Brevet FR2290817A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un radiateur tubulaire électrique courbé en forme de U pour chauffer par convection un milieu circulant transversalement à l'axe tubulaire, avec un élément profilé thermo-conducteur, monté sur le radiateur. Les radiateurs tubulaires électriques sont utilises dans de nombreux modèles pour réchauffer par convection des gaz et des liquides circulants0 POur augmenter les surfaces exothermiques, les radiateurs tubulaires sont équipés,dans de nombreux cas, de teins dites tôles "de convection", ou sont munis d'ailettes réalisées avec un feuillard métallique (tuyau à ailettes). En augmentant de cette façon les surfaces, on améliore l'émission de chaleur vers le milieu circulant à réchauffer. Ceci conduit à nouveau à des températures superficielles plus basses des radiateurs tubulaires, qui peuvent dtre alors conçus pour une charge spécifique plus élevée.Pour une même puissance calorifique, il est ainsi possible de fabriquer des appareils de chauffage ayant un encombrement plus faible, en utili sans des radiateurs tubulaires plus courts. La présente invention traite des radiateurs qui sont courbés en forme de U afin que les branchements électriques puissent être effectués sur un côté. Ce type de conception a été choisi pour de très nombreux cas d'utilisation, étant donné que son montage et le branchement électrique sont relativement simples. Le corps de chauffe tubulaire est habituellement courbé en forme de U avant le montage des tôles de convection. La partie courbe ne peut toutefois pas & re remplie de tôles de convection de manière qu'il se crée une température plus élevée de ltenveloppe tubulaire dans la zone courbe. Le comportement thermique et la longévité du radiateur sont, de ce fait, altérés. Afin de diminuer la hausse de température dans la zone courbe, on peut alors étirer plus fortement le filament dès le moment de la fabrication à l'endroit où le radiateur sera courbé plus tard. Cependant, le coet de la fabrication sera, de ce fait, considérablement augmenté. Les radiateurs tubulaires à ailettes ne peuvent Btre pliés qu'à des rayons importants en raison des ailettes. L'avantage obtenu avec l'ailetage, c'est-à-dire le faible èncombrement, devisent toutefois inutile, lorsque le radiateur tubulaire en U doit présenter un rayon de courbure important.C'est pourquoi on a également essayé,pour ces radiateurs tubulaires à ailettes, d'interrompre l'ailetage dans les zones de courbure, ce qui conduit ainsi touteftis à une température trop élevée de l'enveloppe tubulaire dans la zone de courbure, si les mesures coûteuses décrites ne sont pas apljllaées lors de la fabrication du filaments Les radiateurs tubulaires électriques avec des tôles de convection ou des ailettes opposent en outre une résistance relativement grande à la circulation du milieu à ré chauffer0 Ainsi, chaque radiateur représentant une résistance à l'écoulement, incorporé dans les conduits des installations de ventilation et de climatisation, influence par exemple les valeurs des puissances de débit de ventilateur et les sections de conduits0 Par suite, des résistances à l'écoulement plus importantes conduisent à des coûts d'équipement et dtexploitation plus élevés. En ce qui concerne les appareils de chauffage électrique avec convection naturelle, la résistance à l'écoulement des radiateurs a un effet sur le débit d'air. Ce débit d'air diminué cause une hausse indésirable de température de l'air pour une puissance électrique donnée. La présente invention a donc pour but de réaliser un radiateur tubulaire du type mentionné au début, de manière à obtenir un faible coft de fabrication, un bon dégagement de chaleur par convection, avec seulement une faible résistance à ltécoulement mme dans les courbures, de sorte qu'à ces emplacements on n'obtienne pas de hausses de température indésirables que l'on devrait compenser par des dispositions spéciales de construction0 Ce problème est résolu selon la présente invention par le fait que l'élément profilé est conçu selon une coupe aérodynamique dans le sens de ltécoulement et s'étire sur toute la longueur du radiateur tubulaire On obtient, de ce fait, d'une part l'augmentation de surface nécessaire au bon dégagement de chaleur sans que 1' élément profilé augmente toutefois la résistance à l'écoulement0 L'élément profilé aérodynamique est relativement mince et peut, de ce fait, entre courbé autour d'un axe parallèle à la corde du profil de sorte que le radiateur tubulaire puisse être muni de 1'élément profilé également dans sa zone de courbure et entre courbé an U comne cebi-ci.