ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 1995 года по МПК F24H3/06 

Изобретение относится к отоплению жилых и гражданских зданий и служит для поддержания в помещениях заданной температуры внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций.

Известны отопительные приборы конвекторы отопительные биметаллические "ЛАК" с литым алюминиевым оребрением и стальной трубой. Указанные конвекторы предназначены для применения в системах водяного отопления зданий различного назначения. В указанных конвекторах оребрение выполняется из алюминиевого сплава, т.е. из материала с достаточно высоким коэффициентом теплопроводности. Большую часть теплоты конвектор отдает в помещение конвекцией, доля же теплоты, отдаваемой излучением, составляет незначительную часть, это и является недостатком данного конвектора.

Известен наиболее близкий по совокупности признаков к предлагаемому отопительный прибор, который включает по крайней мере две трубы для подачи теплоносителя с закрепленными на них пластинами оребрения с передними и задними торцами, боковые и переднюю стенки кожуха и воздушный клапан. При этом нагревательный элемент не контактирует со стенками кожуха. Поэтому температура стенок кожуха практически не превышает температуру окружающего воздуха. Следовательно, доля лучистого тепла, отдаваемого конвектором в помещение практически равно нулю. Теплоотдача указанного прибора в основном осуществляется конвекцией. Регулирование теплоотдачи осуществляется без изменения расхода теплоносителя, т.е. с помощью воздушного клапана.

Предлагаемый отопительный прибор обеспечивает по сравнению с известным прибором, передающим теплоту в помещение в основном конвекций, обеспечивает передачу теплоты в помещение и за счет излучения (радиации), а также увеличить долю конвекторного тепла за счет турбулизации воздушного потока, проходящего в межреберном пространстве прибора. Это достигается тем, что отопительный прибор, содержащий по крайней мере две трубы для подачи теплоносителя с закрепленными на них пластинами оребрения с передними и задними торцами, а также боковые и переднюю стенки кожуха и воздушный клапан, снабжен закрепленными на вертикальных передних торцах пластин оребрения контактными полочками, а боковые стенки кожуха выполнены с задними вертикальными торцами, выступающими за пределы соответствующих торцов пластин оребрения, размещенных между ними, при этом передняя стенка кожуха вплотную прилегает к контактным полочкам и укреплена на крайних пластинах. Целесообразно каждую пластину оребрения, расположенную между крайними пластинами, выполнять из отдельных, соответствующих числу труб частей, причем пластины, закрепленные на одной трубе, размещены в шахматном порядке относительно пластин, закрепленных на другой трубе. Целесообразно также каждую пластину оребрения, расположенную между крайними, выполнять из смещенных относительно друг друга в вертикальной плоскости частей, соединенных между собой перемычкой с отверстиями.

На фиг. 1 показан вид спереди предложенного устройства (передняя стенка кожуха снята, а воздушный клапан не показан; на фиг.2 то же, вид сверху на фиг. 1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 вид спереди на фиг.1 (пластины оребрения имеют конструктивное выполнение отдельных частей; на фиг.6 то же, что и на фиг.1, но пластины оребрения выполнены со смещенными частями; на фиг.7 крупным планом показана пластина оребрения с отверстиями для прохода воздуха; на фиг.8 то же, что и на фиг.1, но с передней стенкой кожуха; на фиг.9 общий вид в аксонометрической проекции предлагаемого прибора, установленного на стенке здания; на фиг.10 воздушный клапан.

Предлагаемое устройство включает трубы 1 и 2 для подачи теплоносителя. На трубах 1 и 2 жестко, например, при помощи литья под давлением, закреплены крайние пластины оребрения 3 и 4, а между ними средние пластины оребрения 5. Причем габаритные размеры (ширина b и высота h) крайних пластин 4 больше соответствующих размеров b и h, средних пластин 5 (см.фиг.2,3,4). Задние торцы 6 и 7 пластин 3 и 4 выполнены выступающими за соответствующие торцы пластин 5 и при установке прибора соприкасаются со стеной здания 8. При такой установке прибора между пластинами 3 и 4 и стеной здания 8 образован конвективный канал 9 для движения воздуха. На переднем торце пластин 3,4 и 5 (по всей высоте пластин) выполнены контактные полочки 10 (см.фиг.1,2), которые могут жестко прикрепляться к торцам пластин или выполняться совместно с пластинами 3,4 и 5, например, литье под давлением. Передняя стенка 11 прикрепляется к крайним пластинам 3 и 4 в точках 12,13,14 и 15, например, при помощи винтов (фиг. 8). В верхней части прибора установлен воздушный клапан 16, который может поворачиваться на шарнире 17. Средние пластины 5 могут быть выполнены составными из отдельных, соответствующих числу труб частей. Например, на трубе 1 закреплены пластины 18, а на трубе 2 пластины 19. Причем пластины 18 и 19 размещены в шахматном порядке по отношению друг к другу.

