US966070 Solar Heater Bailey 1910

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  • 8/18/2019 US966070 Solar Heater Bailey 1910

    1/3

    W. J .

    BAILEY.

    SOLAR HEATER

    _

    APPLICATION FILED A P B - . 1 9 , 1 9 , 0 9 .

    P a t e n t e d

    A u g .

    2 , 1 9 1 0 .

    9 6 6 , 0 7 0 .

    . r

  • 8/18/2019 US966070 Solar Heater Bailey 1910

    2/3

    1 0

    15

    20

    25

    UNITED STATES PATENT O F F I C E .

    WILLIAM ’ . BAILEY,

    0F

    MONROVIA, CALIFORNIA.‘

    SOLAR HEATER.

    9 6 6 , 0 7 0 .

    S p e c i ? c a t i o n b t

    L e t t e r s r a t e n t .

    Patented

    Aug.

    2 , 1 9 1 0 .

    A p p l i c a t i o n ? l e d A p r i l 1 8 , 1 9 0 9 . S e r i a l N o . 4 8 0 , 9 5 4 .

    To

    a l l

    whom

    i t may

    o n c e r n :

    Be

    t

    known

    that I W ILLIAM J .

    BAILEY,

    a

    c i t i z e n . o f t h e U n i t e d S t a t e s , r e s i d i n g

    a t

    M o n r o v i a , i n t h e

    c o u n t y

    o f L o s A n g e l e s a n d

    S t a t e

    o f C a l i f o r n i a ,

    have

    i n v e n t e d a

    new

    a n d

    u s e f u l ‘ S o l a r H e a t e r , o f w h i c h ‘

    t h e

    f o l - '

    lowing i s a s p e c i ? c a t i o n .

    T h i s i n v e n t i o n r e l a t e s t o s o l a r h e a t e r s ,

    and

    o n e o b j e c t o f

    t h e i n v e n t i o n i s

    t o p r o

    duce a

    d e v i c e o f t h i s

    c h a r a c t e r

    which

    w i l l

    heat

    t h e water t o ‘ a

    h o t t e r de

    e s

    than has

    h e r e t o f o r e b e e n a c c o m p l i s h e d g r y

    l i k e - d e

    v i c e s ,

    s o

    f a r as I

    am aware.

    A

    u r t h e r

    o b j e c t i s t o .

    n o t

    o n l y

    h e a t t h e

    water t o

    a high

    degree but t o a l s o h e a t - a s

    l a r g e a q u a n t i t y o f water a s p o s s i b l e i n a

    giv n

    time

    . » _ ‘

    A u r t h e r i m p o r t a n t o b j e c t i s

    t o

    r e t a i n t h e

    w a t e r i n

    h e a t e d

    c o n d i t i o n a f t e r i t h a s

    b e e n

    heated ~ ' ~

    B r i e ? y ,

    my

    i n v e n t i o n

    c o n s i s t s

    i n

    c a u s i n g

    t h e

    w a t e r

    t o c i r c u l a t e t h r o u g h t u b e s h a v i n g

    t h i n

    w a l l s and

    o f r e l a t i v e l y

    s m a l l

    c r o s s s e c

    t i o n a n d

    o f

    e x t e n d e d l e n g t h , t h e ‘ s a i d t u b e s ‘

    b e i n g

    e x p o s e d t o t h e

    s u n ’ s

    r a y s . H e r e t o f o r e

    w a t e r

    h a s

    b e e n

    p a s s e d

    t h r o u g h c h a m b e r s

    which w e r e e x p o s e d t o

    t h e

    s u n ’ s r a y s , b u t

    such cha mbers were of comparatively l a r g e

    30

    e

    body

    o f w a t e r and

    apacity

    and

    held a : l a r

    _

    e n g t h , s a i d c h a m b e r s

    were o t o fan extended

    a c t i n g a s

    both r e s e r v o i r

    and

    h e a t e r . In my

    3 5 .

    40

    45

    . 6 0

    .

