СЕКЦИЯ РАДИАТОРА ДЛЯ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F24H3/06 

Изобретение относится к области отопительной техники, в частности к отопительным радиаторам, применяемым в системах водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий.

Известна конструкция теплообменного элемента (см. авторские свидетельства SU 1092356 А, 15.05.84, F 28 F 1/12 и SU 1086339 А, 15.04.84, F 28 F 1/20), состоящего из трубы для прохода теплоносителя, выполненной из нержавеющей стали, и теплорассеивающего элемента из алюминиевого сплава, напрессованного на указанную трубу для прохода теплоносителя.

Описанное выполнение теплообменного элемента позволяет повысить его коррозионную стойкость и механическую прочность. Однако механическое соединение стального и алюминиевого элемента уменьшает интенсивность теплообмена между ними вследствие неизбежного образования воздушных зазоров в соединении, кроме того, указанное соединение является сложным и нетехнологичным. Малое сечение стальных труб способствует быстрому заиливанию и, соответственно, увеличению гидравлического сопротивления теплообменного элемента и снижению интенсивности теплообмена с окружающей средой.

Известен секционный отопительный радиатор, раскрытый в патенте RU 2059933 С1, 10.05.96, F 24 D 3/12 и включающий в себя ряд вертикальных алюминиевых труб для прохода теплоносителя через каждую секцию радиатора, напрессованные на них алюминиевые оребренные теплорассеивающие элементы, два горизонтальных коллектора из прессованного алюминия для прохода теплоносителя между секциями радиатора. Герметичное соединение упомянутых труб с коллекторами осуществлено с помощью ниппелей, закрепленных в отверстиях верхнего и нижнего коллекторов и герметизированных с помощью уплотнительных прокладок. Недостатком описанной конструкции является большое количество используемых сборочных единиц и, соответственно, сложность изготовления радиатора, при этом трубы для прохода теплоносителя выполнены из алюминиевого сплава, что обуславливает низкую механическую прочность и коррозионную стойкость изделия, кроме того, старение герметизирующих прокладок и уплотнений сокращает сроки эксплуатации радиатора.

Известен секционный радиатор (см. патент RU 2127854 С1, 20.03.99, F 24 Н 3/06), состоящий из секций, включающих в себя вертикальные трубопроводы для прохода теплоносителя через секцию радиатора и горизонтальные трубопроводы для прохода теплоносителя между секциями радиатора, теплорассеивающий элемент, выполненный заодно с указанными каналами из алюминиевого сплава методом литья под давлением и снабженный средствами для увеличения площади теплопередачи в виде ребер.

Указанное техническое решение принято за прототип.

Основными недостатками прототипа являются склонность к межкристаллитной коррозии и низкая механическая прочность используемых литейных алюминиевых сплавов, при этом гидравлические удары, связанные с наполнением и сливом теплоносителя в отопительной системе при пуско-наладочных, ремонтных и сезонных регламентных работах, быстро выводят из строя отдельные элементы радиатора, что приводит к существенным трудовым и материальным затратам на замену неисправных радиаторов.

Кроме того, в известных конструкциях биметаллических радиаторов не исключена возможность образования гальванической пары сталь алюминий, на стыках стальных труб секций радиатора и объединяющих их алюминиевых коллекторов, погруженных в электропроводящий теплоноситель, что приводит к интенсификации коррозионных процессов и ускорению вывода из строя радиатора.

Таким образом задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в исключении возможности образования гальванической пары сталь-алюминий внутри радиатора и повышении технологичности изготовления биметаллических секций радиатора. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в повышении механической прочности и коррозионной стойкости каждой секции и всего радиатора в целом, упрощении и повышении технологичности конструкции секции радиатора, уменьшении ее гидравлического сопротивления.

Конструкция секции радиатора, в частности для систем водяного центрального отопления, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, может быть охарактеризована следующей совокупностью признаков.

