СИСТЕМА ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В МОДУЛЬНЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАДИАТОРАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК F28F21/08 F24D3/12 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к модульным биметаллическим нагревательным радиаторам, предназначенным для бытовых систем отопления. Отопление осуществляется путем передачи тепла от нагревательной текучей среды, циркулирующей внутри указанных биметаллических модулей.

Уровень техники
По сравнению с существующими системами трубопроводов, в которых используются полностью стальные встроенные элементы, биметаллический модуль, являющийся предметом изобретения, обеспечивает и циркуляцию нагревательной текучей среды в замкнутом контуре, и значительное уменьшение расходов на производство. В настоящее время современное производство в данной области представляет биметаллические модульные радиаторы, которые могут быть быстро собраны на месте. Указанные радиаторы состоят из встроенной стальной конструкции, внутри которой циркулирует нагревательная текучая среда и которая размещена внутри кожуха, изготовленного из алюминиевых сплавов и имеющего систему ребер для увеличения поверхности теплообмена. К таким радиаторам относится и выбранный в качестве ближайшего аналога, биметаллический радиатор, раскрытый в публикации заявки на выдачу европейского патента ЕР 0481154 A1. Указанные радиаторы, изготовленные на автоматических линиях, имеют хороший термический кпд, и из них можно собирать изделия необходимой конфигурации, хорошо вписывающиеся в интерьер; однако использование полностью стальной системы трубопроводов значительно повышает расходы на производство. Прежде чем перейти к описанию настоящего изобретения, необходимо отметить, что: во-первых, предшествующий уровень характеризуется системой стальных трубопроводов внутри внешнего кожуха модуля, выполненного из алюминиевых сплавов, для предотвращения образования водорода в результате коррозии стенок из алюминиевых сплавов турбулентными потоками, возникающими в трубопроводах и возникновения дефектов в системах отопления. Для того чтобы предотвратить указанные дефекты, необходимо обеспечивать нагревательный модуль выпускным штуцером для периодического выпуска газа. В то время как термический кпд всегда определяется поверхностью трубопроводов, использование стальных трубопроводов вызывается прежде всего необходимостью работы нагревательного устройства в замкнутом контуре. Вышеуказанное решение существенно увеличивает расходы на производство, поскольку в соответствии с технологией предшествующего уровня техники для изготовления системы стальных трубопроводов необходимо: а) определенное количество заготовок трубопроводов; б) сборка указанных заготовок с помощью шовной сварки на технологической линии для получения конструкции; в) оснастка для установки и фиксации указанных модулей в многосекционной форме для литья под давлением; г) установка конструкции в указанной оснастке; д) обрезание пары секций горизонтального трубопровода для удаления частей модуля и производственных элементов.

Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание системы трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах, которая наряду с достоинствами биметаллических нагревательных радиаторов, содержащих полностью стальные встроенные элементы (в частности, предотвращение коррозии трубопроводов из алюминиевого сплава), не имеют присущие им недостатки, перечисленные выше.