    .per,

    i n v e n t i o n , t h e w a t e r w h i l e i t i s b e i n g h e a t e d

    i s s p l i t

    u ‘ i n t o s m a l l

    s t r e a m s b y ‘ s m a l l t u b e s

    o f

    c o n s i

    e r a b l e l e n t h

    and

    t h e t u b e s a r e o f

    a

    good h e a t

    c o n d u c t i n g

    m a t e r i a l ,

    s u c h a s c o p

    s o t h a t

    t h e s m a l l

    s t r e a m s

    o f

    water con

    ?ned i n

    s u c h t u b e s

    a r e q u i c k l y h e a t e d

    t o a

    h i g h

    d e g r e e . T h e s e

    t u b e s i n

    my

    i n v e n t i o n

    b e i n g

    p u r p o s e l y v e r y

    s m a l l ,

    do n o t a c t

    a s

    r e s e r v o i r s ,

    but as

    heaters'only.

    .

    A u r t h e r

    d e t a i l

    o f my n v e n t i o n c o n s i s t s

    i n ‘ employing s h e e t s o r s t r i s

    o f

    heat

    con

    d u c t i n g m a t e r i a l ‘ a r r a n g e b e t w e e n t h e

    t u b e s and connected with t h e t u b e s s o t h a t a

    c o m p a r a t i v e l y l a r g e e x p a n s e o f a h e a t c o n

    d u c t i n g m e t a l l i c s h e e t

    m a t e r i a l

    i s

    s u b j e c t e d

    t o t h e s u ‘ n ’ s

    r a y s ,

    w h i c h s h e e t o f

    h e a t c o n

    d u c t i n g m a t e r i a l

    s e r v e s

    t o

    i m p a r t

    a d d l t i o n a l

    h e a t

    t o

    t h e t u b e s b y

    c o n d u c t i n g t h e

    h e a t ,

    w h i c h t h e

    s a i d

    s h e e t r e c e i v e s ,

    t o

    t h e t u b e s ;

    t h e r e b y

    a u g m e n t i n g t h e h e a t w h i c h t h e

    t u b e s

    r e c e i v e from t h e d i r e c t

    rays o f

    t h e s u n .

    _

    My n v e n t i o n

    may

    b e p e r f o r m e d i n van

    ‘ o u s

    ways

    and i n

    t h e .

    drawings I have

    shown

    55

    two

    forms.‘

    I

    _

    R e f e r r i n g t o

    t h e

    d r a w i n g s : F i g u r e 1 1 s

    a

    v e r t i c a l c r o s s s e c t i o n t h r o u g h - o n e

    form

    o f

    t h e

    i n v e n t i o n . F i g ; , 2

    i s

    v a

    p l a n

    v i e w o f t h e

    s o l a r h e a t e r ,

    t h e

    t a n k b e i n g r e m o v e d . F i g .

    3 ‘ i s an

    e n l a r g e d

    c r o s s s e c t i o n on l i n e were“

    F i g .

    2 . . v F i g . 4 i s

    a

    p l a n v i e w

    i n

    d e t a i l , p a r t l y

    i n s e c t i o n ,

    s h o w i n g o n e method

    o f a t t a c h i n g

    t h e

    t u b e s t o a h e a t e r .

    F i g .

    5

    i s a

    c r o s s s e c

    t i o n

    on

    l i n e

    w ‘ . — — w °

    Fi

    4 .

    Fig. 6

    i s

    a

    lan

    y i e w

    s h o w i n g

    a n o t h e r orm

    f

    h e a t e r .

    ' F i g .

    7

    1 s a view s i m i l a r t o F i g . 3 , s h o w i n g a s l i g h t l y

    modi?ed form o f s h e e t s .

    F i g .

    8 i s a v i e w

    s i m i l a r t o F i g . 3 , s h o w i n g a n o t h e r f o r m o f

    sheets.

    In one form o f t h e i n v e n t i o n 1 d e s i a t e s

    a

    box

    p r o v i d e d

    with

    a a n e l 2 f o r a d m l t t i n g

    t h e s u n ’ s r a y s

    t o

    heat t e i n t e r i o r

    of

    t h e box

    and

    f o r r e t a i n i n g

    t h e

    heat within the b o x .

