigne des moyens d'induction de l'air extérieur disposés dans la partie inférieure de la chambre 1. Un élément chauffant 26 supplémentaire, tel qu'un élément de chauffage électrique, gaz, au gasoil
ou analogue peut être incorporé aux moyens d'induction 25 d'air extérieur afin d'augmenter l'effet de chauffage. Cet élément chauffant 26 peut,
par ailleurs, être commandé par un thermostat (non représenté).
Les moyens d'induction d'air extérieur 25 comportent une valve de réglage 27 permettant de régler le débit d'air extérieur. Cette valve de réglage 27 peut être remplacée par une valve de réglage automatique qui s'ouvre ou se ferme en fonction de la température dans la chambre ou en fonction de la différence des pressions d'air régnant, respectivement, à l'intérieur et
à l'extérieur de la chambre 1.
La référence 28 désigne des clayettes constituées par des plaques perforées ou en forme de grille appelées à supporter des objets mouillés introduits dans la chambre 1. Avantageusement, les dimensions et la <EMI ID=2.1>
objets mouillés à traiter.
La référence 29 désigne une fenêtre permettant d'observer l'intérieur de la chambre, et la référence 30 désigne un coffre de commande renfermant différents instruments de mesure et un tableau de commande.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention sera décrit ci-après Lorsque le moteur 5 est mis en marche, il entraîne l'ensemble d'ailettes 6 en rotation. De ce fait, les moyens X de production de chaleur par frottement d'air sont actionnés. La pression d'air à l'intérieur de la chambre 1 est réduite progressivement, étant donné que l'air se trouvant dans cette chambre est aspiré et déchargé vers l'extérieur de celle-ci par l'action de l'ensemble d'ailettes 6 entraîné en rotation. La différence entre les pressions d'air régnant, respectivement, à l'intérieur de la chambre 1 et à l'extérieur de celle-ci (pression atmosphérique normale) s'accroît progressivement; toutefois, après un certain laps de temps, cette différence de pression est maintenue à une valeur équilibrée.
Ladite différence de pression est définie par la force d'aspiration exercée par les moyens rotatifs et le gradient établi entre l'orifice d'aspiration 4 et l'ensemble d'ailettes d'aspiration 6; toutefois, la différence entre la pression réduite
à l'intérieur de la chambre 1 et la pression atmosphérique normale à l'extérieur de cette chambre est maintenue à une valeur équilibrée pendant toute la durée de la rotation. continue de l'ensemble d'ailettes 6.
Pendant que prévaut ladite valeur équilibrée de différence de pression d'air,il se produit un phénomène de retenue d'air dans l'aire de production de chaleur par frottement A, dans laquelle tournent les ailettes 6. Etant donné que l'ensemble d'ailettes 6 tourne de manière continue à grande vitesse dans cette aire A, de la chaleur est produite par frottement de l'air, de sorte que la température de ce dernier augmente progressivement.
Lorsque les moyens rotatifs a sont entraînés en rotation, les
moyens rotatifs suiveurs Y disposés coaxialement au-dessous des moyens
<EMI ID=3.1>
L'air se trouvant à l'intérieur de la chambre 1 est évacué vers l'extérieur de celle-ci par l'effet de la rotation des moyens rotatifs suiveurs Y jusqu'à ce que la pression de l'air dans la chambre soit réduite à une valeur équilibrée, c'est-à-dire jusqu'à ce que la différence des pressions régnant, respectivement à l'intérieur de la chambre et à l'extérieur de celle-ci ait atteint (et soit maintenue à) une valeur équilibrée.
Lorsque cette différence de pression atteint une valeur approximativement équilibrée, l'air s'écoulant à travers les compartiments 14 est échauffé. L'air chaud est introduit dans le volume tronconique défini entre la plaque de guidage supérieure 20 et la plaque de guidage inférieure 19 par les plaques de régulation 21, et est dirigé vers l'intérieur de la chambre 1.
