Brevet FR2786854A1 — publié le 20000609

L'invention concerne un élément de chauffe pour réaliser un radiateur électrique autonome à fluide caloporteur. La réalisation d'un radiateur de ce type, tel que nous le connaissons à ce jour, se compose de plusieurs éléments identiques assemblés. Ces éléments sont semblables à ceux utilisés pour la fabrication de radiateurs destinés de préférence à un système de chauffage utilisant une chaudière centrale avec une circulation de fluide chaud, généralement de l'eau, organisé en circuit fermé: chaud en sortant de la chaudière, refroidi lors de son passage dans chacun des radiateurs qu'il traverse pour revenir se chauffer à nouveau dans la chaudière afin de faire un nouveau cycle de circuit. L'assemblage de plusieurs de ces éléments de chauffe pour réaliser un radiateur électrique autonome à fluide caloporteur (liquide de synthèse), à ce jour et à notre connaissance, est composé de deux rampes creuses horizontales: une haute et une basse dans laquelle est introduite une résistance électrique, appelée sonde, pour chauffer un fluide caloporteur prisonnié dans un radiateur. Ces deux rampes horizontales, dans la position d'utilisation normale d'un radiateur à la vertical, sont reliées par au moins autant de colonnes creuses que d'éléments de chauffe composant celui-ci. Utiliser ce type d'élément de chauffe pour réaliser un radiateur électrique autonome à fluide caloporteur ne peut promettre une efficacité réelle de chauffage car aucune maîtrise de la circulation du fluide caloporteur n'est possible dans ce cas. Le fluide caloporteur, chauffé dans la rampe basse monte dans les colonnes verticales équipées, par exemple, d'ailettes latérales de refroidissement, (selon la loi physique qui dit que la chaleur s'élève), se refroidit sur les paroies des colonnes verticales, mais aucun circuit organisé de retour de ce fluide caloporteur refroidi n'existe pour ramener ce dernier dans la rampe basse afin d'y être à nouveau réchauffé par la sonde. L'élément de chauffe selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. En effet dans sa première caractéristique chaque élément est indépendant dans son principe de chauffage et de circulation de fuide caloporteur, même s'il n'est pas assemblé à un ou plusieurs autres éléments pour former un radiateur tel que nous le connaissons. L'élément de chauffe comporte seulement une rampe basse horizontale, dans la position d'utilisation à la vertical du radiateur, traversée d'une cheminée cloche dont les paroies sont équipées d'ailettes latérales verticales oposées faces à faces partiellement creuses, et à deux colonnes parallèles internes réalisées par l'apport d'une cloison de séparation, dans la cheminée cloche, établissant ainsi un réel circuit pour le fluide caloporteur: une colonne 2 2786854 avant pour que le fluide caloporteur chauffé par la sonde électrique chauffante, monte en diffusant sa chaleur par les paroies de la cheminée cloche équipées d'ailettes latérales partiellement creuses; et une colonne arrière également aux paroies de la cheminée équipées d'ailettes latérales partiellement creuses pour que le fluide caloporteur qui continue à se refroidir, descende et vienne se réchauffer à nouveau grâce à la sonde électrique chauffante située dans la rampe horizontale basse. Le fluide caloporteur tourne autour de la cloison de séparation qui ne monte pas jusqu'au sommet de la cheminée cloche et ne descend pas jusqu'au bouchon en partie basse de la dite cheminée cloche. Cette conception selon l'invention permet de supprimer la rampe haute traditionnelle dans les radiateurs actuellement utilisés. Selon des modes particuliers de réalisation: - Le corps de l'élément de chauffe et réalisé en au moins deux pièces, un corps plus un bouchon en partie basse, selon les techniques actuellement connues, et dans un matériau en métal non ferreux comme l'aluminium par exemple, bien connu pour son excellente capacité de dispertion de chaleur, et en injection par exemple, comme pour les éléments de radiateur actuellement fabriqués. - La cheminée cloche, creuse, présente dans sa section des ailettes latérales verticales oposées faces à faces partiellement creuses pour augmenter la surface d'échange thermique en contact avec le fluide caloporteur. Deux de ces ailettes creuses oposées faces à faces servent également de guide pour positionner la cloison de séparation créant ainsi deux colonnes verticales pour la circulation du fluide caloporteur. - Le bouchon est soudé de façon étanche dans la partie inférieur du corps, par une soudure électrique par exemple. L'ouverture bouchée correspond à la partie