Eehangeur de chaleur. La présente invention a pour objet un éclialigeur de chaleur qui peut convenir par ticulièrement pour le chauffage des apparte inents et locaux analogues. Cet échangeur comporte une enveloppe, des, moyens provo quant la circulation de l'air dans cette enve loppe, et un élément :d'échange de chaleur dis posé pour être traversé par l'air circulant dans l'enveloppe et comprenant des tubes dont. la paroi est ondulée, de façon à les ren dre flexibles.
L'échangeur de chaleur peut servir soit comme appareil de chauffage, soit comme ré frigérant, suivant que le fluide qui y passe est un fluide chauffant ou réfrigérant. Dans le premier cas, l'échange @de chaleur se fait par transmission de chaleur du fluide de l'échangeur de: chaleur au milieu environnant, tandis que dans le second cas, l'échange de chaleur se fait par écoulement de la chaleur du milieu environnant vers le fluide qui se trouve :dans l'échangeur.
L'élément :d'échangeur de chaleur peut avantageusement comprendre deux têtes sur lesquelles sont respectivement branchés des tuyaux :d'arrivée et de retour du fluide échan geur de chaleur, tel que, par exemple, de la vapeur, lorsque l'échangeur de chaleur sert au chauffage, ces têtes étant reliées par les tubes à parois ondulées, de façon que le fluide d'échange de chaleur puisse passer d'une tête dans l'autre. La liaison des tubes avec les. tê tes, en particulier lorsque l'appareil sert au chauffage, .doit être constamment étanche. Tout défaut en ce point provoquerait une fuite de fluide et il en résulterait .d'autres inconvénients.
La liaison la plus sûre et la plus durable peut être obtenue par soudure (ou son équivalent, tel que, par exemple, la brasure) des tubes sur les têtes. Les tubes, dans la partie comprise entre les têtes, sont susceptibles de se déformer par suite :des grands changements qui se produisent dans la température et -de la répartition inégale de celle-ci. Ainsi dans le cas d'un appareil de chauffage, l'air froid venant en contact avec -les tubes :d'un câté -de ceux-ci provoque un abaissement -de la température du tube de ce côté.
Si l'on emploie de la vapeur, la tempéra ture de celle-ci lorsqu'elle arrive dans l'extré mité -d'admission de l'élément de chauffage est beaucoup plus élevée que lorsqu'elle sort de cet élément et, en conséquence, la, tempé rature de l'élément varie considérablement d'un bout à l'autre.
L'expansion et la contrac tion inégales de l'élément d'échange de cha leur résultant de la répartition inégale et de la variation de la température dues aux raisons indiquées ci-dessus provoquentune déformation des tubes de l'élément et, dans le cas de tubes droits, les liaisons par soudure ou brasage avec les têtes sont susceptibles -de sauter en provoquant des fuites et autres inconvénients.
Des inconvénients de ce genre sont évités grâce au fait que les tubes de l'élément sont flexibles de façon à. leur permettre de céder à des efforts de déformation comme, par exem ple, ceux mentionnés ci-dessus, sans faire sau ter les, liaisons, cette flexibilité résultant -du fait que les tubes de l'élément ont leurs pa rois ondulées de façon à les rendre flexibles.
Non seulement ceci donne la flexibilté vou lue, mais encore les ondulations procurent une plus grande surface de radiation et consti tuent des canalisations pouvant servir à re tarder le passage de l'air dans l'élément et à le -disperser dans tout cet élément; on peut ainsi transférer plus efficacement la chaleur de l'échangeur de chaleur à l'air ou vice- versa et cet effet peut être augmenté en parti culier, lorsque les ondulations des tubes sont hélicoïdales, ce qui allonge les canalisations servant au passage de l'air.
Lorsque l'échangeur est employé comme appareil -de chauffage et est fixe, le chauffage est limité à certaines parties de la pièce à chauffer et est inégalement réparti dans cette pièce. Il est avantageux que l'élément d'é change de chaleur soit mobile., par exemple oscille autour d'un axe vertical, de sorte que la chaleur soit dirigée sur les différentes par ties, de la pièce et soit plus uniformément ré partie dans celle-ci, ce qui rend le chauffage plus efficace.