    _ W i t h i n

    t h e

    box 1

    i s a _ s e r i e s

    o f w a t e r h e a t ‘

    i n g

    t u b e s ? »

    which h a v e

    t h i n

    w a l l s and

    a r e ,

    o f .

    r e l a t i v e l y s m a l l

    c r o s s s e c t i o n

    but o f ex

    t e n d e d

    l e n g t h .

    I n

    a c t u a l p r a c t i c e

    I

    r e f e r

    t o

    i n a k e t h e s e t u b e s o f

    a b o u t

    h a l f i n c t u b

    i n g ,

    p r e f e r a b l y o f

    c o p p e r , a s t h a t

    m a t e r i a l i s

    o n e o f t h e b e s t o f

    h e a t

    c o n d u c t i n m a t e r i a l s .

    The t u b e s

    a r e

    c o n n e c t e d

    i n -

    p a r a l e 1 t o t r a n s

    v e r s e h e a d e r s

    4

    and 5 and

    communicate

    t h e r e w i t h . The

    tubesmay

    b e

    c o n n e c t e d i n

    60

    65

    70

    75

    80

    communication

    with

    the headers in any d e -

    s i r e d

    manner,

    a p r e f e r r e d

    method

    b e i n i n

    d i c a t e d i n F i g s . 4 -

    a n d 5

    w h e r e i n t h e m 3

    p a s s

    t h r o u g h a s t r i p

    6 , t h e t u b e s

    b e i n g

    s l i g h t l y h e a d e d ‘ t h e r e o v e r , a s - i n d i c a t e d i n

    F i g . 5 ,

    a n d

    a l e a d g a s k e t 7 b e i n g i n t e r p o s e d

    b e t w e e n t h e

    h e a d e r

    4

    and

    e a c h t u b e

    3 , _ t h e '

    p a r t s

    b e i n g

    c l a m p e d

    t o g e t h e r

    b

    a

    U - c l a m p

    8 t h e l e g s

    o f

    w h i c h p a s s t h r o g h t h e s t r i p 6

    and are

    ‘ s e c u r e d

    b y

    nuts

    9 . - h e

    and

    5 a r e providedfwith o r i ? c e s 1 0

    which

    c o m m u n i c a t e

    t h r o u g h

    t h e

    l e a d

    g a s k e t 7

    w i t h

    t h e

    r e s p e c t i v e

    t u b e s

    3 . By

    m a k i n g t h e t u b e s

    o f v e r y s m a l l c r o s s s e c t i o n a l a r e a , a s s t a t e d ,

    i t i s p o s s i b l e

    t o

    s p l i t t h e

    b o d y

    o f

    w a t e r t o

    b e h e a t e d

    i n t o

    a ,

    l a r g e number- o f s m a l l ‘

    streams

    within

    a small

    compass,

    and

    ‘ a s v t h e

    w a l l s

    o f

    t h e t u b e s a r e t h i n

    and t h e

    s t r e a m s

    o f

    w a t e r

    a r e s m a l l ,

    t h e w a t e r

    i s v e r y q u i c k l y

    h e a t e d

    by t h e h o t w a l l s o f t h e

    c o p p e r

    t u b e s ,

    t h e ‘

    l a t t e r

    r e c e i v i n g

    t h e d i r e c t

    r a y s o f

    t h e

    s u n .

    The

    b o x

    i s

    preferably

    d i s

    osed

    at

    an

    i n c l i n a t i o n

    s o that

    the ra s wi

    headers

    4

    s t r i k e

    the

    85

    95

    100

    1 0 5

    t u b e s a t the most

    f a ‘ v o r a . l e a n g l e , and in

    t h i s form

    ‘ o n e

    o f t h e h e a d e r s

    i s e l e v a t e d s o

    t h a t w a t e r e n t e r i n g

    a t

    t h e l o w e r

    h e a d e r ,

    f o r

    i n s t a n c e , t h e h e a d e r 5 , w i l l c i r c u l a t e u p w a r d

    110

    through the

    tube

    3

    i n t o the

    up

    r header 4 . _

    I n o r d e r t o s u p p l y a d d i t i o n a h e a t t o t h e

  • 8/18/2019 US966070 Solar Heater Bailey 1910

    3/3

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    .80

    t u b e s 3 a s e r i e s o f

    copper s t r i p s

    1 1 a r e a r

    r a n g e d l o n g i t u d i n a l l of t h e

    t u b e s

    a n d b e

    tween

    t h e

    t u b e s ,

    a s

    s

    own

    1 1 _

    F l g s .