Секция радиатора включает в себя, по меньшей мере, один трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора, по меньшей мере, один теплорассеивающий элемент, выполненный из алюминиевого сплава методом литья под давлением, со средствами для увеличения площади теплопередачи, которые могут включать в себя, по меньшей мере, одно ребро. При этом согласно изобретению упомянутые трубопроводы для прохода теплоносителя выполнены из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, чем у материала теплорассеивающего элемента. Указанные трубопроводы соединены между собой с образованием элемента для прохода теплоносителя, который выполнен с возможностью исключения контакта алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем после соединения секций радиатора между собой. Теплорассеивающий элемент выполнен с образованием в процессе литья под давлением биметаллической детали с указанным элементом для прохода теплоносителя. Средства для увеличения площади теплопередачи могут включать в себя, по меньшей мере, один шип, выполненный на поверхности теплорассеивающего элемента.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения трубопроводы для прохода теплоносителя могут быть выполнены из нержавеющей стали, при этом трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора может быть расположен вертикально, а трубопроводы для прохода теплоносителя между секциями радиатора могут быть расположены горизонтально в одной плоскости и соединены с помощью сварного соединения с концами указанного трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора с образованием элемента для прохода теплоносителя.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения проходное сечение трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора по форме может представлять собой многоугольник, в частности прямоугольник.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения отношение площади проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора к площади проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора может находиться в пределах от 0,3 до 1,2.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения теплорассеивающий элемент может включать в себя два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора. Кроме того, теплорассеивающий элемент может включать в себя два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора. Между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора могут быть расположены три ряда шипов, причем высота и диаметр основания шипов, образующих ряд, расположенный ближе к продольной оси секции, больше, чем у шипов, образующих ряд, расположенный дальше от продольной оси секции. Между упомянутыми центральными ребрами может быть расположен центральный ряд шипов. При этом высота всех шипов и центральных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер, а упомянутые шипы имеют гиперболическую, цилиндрическую или коническую форму.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения теплорассеивающий элемент может включать в себя два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора. Кроме того, теплорассеивающий элемент может включать в себя два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора. Между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора могут быть расположены два дополнительных ребра, а между упомянутыми центральными ребрами может быть расположен ряд шипов гиперболической, цилиндрической или конической формы. Причем высота шипов, центральных и дополнительных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения торцевая часть секции радиатора со стороны, на которой расположены ребра и шипы теплорассеивающего элемента, может быть выполнена с возможностью установки декоративной панели, закрывающей, по меньшей мере, большую часть указанной торцевой части секции радиатора, при этом внешняя поверхность декоративной панели и передняя внешняя поверхность секций радиатора могут быть снабжены декоративным покрытием, а остальные наружные поверхности секции могут быть снабжены покрытием с высокой степенью черноты.

Описанная конструкция секции радиатора позволяет изготавливать ее методом литья под давлением из алюминиевых сплавов, используя стальной элемент для прохода теплоносителя как закладную деталь при литье. Указанный стальной элемент обеспечивает высокие прочностные свойства секции радиатора.

При соединении секций в батареи отсутствует контакт алюминия с водой, вследствие этого не образуется гальваническая пара и улучшается стойкость против коррозии.

С целью интенсификации теплоотвода средства для увеличения площади теплопередачи теплорассеивающего элемента секции выполнены в виде шипов или комбинации шипов и ребер, так как использование протяженных ребер менее эффективно с точки зрения конвективного теплопереноса. При этом для уменьшения металлоемкости радиатора использованы шипы гиперболической формы различной высоты (уменьшающиеся от центральной оси секции) в соответствии с градиентом температурного поля.

Вертикальный трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора в предпочтительном варианте реализации изобретения изготавливают из трубы прямоугольного сечения, при этом в процессе эксплуатации в угловых элементах внутреннего канала образуются застойные зоны, где происходит наиболее интенсивное отложение илов, при этом по мере возрастания отложений форма поперечного сечения канала будет приближаться к овальной. Площадь проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора и трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора выбираются близкими для уменьшения гидравлического сопротивления радиатора, но за счет большего отношения периметра сечения к площади заиливание будет происходить преимущественно в углах вертикального канала и не будет оказывать существенного влияния на изменение гидравлического сопротивления радиатора.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции секции радиатора, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, и радиатора, состоящего из указанных секций, которая поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее.