L'air chaud se trouvant au-dessous de l'ensemble rotatif d'ailettes d'aspiration 8 est aspiré vers le haut par l'effet de la rotation dudit ensemble d'ailettes 8 qui est entraîné solidairement en rotation par le rotor 7. L'aspiration vers le haut de l'air chaud est favorisée par l'effet d'aspiration des ailettes d'aspiration 18 disposées sur le côté intérieur de la bague 12. Ainsi, l'air est refoulé vers la zone A de production de chaleur par frottement. L'air est échauffé à nouveau par l'effet de la rotation de l'ensemble d'ailettes rotatives 6 disposé dans l'air de production de chaleur A, et est refoulé vers l'intérieur de la chambre par
le rotor 7.
Il ressort de ce qui précède que par la coopération des moyens rotatifs suiveurs Y et les moyens de guidage Z appelés à produire une circulation d'air et une convection forcées, l'air se trouvant à l'intérieur de la chambre 1 subit une circulation forcée entre le haut de la chambre vers l'intérieur de celle-ci en passant par la périphérie intérieure de cette chambre, après quoi, l'air reflue à partir du centre de
la chambre 1 vers la zone X de production de chaleur par frottement d'air. Cet écoulement d'air est caractérisé par la création d'un courant de convection forcé et d'un effet de vortex.
En vertu de la circulation d'air à partir du haut vers le bas,la température de l'air échauffé peut être augmentée rapidement et uniformément dans tout le volume de la chambre 1 pour atteindre une valeur désirée prédéterminée. De plus, l'air chaud s'écoule uniformément vers les clayettes
28 disposées dans la chambre 1, de sorte que des objets mouillés ou humides sont placés sur lesdites clayettes. L'humidité éliminée par vaporisation est évacuée de la chambre 1 à travers l'orifice d'aspiration 4.
Il est également possible d'introduire dans la chambre 1 de l'air extérieur à travers la valve de réglage 27 des moyens d'induction d'air extérieur 25, de sorte que l'eau vaporisée est alors remplacée par l'apport d'air frais. De ce fait, les objets mouillés ou humides peuvent être séchés efficacement dans un laps de temps très court. Par conséquent, la présente invention contribue largement à la réduction souhaitable de la consommation d'énergie.
Etant donné que l'air échauffé est forcé à circuler uniformément dans l'espace intérieur de la chambre 1 sous forme de courant de convection forcé, la distribution de température dans tout le volume de la chambre est uniforme. De plus, il est possible d'introduire dans la chambre de l'air extérieur de manière intermittente. De cette façon, le séchage des objets mouillés est favorisé fortement, et les objets séchés conservent leur couleur originale sans aucune.modification de celle-ci. Ces objets sont donc à considérer, après séchage, comme des produits de haute qualité.
Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, la chambre 1 décrite ci-dessus peut servir à des opérations de séchage. Cette chambre, telle que représentée sur la Figure 11, peut également être utilisée comme source de chaleur. Dans ce cas, la construction de la chambre est similaire à celle décrite dans l'exemple précédent. Par conséquent, on ne décrira pas à nouveau, ci-après, l'agencement de la chambre en question.
Une différence notable entre l'exemple précédent et l'exemple qui
sera décrit ci-dessous réside dans le fait que le premier comporte des
moyens d'induction d'air 25, tandis que ces moyens sont omis dans l'exemple suivant.
Dans l'exemple d'exécution représenté sur la Figure 11, la chambre 1 est pourvue, de préférence, d'une pluralité d'éléments accumulateurs 31. Lorsque la chambre 1 est utilisée comme chambre de chauffage, on doit prévoir deux portes 3. Lorsque la chambre est utilisée comme élément générateur de chaleur ou source de chaleur, les deux portes 3 peuvent être omises.
