ТЕПЛООБМЕННАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ Российский патент 2007 года по МПК F28F1/14 F24J2/24 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды.

Известны поглощающие панели солнечных коллекторов, выполненные из алюминиевого сплава в виде профиля листотрубной конструкции путем вытягивания из расплава (см., например, З.А.Кабилов, В.В.Пеллер, Г.Г.Хохлов, Б.Н.Корчунов, А.С.Костыгов, В.В.Ветров, С.А.Пульнев "Развитие работ по металлическим профилированным изделиям для солнечной энергетики", журнал Известия Академии Наук, сер. физическая, т.58, № 9, с.172-175, 1994 г.).

Недостатком известных поглощающих панелей солнечных коллекторов в виде профилей из алюминиевых сплавов является их низкая коррозийная стойкость при взаимодействии с нагреваемой водой.

Известна поглощающая панель солнечного коллектора и способ ее изготовления из алюминиевого профиля листотрубной конструкции и медной трубки. Алюминиевый профиль по всей длине своей трубы имеет продольный разрез, причем внутренний диаметр трубы профиля имеет размер, несколько меньший размера наружного диаметра медной трубки. Изготовление поглощающей панели осуществляется путем установки внутри трубы профиля медной трубки и фиксации ее положения за счет некоторой упругой деформации стенки трубы профиля (см., например, Танака С., Суди Р. "Жилые дома с автономным солнечным теплоснабжением". М., 1989 г., стр.37).

Недостатком известной поглощающей панели солнечного коллектора и способа ее изготовления является то, что не обеспечивается достаточно надежный тепловой контакт между медной трубкой и алюминиевой трубой при длительной эксплуатации панели с термоциклическим ее нагружением при смене дня и ночи. Другим недостатком известной поглощающей панели солнечного коллектора является плоская невогнутая форма ее поверхности, обращенная к Солнцу, что может привести при сборке к повреждению оптических свойств поглощающего покрытия на поверхности и тем самым снизить оптический кпд и эффективность коллектора.

Прототипом изобретения является теплообменная панель, собранная из алюминиевых профилей со вставленными в их каналы трубками с последующим обжатием их на прессовом оборудовании с целью получения хорошего теплового контакта. После чего трубки герметично соединяются между собой.

Недостатком данной конструкции является необходимость производства большого количества герметичных соединений трубок, усложнение сборки теплообменной панели (патент РФ № 2177120, 2000).

Изобретение поясняется чертежами, где на

фиг.1 - теплообменная панель в сборе;

фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1;

фиг.3 - элемент теплообменной панели.

Сущность изобретения

Теплообменная панель содержит элементы, образующие поверхность нагрева, и трубку для циркуляции теплоносителя, имеющую контакт с элементами, образующими поверхность нагрева. Элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены по противоположным краям со стороны нижней плоскости по всей длине с полукольцами, обращенными друг к другу тыльными сторонами, и с направленными вниз отбортовками. На верхней плоскости элемента по противоположным краям по всей длине полуколец над ними с одной стороны выполнен П-образный паз, а с другой - соответствующий выступ, входящий в зацепление с П-образным пазом при стыковке элементов разносторонними полукольцами с образованием кольцевого канала и замка. В образованные полукольцами кольцевые каналы установлена трубка с обжатием, обеспечиваемым скреплением со стороны отбортовок с заданной силой обжатия. Элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены с утонением поперечного сечения к центру.

Теплообменная панель снабжена смежными отбортовками, с заданной силой обжатия соединенными между собой вытяжными заклепками.

Способ сборки теплообменных панелей включает соединение элементов с каналами для теплоносителя с помощью стыковки пазов и соответствующих им выступов по противоположным краям элементов и образующих замок. Элементы стыкуют с разносторонними полукольцами и с отбортовками с образованием кольцевых каналов, в которых устанавливают трубку для теплоносителя, и стягивают с усилием обжатия полуколец со стороны смежных отбортовок с заданной силой вытяжными заклепками.

Это позволяет обеспечить надежный контакт панели с трубкой теплоносителя, отсутствие герметичных стыковок, упрощает сборку панелей из элементов и обеспечивает возможность сборки теплообменных панелей любой конфигурации и размеров непосредственно на объекте монтажа.

Теплообменная панель 1 (см. фиг.1) собирается из отдельных элементов 2 (см. фиг.3) алюминиевого профиля и трубки 3 для циркуляции теплоносителя, например, из меди. Элементы 2 выполнены по противоположным краям со стороны нижней плоскости по всей длине с полукольцами 4, 5, обращенными друг к другу тыльными сторонами, и с направленными вниз отбортовками 6. На верхней плоскости элемента 2 по противоположным краям по всей длине полуколец 4, 5 над ними с одной стороны выполнен П-образный паз 7, а с другой - соответствующий выступ 8, входящий в зацепление с П-образным пазом при стыковке элементов 2 разносторонними полукольцами 4, 5 с образованием кольцевого канала 9 и замка. В кольцевые каналы 9 устанавливают трубку с обжатием, обеспеченным скреплением со стороны отбортовок 6 с заданной силой сжатия. Элементы 2, образующие поверхность нагрева, выполнены с утонением поперечного сечения к центру. Смежные отбортовки 6 с заданной силой обжатия соединены между собой вытяжными заклепками 10.