Lorsque l'on utilise un ventilateur pour refouler l'air dans l'élément d'échange de cha- leur, la propulsion de l'air dans la partie de l'élément d'échange de chaleur qui est en re gard -du centre du ventilateur est nulle en comparaison de la propulsion de l'air aux points de l'élément qui sont en regard de la périphérie du ventilateur. De ce fait, il ré sulte que l'on a des conditions d'échange de chaleur inégales: en différents points de l'é changeur, ce qui est un inconvénient puisque cela provoque une dilatation inégale et d'au tres effets qui ne sont pas à souhaiter. Il en résulte également un transfert inefficace de la chaleur de l'élément à l'air ou vice-versa.
Donc de préférence, l'appareil est muni d'un dispositif permettant à. l'air refoulé par le ventilateur d'être plus uniformément réparti à travers l'échangeur -de chaleur.
Une forme d'exécution et une variante de l'invention sont représentées à titre d'exem ple au dessin annexé, dans lequel: La fi-. 1 est une vue en élévation de face d'un appareil de chauffage indirect compre nant un élément de chauffage enfermé dans une enveloppe dans laquelle on fait circuler l'air uqi vient en contact avec l'élément (le chauffage; cet air se trouve chauffé par lui et sort ensuite de l'enveloppe dans la. pièce à chauffer.
Dans cette vue, certaines des parties sont représentées en arrachement et d'autres en coupe; La fig. 2 est une vue, partie en élévation de côté et partie en coupe verticale centrale.
longitudinale de l'appareil représenté sur la fig. 1; La fig. â- est une vue -de -détail du méca nisme permettant de faire tourner l'appareil de chauffage; La fig. 4 est une vue en élévation de côté, partie en coupe, d'une variante de l'échangeur ,de chaleur muni d'un dispositif servant à égaliser la. répartition, dans l'élément de chauffage, de l'air qui y est envoyé par le ventilateur, et La fi-.
5 est une vue de détail, partie en coupe montrant la construction d'une forme particulière de tuyau ondulé flexible qui peut être utilisé avec l'élément d'échange -de cha- leur et la, façon suivant laquelle ce tuyau est fixé dans une, tête.
L'appareil représenté sur les<B>f</B>i-.<B>1,</B> 2,<B>3</B> et 5 comporte un bâti métallique 1 qui est. sup porté de façon fixe par des tiges de suspen sion ,\2 et 3 fixées dans .des oreilles 4 et 5 fai sant corps avec le bâti 1.
Dans le bâti 1 est monté un élément qui comporte la tête supérieure 6 et la, tête infé rieure 7 qui sont maintenues à la distance voit <B>1</B> tic du fait qu'elles sont fixées sur les plaques latérales 8 et 9. Dans la plaque à alvéoles supé rieure 10 (qui est la plaque .de fond de la tête supérieure 6) sont soudées -de façon étanche les extrémités supérieures des tubes flexibles ondulés 11 -dont l'extrémité inférieure est soudée de façon étanche dans la, plaque à al véoles inférieure 12 (qui est la, plaque supé rieure de la. tête inférieure 7).
Les tubes 11 passent dans des ouvertures ménagées dans les plaques 13' qui sont réparties entre les têtes 6 et 7 et sont fixées aux plaques latéra les 8 et 9. Ces plaques 13 servent à. maintenir les tubes 11 en place. Les tubes. flexibles on dulés 11 peuvent être du type en une seule pièce ou peuvent être constitués par une bande présentant une rainure lonb tudinale enroulée en hélice et dont les bords adjacents des spires successives sont réunis de façon étanche, la flexibilité étant obtenue par le fait que les bords des ondulations peuvent se rapprocher ou s'écarter les uns des autres lorsque le tube s'infléchit.
On a représenté sur la. fig. 5, la façon dont un tube de ce genre est construit et la façon: dont il est fixé dans 1 < a. tête. Ce tube ainsi que le procédé et l'appas reil servant à .le fabriquer sont décrits dans le brevet américain no 1198392 du 7 septem bre 1916 au nom de Louis H. Brinkman.
Dans la tête 6 se trouve une plaque per forée 14 formant chicane.