При этом необходимо иметь в виду, что алюминий - это амфотерный металл, поскольку на него могут воздействовать и кислоты, и щелочи, и хотя имеется очень большое сродство алюминия по отношению к кислороду, вызывающее алюминотермические реакции, алюминий - самый электроположительный из всех металлов и не подвергается коррозии от воздействия воздуха или воды в отсутствие турбулентности. Когда он используется в трубопроводе с водой, как в данном случае, он обеспечивает равномерное распределение тепла посредством циркуляции нагревательной текучей среды внутри прямолинейных трубопроводов системы с замкнутым контуром. Это объясняется тем обстоятельством, что возникновение даже очень тонкого слоя окиси алюминия, который сохраняется в прямолинейном трубопроводе с горячей водой с постоянным сечением, может изменять его электрохимические характеристики. Однако, если движение жидкости, находящейся в трубопроводе, приобретает вихревой характер, что приводит к механическому удалению инертного слоя, то происходит коррозия стенки за счет эрозии. Если мы рассматриваем поток, движущийся внутри нагревательного устройства с замкнутым контуром, состоящего из одного или двух модулей с системой трубопроводов, образованной парой параллельных прямолинейных трубопроводов, расположенных горизонтально, и скрепленных в середине прямолинейным вертикальным трубопроводом, можно видеть срыв потока только в связи с внутренними отверстиями модуля, а именно, в связи с одним или более вертикальными трубопроводами, в которых имеет место резкое изменение направления движения определенного количества воды. Срыв потока, который происходит в соединительных втулках модулей, имеет небольшое или пренебрежимо малое значение. Поскольку вода входит в трубопровод меньшего диаметра, то в процессе эксплуатации системы отопления имеет место медленная эрозия в областях отверстий горизонтального трубопровода, которая уменьшает инертный слой алюминиевого сплава.

Вышеприведенные рассуждения приводят к выводу, что для предотвращения коррозии трубопроводов необязательно выполнять из стали полностью всю систему трубопроводов, а только горловины вертикальных частей трубопроводов. Поэтому компоненты систем отопления существенно упрощаются, поскольку новые технологии позволяют изготовлять модули с корпусами, отлитыми из алюминиевых сплавов, для установок отопления помещений с системой трубопроводов текучей среды, выполненной в соответствии с тремя основными вариантами: А) один или более вертикальных трубопроводов выполняются из стали, а остальные формируются в алюминиевом корпусе; Б) горловины одного или более вертикальных трубопроводов выполняются из стали, а остальные трубопроводы формируются в алюминиевом корпусе; В) пара горизонтальных трубопроводов выполняется из стали, а один или более остальных вертикальных трубопроводов формируются в алюминиевом корпусе.

Согласно одному упомянутому варианту осуществления изобретения предлагается система трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах, имеющая вертикальную часть и горизонтальную часть, образованную двумя параллельными трубопроводами, и содержащая сформированный в литейной форме модульный корпус, который может быть выполнен из алюминиевого сплава и с по крайней мере одним встроенным стальным трубопроводом. Встроенный стальной трубопровод выполнен в виде прямолинейного трубопровода, формирующего вертикальную часть системы трубопроводов нагревательной текучей среды и имеющего концевые части, расположенные связанными с двумя параллельными трубопроводами горизонтальной части модуля, причем параллельные трубопроводы выполнены в той же самой литейной форме, а концевые части стального трубопровода имеют форму, которая соответствует стенке параллельных трубопроводов, для предотвращения коррозии трубопроводов из алюминиевого сплава, ведущих к внутренним частям, и подавления действия турбулентности на горловины.

В другом варианте выполнения изобретения система трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах имеет горизонтальные трубопроводы и по крайней мере один вертикальный трубопровод, концы которого, расположены входящими в соответствующие отверстия в горизонтальных трубопроводах, и содержит модульный корпус из алюминиевого сплава. Упомянутые трубопроводы выполнены непосредственно внутри модульного корпуса, и содержат стальные встроенные элементы горловин с центральным сквозным отверстием и поверхностью, имеющей форму поверхности горизонтального трубопровода, причем вышеуказанные стальные элементы горловин являются защитными средствами против коррозии стенки, вызываемой срывом потока, который имеет место на данном участке.

В следующем варианте выполнения изобретения система трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах содержит корпус из алюминиевого сплава с двумя встроенными горизонтальными стальными трубопроводами, расположенными параллельно друг другу и имеющими отверстия, расположенные совмещенными с горловинами по крайней мере одного вертикального трубопровода, причем упомянутый вертикальный трубопровод выполнен непосредственно в корпусе.

Перечень фигур чертежей
Три описанных варианта представлены на фиг. 1-17. Фиг. 1-7 относятся к варианту А, фиг. 8-13 - к варианту Б, фиг. 14-17 - к варианту В.

