Brevet FR2014657A1 — publié le 19700417

L'invention concerne un radiateur pour transformateurs, ou appareils électriques semblables, à refroi- dissement naturel, comportant des ailettes parallèles au-courant d'air de refroidissement, L'huile de transformateur est amenée, pour être refroidie, hors de la cuve du transformateur et dirigée à travers des radiateurs constitués par des éléments en tsle ondulée lisse ou des faisceaux de tubes, dont l'exts'rieur est balayé par de l'air.Il est connu, pour augmenter la transmission de chaleur, de munir le radiateur d'ailettes parallèles au courant d'air de refroidissement et d'augmenter la vitesse de cet air par un dispositif supplémentaire, tel qu'un ventilateur ou une chemisée disposée au-dessus du radiateur (Modèle d'Utilité Allemand 10734*701)e On sait, en outre, qu'on accroît la transmission de chaleur non seulement en augmentant la vitesse d'écoulement de l'air de refroidissement, mais encore en y produisant des turbulences (Mémento pour la construction de machi é nes, de Dubbel, Tome I, 12 édition, p. 456). On fait aussi u- sage de cette notion dans diverses dispositions de faisceaux tubulaires lorsqu'on y donne aux ailettes une direction perpendiculaire au courant d'air.Cependant, dans le cas de cette disposition des ailettes, il faut également une ventilation additionnelle pour alimenter le radiateur en assez grandes quantités d'air. Or ces radiateurs à ventilation forcée connus ont l'inconvénient d'être plus chers dans leur construction et dans leur exploitation et, en plus, ils produisent souvent des bruits indésirables. Dans le cas de radiateurs à refroidissement naturel, où l'air balaie les surfaces à refroidir du fait ae sa différence de poids spécifique, l'emploi d'ailettes dans des formes d'exécution connues, n'apporte aucun avantage, car la vitesse naturelle d'écoulement de l'air est ralentie par les ailettes m8mes, de telle sorte qu'un refroidissement suffisant parait ne plus être assuré. C'est pourquoi l'on n'a jamais employé jusqu'à présent, pour des radiateurs à refroidissement naturel, les ailettes connues utilisées dans la ventilation for cée. La tâche de l'invention consiste à obtenir également, dans le cas de radiateurs à refroidissement naturel un accroissement de la transmission de chaleur par l'emploi d'ailettes. Le problème est résolu selon l'invention en ce que les ailettes sont pourvues d'échancrures. Les échancrures des ailettes peuvent avoir des arêtes droites0 Les angles que font les arêtes des échancrures avec celles des ailettes peuvent être de valeur différente. De plus, l'arête inférieure de l'échancrure, dans le sens de l'écoulement, peut faire avec l'arête de l'ailette un angle plus grand que l'arête supérieure. La hauteur des ailettes peut avoir une valeur différente sur toute la longueur de eelles-ciO L'écartement entre elles des échancrures des ailettes peut aussi avoir une valeur différente sur toute la longueur de cellesci. L'invention part de la notion connue qu'on accroet la transmission de chaleur par la production de turbulences dans l'écoulement. L'air frais balaie tout d'abord,aveo un écoulement peu turbulent, la surface de la base de l'ailette jusqutà l'arête de la première échancrure. Il plonge 1à, dans un écoulement plus fortement turbulent. Quand l'air atteint la surface de l'ailette qui suit immédiatement l'échancrure dans le sens de l'écoulement, celle-ci est balayée par des turbulences favorables au point de vue de la transmission de chaleur. Par suite du frottement de l'air contre les parois qui l'entourent, et aussi de ses frottements internes, la formation de tourbillons s'atténue de nouveau , et l'écoulement devient moins turbulent. Toutefois, à ce moment, l'air de refroidissement parvient à la hauteur de l'échancrure suivante, et le cycle-recom- mence. On peut obtenir une augmentation de la dépr- dition de chaleur, dans une conformation avantageuse de l'invention, en donnant aux échancrures des arêtes droites. Comme matière première pour la fabrication d'un tel radiateur, on utilisera utilement une matière à haute conductibilité thermique, comme, par exemple l'aluminium0 Un exemple d'exécution de l'invention est représenté sur le dessin et est décrit de plus près dans ce quk suit. La figure 1 représente une vue de profil d'un radiateur à deux éléments en tôle ondulée lisse, la figure 2, une vue en plan du radiateur la figure 3, une vue de face d'un élément de radiateur en tôle ondulée lisse, à ailettes, et la figure 4, un détail d'un élément de radiateur en tole ondulée lisse de la figure 2, à échelle agrandie. Sur les figures les ailettes sont désignées par 1 et sont disposées, sur les deux faces de chaque élément de radiateur en tôle ondulée lisse 2, perpendiculairement à celui-ci et verticalement0 Ces ailettes sont munies d'échancrures 4 présentant des arêtes droites. Sur la figure 3, le courant d'air de refroidissement est figuré par un trait sinueux 3. A la hauteur de chaque échancrure 4, il est interrompu par endroits, indiquant ainsi la formation de turbulence. Dans son parcours vers le haut, le courant d'air de refroidissement, et le trait sinueux 3 avec lui, commence à redevenir uniforme, jusqu'à ce qu'il ait atteint l'échancrure suivante vers le haut, et que, là encore une fois,il soit mis en turbulence.Une autre amélioration de l'évacuation de la chaleur est obtenue par des ailettes plus petites 5 disposées à l'intérieur des éléments de radiateur en tôle lisse, augmentant la surface léchée par l'huile (cf figure 4 ). Des essais ont montré que, pour une hauteur d' ailette t constante et un écartement décroissant des échancrures 4 entre elles, c'est-à-dire de la distance h d'une échancrure à l'autre, la distance a d'ailette à ailette optimale quant à la déperdition de chaleur réalisable décroît. I1 est aussi possible de faire varier la hauteur t des ailettes. Le rapport le plus favorable entre les trois grandeurs : longueur d'ailette h, écartement entre ailettes a et hauteur d'ailette t, ainsi que la forme la plus favorable des échancrures doivent être déterminés par des essais. Dans le cas d'une longueur d'ailette h trop grande, on n'arrive pas à une turbulence suffisamment grande du flux d'air. C'est la même conséquence qu'a une distance entre ailettes a trop petite, ou une trop grande hauteur d'ailette t. Si l'on donne à ces grandeurs des dimensions d'une valeur extrême oppose, alors on se dessaisit de la possibilité d'une plus grande déperdition de chaleur par superficie d'élément de radiateur en tôle ondulée lisse 2. REYENDICATI ONS lo Radiateur pour transformateurs, ou appareils électriques semblables, à refroidissement naturel, comportant des aålettes parallèles au courant d'air de refroidissement, caractérisé en ce que les ailettes sont munies d'échancrures0 2. Radiateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les échancrures présentent desartes droites. 3. Radiateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les angles. que font les arêtes des échancrures avec les arêtes des ailettes sont de grandeur différente. 40 Radiateur suivant les revendications 1, 2 ou 3, caiactérisé en ce que l'arête inférieure de l'échancrure dans le sens de l'écoulement, fait avec l'arête de la nervure un angle plus grand que l'arête supérieure0 5. Radiateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur des ailettes a une valeur différente sur toute la longueur des ailettes. 6. Radiateur suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'écartement des échancrures entre elles est de valeur différente sur toute la longueur des ailettes. 7. Radiateur suivant la revendication 1 caracégrisé en ce que le radiateur est pourvu d'ailettes à l'intérieur. 8o Radiateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que celui-ci est fabriqué en une matière à haute conductibilité thermique connue, par exemple, l'aluminium.