Способ сборки теплообменных панелей включает соединение элементов с каналами для теплоносителя с помощью стыковки пазов и соответствующих им выступов по противоположным краям элементов и образующих замок. Элементы стыкуют с разносторонними полукольцами и с отбортовками с образованием кольцевых каналов, в которых устанавливают трубку для теплоносителя, и стягивают с усилием обжатия полуколец со стороны смежных отбортовок с заданной силой вытяжными заклепками.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Устройство теплообменной панели состоит из элементов 2 алюминиевого профиля (фиг.1) и трубки теплоносителя 3. Алюминиевый профиль данной конфигурации изготавливается из алюминиевого сплава методом экструзии. Трубка 3 теплоносителя может быть медной, пластиковой, металлопластиковой, стальной или из другого материала, выбираемого в соответствии с условиями эксплуатации. В процессе сборки теплообменной панели трубка должна загибаться в змеевик, внешние размеры которого будут определять габаритные размеры теплообменной панели 1. Внешний диаметр трубки должен быть равен внутреннему диаметру канала, образуемого двумя состыкованными полукольцами 4, 5 алюминиевого профиля. Сборка теплообменной панели производится следующим образом: к прямому участку трубки теплоносителя приставляется алюминиевый профиль. С другой стороны трубки приставляется алюминиевый профиль с ответным полукольцом 5 под углом, обеспечивающим вхождение профилей в зацепление. После этого ответный профиль проворачивается в плоскость первого профиля, образуя поверхность теплообменной панели и обхватывая трубку теплоносителя соответствующими поверхностями каналов (фиг.1). После этого производится стягивание и фиксация профилей с трубкой теплоносителя при помощи вытяжных заклепок 10, например, ручным инструментом. Шаг установки заклепок и их размер выбираются в соответствии с прочностными свойствами выбранных материалов. Таким образом, можно наращивать размеры теплообменных панелей в двух направлениях, приставляя последовательно друг к другу элементы 2 алюминиевого профиля и загибая трубку в змеевик для достижения нужного размера теплообменной панели 1. Тепловой контакт между алюминиевым профилем и трубкой 3 теплоносителя обеспечивается прилеганием сопрягаемых поверхностей и свойством вытяжных заклепок 10 задавать силу обжатия фиксируемых поверхностей, равную силе разрыва стального стержня заклепки.

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике, а именно в гелиотехнике, в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды. Теплообменная панель содержит элементы, образующие поверхность нагрева, и трубку для циркуляции теплоносителя, имеющую контакт с элементами, образующими поверхность нагрева. Элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены по противоположным краям со стороны нижней плоскости по всей длине с полукольцами, обращенными друг к другу тыльными сторонами, и с направленными вниз отбортовками. На верхней плоскости элемента по противоположным краям по всей длине полуколец над ними с одной стороны выполнен П-образный паз, а с другой - соответствующий выступ, входящий в зацепление с П-образным пазом при стыковке элементов разносторонними полукольцами с образованием кольцевого канала и замка. В образованные полукольцами кольцевые каналы установлена трубка с обжатием, обеспечиваемым скреплением со стороны отбортовок с заданной силой обжатия. Способ сборки теплообменных панелей включает соединение элементов с каналами для теплоносителя с помощью стыковки пазов и соответствующих им выступов по противоположным краям элементов и образующих замок. Элементы стыкуют с разносторонними полукольцами и с отбортовками с образованием кольцевых каналов, в которых устанавливают трубку для теплоносителя, и стягивают с усилием обжатия полуколец со стороны смежных отбортовок с заданной силой вытяжными заклепками. Изобретение позволяет обеспечить надежный контакт панели с трубкой теплоносителя, отсутствие герметичных стыковок, упрощает сборку панелей из элементов и обеспечивает возможность сборки теплообменных панелей любой конфигурации и размеров непосредственно на объекте монтажа. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Теплообменная панель, содержащая элементы, образующие поверхность нагрева, и трубку для циркуляции теплоносителя, имеющую контакт с элементами, образующими поверхность нагрева, отличающаяся тем, что элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены по противоположным краям со стороны нижней плоскости по всей длине с полукольцами, обращенными друг к другу тыльными сторонами, и с направленными вниз отбортовками, при этом на верхней плоскости элемента по противоположным краям по всей длине полуколец над ними с одной стороны выполнен П-образный паз, а с другой - соответствующий выступ, входящий в зацепление с П-образным пазом при стыковке элементов разносторонними полукольцами с образованием кольцевого канала и замка, причем в образованные полукольцами кольцевые каналы установлена трубка с обжатием, обеспечиваемым скреплением со стороны отбортовок с заданной силой обжатия, в свою очередь, элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены с утонением поперечного сечения к центру.2. Теплообменная панель по п.1, отличающаяся тем, что смежные отбортовки с заданной силой обжатия соединены между собой вытяжными заклепками.3. Способ сборки теплообменных панелей, включающий соединение элементов с каналами для теплоносителя с помощью стыковки пазов и соответствующих им выступов по противоположным краям элементов и образующих замок, отличающийся тем, что стыкуют элементы с разносторонними полукольцами и с отбортовками с образованием кольцевых каналов, в которых устанавливают трубку для теплоносителя, и стягивают с усилием обжатия полуколец со стороны смежных отбортовок с заданной силой вытяжными заклепками.