Brevet FR2028730A1 — publié le 19701016

i 2028730 La présente invention se rapporte â des échan-geurs de chaleur plus spécialement destinés à chauffer les habitations ou autres locaux analogues et cédant leur chaleur à l'air ambiant par convection, à l'aide d'une hélice de fil enroulée sur 5 un support tubulaire et munie de spires de fil srétendant beaucoup plus dans le sens radial que dans le sens axial. Les échangettrs connus de ce genre sont alimentés de la chaleur fournie par un réchauffeur séparé, au moyen d'un véhicule liquide qui circule dans des tuyauteries, la cha-10 leur étant transmise du liquide à l'air ambiant par la paroi des tuyauteries et par les spires d'une hélice soudée extérieurement sur ces tuyauteries. Le but de la présente invention est de rendre ces échangeurs indépendants de la source de chaleur séparée, 15 ainsi que des tuyauteries les reliant à cette source, et de produire la chaleur â l'intérieur des appareils, à partir de l'énergie électrique qui leur est fournie. Dans 1'intérêt d'une production rationnelle et d'une grande possibilité d'adaptation à l'usage prévu, on doit pouvoir les fabriquer en continu, 20 c'est-à-dire en longueurs quelconques, pour les couper ultérieurement aux longueurs exactes. Ces résultats sont atteints par_le fait que la source de chaleur est formée par un fil de résistance électrique enroulé en spirale sur le support et muni d'une couche iso-25 lante de petite épaisseur, ce fil pouvant être branché sur une source de courant. Suivant un premier- mode de mise en oeuvre, le fil de résistance formant la source de chaleur peut être enroulé sur le support, à proximité iiEsiêdiate des spires de l'hélice, 30 et relié au fil de celle-ci, de façon à pouvoir- lui céder la chaleur. Suivant un deuxième mode de nise en oeuvre, le-fil de résistance peut remplir le rôle du fil de l'hélice. Dans le premier mode de mise en oeuvre, le fil 35 chauffant isolé est avantageusement entouré d'une enveloppe métallique, cçnstituée par exemple d'un treillis en cuivre ou en argent, et est enroulé sur le support, entre les spires de l'hélice, son enveloppe étant brasée ou soudée sur ces dernières de BAD ORIGINAL 70 01733 2 2028730 telle manière que la "brasure ou soudure l'entoure partout. Ce fil chauffant est isolé par exemple par une mince couche de matière fibreuse ou plastique qui gêne le moins possible le transfert de chaleur et qui résiste aux contraintes . 5 de flexion dues à l'enroulement du fil de résistance sur le support, qui a un diamètre relativement faibie. l'utilisation d'un tel élément de chauffage des locaux est d'autant plus intéressante qu'il suffit de porter le fil de résistance à environ 60 - 100° C, car 1a. surface de l'hé-10 lice est grande et le transfert de chaleur de celle-ci à l'ambiance est rapide. Ces températures sont supportées pratiquement par toutes les matières fibreuses et les vernis-laques utilisés à ce jour pour l'isolement du fil. On connaît même des enrobages de fils de conducteurs assurant un isolement très efficace, même 15 si leur épaisseur est extrêmement petite, et résistant â des températures beaucoup plus élevées, tels que ceux en fibres de verre ou en certaines matières plastiques qui peuvent être appliquées à l'état liquide, par projection ou par immersion. Dans tous les cas on a intêrêt â adopter un 20 isolant ayant une conductibilité thermique"relativement bonne et renfermant le moins d'inclusions d'air possible. Suivant un autre mode de mise en oeuvre, le fil de résistance isolé et entouré d'une enveloppe métallique peut être enroulé sur le support, entre les spires espacées de l'hé-25 lice et à l'intérieur des spires du fil de celle-ci, et peut être brasé ou soudé par son enveloppe métallique sur les parties immêdiatement avoisinantes des spires du fil de l'hélice, de telle façon qu'une résistance minimale s'oppose à la transmission de chaleur. Â cet effet, il y a a^tage à ce que la bra-30 suie ou soudure entoure entièrement l'ënveloppe métallique du fil chauffant. On obtienty-une "passerelle" thermique à section relativement grande et à faible résistance. Suivant un. autre mode de mise en oeuvre, le fil chauffant peut être enroulé sur les spires de l'hélice et 35 brasé ou. soudé comme décrit plus haut sur les parties extérieures des spires eu fil de l'hélice qui le supportent. Il contribue très avantageusement à solidifier l'hélice, qui est généralement constituée d'un fil tendre (cuivre) et très mince, donc facile à déformer. Il préserve l'hélice de déformations bad original 70 01733 3 2028730 semblables à celles qu'elle peut subir pendant la fabrication d'un élément chauffant suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, et plus spécialement pendant le transport, le montage et le nettoyage après mise en service de cet élément. 