Фиг. 1 - общий вид радиатора в сборе.

Фиг. 2 - секция радиатора на виде сверху в первом варианте исполнения теплорассеивающего элемента.

Фиг. 3 - секция радиатора на виде сбоку в первом варианте исполнения теплорассеивающего элемента.

Фиг. 4 - секция радиатора на виде сверху во втором варианте исполнения теплорассеивающего элемента.

Фиг. 5 - секция радиатора на виде сбоку во втором варианте исполнения теплорассеивающего элемента.

Секционный радиатор 1 состоит из секций 2, выполненных методом литья под давлением из алюминиевого сплава и собранных с обеспечением герметичности в единую конструкцию.

Каждая секция 2 включает в себя вертикальный трубопровод 3 прямоугольного сечения для прохода теплоносителя через секцию радиатора, теплорассеивающий элемент 4, два горизонтальных трубопровода 5 круглого сечения для прохода теплоносителя между секциями радиатора, которые соединены с помощью сварного соединения с концами указанного трубопровода 3 для прохода теплоносителя через секцию радиатора с образованием единого элемента для прохода теплоносителя, при этом площадь проходного сечения трубопровода 3 примерно равна площади проходного сечения трубопровода 5.

Трубопроводы 3, 5 выполнены из стали, а теплорассеивающий элемент 4 - из алюминиевого сплава литьем под давлением с образованием в процессе литья биметаллической детали с упомянутым единым элементом для прохода теплоносителя, который используется как закладная деталь при осуществлении процесса литья.

Теплорассеивающий элемент 4 включает в себя два основных ребра 6, расположенных симметрично относительно трубопровода 3 в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов 5. Теплорассеивающий элемент также включает два боковых ребра 7 одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер 6 на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, а также два центральных ребра 8 одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер 6 параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси ОО' секции 2 радиатора. При этом между боковыми 7 и центральными 8 ребрами, симметрично относительно продольной оси ОО' секции 2 радиатора расположены два дополнительных ребра 9, предназначенных для улучшения организации направленных воздушных потоков, проходящих мимо теплорассеивающего элемента секции, или три ряда шипов 10 гиперболической формы, причем высота и диаметр основания шипов, образующих ряд, расположенный ближе к продольной оси секции, больше, чем у шипов, образующих ряд, расположенный дальше от продольной оси секции. Между центральными ребрами 8 расположен центральный ряд шипов 10 гиперболической формы, причем высота всех шипов 10, дополнительных ребер 9, а также упомянутых центральных ребер 8 не превышает верхнего края боковых ребер 7 секции радиатора.

Сборка секций 2 производится с применением обычных уплотнительных элементов, при этом исключается контакт алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем после соединения секций радиатора между собой. Количество секций выбирается в зависимости от требований заказчика. Боковые ребра 7 секций после сборки радиатора образуют переднюю панель радиатора и заднюю панель радиатора, служащую для его крепления на стене. Для улучшения эстетических свойств и повышения безопасности от случайных травм на торцевой части крайней секции Т радиатоpa со стороны, на которой расположены ребра и шипы теплорассеивающего элемента, устанавливают декоративную панель 11, полностью закрывающую торцевую часть этой секции радиатора. Внешняя поверхность декоративной панели 11 и передняя внешняя поверхность 12 секций радиатора снабжены декоративным покрытием по требованию заказчика, а остальные наружные поверхности секции снабжены покрытием с высокой степенью черноты, причем покрытие задней панели радиатора 1 выбирают исходя из максимально возможного значения степени черноты.

Описанный пример выполнения секция радиатора для систем водяного центрального отопления и радиатора, состоящего из таких секций, доказывает возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата, но при этом не исчерпывает всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенной в формуле изобретения.