На фиг. 1 представлена часть продольного сечения А-А' модуля 1.

На фиг. 2 дана часть продольного сечения В-В' модуля 1.

Фиг. 3 представляет собой вид поперечного сечения А-А' двух модулей 1 с верхним горизонтальным трубопроводом, соединенным с помощью соединительной втулки 10.

Фиг. 4 является видом спереди модуля 1 со стальным трубопроводом 2.

Фиг. 5 - это вид сбоку модуля 1 со стальным трубопроводом 2.

На фиг. 6 представлен общий вид модуля 1.

Фиг. 7 является общим видом нагревательной секции, составленной из 4-х модулей 1.

На фиг. 8 представлен вид (с вырезом) поперечного сечения С-С' корпуса 14, изготовленного из алюминиевого сплава, со стальными элементами горловины 11, относящегося к варианту Б.

Фиг. 9 представляет частичный вид продольного сечения D-D' верхней части корпуса 14 со стальными элементами 11.

Фиг. 10 представляет общий вид стального элемента 11.

Фиг. 11 представляет вид снизу стального элемента 11.

На фиг. 12 дано сечение упомянутого стального элемента 11 с отверстием 12.

Фиг. 13 является общим видом модуля 14 из алюминиевого сплава с двумя стальными элементами 11, установленными на место.

На фиг. 14 представлен вид (с вырезом) продольного сечения Е-Е' нагревательного модуля с корпусом 16 со стальными горизонтальными трубопроводами 17.

На фиг. 15 представлен частичный вид продольного сечения F-F' нагревательного модуля с корпусом 16 с верхним стальным горизонтальным трубопроводом 17.

На фиг. 16 дан общий вид стального горизонтального трубопровода 17 с отверстиями 18.

На фиг. 17 приведен вид сбоку модуля 16 с двумя стальными горизонтальными трубопроводами 17, установленными на месте и соединенными вертикальным трубопроводом 19.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
В составной литейной форме формируется модульный корпус 1, который может быть выполнен из алюминиевого сплава, со встроенным стальным трубопроводом 2, формирующим вертикальную часть системы трубопроводов нагревательной текучей среды, причем указанная вертикальная часть заканчивается двумя параллельными трубопроводами 3, которые составляют горизонтальную часть модуля и выполняются в той же самой литейной форме. Трубопровод 2 вертикальной части стального трубопровода имеет концевые части 4, форма которых соответствует стенке параллельных соединительных труб 3, для предотвращения коррозии трубопроводов из алюминиевого сплава, ведущих к внутренним частям, и, следовательно, подавляется действие турбулентности на горловины. Указанный модуль может быть завершен одновременным нарезанием резьбы в горизонтальных трубопроводах 3, которая позволяет зафиксировать два трубопровода 5 и 6 с внешней резьбой. Когда составляется ряд модулей, то в модуле используются трубопроводы с установочными коаксиальными элементами 7 и 8. Для сборки радиатора модули располагаются по линии, и пара кольцевых прокладок устанавливается между трубопроводами 5 и 6, и соединительные втулки 10 с внешней резьбой ввинчиваются в два трубопровода 5 и 6.

Другой вариант выполнения данного изобретения представляет собой систему трубопроводов нагревательной текучей среды, встроенную непосредственно внутрь модульного корпуса из алюминиевого сплава, причем концы вертикальных труб входят в соответствующие отверстия в горизонтальных трубопроводах, кроме того, используются стальные встроенные элементы горловин 11 с центральным сквозным отверстием 12 и поверхностью 13, имеющей форму поверхности горизонтального трубопровода. Вышеуказанные стальные элементы горловин 11 являются защитными средствами против коррозии стенки, вызываемой срывом потока, который имеет место на данном участке. Вариант нагревательного модуля в соответствии с вышеописанным вариантом представляет собой корпус 14 из алюминиевого сплава с системой трубопроводов текучей среды, выполненной непосредственно внутри корпуса и состоящей из двух горизонтальных трубопроводов 15, в отверстия которых входят концы вертикальных труб, на которых установлены элементы горловин 11, являющиеся защитными средствами против коррозии стенки, вызываемой срывом потока, который имеет место на данном участке.