Afin de transmettre l'énergie thermique de l'intérieur de la chambre 1
vers l'extérieur de celle-ci d'une manière aussi efficace que possible,
il est avantageux que les parois extérieures de cette chambre soient
formées d'un matériau métallique présentant une bonne conductibilité de chaleur. On obtient ainsi un dispositif chauffant analogue à un poêle.
Par ailleurs, il est possible de prévoir au moins deux conduites 32 reliées entre elles par un échangeur de chaleur (non représenté) de sorte
que l'air échauffé peut y circuler.
Il est également possible de disposer à l'intérieur de la chambre 1
une conduite hélicoïdale (non représentée) dont les deux extrémités communiquent avec l'extérieur de la chambre. Cette conduite hélicoïdale (ou serpentin) peut servir alors à chauffer efficacement un fluide que l'on
fait passer à travers elle.
Bien entendu, les moyens X de production de chaleur par frottement,
les moyens rotatifs suiveurs Y et les moyens de guidage Z engendrant une circulation d'air et une convection forcées ne sont pas limitées aux formes d'exécution spécifiques décrites ci-dessus. C'est ainsi que chacun de ces moyens peut être disposé en un endroit différent, par rapport à la chambre 1, par exemple à l'extérieur de celle-ci, ou sur son fond. Par ailleurs, on
peut prévoir un ou plusieurs des trois moyens précités, selon la configuration et les dimensions de la chambre intéressée.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la chambre 1 présente une section rectangulaire; il faut noter toutefois que ceci ne constitue point une caractéristique essentielle de l'invention. D'autres configurations, par exemple une forme cylindrique, peuvent également être prévues.
Lorsque la chambre présente une configuration cubique, chacun de ces coins peut être arrondi afin de diminuer la résistance à l'écoulement de l'air.
Selon un autre aspect de l'invention, étant donné que les effets de convection et de vortex hélicoïdal sont mis en oeuvre à l'intérieur de la chambre grâce à la coopération des moyens rotatifs suiveurs et des moyens
de guidage afin de provoquer une circulation d'air et une convection forcées, on obtient de manière simple et facile une température élevée uniforme
dans tout le volume intérieur de la chambre.
Selon un autre aspect de l'invention, étant donné que de l'air extérieur échauffé ou non échauffé peut être introduit dans la chambre par l'action des moyens d'induction, l'effet de séchage est renforcé, dans le
cas où des objets mouillés ou humides sont placés dans la chambre.
Ceci permet d'obtenir des objets séchés de haute qualité.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes
de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour engendrer une circulation d'air et une convection dans une installation de chauffage, à l'intérieur d'une enceinte sous pression d'air réduite comportant une sortie d'air, dans lequel on aspire l'air à partir de ladite enceinte à l'aide de moyens rotatifs disposés dans la zone de ladite sortie, on décharge l'air ainsi aspiré vers l'extérieur de l'enceinte par l'effet de la rotation desdits moyens rotatifs jusqu'à ce que la pression de l'air à l'intérieur de l'enceinte soit réduite à une valeur équilibrée, on maintient une différence égale à ladite valeur équilibrée entre la pression d'air réduite à l'intérieur de l'enceinte et la pression d'air à l'extérieur de celle-ci, et l'on produit de la chaleur par frottement de l'air sous l'effet de la rotation continue des moyens rotatifs,
de sorte que l'air circulant dans l'enceinte est échauffé, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à engendrer un écoulement circulair d'air chauffé par frottement à l'aide desdits moyens rotatifs, à aspirer l'air dans ladite enceinte à partir de la zone située au-dessous desdits moyens rotatifs, et à provoquer un courant de convection forcé dirigé vers le bas selon un trajet de vortex hélicoïdal en direction de quatre parois latérales délimitant ladite enceinte, de sorte que la température de l'air chaud dans cette dernière monte de manière uniforme.
METHOD FOR GENERATING AIR CIRCULATION AND CONVECTION IN
A HEATING SYSTEM, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
The subject of the present invention is a method for generating air circulation and convection in a heating installation, inside an enclosure under reduced pressure, as well as a device for
the implementation of this process.