de l'outillage qui permet de réaliser la partie creuse de la cheminée cloche. - La cloison de séparation assurant la réalisation des deux colonnes dans la cheminée cloche verticale, et descendant au niveau de la rampe basse pour que la sonde chauffante n'agisse que dans la partie de la colonne avant du fluide caloporteur chaud montant et réalisé de préférence en métal non ferreux par exemple, en découpage, en emboutissage ou en fonderie par exemple. - Les ailettes de refroidissement reparties de chaque coté de la cheminée cloche sur une partie de la hauteur de celle-ci, ne sont pas forcément parallèles les unes aux autres, mais peuvent de préférence avoir un écartement en leurs bases plus important qu'en leurs sommets pour créer un étranglement et ainsi obtenir un effet venturi qui accélère la vitesse de 3 2786854 passage de l'air qui se chauffe à leurs contacts pour augmenter le volume d'air chauffé. -Au dessus des ailettes de refroidissement le corps de l'élément de chauffe forme une volute pour que l'air en sortie du passage d'entre les ailettes de refroidissement, soit dirrigé en face avant de l'apareil, à 90 d'angle en moyenne par exemple, de manière chauffer de préférence le centre de la pièce plutôt que le plafond. - La section de la rampe basse est de préférence et par exemple de forme oblonde pour permettre éventuellement la mise en place d'une sonde électrique chauffante de section en partie ovale ou à double résistance, en forme de "U" par exemple, et pour aussi limiter les riques de mise en vrille du radiateur une fois assemblée. - L'assemblage d'éléments chauffants entre eux se fait de façon étanche par tous moyens connus, avec des joints d'étanchéités toriques par exemple. L'assemblage mécanique et obtenu en partie haute par un axe métallique qui traverse de part en part tous les éléments, guidé par des canons, moulées en même temps que chaque élément de chauffe et dont les hauteurs précises assurent un montage parfait. En partie basse, l'on profite par exemple, de la sonde électrique chauffante équipée coté alimentation électrique d'un bouchon solidaire épousant la forme de la section de la rampe horizontale basse et muni d'un joint torique par exemple pour assurer l'étanchéité. L'autre extrémité de la sonde qui traverse tous les élements de chauffe par les rampes de chaque éléments, également de longueurs précises pour assurer un bon montage, a une longueur légèrement suppérieur à celles-ci et se termine par un filetage qui dépassera suffisammnet d'un bouchon d'extrémité qui épouse également la forme de la section de la rampe basse, également équipée d'un joint torique, par exemple. L'assemblage et le serrage pour l'étanchéité est assuré par un écrou. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente en perspective un élément de chauffe selon l'invention traversé en partie haute par un axe de serrage, et en partie basse par une sonde électrique chauffante. La figure 2 représente en section de côté, la coupe simplifiée de la cheminée de chauffe avec une cloison de séparation positionnée par rapport à une sonde35 électrique de chauffage traversant la rampe basse. Elle définit également la circulation du fluide caloporteur. La figure 3 représente en perspective et en coupes partielles haute et basse un élément de chauffe selon l'invention équipé d'une cloison de séparation, traversé par une sonde électrique chauffante en partie basse, et un axe de serrage en partie haute. 4 2786854 La figure 4 représente en perspective et en coupe partielle la partie haute d'un élément de chauffe. La figure 5 représente en perspective avec une autre coupe partielle de la partie haute de l'élément de chauffe. La figure 6 représente en perspective et en coupe partielle la partie basse de l'élément de chauffe. La figure 7 représente en section une coupe simplifiée d'un montage d'éléments de chauffe selon l'invention pour realiser un radiateur. En référence à ces dessins l'élément de chauffe comporte un corps (1) composé d'une rampe horizontale (2) traversée dans sa partie basse par une cheminée cloche (3) verticale dans laquelle est positionnée une cloison de séparation (4) pour créer deux colonnes (5) et (6) de circulation de fluide caloporteur (7). Une colonne (5) en partie avant, côté façade d'un radiateur, pour qu'un fluide caloporteur (7) chauffé par une sonde électrique chauffante (8) traversant une rampe horizontale basse (2) devant la cloison de séparation (4), puisse monter. Une colonne (6) en partie arrière, côté mur par exemple, pour que le fluide caloporteur (7) déjà en partie refroidi puisse redescendre après avoir fait demi-tour au