    2

    and

    3 ,

    t h e e d g e s

    o f

    t h e

    s t r i p s

    3 b e i n g s o l d e r e d

    o r

    o t h e r w i s e s e c u r e d

    t o

    t h e t u b e s i n such a

    manner

    t h a t an intimate c o n t a c t

    i s

    obtained

    which

    p r o m o t e s t h e c o n d u c t i o n o f h e a t from

    t h e s t r a p s 1 1 t o

    t h e t u b e s .

    _ T h e s t r i p s

    1 1

    b e

    i n g

    o f a g o o d h e a t c o n d u c t i n g

    m a t e r i a l ,

    s u c h

    a s ( : 0 p e r ,

    and

    of a comparatively g r e a t

    a r e a

    w h i c

    i s

    e x p o s e d

    t o

    t h e s u n ’ s r a y s , b e c o m e

    h i g h l y

    h e a t e d

    t h e r e b y

    a n d

    t h e h e a t w h i c h

    t h i s e x p a n s i v e

    c o p p e r

    s h e e t r e c e i v e s

    i s

    d i

    r e c t l y i m p a r t e d

    b y

    c o n d u c t i o n t o t h e t u b e s 3 ,

    t h e r e b y

    i m p a r t i n g a d d i t i o n a l

    h e a t t o

    t h e

    t u b e s 3 . The

    t u b e s b e i n g o f c o p e r e n a b l e

    t h e t u b e s

    t o

    b e

    s p a c e d

    a p a r t

    an

    t h e t h i n

    s h e e t s

    1 1 p l a c e d

    between

    them

    t o

    s e c u r e t h e ,

    r e q u i s i t e h e a t

    which

    i s a much c h e a p e r c o n

    s t r u c t i o n than i t

    would be

    t o u s e a

    g r e a t e r

    n umb e r of tubes

    s e t

    c l o s e

    t o g e t h e r .

    12 i n d i c a t e s

    a

    tank

    which

    may

    be

    l o c a t e d

    i n a n y d e s i r e d p o s i t i o n a n d

    s u r r o u n d e d

    by

    a h e a t i n s u l a t i n g j a c k e t , a n d r o v a d e d w i t h

    a

    s u p p l y i p e 1 3 , p r e f e r a b l y eadmg

    t o

    t h e

    b o t t o m of h e t a n k , a s s h o w n , a n d w i t h

    a

    i p e 1 4 t h r o u g h

    which h e a t e d w a t e r i s

    drawn o f f f r o m t h e t a n k ; The l o w e r e n d

    o f

    t h e tank which c o n t a i n s t h e c o l d e r w a t e r

    i s

    connected

    by

    a pipe

    1 5

    with

    t h e

    lower

    header

    5 .

    The 1 1

    per

    header

    4

    i s

    connected b y a

    p i p e 1 6 with t h e

    tank

    n e a r i t s upper end

    s o

    t h a t t h e c o l d e r w a t e r from t h e l o w e r

    p a r t

    o f

    t h e t a n k a f t e r b e i n g h e a t e d

    i n

    t h e

    h e a t e r

    u p

    l i e d by

    t h e p i p e 1 6 t o t h e u p p e r p a r t

    oft e t a n k , t h e r e b y r e d u c i n g

    a c i r c u l a t i o n

    o f t h e w a t e r , a n d ‘ t e

    h o t t e r

    water i n t h e

    t a n k

    i s suppliedas r e q u i r e d f o r

    useby

    t h e _

    p i

    e

    1 4 . ‘The

    c o p p e r

    s t r i p s

    1 1 a r e

    p r e f e r

    a b l y s e c u r e d t o t h e l o w e r

    w a l l s

    o f t h e t u b e s , I

    a s shown n , F i g .

