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
-
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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