La tête 6 communique avec une source,de vapeur ou autre fluide chaud au moyen d'un tuyau 15 monté sur le bâti 1., de façon à pou- voir y tourner au moyen d'un palier à billes <B>1</B>6;
l'extrémité supérieure du tube 15 étant fiée à, un coude 17, lequel, à son tour, est fixé de façon étanche @à, un tube flexible 18 qui communique avec la. source de vapeur ou au tre fluide chaud. La tête inférieure 7 com munique avec un tuyau 19 monté de façon à pouvoir tourner aai moyen d'un palier à billes 20, dans le bâti 1; ce tuyau communique avec un coude 21, sur lequel, à. son tour, est bran ché le tuyau flexible 22 de retour de la. va peur on autre fluide.
On voit que la vapeur vive arrive par le tube flexible 18, le coude 17 et le tube 15 dans la tête 6 de l'appareil de chauffage, d'où elle passe dans les tubes ondulés flexi bles 11 où elle perd une grande partie de sa chaleur par radiation; le condensat et la vapeur restante passent dans la tête inférieure î et par le tuyau 19 dans le tuyau de retour flexible d'écoulement 22. On remarquera qu'uné ouverture 23 est pratiquée dans le coude 21, ouverture qui est fermée par un bouchon à vis. Cette ouverture permet, en en levant le bouchon, d'évacuer l'eau condensée dans l'appareil de chauffage.
On remarquera aussi que l'élément, y compris les têtes et les tuyaux -de communication est porté par les tuyaux 15 et 19 qui peuvent tourner dans le bâti 1, de sorte que l'élément .de chauffage peut tourner da-ns le bâti, les tubes 22 et 18 ayant suffisamment de jeu et de flexibilité pour permettre un mouvement oscillant d'une Lertaine, amplitude.
L'air est refoulé dans l'appareil de chauf fage entre les tubes 11 au moyen -d'un venti lateur 24 fixé sur l'arbre 25 d'un moteur élec trique 26. Le ventilateur est monté dans un tambour ou enveloppe circulaire 27 fixé aux têtes 6 et 7 au moyen d'une tôle 28 qui re couvre, du côté du ventilateur, la surface comprise entre les têtes 6 et 7, les plaques latérales 8 et 9, et le tambour 2'7. En tournant, le ventilateur refoule l'air entre les tubes 11 et le fait sortir de l'autre côté de l'appareil ,de chauffage dans la pièce à chauffer.
La quantité et la direction de l'air chaud sortant ainsi de l'appareil peuvent être réglées par des volets 29 pivotant sur les plaques latérales 8 et 9, .du côté -de la. sortie de l'air de l'ap pareil de chauffage. Une console 30 est fixée à la tète infé rieure 7 et fait saillie du côté ventilateur de l'appareil. Sur cette console est boulonné le moteur 26.
Ainsi qu'on le voit, le moteur, le ventilateur et l'élément de chauffage for ment un tout qui peuvent pivoter dans le bâti I au moyen .des paliers 16 et 20.' Pour faire tourner cet ensemble sur ces paliers une pou lie 31 fixée sur l'arbre du moteur 26 com mande, par l'intermédiaire d'une courroie 32, une deuxième poulie 33 qui est fixée sur l'arbre 34, lequel est monté sur une console 35 fixée sur le côté de la console 30.
Une roue hélicoïdale '36, est montée sur la console 30, mais son axe est perpendiculaire à celui de l'arbre 34; cette roue 36 -est montée sur un arbre 37 et est en prise avec une vis sans fin 38 portée par l'arbre 34. L'arbre 37, porte une manivelle 38' qui actionne une bielle 3,9 qui pivote en 40 sur le support fixe 41 monté sur le bâti fixe 1. On voit que, lorsque le mo teur '26 tourne et actionne la ventilateur 24.
il fait tourner également l'arbre 34 et la vis sans fin 3'8 portée par ce dernier, laquelle à son tour entraîne la roue hélicoïdale 36, fait tourner l'arbre 37 et la manivelle 38'. Ceci provoque alternativement l'allongement et le raccourcissement de la distance'qui sépare le pivot 40, -de l'arbre 37, de sorte que l'ensem ble, comprenant l'élément de chauffage, le ventilateur et le moteur, oscille -dans les- pa liers 16 et 20.
Du fait de cette oscillation, l'air chaud sortant de l'appareil de chauffage est projeté dans les différentes parties de la chambre, -de sorte que la pièce est phis uni formément et complètement chauffée. L'appa reil ainsi décrit permet .d'utiliser pour le chauffage de la pièce -et très efficacement et uniformément la chaleur prise à la vapeur ou autre fluide chaud.