    3 ,

    i n o r d e r

    t h a t

    t h e

    g r e a t e r

    p o r t i o n v o f z e a c h

    t u b e

    may l i e a b o v e t h e c o p

    p e r h g s t r i p s

    and

    t h u s

    r e c e i v e

    t h e g r e a t e s t

    p o s

    s i b l e

    e x p o s u r e

    to

    the

    s u n . ‘

    “ F i g . 6 s h o w s a m o d i ? e d f o r m

    i n ‘

    w h i c h

    t u b e s

    3 ‘ a r e e m p l o y e d i n p l a c e

    o f t h e

    t u b e s

    3 , - , t h e t u b e s

    3 ?

    b e i n g b e n t b a c k a n d f o r t h ,

    a s

    shown, and c o n n e c t e d a t

    t h e i r

    l o w e r

    e n d s

    t o

    a

    header

    5 a

    and a t

    t h e i r

    upper ends t o a

    h e a d e r 6 ‘ ; Each

    l e g

    o f e a c h t u b e

    i s

    i n —

    c l i n e d

    u p w a r d l y ,

    a s

    c l e a r l y

    s h o w n ,

    t o f a c i l i

    t a t e t h e l c i r c u l a t i o n o f w a t e r from t h e

    header 5 “ t o

    theheade r

    6 * . I t w i l l

    be

    un

    d e r s t o o d

    t h a t i n n o t i c e

    t h e

    i n c l i n a t i o n o f

    t h e l e g s o f t h e t u

    e s n e e d

    o n l y

    b e s u ? i c i e n t

    t o

    p r o d u c e

    t h e

    d r a w i n g t h e i n c l i n a t i o n h a s b e e n s l i g h t l y

    e x a g g e r a t e d .

    f o r

    i l l u s t r a t i v e

    p u r p o s e s .

    I n

    t h i s form i t w i l l be noticed that the same

    e f f e c t i s

    p r o d u c e d b y r e a s o n o f t h e s m i i l

    t u b e s o f t h i n w a l l s a n d e x t e n d e d l e n g t h

    ‘ w h i c h r e c e i v e

    t h e r a y s from t h e

    s u n .

    The h e a t e r shown

    i n F i g .

    6 may

    b e c o n ;

    u i r ' e d c i r c u l a t i o n .

    I n t h e

    n e c t e d

    w i t h

    t h e

    t a n k by p i p i n g

    s i m i l a r t o

    t h a t shown

    i n

    F i g . 1

    Figs.

    7 and

    8

    s h ow

    _

    o f s h e e t s 1 1 ‘ , t h e s h e e t s n o t b e i n g

    c o n t i n

    uous

    with

    e a c h o t h e r . F i g . 8 shows t h e

    s h e e t s

    arranged

    a t

    an

    angle

    t o

    s e c u r e a

    greater area o f exp o s ure.

    What

    c l a i m

    i s :

    1 . A s o l a r h e a t e r

    o o m p r i s i n

    an

    i n

    closure

    with

    a

    transparent

    p a n e a s e r i e s

    o f

    w a t e r h e a t i n g

    t u b e s

    w i t h i n s a i d i n c l o

    s u r e f s a i d t u b e s b e i n g

    o f r e l a t i v e l y s m a l l

    c r o s s

    s e c t i o n a l

    a r e a , a n d , i n a g g r e g a t e , o f

    e x t e n d e d l e n g t h ,

    and

    s h e e t s

    o f

    h e a t

    c o n

    d u c t i n g

    m a t e r i a l

    a r r a n g e d

    b e t w e e n

    t h e

    t u b e s a n d i n t i m a t e l y

    c o n n e c t e d

    t h e r e t o a n d

    forming

    a n

    extended s u r f a c e

    ‘ e x p o s e d

    t o

    t h e

    s u n ’ s r a y s f o r i m p a r t i n g a d d i t i o n a l h e a t

    t o t h e ‘ t u b e s .

    ‘ 2 .