This invention is based, in principle, on the patent application
in France No. 80-23 685 filed on November 6, 1980, relating to a heating process and to a device for its implementation, by balanced reduction of the air pressure, inside an enclosure. The present invention adds a new element to the technical concept set out in the above-mentioned earlier patent application.
The technical concept of said earlier application will first be summarized below. According to this concept, the air contained in an enclosure or chamber is sucked in and discharged from this enclosure by the action of rotary means arranged inside of it. As a result, the air pressure in the enclosure drops to reach a balanced value. At the same time, heat is produced by the friction effect resulting from the continuous rotation of said rotary means. This heat of the air, due to friction,
can be used for heating, drying and the like.
In an embodiment described in the aforementioned prior patent application, the air induction means are arranged inside the enclosure. However, the installation of these means of induction inside or
outside the enclosure is not an essential feature
of the prior invention. Similarly, according to the present invention, it is not
not necessary in all cases to install external means of air induction inside the room or enclosure. In fact, the present invention makes it possible to achieve the specific aim sought, whether or not said induction means are disposed inside this enclosure.
The object of the present invention is in particular to create a method and a device for generating air circulation and air convection in a heating installation, inside an enclosure under reduced air pressure, in which heated air inside the enclosure is subjected to forced circulation by convection flow,
the temperature inside the enclosure being brought to a uniform value throughout the volume thereof, so that the production of heat and the drying effect are effectively obtained.
This object is achieved, according to the invention, by a method for generating air circulation and convection in a heating installation, inside an enclosure under reduced air pressure comprising an air outlet, in which air is sucked in from said enclosure by means of rotary means arranged in the area of said outlet, the air thus sucked is discharged towards the interior of the enclosure by the effect of rotation, said rotary means until the air pressure inside the enclosure is reduced to a balanced value;
a difference equal to said balanced value is maintained between the reduced air pressure inside the enclosure and the air pressure outside thereof, and heat is produced by friction of the air under the effect of the continuous rotation of the rotary means, so that the air circulating in the enclosure is heated, this process being remarkable in particular in that it consists in generating a circular flow of heated air
by friction using said rotary means, to suck the air into said enclosure from the zone located below said rotary means,
and causing a forced convection current directed downwards along a path of a helical vortex in the direction of four side walls delimiting said enclosure, so that the temperature of the hot air in the latter rises uniformly.
In one embodiment of the method according to the invention, the heated air circulating in the form of a forced convection current is used as the heat source.
According to another embodiment, wet objects are placed
in said enclosure in order to dry them there using circulating air
in the form of a forced convection current, the humidity of said wet objects which is eliminated therefrom by vaporization being discharged towards the outside of the enclosure by the action of means of induction of outside air arranged inside said pregnant.
The device for implementing the method according to the invention is remarkable in particular in that it comprises rotary follower means opposite to each of said rotary means means for producing heat by air friction, as well as guide means called to cause forced air circulation and convection.
In one embodiment of this device, said enclosure comprises means for inducing outside air.
According to another embodiment, said enclosure constitutes a source of heat.
In yet another embodiment of this device, said enclosure constitutes a drying chamber for wet objects placed in said chamber.
The invention will be described below in more detail, in particular with reference to the appended figures which are given by way of illustration, but not by limitation.
Figure 1 shows, in front elevation and partially in section with cutaway, a device according to the present invention for generating the circulation of air and convection in a heating installation. Figure 2 shows, in perspective, the rotary means used in the device of Figure 1. Figure 3 is a section showing, on a larger scale, a main part of the device according to the invention. Figure 4 is a plan view showing, on a larger scale, a rotor used in the above device. Figure 5 shows the rotor, viewed from the side. Figure 6 is a section taken on the line VI-VI of Figure 4. Figure 7 is a plan view, on a larger scale, showing the combination of a cross support and a frustoconical wall plate. Figure 8 is a section taken on the line VIII-VIII in Fig. 7.