dessus de la cloison de séparation (4) dans le haut (9) de la cheminée cloche (3), et passer sous la cloison de séparation (4) dans la partie basse (10) de la cheminée cloche (3) afin d'être réchauffé par la sonde électrique chauffante (8) et recommencer un nouveau cycle. En référence à la figure 2 la cheminée cloche (3) est fermée de façon parfaitement étanche en sa partie basse par un fond (11). Le fluide caloporteur (7) emprisonné ne rempli pas totalement la cheminée cloche (3) et provoque dans le haut de celle-ci une poche d'air comprimable (12) qui compense les phénomènes de dilatation du fluide caloporteur dans ses différences de température. Le fluide caloporteur (7) dans son circuit (7bis) se refroidit en façade avant (13) par radiation (13bis), passe par dessus la cloison de séparation (4) dans le haut de celle-ci (9). Le haut de la cloison de séparation (4) peut être perforé de un ou plusieurs trous (14) (15) par exemple, non limitatif, pour faciliter le passage du fluide caloporteur (7) dans le cas ou la poche d'air comprimable (12) soit plus importante que prévue. La sonde électrique (8) passant dans la rampe basse (2) est positionnée dans la colonne avant (5) et la cloison de séparation (4) descendra suffisamment bas pour ne pas que cette première (8) chauffe le fluide caloporteur (7), même en partie, dans la colonne arrière (6). Le fluide caloporteur (7) communique entre tous les éléments de chauffe assemblés par l'intérieur (16) de la rampe basse (2). En référence aux figures 3,4,5,6 la cheminée cloche (3) présente en 2786854 symétrie latérale faces à faces et verticales des aillettes de refroidissement, en nombre non limitatif, (17- 18-19-20-21-22) et (23-24-25-26-27-28) dont les ailettes de refroidissements (18-19-20-21) et (24-25-26-27), également en nombre non limitatif, sont partiellement creuses (29-30-31-32) et (33-34-35- 36), également en nombre non limitatif, pour augmenter la surface d'échange thermique en contact direct avec le fluide caloporteur (7) et les paroies de la cheminée cloche (3) et les parties creuses des ailettes de refroidissement (29-30-31-32-33-34-35-36), également en nombre non limitatif. Les ailettes (23) et (26) permettent une diffusion radiale de la chaleur en façade avant (13) de l'élément de chauffe (1) dans la pièce à chauffer. Les espaces (37-38-39-40-41) et (42-43-44-45- 46), également en nombre non limitatif, Fig: 4 et 5 en partie haute, entre les aillettes de refroidissement sont moins importants que les espaces (47-48-49-50-51) et (52-53-54-55-56), également en nombre non limitatif, Fig:6 pour assurer l'effet venturi qui accélère la vitesse de l'air qui se réchauffe sur les paroies des ailettes car celles-ci présentent de ce fait une surface en contact plus importante grâce à leurs inclinaisons. En prenant de la vitesse l'air est propulsé plus loin dans la pièce à chauffer quand il sort de la bouche de ventillation (57) Fig:l avec un angle de trajectoire d'environ 90 après avoir glissé sur la volute (58) Fig: 1,3,4,5. Pour favoriser le passage de l'air ambiant de la pièce à chauffer, plutôt entre les ailettes avant de refroidissement (19-20-21-22) et (25-26-27-28) Fig: 3, 4,5,6 qui font partie de la colonne avant (5) ou circule le fluide caloporteur (7) le plus chaud, des petites ailettes directives (59) et (60) Fig:1,3,6 sont positionnées derrière la rampe (2) de chaque élément de chauffe (1). En reférence à la figure 7 l'assemblage de plusieurs éléments de chauffe (1)(ibis) et (iter) par exemple, pour réaliser un radiateur selon la puissance finale désirée se fait: En partie haute grâce à un axe (62) fileté à ses deux extrémités (63) et (64) par exemple qui traverse tous les éléments (1)(Ibis) et (iter) dans des canons (65)(66)(67)(68)(69)(70) venant de moulage en même temps que la fabrication des éléments (1)(lbis)(lter). La longueur des ces canons est précise et doit nécessairement être identique à la longueur des rampes basses (2)(2bis)(2ter) de chaque élément pour permettre le montage correcte d'un radiateur. L'opération finale de serrage se fera à l'aide de deux écrous (71) et(72); En partie basse on peut utiliser un ou deux axes de serrage, par exemple, dans l'esprit de l'axe du haut, qui traverseront les rampes (2)(2bis)(2ter) de chaque éléments (1)(lbis)(lter); ou, comme le montre la fig:7, la sonde (8) sert d'axe de serrage. Pour celà, elle aura, par exemple, à une extrémité côté allimentation électrique (73) de 6 2786854 préférence, un bouchon (74) solidaire reprenant la forme de la section de la rampe basse (2ter) pour bien étancher l'ouverture de celle-ci, à l'aide d'un joint étanchéité (75) si nécessaire, du commerce ou réalisé à cet effet, joint torique par exemple. L'autre extrémité de la sonde (8), dans une zone volontairement non chauffante (76) un filetage (77) sera fait, traversera un autre bouchon (78) libre et un écrou (79) serrera le tout pour avoir une bonne étanchéité en utilisant joint d'étanchéité (80) si nécessaire. Des joints (81) et (82) également torique par exemple pourront être mis en place entre les éléments (1 et Ibis) et (Ibis et 2ter) pour assurer si nécessaire la bonne étanchéité de la rampe totale finale. Le remplissage de fluide caloporteur (7) sera fait avant la fermeture complète du radiateur ainsi réalisé. L'élément de chauffe selon l'invention est particuliairement destiné à la réalisation d'un radiateur électrique autonome à fluide caloporteur. 7 2786854 R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Elément de chauffe pour réaliser un radiateur électrique autonome à fluide caloporteur caractérisé en ce qu'il comprend un corps (1) ne comportant qu'une rampe (2) basse et horizontale traversée d'une cheminée cloche (3) fermée à sa base par un bouchon (11). 2) Elément de chauffe selon la revendication i caractérisé en ce que la cheminée cloche (3) présente en symétrie latérale faces à faces des ailettes de refroidissement verticales (17-18-19-20-21-22) et (23-24-25-26-27-28) dont les ailettes (18-19-20-21) et (24-25-26- 27) sont en partie creuses (29-30-31-32) et (33-34-35-36) pour augmenter la surface d'échange thermique entre un fluide caloporteur (7) et le corps (1) réalisé en fonderie d'aluminium par exemple. 3) Elément de chauffe selon la revendication précédente caractérisé en ce que deux ailettes de refroidissement creuses situées face à face (30) et (34) servent de guide et reçoivent une cloison de séparation (4) afin de créer deux colonnes verticales distinctes (5) et (6) pour obtenir une circulation réelle du fluide caloporteur (7). La colonne avant (5) permet au fluide caloporteur (7) chauffé par une sonde (8) de monter, et, la colonne (6) lui permet de descendre une fois refroidi pour aller se réchauffer par le passage (10) sur la sonde chauffante (8) afin effectuer un nouveau cycle. 4) Elément de chauffe selon la revendication précédente caractérisé en ce que la cloison de séparation (4): ne monte pas jusqu'en haut de la cheminée cloche (3) pour créer un passage (9) et une poche d'air (12) permettant la dilatation du fluide caloporteur (7) dans le sommet de celle-ci; et ne descend pas jusqu'à toucher le bouchon (11) pour laisser un passage (10) au fluide caloporteur (7), mais descend suffisamment pour que la sonde électrique de chauffe (8) se situe bien dans la colonne de chauffe (5). ) Elément de chauffe selon les revendications précédentes 2, 3 et 4 caractérisé en ce que les ailettes de refroidissement (17-18-19-20-21- 22) et (23-24-25-26-27-28) ne sont pas parallèles, qu'elles sont moins espacées en leurs sommets (37-38-39-40-41) qu'en leurs bases (52-5354-55-56) pour créer un effet venturi afin d'accélérer le passage de l'air à réchauffer en augmentant le frotement de celui-ci sur celles-ci. 6) Elément de chauffe selon la revendication 1 caractérisé en ce que la rampe basse (2) présente une section ovale qui permet outre le passage de la sonde électrique (8), de diminuer les risques que le radiateur final se vrille. 7) Radiateur électrique caractérisé en ce qu'il comporte un sue élément de chauffe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8) Radiateur électrique caractérisé en ce qu'il conmporte plusieurs éléments de chauffe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 s'assemblant en partie haute par l'intermédiaire d'un axe (62) fileté à ces extrémités (63) et (64) traversant les canons (65-66)(67-68)(69- 70) dans la démonstration, pour être serrés grâce à deux écrous ((71) et (72); et s'assemblant en partie basse soit par un ou plusieurs axes dans le principe de la partie haute ou selon la démonstration en utilisant la sonde électrique (8) qui est équipée à une extrémité, côté arrivée des fils électriques (73), d'un bouchon (78) soudé et solidaire épousant les formes de la section de la rampe basse (2), et à l'autre extrémité (76), non chauffante sur cette partie, un filetage (77) pour venir serrer à l'aide d'un écrou (79) un bouchon Libre (78) qu'elle traverse. Les étanchéités se font part des joints toriques (75)(80)(81)(82) entre les éléments de chauffe et les bouchon. 9) Radiateur électrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le fluide caloporteur (7) communique entre plusieurs éléments assemblés (1)(lbis)(lter) par les rampes (2)(2bis)(2ter).