- On connais déjà un procédé (décrit dans la demande de brevet allemand publiée DT-AS 1 074 773) consistant à entourer un radiateur tubulaire électrique droit d'éléments profilés à ailettes qui ont pour effet d'augmenter la surface exothermique.Toutefois, les éléments profilés ne peuvent pas. être courbés0 En outre, il ntest pas prévu de concevoir les éléments profilés d'une façon aérodynami que, étant donné que le corps de chauffe connu sous le nom de cartouche de chauffe est utilisé pour réchauffer des liquides fortement agités, par exemple dans les machines à laver, les récipients de cuisson et autres appareils analogues, où il n'y a pas de sens Dans une forme de conception particulièrement simple et peu coûteuse à fabriquer selon la présente invention, l'élément profilé peut avoir, par exemple, une section représentant approximativement un triangle isocèle à angle aigu dont la base est adaptée au profil de section du radiateur tubulaire afin de favoriser le transfert de chaleur sur l'élément profilé. Dans un autre développement de la conception inventive, il est prévu que 1' élément profilé se compose de deux rubans de tôle se rencontrant à angle aigu, qui enserrent le corps de chauffe tubulaire avec leurs bords libres et permettent, de ce fait, une bonne conductibilité thermique du radiateur tubulaire dans 1' élément profilé. Les dépenses en matériau et de fabrication sont particulibrement faibles dans cette réalisation. Pour obtenir un transfert de chaleur particulièrement bon sur l'élément profile, il peut être prévu dans le développement de la conception inventive que l'élément profilé entoure complètement d'une manière thermoconductrice le radiateur tubulaire. L'élément profilé peut comporter des vides, de sorte que le besoin en matériau soit faible pour celui-ci. L'élément profilé peut entre coulé autour du radiateur tubutdle; on peut utiliser à cet effet un corps de chauffe tubulaire de n'importe quelle section; un transfert de chaleur particulièrement bon sera assuré par un contact très étroit entre le radiateur tubulaire et l'élément profilé. L'élément profilé peut également se composer de deux coquilles qui reçoivent entre elles le radiateur tubulaire. La présente invention est décrite et expliquée d'une façon plus précise ci-aprés, à l'aide des exeiirples de réalisation représentés sur les dessins annexés, dans lesquels - les Figso 1 à 5 montrent en coupe le radiateur tubulaire avec différentes formes de conception d'éléments profilés adaptés à celui-ci - la Fig. 6 montre un radiateur en forme de U avec un corps profilé aérodynamique dans un appareil de chauffage à convectéur approsima- tivement représenté, en perspective t - la Fig. 6a montre dans la mdme réalisation un radiateur tubulaire pour lequel plusieurs tronçons en U sont assemblés en méandres ; et - la Fig. 7 montre en coupe un registre de chauffage constitué de plusieurs radiateurs tubulaires courbés en U avec des éléments profilés aérodynamiques, dans un conduit d'air. La Fig. 1 montre un corps de chauffe tubulaire de section ronde 1, auquel s'adapte d'un côté un élément profilé 2 dont la section est approximativement un-triangle isocèle à angle aigu dont la base 3 est courbée de sorte qu'elle vienne s'adapter au corps de chauffe tubulaire 1. L'élément aérodynamique formé par le corps de chauffe tubulaire 1 et l'élément profilé 2 a une résistance à l'écoulement plus faible que le corps de chauffe tubulaire 1 seul; la surface exothermique est considérablement augmentée par rapport à la surface du radiateur tubulaire 1 (ou corps de chauffe tubulaire). En ce qui concerne la réalisation selon la Fig. 2, deux bandes de tble sont assemblées en angle-aigu et forment élément profilé 2.1. Les bandes de tôle entourent le corps de chauffe tubulaire 1 de leurs bords libres avant. Les deux bandes de tôles sont maintenues ensemble par des rivets placés à intervalles réguliers et appuyées sur le corps de chauffe tubulaire 1 qui est ainsi fixé dans sa position. L'élément profilé 2.1 peut être également fabriqué d'une seule pièce en tôle et entourer par exemple le radiateur tubulaire 1 sans soudure et entre assemblé avec le bord arrière du profilé. Les boulons ou rivets 4 sont alors inutiles. Pour des viteeses