Figure 9 is a plan view of the frustoconical wall plate. Figure 10 is a front view of the frustoconical wall plate. Figure 11 shows, in front elevation, another embodiment of the present invention.
In the drawing, the reference numeral 1 designates an enclosure or closed chamber which has a square cross section and which is delimited by external walls 2. These consist of
a thermally insulating and heat resistant structure. Reference 3 designates two doors allowing objects to be introduced into or removed from chamber 1.
The reference 4 designates a suction opening formed in the central part of the upper wall of the chamber 1. This suction opening communicates with an air outlet 4a. Means X for producing heat by air friction comprising first rotary means! are mounted in the suction port 4. These heat generating means X are called upon to reduce the air pressure inside the chamber to a balanced value. Rotary means! have a multiple blade rotor, or the like; in the example shown, the rotor comprises fins 6 driven in rotation by a motor 5. Each fin is inclined at an angle 0 so that the air inside the chamber 1 can be sucked in and out of a flexible way.
A rotation zone A for producing heat in which the air is heated by friction is defined in the volume concerned by the rotary means a.
The reference 7 designates second rotary means, or a second rotor. The latter is concentrically spaced from the first rotary means! means X for producing heat by friction of the air. The reference Y designates follower rotary means driven in rotation by a set of suction fins 8 and by the rotor 7.
As regards more particularly the follower rotary means Y, a cross support 9 is mounted in the lower part of the suction orifice 4, the center of this cruciform support 9 being provided with a bearing
<EMI ID = 1.1>
bearing 10 and comprises a shaft 11, while the set of suction fins 8 is disposed below the bearing 10 and fixed on the shaft 11. The rotor 7 comprises a ring 12 whose diameter is smaller than that of the suction orifice 4, as well as a plurality of fins 13 projecting outward from the ring 12. Therefore, a plurality of air compartments 14 is defined, these compartments 14 being delimited by the wall of the suction orifice 4, the ring 12 and the fins 13.
The reference 15 designates a curved part of each fin 13, which is folded obliquely from the upper end of the fin concerned so as to increase the torque. The reference 16 designates four bars of a central mounting member 17. Furthermore, a plurality of suction fins 18 is arranged on the inner side of the ring 12, these fins 18 being called to suck the air in. inside bedroom 1 upwards.
The set of suction fins 8 can form a conventional fan. It is important, in any case, that this assembly 8 is capable of sucking the air from the chamber, upwards.
This set of suction fins 8 is covered by a cover-type plate 19 which is substantially frustoconical, the upper end of which is fixed to the opposite ends of the support 9. As a result, the suction area of the assembly of suction fins is defined by the frustoconical cover 19.
Furthermore, the frustoconical plate 19 can also be secured in rotation with the shaft 11 and provided, on its lower side, with a plurality of fins producing a suction effect. A frustoconical plate or cover of this kind (not shown) also defines a clearly delimited suction area. If necessary, the set of suction fins 8 can be removed.
The present embodiment includes guide means Z called to produce forced air circulation and convection so as to cause an efficient air flow inside the chamber 1 and to maintain a uniform temperature distribution over the whole volume of this room. To this end, a frustoconical guide plate 20 extends downwards from the end of the suction orifice 4. Four regulating plates 21 controlling the air flow are arranged between the guide plate upper 20 and lower cover 19.
The reference 22 designates a casing containing the motor 5 and delimiting an area of rotation of the rotary means a; this casing 22 also defines an air discharge passage 23. The reference 24 designates a silencer mounted on the casing 22.
The reference 25 designates means for inducing outside air arranged in the lower part of the chamber 1. An additional heating element 26, such as an electric, gas, diesel heating element
or the like can be incorporated into the outside air induction means to increase the heating effect. This heating element 26 can,
moreover, be controlled by a thermostat (not shown).
