ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК F24H3/06 

Изобретение относится к области теплообеспечения и может быть использовано для индивидуальных и централизованных систем отопления жилых и служебных помещений.

Известен радиатор для систем отопления, содержащий трубчатую часть с плоским поперечным сечением и ребристую часть, выполненную как одно целое с боковой стенкой трубчатой части и имеющую первые ребра, отходящие непосредственно от трубчатой части, и вторые ребра, поперечно отходящие от соответствующих передних выступов, в свою очередь, отходящих от трубчатой части и перпендикулярных к первым ребрам. Трубчатая часть радиатора имеет поперечное сечение в виде прямоугольника со скругленными углами. Радиатор имеет большое количество ребер, что увеличивает его теплоотдачу. Такой радиатор имеет высокое сопротивление внутреннему давлению и может использоваться для систем отопления с высоким давлением теплоносителя [см. патент Италии №001710 по классу F24H 3/06, опубл. 26.08.1999 г. в Бюл. «Евразийские патенты на изобретения», 1999. - №3].

Недостатком известного радиатора является использование им значительного количества теплоносителя и малоэффективный обогрев воздуха помещения, осуществляемый благодаря потоку воздуха снизу вверх. При использовании известного радиатора температура в нижней части (возле пола) помещения намного ниже, чем в верхней части (возле потолка). Однако для комфортных условий существования человеку требуется, чтобы на полу температура была не ниже 21°С. Поэтому в таком помещении необходимо перегревать воздух в верхней его части, чтобы подогреть пол до вышеуказанной температуры. Это требует использования большого количества тепловой энергии и, в целом, значительных энергозатрат.

Известна также секция радиатора, содержащая горизонтальные теплообменные трубы, скрепленные между собой вертикальными ребрами, имеющими зазор между трубами от 1/3 до 1/2 длины ребра [см. патент Украины №49474 А по классу F24H 3/00, опубл. 16.09.2002 г. в Бюл. «Промышленная собственность в Украине». - 2002. - №9].

Этот радиатор требует значительно меньшего количества теплоносителя, однако имеет такой же недостаток в нагреве потока воздуха снизу вверх, как и в вышеуказанном радиаторе.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является отопительное устройство, включающее горизонтальные теплообменные U-образные трубы с закрепленными на них поперечными ребрами в виде металлических пластин большего и меньшего размера при одинаковых зазорах между ребрами, в котором верхние и нижние части ребер соединены перемычками при размере меньшего ребра 0,7-0,9 размера большего ребра, а также оребренные трубы соединены в змеевик при вертикальном зазоре между вершинами ребер от 0,6 до 1,2 глубины устройства [см. авторское свидетельство СРСР №1810726 по классу F24H 3/06, опубл. 01.05.1993 г. в Бюл. №15].

Основным недостатком известного отопительного устройства является то, что оно имеет низкую эффективность нагрева воздуха. Этот недостаток поясняется следующим. В нем холодный воздух от пола проходит через устройство, нагревается о поверхность ребер и поднимается вертикально вверх к потолку. Этот недостаток всех известных отопительных устройств требует значительно большего тепла для нагрева воздуха у пола до температуры 20-21°С. В то же время температура у потолка комнаты достигает 28-30°С, в результате большая часть тепла затрачивается на нагрев объема помещения, в котором не находится человек. Кроме того, устройство по прототипу, как иные и известные отопительные приборы, крепится к внешней стене на небольшом расстоянии от нее, что позволяет части тепла от нагревателя передаваться через стену в окружающую среду.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции отопительного устройства для направления истечения из него теплого воздуха к полу, уменьшения потерь тепла от задней панели отопительного прибора к стене помещения, у которой он установлен, при надежном тепловом контакте пластин с трубой за счет изменения направления прохождения воздушного потока внутри корпуса устройства и изменения места выдувания нагретого воздуха из устройства путем изменения конструкции корпуса и ребер отопительного устройства.

Поставленная задача достигается тем, что отопительное устройство, включающее горизонтальные теплообменные U-образные трубы с закрепленными на них поперечными ребрами в виде тонких металлических пластин, согласно изобретению металлические пластины с одним отверстием закреплены по плотной посадке отдельно на каждой ветви U-образной трубы с зазором между ними от 3 до 10 мм, а корпус имеет на задней панели в нижней части щель по всей его длине шириной от 0,1 до 0,5 его высоты, в нижней части задней панели размещен экран, вогнутый во внутрь корпуса под углом от 10 до 80°, высотой от нижней панели до нижних кромок пластин, а на передней панели размещено от одной до 10 щелей вдоль всей длины корпуса шириной от 0,05 до 0,5 его высоты.