Целесообразно также выполнение средних пластин оребрения 5 из смещенных друг относительно друга в вертикальной плоскости частей 20 и 21 (см.фиг.6 и 7), соединенных перемычкой 22, причем в перемычке 22 имеются отверстия 23 для прохода воздуха. На фиг.7 показана такая пластина в увеличенном размере. Отверстие 24 служит для выхода нагретого воздуха в помещение, а отверстие 25 для входа холодного воздуха из помещения в отопительный прибор.

Воздушный клапан 16 для сокращения его ширины, экономии материала и возможности поворота вокруг горизонтальной оси имеет прорези 26 (перфорацию) (см. фиг. 10), через которые проходят пластины оребрения 5 при повороте воздушного клапана.

Прибор работает следующим образом.

Общая теплоотдача отопительного прибора складывается из теплового потока, отдаваемого в помещение путем конвекции и излучения. Конвективный теплообмен в канале 9 происходит следующим образом. Воздух, соприкасаясь с нагретой поверхностью пластин оребрения 3,4 и 5, нагревается, поднимается, уступая место более холодному воздуху, который подтекает в конвективный канал 9 снизу через отверстия 25. Выход нагретого воздуха в помещение происходит через отверстие 24. При непрерывном поступлении воздуха из помещения в канал 9 вместе с воздухом поступает пыль, которая может оседать внутрь прибора. Для облегчения периодической очистки прибора от пыли снимают переднюю стенку 11 кожуха, для чего необходимо вывернуть винты 12 15, затем очистить прибор от пыли с помощью пылесоса либо вручную. После очистки переднюю стенку 11 следует установить на место.

Лучистый теплообмен происходит следующим образом.

Теплота от теплоносителя предается к внутренней стенке труб 1 и 2, затем через стенку труб к наружной поверхности труб 1 и 2. Учитывая, что пластины оребрения 3,4 и 5 плотно прилегают к наружной поверхности труб 1 и 2, поэтому теплота за счет теплопроводности материала, из которого выполнены пластины оребрения, от наружной поверхности трубы передается на контактные полочки 10 всех пластин оребрения. А так как передняя стенка 1 плотно прилегает к контактным полочкам 10 всех пластин оребрения, то передняя стенка нагревается по всей поверхности и отдает теплоту окружающему воздуху путем лучеиспускания (радиации) и за счет конвекции с внутренней и наружной сторон. Следовательно, в предлагаемом отопительном приборе доля лучистого тепла, передаваемого в помещение, значительно увеличивается, а это благоприятно сказывается на самочувствии людей по сравнению с известными отопительными приборами.

В предлагаемом приборе боковые стенки пластин 3 и 4 оребрения отдают теплоту окружающему воздуху конвекцией и лучеиспусканием, как в помещение, так и в канал 9 (см.фиг.2). Регулирование теплоотдачи отопительного прибора осуществляется без изменения расхода теплоносителя, проходящего по трубам 1 и 2. Регулирование теплоотдачи осуществляется при помощи воздушного клапана 16 следующим образом. Когда необходимо увеличить количество теплоты, отдаваемой прибором, воздушный клапан 16 открывают, т.е. устанавливают его в вертикальное положение (см. фиг. 3 и 5). При этом поперечное сечение отверстия для выхода воздуха 24 увеличивается, увеличивается при этом и расход воздуха, выходящего из отверстия 24 и, следовательно, увеличивается доля конвективного тепла, поступающего в помещение.

Когда необходимо уменьшить количество теплоты, поступающей в помещение, следует воздушный клапан 16 закрыть (перевести в горизонтальное положение (см.фиг.4 и 6)). Площадь живого сечения отверстия 24 уменьшается и, следовательно, уменьшается расход воздуха, выходящего из отверстия 24, и уменьшается доля конвективного тепла, поступающего в помещение. Доля лучистого тепла, поступающего в помещение, не регулируется.