The outside air induction means 25 comprise an adjustment valve 27 making it possible to adjust the flow of outside air. This adjustment valve 27 can be replaced by an automatic adjustment valve which opens or closes as a function of the temperature in the chamber or as a function of the difference in the air pressures prevailing, respectively, inside and
outside bedroom 1.
The reference 28 designates shelves formed by perforated or grid-shaped plates called to support wet objects introduced into the chamber 1. Advantageously, the dimensions and the <EMI ID = 2.1>
wet objects to be treated.
Reference 29 designates a window allowing the interior of the chamber to be observed, and reference 30 designates a control box containing various measuring instruments and a control panel.
The operation of the device according to the invention will be described below When the motor 5 is started, it drives the set of fins 6 in rotation. As a result, the means X for producing heat by air friction are actuated. The air pressure inside the chamber 1 is progressively reduced, since the air in this chamber is sucked in and discharged to the outside thereof by the action of the assembly fins 6 rotated. The difference between the air pressures prevailing inside chamber 1 and outside chamber 1 respectively (normal atmospheric pressure) gradually increases; however, after a certain period of time, this pressure difference is maintained at a balanced value.
Said pressure difference is defined by the suction force exerted by the rotary means and the gradient established between the suction orifice 4 and the set of suction fins 6; however, the difference between reduced pressure
inside chamber 1 and the normal atmospheric pressure outside this chamber is maintained at a balanced value throughout the duration of the rotation. continuous of the set of fins 6.
While said balanced value of air pressure difference prevails, there is a phenomenon of air retention in the area of heat production by friction A, in which the fins rotate 6. Since the assembly d 'fins 6 rotates continuously at high speed in this area A, heat is produced by friction of the air, so that the temperature of the latter gradually increases.
When the rotary means a are rotated, the
rotary follower means Y arranged coaxially below the means
<EMI ID = 3.1>
The air inside the chamber 1 is evacuated towards the outside thereof by the effect of the rotation of the rotary follower means Y until the pressure of the air in the chamber is reduced to a balanced value, i.e. until the difference in pressures prevailing, respectively inside and outside the chamber has reached (and is maintained at) a balanced value.
When this pressure difference reaches an approximately balanced value, the air flowing through the compartments 14 is heated. The hot air is introduced into the frustoconical volume defined between the upper guide plate 20 and the lower guide plate 19 by the regulating plates 21, and is directed towards the interior of the chamber 1.
The hot air located below the rotary assembly of suction fins 8 is sucked upward by the effect of the rotation of said set of fins 8 which is driven in rotation by the rotor 7. The upward suction of hot air is favored by the suction effect of the suction fins 18 arranged on the inner side of the ring 12. Thus, the air is discharged towards the zone A of production of friction heat. The air is heated again by the effect of the rotation of the assembly of rotary fins 6 placed in the heat-producing air A, and is forced into the interior of the chamber by
the rotor 7.
It follows from the above that by the cooperation of the rotary follower means Y and the guide means Z called to produce forced air circulation and convection, the air being inside the chamber 1 undergoes circulation forced between the top of the chamber towards the interior thereof passing through the interior periphery of this chamber, after which the air flows back from the center of
chamber 1 towards zone X of production of heat by air friction. This air flow is characterized by the creation of a forced convection current and a vortex effect.
By virtue of the air circulation from the top to the bottom, the temperature of the heated air can be increased quickly and uniformly throughout the volume of the chamber 1 to reach a desired predetermined value. In addition, the hot air flows uniformly towards the shelves
28 arranged in chamber 1, so that wet or damp objects are placed on said shelves. The moisture eliminated by vaporization is evacuated from the chamber 1 through the suction port 4.
It is also possible to introduce outside air into the chamber 1 through the regulating valve 27, means for inducing outside air 25, so that the vaporized water is then replaced by the supply of fresh air. Therefore, wet or damp objects can be dried effectively in a very short period of time. Therefore, the present invention contributes greatly to the desirable reduction in energy consumption.