Dans la forme d'exécution décrite, l'air n'est pas refoulé -de façon uniforme sur toute la surface -du ventilateur. Les pales du venti lateur sont plus étroites au voisinage du cen tre de rotation, ce qui diminue la force de re foulement à la même vitesse. De même, la propulsion -de l'air décroît au voisinage du centre de rotation du ventilateur, car la vi- tesse linéaire -du ventilateur diminue lors qu'on se rapproche du centre. Sur l'axe géo métrique du ventilateur, la vitesse est nulle; de sorte qu'il n'y a pas de refoulement de l'air en ce point.
La. propulsion de l'air, à la fois du fait de l'augmentation habituelle de la dimension -des pales -du ventilateur et -de l'augmentation de la vitesse linéaire, aug mente à mesure que l'on s'éloigne du centre du ventilateur, cette propulsion étant, comme on l'a indiqué ci-dessus, nulle au centre et maxima. à la périphérie du ventilateur. Ainsi, dans l'appareil représenté sur les fi,-.<B>1,</B> 2 et 3, on a un courant d'air minimum aux points qui se trouvent dans. l'alignement du centre ,du ventilateur et il va en augmentant jusqu'à un maximum aux points: qui sont sensible ment dans l'alignement du pourtour du venti lateur.
Il en résulte que la chaleur est enlevée par l'air aux tubes .de l'appareil -de chauffage de façon: inégale et inefficace. On peut éviter cet inconvénient en déviant l'air des points où se fait la plus grande propulsion vers ceux où normalement la propulsion est plus faible.
De cette façon, l'air envoyé est plus unifor mément distribué, les: endroits où normale ment il ne passe que peu ou pas d'air étant utilisés pour faire passer une plus grande quantité d'air, ce qui supprime l'excès à cer tains points et la raréfa.etion en d'autres, de sorte que la propul.sionde l'air à travers l'ap pareil de chauffage est rendue plus efficace. En outre, du fait de la meilleure répartition de l'àir dans l'appareil de,chauffage, l'air en lève de façon plus efficace la chaleur de l'ap pareil de chauffage.
On a représenté sur la fig. 4 un appareil établi d'après ce qui précède; sur cette figure l'appareil représenté est une élévation de côté d'un appareil analogue à celui qui est repré senté sur les fig. 1 et 2, mais avec en outre une pièce creuse 42, de forme tronconique placée entre le ventilateur 24' et l'élément de chauffage et fixée à. cet élément, afin qu'elle se déplace en bloc avec celui-ci et reste en position fixe par rapport au ventilateur et à l'élément de chauffage.
Cette pièce 42, ainsi qu'on le voit, à son ouverture la plus grande du côté du ventilateur 24' et la plus petite du côté de l'élément de chauffage monté dans le bâti l'. On voit que l'air envoyé par le ventilateur dans la partie extérieure du tube 42 est dévié des endroits oii se fait la plus grande propulsion vers l'axe du ventilateur où la propulsion décroit vers zéro, ce qui r!#partit plus uniformément le courant d'air envoyé à travers l'élément de chauffage.
On utilise ainsi, pour envoyer l'air à. travers l'é changeur de chaleur, un parcours au voisi nage du centre qui n'est pas utilisé normale ment. On a déjà parlé de l'augmentation qui en résulte dans l'efficacité de l'appareil de chauffage. Le degré d'inclinaison du déflec teur 42, ainsi que sa longueur et son diamètre, seront déterminés suivant les circonstances de chaque cas particulier, telles que le degré voulu de concentration de l'air au centre, la construction .de l'appareil de chauffage, la ré partition que l'on .désire avoir pour l'air dans ."appareil de chauffage, etc. Il est évident que plus le diamètre de l'ouverture de la pièce 42 suivant sa.
grande base est grand, plus l'air sera dévié avec une plus grande vitesse vers le centre et plus l'angle -de conicité est grand, c'est-à-dire plus la différence entre la surface des. deux extrémités est grande, plus la dévia tion et la. concentration de l'air vers le centre seront grandes. En tenant compte de ces faits, l'angle d'inclinaison du cône 42, la. longueur et le -diamètre de celui-ci peuvent être modi- ficIls de façon à obtenir les résultats voulus dans les conditions de chaque cas- particulier.