d'écoulement plus élevées, ltélément profilé peut être conçu avec une section optimale au point de vue aérodynamique (Figs. 3 à 5)e L'élément (ou corps) profilé 2.2 peut être coulé autour du radiateur tubulaire 1 (Fig. 3). L'élément profilé peut également se composer de deux coquilles 2.3 (Fig. 4), assem blées l'une à l'autre par des boulons 5 et entourant le corps de chauffe tubulaire 1. N'importe quelle section de corps de chauffe tubulaire convient à ces formes de réalisation. Les coquilles 2e4 formant 1' élément profilé (Fig. 5) peuvent également présenter des évidements 6 afin d'assurer une économie de matière et de diminuer le poids0 La quantité de matériau profilé est seulement celle nécessaire pour que la chaleur soit suffisamment entrainée du radiateur tubulaire 1 à la surface de l'élément profilé. Les éléments profilés 2, 2oui, 2.2, 2.3 et 2.4 représentés sur les Figs0 1 à 5 peuvent autre pliés en forme de U en môme temps que le radiateur tubulaire 1, autour d'un axe parallèle à leur axe de profil sans qutil se forme dans les courbures des zones où le dégagement de chaleur serait considérablement influence. On peut fabriquer de cette manière des corps de chauffe tubulaires en forme de U (Fig0 6) pour des appareils de chauffage à convecteur.Si l'on assemble plusieurs tronçons de corps de chauffe tubulaire enU, on constitue alors des radiateurs tubulaires en méandres, comte cela est représenté sur la Fig. 64 La Fig. 7 montre en coupe plusieurs radiateurs tubulaires 1 en U qui sont respectivement entourés d'un élément profilé de conception selon la Fig0 5, se composant de deux coquilles 2.4. Le sens d'écoulement de l'air à réchauffer est indiqué par des flèches dans les Figs. 6 et 7; il est transversal à l'axe tubulaire et perpendiculaire au plan dans lequel se trouve le radiateur tubulaire en U, 1. Toutes ces formes de réalisation présentent l'avantage, par rapport aux radiateurs tubulaires à ailetage et à convecteur électriques, de pouvoir obtenir un bon dégagement de chaleur par convection avec une faible dépense en matériau. Pour la fabrication du radiateur tubulaire, il n'est pas nécessaire de prévoir des mesures spéciales pour les zones de courbure, comme par exemple l'allongement du filament de chauffe. Le montage des éléments profilés avec les radiateurs tubulaires est plus simple que le montage d'ailettes ou de tôles de convection. La résistance à 1' écoulement n' est pas seulement plus faible que pour les radiateurs tubulaires avec ailetage ou tales de convection, mais aussi plus faible que la résistance à l'écoulement du tube non revêtu. En outre, la résistance mécanique du radiateur tubulaire est accrue à un tel point qu'il est possible de réaliser des corps de chauffe relativement longs non soutenus, même pour des efforts d'écoulement très puissants. REVENDICATIONS 1 - Radiateur (ou corps de chauffe) tubulaire électrique courbé en forme de U pour chauffage par convection d'un milieu circulant transversalement à l'axe tubulaire, avec un élément profilé monté d-'une façon thermoconductrice sur le radiateur tubulaire, caractérisé en ce que l'élément (ou corps) profilé (2, 2.1, 2.2, 203, 2.4) est réalisé en coupe aérodynamique dans le sens d'écoulement et s'étend sur toute la longueur du radiateur tubulaire (1). 2 - Radiateur tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltélement profilé (2.3, 2.3, 2.4) entoure complètement le radiateur tubulaire (1) d'une manière thermoconductrice. 3 - Radiateur tubulaire selon la revendication 1 , caractérisé en ce que 11 élément profilé (2.4) comIorte des évidements (6). 4 - Radiateur tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément prOfilé (2) est adapté au côté situé en aval du radiateur tubulaire (1)4- 5 - Radiateur tubulaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section de l'élément profilé (2) est approximativement un triangle isocèle à angle aigu dont la base est adaptée au profil de section du radiateur tubulaire (1). 6 - Radiateur tubulaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément profilé (2.1) se compose de deux bandes de tôle placées l'une sur l'autre à angle aigu et enserrent le radiateur tubulaire (1). 7 - Radiateur tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément profilé (2.2) est coulé autour du radiateur tubulaire (i). 8 - Radiateur tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément profilé se compose de deux coquilles (2.3,2.4).