Принцип работы отопительного прибора, показанного на фиг.5, в основном аналогичен вышерассмотренному. Отличие состоит в том, что поток воздуха, двигаясь в пространство 27 между пластинами 19, нагревается, поднимается и пластинами 18 разделяется на два потока, которые продолжают двигаться в пространстве 28 между пластинами 18, нагревается и через отверстие 24 выходит в помещение. При делении воздушного потока, например, пластиной 18 (см. фиг. 5) происходит турбулизация воздушного потока, а при этом увеличивается коэффициент теплопередачи от пластин оребрения 3, 4 и 5 к воздуху, а при этом увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от прибора в помещении.

Действительно, в пространстве 27 (между пластинами 19) передача теплоты от пластин оребрения 3, 4 и 5 к воздуху осуществляется при свободной конвекции при ламинарном движении, а при этом у нагретой поверхности пластин образуется ламинарный слой, при котором обеспечивается низкий коэффициент передачи теплоты от пластин оребрения к воздуху. При разделении потока, например, пластиной 18 (фиг.5) происходит турбулизация потока (за счет изменения направления движения воздуха, ускорения его движения за счет уменьшения площади живого сечения) и увеличение коэффициента теплопередачи от пластин оребрения к воздуху, а в итоге увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от прибора в помещение.

Принцип работы отопительного прибора, представленного на фиг.6, в основном аналогичен вышерассмотренному. Отличие состоит в том, что поток воздуха, двигаясь между пластинами 21,нагревается, поднимается, перемычкой 22 отклоняется от вертикального движения; часть воздуха проходит через отверстие 23, а другая часть, обогнув перемычку 22, двигается вверх между пластинами 20 и выходит в помещение. В том случае, когда поток воздуха огибает перемычку 22 или проходит через отверстие 23 за счет увеличения скорости движения воздуха происходит турбулизация воздушного потока, а при этом увеличивается коэффициент теплопередачи от пластин оребрения 21 и 20 к воздуху, а при этом увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от пpибора к воздуху, который проходит между пластинами 21 и 20. Действительно в пространстве между пластинами 21 и 20 передача теплоты от пластин оребрения 21 и 20 к воздуху осуществляется при свободной конвекции при ламинарном движении, а при этом у нагретой поверхности пластин образуется ламинарный слой, при котором обеспечивается низкий коэффициент передачи теплоты от пластин оребрения к воздуху. При турбулизации потока воздуха, например, при прохождении воздуха через отверстия 23 или при огибании потоком воздуха перемычки 22 увеличивается коэффициент теплопередачи от пластин оребрения к воздуху, а в итоге увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от прибора в помещение.

Использование: при отоплении жилых и гражданских зданий и позволяет осуществить регулирование теплопередачи отопительного прибора без изменения расхода теплоносителя, проходящего через отопительный прибор. Сущность изобретения: отопительный прибор состоит из стальных труб для подачи теплоносителя, крайних 3 и 4, а также средних 5 пластин оребрения. Крайние пластины 3, 4 оребрения имеют габаритные размеры больше, чем средние 5, а передние торцы пластин имеют контактные полки 10 (по всей высоте пластин), к которым присоединяется передняя стенка. Средние пластины 5 могут быть автономными, причем пластины каждой трубы 1 и 2 расположены в промежутках между пластинами смежной трубы. Каждая средняя пластина может состоять из параллельных друг другу плоских участков, соединенных перемычкой, в которой имеются отверстия. 2 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий по крайней мере две трубы для подачи теплоносителя с закрепленными на них пластинами оребрения, кожух с боковыми и передней стенками и воздушный клапан, отличающийся тем, что боковые стенки кожуха образованы крайними пластинами оребрения, причем торцы всех пластин оребрения со стороны передней стенки кожуха выполнены с перпендикулярными плоскостями этих пластин полками, а упомянутая стенка установлена в контакте с полками средних пластин и закреплена на полках крайних пластин. 2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что каждая труба снабжена автономными средними пластинами оребрения, причем упомянутые пластины каждой трубы расположены в промежутках между пластинами смежной трубы. 3. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что каждая средняя пластина состоит из параллельных друг другу плоских участков, соединенных между собой перемычкой с отверстиями.