Ребра устройства изготовлены в виде тонких металлических пластин с отгибом в виде галтели и плотно зафиксированы на теплообменных трубах с зазором между ними от 3 до 10 мм.

Площадь пластин больше поперечного сечения трубы в 5-20 раз и они имеют отверстие, выполненное в виде галтели, часть которой, контактирующая с трубой, имеет длину от 1 до 5 мм.

Щели передней панели отогнуты наружу на угол от 10 до 60° от плоскости панели.

Корпус предлагаемого устройства имеет заднюю, переднюю, две боковых и нижнюю панели. В нижней части задней панели имеется щель вдоль всей длины и шириной от 0,1 до 0,5 высоты прибора. В нижней части щели закреплен экран, согнутый во внутрь под углом от 10 до 80°, с высотой от нижней панели до нижних кромок пластин, который направляет поток воздуха, всасываемый в отопительный прибор со стороны задней панели на пластины отопительного прибора, благодаря тому, что перекрывает зазор между нижней панелью прибора и нижними кромками пластин, что предотвращает прохождение потока воздуха в этом необогреваемом воздушном зазоре. Таким образом, изменив направление движения нагретого воздуха от отопительного устройства вниз к полу, устранив потери тепла от задней стенки и обеспечив тепловой контакт пластин с трубой, существенно увеличивается эффективность при снижении энергозатрат на отопление помещения.

Конструктивные изменения в предложенном отопительном устройстве позволяют всасывать поток холодного воздуха от стены в его середину, подогревать в нем и направлять нагретый воздух в нижнюю часть помещения. Благодаря этому улучшается эффективность нагревания помещения и снижения затрат энергоносителей на обогрев помещения.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного решения относительно внесенных конструктивных изменений в отопительное устройство придает ему новые качества и обеспечивает достижение технического результата, сформулированного в постановке задачи.

Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - предложенное отопительное устройство, вид спереди; фиг.2 - разрез по линии А-А фиг.1.

На каждой ветви U-образной горизонтальной теплообменной трубы 1 закреплены по плотной посадке ребра в виде металлических пластин 2 толщиной от 0,5 до 1,2 мм с одним отверстием с зазором между ними от 3 до 10 мм. Форма пластин 2 может быть различная: квадратная, прямоугольная и др. Площадь пластин 2 может быть больше от поперечной площади трубы 1 в 5-20 раз. Отверстие 3 в пластинах 2 выполнено в виде галтели, часть длины которой от 1 до 5 миллиметров контактирует с трубой 1. Такая конструкция отверстия 3 обеспечивает надежный тепловой контакт между трубой 1 и пластиной 2 без сварки и ориентирует их вертикально. Металлическая U-образная труба благодаря резьбе на ее концах закреплена с помощью гаек в двух отверстиях одной их боковых панелей 4. U-образный конец трубы 1 зафиксирован на противоположной боковой панели 4. Это обеспечивает горизонтальное расположение труб.

Корпус отопительного устройства имеет две боковые 4, нижнюю 5, заднюю 6 и переднюю 7 панели. Панели 5, 6 и 7 соединены винтами или контактной сваркой в единый корпус. Две боковые 4 и нижняя 5 панель могут быть изготовлены как единая целая панель. На двух боковых панелях 4 зафиксирована задняя панель 6 таким образом, что она также является верхней частью отопительного устройства. Между нижним краем задней панели 6 и нижней панелью 5 имеется щель вдоль всей длины отопительного устройства шириной от 0,1 до 0,5 его высоты для поступления в устройство холодного воздуха. На нижней части задней панели 6 зафиксирован экран 8, загнутый в середину под углом от 10 до 80°, который перекрывает зазор между нижней панелью 5 и нижней кромкой пластин 2, что обеспечивает приток холодного воздуха от щели задней панели непосредственно на пластины отопительного прибора. Щели передней панели 7 отогнуты наружу на угол от 10 до 60° от плоскости панели.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Холодный воздух помещения втягивается в щель между нижним краем задней панели 6 и нижней панелью 5. Экран 8, изогнутый вовнутрь под углом от 10 до 80°, направляет холодный воздух на нагретые пластины 2, зафиксированные с помощью отверстия 3 на теплообменных трубах 1, которые, в свою очередь, закреплены на боковых панелях 4. Сквозь зазоры от 3 до 10 мм между поверхностями пластин 2 нагретый воздух выходит из устройства в щели на передней панели 7. На передней панели 7 размещено от 1 до 10 щелей вдоль всей его длины шириной от 0,05 до 0,5 его высоты. Щели для выхода нагретого воздуха имеют отогнутые части передней панели 7 наружу на угол от 10 до 60° от плоскости панели 7. Такая ориентация щелей на передней панели 7 направляет поток теплого воздуха к полу, подогревает его и таким образом обеспечивает более высокую температуру в нижней части помещения.