Изобретение относится к отопительной технике, в частности к отопительным радиаторам, применяемым в системах водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий. Секция радиатора включает в себя трубопроводы для прохода теплоносителя через секцию радиатора и между секциями радиатора, а также теплорассеивающий элемент, выполненный из алюминиевого сплава методом литья под давлением, со средствами для увеличения площади теплопередачи, которые могут включать в себя, по меньшей мере, одно ребро. При этом упомянутые трубопроводы для прохода теплоносителя выполнены из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, чем у материала теплорассеивающего элемента, в частности из нержавеющей стали. Указанные трубопроводы соединены между собой с образованием единого элемента для прохода теплоносителя, который выполнен с возможностью исключения контакта алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем после соединения секций радиатора между собой. Отношение площади проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора к площади проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора находится в пределах от 0,3 до 1,2. Теплорассеивающий элемент выполнен с образованием в процессе литья под давлением биметаллической детали с указанным единым элементом для прохода теплоносителя. Средства для увеличения площади теплопередачи могут включать в себя, по меньшей мере, один шип, в частности, гиперболической формы, выполненный на поверхности теплорассеивающего элемента. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в повышении механической прочности и коррозионной стойкости каждой секции и всего радиатора в целом, упрощении и повышении технологичности конструкции секции радиатора, уменьшении ее гидравлического сопротивления. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Секция радиатора, в частности для систем водяного центрального отопления, включающая в себя, по меньшей мере, один трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора, по меньшей мере, один теплорассеивающий элемент, выполненный из алюминиевого сплава методом литья под давлением, со средствами для увеличения площади теплопередачи, которые могут включать в себя, по меньшей мере, одно ребро, отличающаяся тем, что упомянутые трубопроводы для прохода теплоносителя выполнены из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, чем у материала теплорассеивающего элемента, при этом указанные трубопроводы соединены между собой с образованием элемента для прохода теплоносителя, который выполнен с возможностью исключения контакта алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем после соединения секций радиатора между собой, при этом теплорассеивающий элемент выполнен с образованием в процессе литья под давлением биметаллической детали с указанным элементом для прохода теплоносителя, а упомянутые средства для увеличения площади теплопередачи могут включать в себя, по меньшей мере, один шип, выполненный на поверхности теплорассеивающего элемента. 2. Секция радиатора, по п. 1, отличающаяся тем, что трубопроводы для прохода теплоносителя выполнены из нержавеющей стали, при этом трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора расположен вертикально, а трубопроводы для прохода теплоносителя между секциями радиатора расположены горизонтально в одной плоскости и соединены с помощью сварного соединения с концами указанного трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора с образованием элемента для прохода теплоносителя. 3. Секция радиатора по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что проходное сечение трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора по форме представляет собой многоугольник, в частности прямоугольник. 4. Секция радиатора по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что отношение площади проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора к площади проходного сечения трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора находится в пределах от 0,3 до 1,2. 5. Секция радиатора по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что теплорассеивающий элемент включает в себя два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора, при этом между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора расположены три ряда шипов, причем высота и диаметр основания шипов, образующих ряд, расположенный ближе к продольной оси секции больше, чем у шипов, образующих ряд, расположенный дальше от продольной оси секции, а между упомянутыми центральными ребрами расположен центральный ряд шипов, причем высота всех шипов и центральных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер, а упомянутые шипы имеют гиперболическую, цилиндрическую или коническую форму. 6. Секция радиатора, по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что теплорассеивающий элемент включает в себя два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора, при этом между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора расположены два дополнительных ребра, а между упомянутыми центральными ребрами расположен ряд шипов гиперболической, цилиндрической или конической формы, причем высота шипов центральных и дополнительных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер. 7. Секция радиатора, по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что торцевая часть секции радиатора со стороны, на которой расположены ребра и шипы теплорассеивающего элемента, выполнена с возможностью установки декоративной панели, закрывающей, по меньшей мере, большую часть указанной торцевой части секции радиатора, при этом внешняя поверхность декоративной панели и передняя внешняя поверхность секций радиатора снабжена декоративным покрытием, а остальные наружные поверхности секции снабжены покрытием с высокой степенью черноты.