    A

    o l a r v h e a t e r comprising a

    s e r i e s

    o f

    c o p p e r

    t u b e s o f

    e x t e n d e d

    l e n g t h l a n d o f r e l a

    t i v e l y

    s m a l l c r o s s s e c t i o n ,

    h e a d e r s a t

    t h e

    r e

    s l i g h t l y

    modi?ed

    forms

    85

    70

    75

    80

    85

    s p e c t i v e

    ends of t h e t u b e s in communication

    »

    w i t h ‘ t h e

    t u b e s ,

    and s h e e t s

    o f

    c o p p e r

    b e —

    t w e e n t h e r e s p e c t i v e t u b e s and i n i n t i m a t e

    c o n t a c t w i t h

    t h e t u b e s , s a i d s h e e t s

    b e i n g , i n

    h e a t

    a b s o r b i n g r e l a t i o n t o

    t h e

    s u n ’ s

    r a y s

    f o r

    i m p a r t i n g

    a d d i t i o n a l

    h e a t t o

    t h e

    t u b e s .

    3 . A o l a r h e a t e r comprising a s e r i e s o f

    c o p p e r

    t u b e s

    of e x t e n d e d

    l e n g t h

    and o f

    r e l a

    t i v e l y s m a l l c r o s s

    s e c t i o n , h e a d e r s

    a t

    t h e

    r e

    s p e c t i v e

    e n d s o f t h e

    t u b e s

    i n

    c o m m u n i c a t i o n

    90

    95

    with the t u b e s , and

    s h e e t s

    o f copper

    b e -

    -

    tweenthe

    r e s p e c t i v e

    t u b e s and i n

    i n t i m a t e

    c o n t a c t w i t h t h e t u b e s , s a i d c o p p e r

    s h e e t s

    b e i n g s e c u r e d t o

    t h e

    t u b e s a t t h e l o w e r , w a l l s

    o f -

    t h e

    t u b e s .

    4 . _ A s o l a r h e a t e r c o m p r i s i n g

    a s e r i e s o f

    t u b e s o f e x t e n d e d l e n g t h . and o f r e l a t i v e l y

    small

    c r o s s

    s e c t i o n i n communication

    with

    e a c h o t h e r , t h e

    s a i d t u b e s

    b e i n g

    s p a c e d

    p a r t ,

    a n d

    s h e e t s

    o f

    c o p p e r

    b e t w e e n

    t h e

    r e s p e c t i v e

    t u b e s and i n t e r r u p t e d a t t h e sun e x p o s u r e

    s i d e ,

    w h e r e b y

    o n l y

    t h e

    u p p e r

    s u r f a c e

    o f t h e

    tube

    s p r e s e n t e d t o t h e s u n ’ s r a y s .

    5 .

    A

    o l a r

    h e a t e r

    c o m p r i s i n g

    a s e r i e s o f

    t u b e s o f

    e x t e n d e d

    l e n g t h - a n d o f r e l a t i v e l y

    s m a l l n c r o s s s e c t i o n

    i n

    c o m m u n i c a t i o n w i t h

    e a c h o t h e r , a n d s h e e t s o f

    c o p p e ‘ r l c o n n e c t e d

    100

    105

    110

    with the bottom walls of the s a i d

    tubes

    f o r

    c o n d u c t i n g h e a t . t o t h e ‘ l o w e r

    p a r t

    o f t h e ;

    t u b e

    m

    hich

    t h e

    c o l d e r

    water

    s , s a i d s h e e t s

    ‘ b e i n g

    i n h e a t a b s o r b i n g r e l a t i o n t o

    t h e

    s u n ’ s

    raysfor i m p a r t i n g

    d d i t i o n l h e a t

    t o t h e

    tubes ,

    I n h t e s t i i m o n y

    w h e r e o f , I h a v e l é e r e u n t o . l s l e t

    my

    an

    at Los Angeles,‘(§ali ornia

    i t i s

    1am

    day

    of

    April, 1 9 0 9 .

    ~

    WILLIAM . BAILEY.

    In

    presence of—-

    i

    G .

    T .

    ‘Hammer,

    Fran k

    L . namll.

    11

    1 2 0