В другом варианте выполнения изобретения используется система, состоящая из корпуса 16 из алюминиевого сплава с двумя встроенными горизонтальными стальными трубопроводами 17, проходящими параллельно друг другу, с отверстиями 18, с которыми совмещаются горловины вертикальной трубы 19, выполненной в корпусе 16.

В соответствии с изобретением корпусы системы отопления, описанные выше, выполняются из алюминиевого сплава UNI 5076. Системы отопления описаны выше только в целях иллюстрации. Отдельные компоненты, все материалы и любой другой элемент, необходимый для изготовления системы, может быть выбран и установлен другим способом, но в рамках заявляемого изобретения.

Изобретение относится к области теплопередачи и может быть использовано при отоплении помещений. Модульный корпус из алюминиевого сплава формируется в составной литейной форме, причем в него встроен прямолинейный стальной трубопровод, представляющий собой вертикальную часть системы трубопроводов нагревательной текучей среды, и указанная вертикальная часть дополняется двумя параллельными трубопроводами, которые составляют горизонтальную часть модуля и выполняются в той же самой форме. Трубопровод стальной вертикальной части трубопровода имеет концевые части, форма которых соответствует форме стенок параллельных трубопроводов для предотвращения коррозии стенок трубопроводов из алюминиевого сплава, ведущих ко внутренним частям, и, таким образом, подавляется действие турбулентности на горловине. Техническим результатом является уменьшение расходов на производство радиаторов. 3 с. п. ф-лы, 17 ил.

1. Система трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах, имеющая вертикальную часть и горизонтальную часть, образованную двумя параллельными трубопроводами, и содержащая сформированный в литейной форме модульный корпус (1), который может быть выполнен из алюминиевого сплава и с, по крайней мере, одним встроенным стальным трубопроводом, отличающаяся тем, что встроенный стальной трубопровод выполнен в виде прямолинейного трубопровода (2), формирующего вертикальную часть системы трубопроводов нагревательной текучей среды и имеющего концевые части (4), расположенные связанными с двумя параллельными трубопроводами (3) горизонтальной части модуля, причем параллельные трубопроводы (3) выполнены в той же самой литейной форме, а концевые части (4) стального трубопровода имеют форму, которая соответствует стенке параллельных трубопроводов (3), и выполнены с возможностью предотвращения коррозии трубопроводов из алюминиевого сплава, ведущих к внутренним частям, и подавления действия турбулентности на горловины. 2. Система трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах, имеющая горизонтальные трубопроводы и, по крайней мере, один вертикальный трубопровод, концы которого расположены входящими в соответствующие отверстия в горизонтальных трубопроводах, и содержащая модульный корпус из алюминиевого сплава, отличающаяся тем, что упомянутые трубопроводы выполнены непосредственно внутри модульного корпуса, и содержат стальные встроенные элементы горловин (11) с центральным сквозным отверстием (12) и поверхностью (13), имеющей форму поверхности горизонтального трубопровода, причем вышеуказанные стальные элементы горловин (11) являются защитными средствами против коррозии стенки, вызываемой срывом потока, который имеет место на данном участке. 3. Система трубопроводов для нагревательной текучей среды в модульных биметаллических радиаторах, содержащая корпус (16) из алюминиевого сплава с двумя встроенными горизонтальными стальными трубопроводами (17), расположенными параллельно друг другу и имеющими отверстия (18), расположенные совмещенными с горловинами, по крайней мере, одного вертикального трубопровода (19), отличающаяся тем, что упомянутый вертикальный трубопровод выполнен в корпусе.