Совокупность всех перечисленных признаков предлагаемого отопительного устройства обеспечивает нагревание нижней части помещения и более комфортные условия для человека.

Предлагаемое отопительное устройство опробовано экспериментально в системе отопления. В проведенных испытаниях устройство продемонстрировало высокую эффективность обогрева помещения при меньшем использовании теплоносителя, чем в известных отопительных устройствах и радиаторах.

Предложенное отопительное устройство не содержит никаких элементов или узлов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности при производстве отопительных устройств, следовательно, является приемлемым для промышленного применения, имеет технические и иные преимущества перед известными аналогами, что подтверждает возможность достижения технического результата заявляемым объектом. В известных источниках патентной и другой научно-технической информации не обнаружено подобных отопительных с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таковым, что может получить правовую защиту.

Предложенное техническое решение для систем индивидуального и коллективного отопления, в сравнении с прототипом, имеет следующие преимущества:

- направляет поток подогретого воздуха к полу и тем самым увеличивает температуру воздуха у пола;

- дает возможность повышения эффективности передачи тепла пластинам благодаря надежному контакту отверстия пластин на поверхности трубы;

- позволяет уменьшить затраты тепла от задней панели устройства к внешней стене помещения.

После описания предложенного отопительного устройства специалистам в данной области знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным примером. Многочисленные возможные модификации и другие варианты изготовления предложенного технического решения, в частности количество труб и ребер, могут изменяться в различном соотношении и, понятно, находятся в пределах одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний, поэтому рассматриваются находящимися в пределах объема данного технического решения.

Изменение и использование лишь отдельных элементов устройства, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку иные подобные решения уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому и не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, соответствующими защите охранными документами.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в индивидуальных и централизованных системах отопления жилых и служебных помещений. В отопительном устройстве, включающем металлические пластины с одним отверстием, закрепленные по плотной посадке отдельно на каждой ветви U-образной трубы с зазором между ними от 3 до 10 мм, корпус имеет на задней панели щель вдоль всей его длины и шириной от 0,1 до 0,5 его высоты. В нижней части задней панели размещен экран, загнутый во внутрь под углом от 10 до 80° высотой от нижней панели до нижних кромок пластин. На передней панели размещено от 1 до 10 щелей вдоль всей длины и шириной от 0,05 до 0,5 его высоты. Площадь пластин больше площади поперечного сечения трубы в 5-20 раз. Отверстие в пластинах выполняется в виде галтели, часть которой, контактирующая с трубой, имеет длину от 1 до 5 мм. Щели передней панели отогнуты наружу на угол от 10 до 60° от плоскости панели. Технический результат - увеличение температуры воздуха у пола; повышение эффективности передачи тепла; уменьшение энергозатрат на обогрев помещения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Отопительное устройство, включающее горизонтальные теплообменные U-образные трубы с закрепленными на них поперечными ребрами в виде тонких металлических пластин, отличающееся тем, что металлические пластины с одним отверстием закреплены по плотной посадке отдельно на каждой ветви U-образной трубы с зазором между ними от 3 до 10 мм, а корпус имеет на задней панели в нижней части щель по всей его длине шириной от 0,1 до 0,5 его высоты, в нижней части задней панели размещен экран, вогнутый во внутрь корпуса под углом от 10° до 80° высотой от нижней панели до нижних кромок пластин, а на передней панели размещено от одной до 10 щелей вдоль всей длины корпуса шириной от 0,05 до 0,5 его высоты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь пластин больше поперечной площади трубы в 5-20 раз.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие в пластинах выполняется в виде галтели, часть которой, контактирующая с трубой, имеет длину от 1 до 5 мм.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щели передней панели отогнуты наружу на угол от 10° до 60° от плоскости панели.