Since the heated air is forced to circulate uniformly in the interior space of the chamber 1 in the form of a forced convection current, the temperature distribution throughout the volume of the chamber is uniform. In addition, it is possible to introduce external air into the chamber intermittently. In this way, the drying of wet objects is favored strongly, and the dried objects retain their original color without any modification thereof. These objects are therefore to be considered, after drying, as high quality products.
As is clear from the above, the chamber 1 described above can be used for drying operations. This chamber, as shown in Figure 11, can also be used as a heat source. In this case, the construction of the chamber is similar to that described in the previous example. Consequently, the arrangement of the chamber in question will not be described again below.
A notable difference between the previous example and the example which
will be described below resides in the fact that the first comprises
air induction means 25, while these means are omitted in the following example.
In the embodiment shown in FIG. 11, the chamber 1 is preferably provided with a plurality of accumulator elements 31. When the chamber 1 is used as a heating chamber, two doors 3 must be provided. When the room is used as a heat generating element or heat source, the two doors 3 can be omitted.
In order to transmit thermal energy from inside the chamber 1
outwardly therefrom as efficiently as possible,
it is advantageous that the outer walls of this chamber are
formed of a metallic material having good heat conductivity. A heating device similar to a stove is thus obtained.
Furthermore, it is possible to provide at least two conduits 32 connected together by a heat exchanger (not shown) so
that the heated air can circulate there.
It is also possible to have inside bedroom 1
a helical pipe (not shown), the two ends of which communicate with the outside of the chamber. This helical pipe (or serpentine) can then be used to efficiently heat a fluid that is
passes through it.
Of course, the means X for producing heat by friction,
the rotary follower means Y and the guide means Z generating forced air circulation and convection are not limited to the specific embodiments described above. Thus each of these means can be arranged in a different place, relative to the chamber 1, for example outside of it, or on its bottom. We also
may provide one or more of the three aforementioned means, depending on the configuration and the dimensions of the chamber concerned.
In the embodiments described above, the chamber 1 has a rectangular section; it should be noted however that this does not constitute an essential characteristic of the invention. Other configurations, for example a cylindrical shape, can also be provided.
When the chamber has a cubic configuration, each of these corners can be rounded in order to reduce the resistance to air flow.
According to another aspect of the invention, since the effects of convection and helical vortex are implemented inside the chamber thanks to the cooperation of the rotary follower means and means
in order to cause forced air circulation and convection, a uniform high temperature is obtained simply and easily
throughout the interior volume of the room.
According to another aspect of the invention, since heated or unheated outside air can be introduced into the chamber by the action of the induction means, the drying effect is reinforced, in the
if wet or damp objects are placed in the room.
This allows high quality dried objects to be obtained.
Of course, the present invention is in no way limited to the modes
of embodiment described and represented; it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged and without departing from the spirit of the invention.
CLAIMS
1.- Method for generating air circulation and convection in a heating installation, inside an enclosure under reduced air pressure comprising an air outlet, in which the air is drawn in from from said enclosure by means of rotary means arranged in the area of said outlet, the air thus sucked is discharged towards the outside of the enclosure by the effect of the rotation of said rotary means until the pressure the air inside the enclosure is reduced to a balanced value, a difference equal to said balanced value is maintained between the reduced air pressure inside the enclosure and the air pressure at outside of it, and heat is produced by friction of the air under the effect of the continuous rotation of the rotary means,
so that the air circulating in the enclosure is heated, a process characterized in that it consists in generating a circulatory flow of heated air by friction using said rotary means, in sucking the air in said enclosure to from the area below said rotary means, and to cause a forced convection current directed downward along a path of helical vortex in the direction of four side walls delimiting said enclosure, so that the temperature of the hot air in the latter rises uniformly.