5 "Un échangeur de chaleur de construction parti culièrement simple est obtenu et les pertes de chaleur sont réduites au minimum suivant l'invention dans le cas où l'hélice est formée du fil de résistance isolé constituant la source de chaleur. 10 Pour une tension usuelle du réseau de distri bution de courant, une longueur usuelle (t m environ) de l'ê-changeur et undiamêtre assez faible (0,5 mm environ) du fil de l'hélice, celle-ci peut même être formée d'un fil de résistance en cuivre. • 15 Pour un faible apport de chaleur et un échan- gëur de longueur inférieure à 1. m, on peut se contenter le plus souvent d'une hélice constituée d'un fil de résistance en fer, ce fil permettant de fabriquer l'appareil à un prix particulièrement réduit". 20 A l'opposé de l'isolant d'un fil de résistance pourvu d'une enveloppe en cuivre, qui doit être aussi étanche que possible afin qu'il contienne le moins d'inclusions d!air possible, l'isolant du fil de résistance formant l'hélice peut être poreux et même muni de perçages, car il ne sert en l'es-25 pêce qu'à empêcher les spires avoisinantes du fil de l'hélice de venir en contact les unes avec les autres et à protéger l'hélice contre le contact extérieur. Suivant un autre mode de mise en oeuvre, les spires du fil de l'hélice et les spires de cette dernière sont 30 insérées faiblement espacées dans la surface d'un support en une matière isolante et 1'échangeur est entouré d'un dispositif protecteur contre le contact extérieur» Lans ce cas, le fil chauffant peut être démuni d'isolant. Un échangeur de chaleur ainsi conçu peut être 35 obtenu ra.r le simple fait qu'or, enroule l'hélice à l'état tendu soit cur un support .ùor- conducteur, auquel on la fixe au aoyen d'une colle isolante, soit sur un support e.i une matière thermoplastique à la surface duquel on fait subir après enroulement de l'hélice un comnencernent de fusion, par chauffage à haute bad original 70 01733 4 2028730 fréquence par exemple. On pourrait aussi penser à utiliser un support tubulaire métallique comme résistance chauffante. Mais sa section étant relativement grande et sa résistivité électrique 5 étant donc assez petite, on ne saurait connecter ee support directement aux réseaux habituels de distribution de courant. Au contraire, il y aurait lieu d'installer un transformateur capable de ramener le voltage du réseau à une valeur appropriée et, du reste, non dangereuse. 10 - Le dessin ci-joint schématise, à titre d'exem ples non limitatifs, plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention. Dans ce dessin: . La figure 1. est une coupe longitudinale d'une portion, d'un appareil selon l'invention; 15 Les figures 2 et 3 représentent en détails l'élément chauffant dudit appareil; La figure 4 est une coupe transversale d'un autre appareil conforme à l'invention; Les figures ,5 et 6 sont respectivement une 20 coupe longitudinale- et une vue en bout d'un échangeur de chaleur du type à convection destiné au chauffage des habitations, selon l'invention. L'appareil représenté sur la figure 1 comporte une hélice 1 constituée par un fil enroulé en spirale sur un 25 support tubulaire 2. Entre les spires faiblement espacées de cette hélice 1 est enroulé également en spirale sur le support 2 un élément chauffant 3 dont le fil de résistance peut être branché sur une source de courant et qui fait office de source de chaleur de l'hélice 1. 30 Un fil 10 est enroulé extérieurement sur les spires de l'hélice 1 et brasé ou soudé sur les spires 1a du fil de cette hélice qui est ainsi raidie-dans son ensemble tandis que les spires 1a sont maintenues à.des intervalles réguliers. Suivant la figure 2, l'élément chauffant 3 est 35 formé d'un fil ce résistance 3s., d'un isolant 3b et-d'une enveloppe métallique 3c. Cette dernière est brasée ou soudée sur les parties des spires 1a en regard, de telle façon que la brasure ou soudure 4 entoure complètement l'éléfënt de résistance 3 et remplisse du moins partiellement les espaces situés entre les BAD ORIGINAL 70 01733 5 2028730 spires consécutives ta du fil de l'hélice t. Dans ces conditions, la chaleur produite par le fil chauffant 3a peut être transmise à peu près totalement à l'hélice 1. La variante représentée sur la figure 3 dif-5 fère de 1'exécution représentée sur la figure 2 en ce qu'un isolant 3b' , qui entoure un fil chauffant 3a'r et une enveloppe métallique 3c• sont conformés en une section sensiblement triangulaire, ce qui permet de réduire la distance des spires de l'hélice t. 10 Eh figure 4S les spires la sont fixées à des in tervalles 5 comme les spires de l'hélice 1, sur un support 2a en une matière isolante, par exemple à l'aide d'une colle isolante, et un élément chauffant 3" est enroulé extérieurement sur les spires de l'hélice 1 et brasé ou soudé sur les spires 1.a du fil 15 de cette hélice, de manière semblable à celle indiquée dans les figures 2 et 3. Le dessin ne représente pas le mode de mise en oeuvre dans lequel l'hélice 1 est constituée par le fil chauffant. Mais ce mode de mise en oeuvre ressort de la figure 4, si 20 l'on suppose que le fil de l'hélice 1 constitue le fil chauffant et que l'élément chauffant 3" enroulé sur cette hélice soit remplacé par un autre en une substance isolante collée sur les spires 1a et dont le rôle est de raidir l'hélice sur toute sa longueur et de maintenir les différentes spires 1a à des intervalles 25 réguliers. Suivant les figures 5 et 6, le tube-support 2 ou 2a portant l'hélice 1 est intercalé entre deux pièces d'extrémité interchangeables 7, en une matière isolante, entretoisées par une tige métallique 6. 30 Chacune des pièces 7 possède deux chevilles 8, 9 qui se complètent pour une fiche normale de prise de courant et dontl'une est branchée sur le fil chauffant 3a et l'autre à la ti ge 6. Le fil chauffant 3a de cet échangeur de chaleur 35 peut être tranché par chacune de ses extrémités à une source de courant par l'intermédiaire des chevilles 8. L'amenée du courant à l'une de ces chevilles peut également être opérée par la barre 6, la cheville avoisinante S et un pont de court-circuitage monté sur ces chevilles. —i 70 01733 6 2028730 Plusieurs appareils selon la présenta invention peuvent être disposés en parallèle ou en série, avec des moyens simples tels que mandions d'embrayage et ponts de court-circuit âge . Les pièces 7 servent à fixer l'échangeur dans une carcasse. BAD ORIGINAL 70 01733 2028730 7 REVENDICATIONS 1.- Echangeur de chaleur pouvant céder sa chaleur à l'air ambiant par convection, à l'aide d'une hélice de fil enroulée sur un support tubulaire et munie de spires de fil s'éten-5 dant beaucoup plus dans le sens radial que dans le sens axi al, ledit echangeur étant remarquable en ce que la 'source de chaleur est formée par un fil de résistance électrique enroulé en spirale sur le support et qui peut être branché sur une source de courant. 10 2.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, remarquable en ce que le fil de résistance est entouré d'une couche^isolante de petite épaisseur et d'une enveloppe métallique extérieure, et est enroulé sur le support, entre les spires de l'hélice, son enveloppe métallique étant brasée ou soudée 15 sur ces dernières de telle manière que la brasure ou soudu re l'entoure complètement. 3.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, remarquable en ce que le fil chauffant isolé et entouré d'une enveloppe métallique peut être enroulé sur les spires de l'hélice, 20 son enveloppe métallique étant brasée ou soudée sur les par ties extérieures des spires du fil de l'hélice, de telle manière que la brasure ou soudure l'entoure complètement. 4.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, remarquable en ce que l'hélice est formée du fil de résistance isolé 25 constituant la source de chaleur. 5.- Echangeur de chaleur selon la revendication 4, remarquable en ce que l'hélice formée par un fil de résistance nu est enroulé à l'état tendu sur un support en une matière isolante, les spires de fil séparées par la contrainte de traction 30 étant fixées sur le support au moyen d'une colle isolante. 6.- Echangeur de chaleur selon la revendication 4 ou 5, remarquable en ce que l'hélice formée par le fil de résistance est enroulée à l'état tendu sur un support en une matière thermoplastique, les spires de fil étant imprimées espacées 35 dans la surface du support, à laquelle on a fait subir un co-ïoence-nent de fusion par chauffage. 7.- Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 5 et 6, remarquable en ce que l'hélice est raidie par un fil en métal ou en une matière isolante, enBAD ORIGINAL 70 01733 8 2028730 roulé sur cette hélice et fixé solidement sur les spires du fil de l'hélice. 8.- Lchangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7) \xe;marquatle en ce que le support est montésur 5 deux pièces d'extrémité entretoisées par une tige métallique centrale et équipées chacune de deux chevilles de prise de courant dont l'une est connectée à l'une des extrémités du fil chauffant et l'autre à ladite tige. 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