ЗАКЛАДНОЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАДИАТОРА

Полезная модель относится к отопительным приборам индивидуальных и многоквартирных домов, в частности к секционным биметаллическим радиаторам, в которых используется комбинация двух материалов - стали и алюминиевого сплава.
При создании секции биметаллического радиатора стальной закладной элемент помещают в матрицу литейной машины. Затем по поверхности закладного элемента осуществляют литье расплавленного алюминиевого сплава под высоким давлением, в результате чего получают корпус радиатора с ребрами.
В настоящее время внимание специалистов направлено на увеличение суммарной теплоотдающей поверхности, безопасности и удобства использования биметаллических радиаторов. При этом внесение конструктивных изменений в закладной элемент может быть эффективным средством по оптимизации и улучшению работы радиатора, повышению его технико-эксплуатационных характеристик.
Закладной элемент представляет собой трубную заготовку, по которой в процессе эксплуатации биметаллического радиатора движется теплоноситель. От формы закладного элемента, размеров, площади проходного сечения и других геометрических характеристик зависит конструкционная прочность, гидравлическое сопротивление и результирующая теплоотдача биметаллического радиатора.
Известен секционный биметаллический радиатор, содержащий, по крайней мере, один стальной вертикальный трубопровод и горизонтальные трубопроводы, которые формируются вместе с корпусом из алюминиевого сплава в процессе литья под давлением (Патент РФ №2178133, F28F 21/08, опубл. 20.12.1999 г.). При этом концевые части вертикального трубопровода имеют форму, соответствующую стенке горизонтальных трубопроводов. Данное изобретение предусматривает возможность установки в каждой секции нескольких вертикальных трубопроводов, чем обеспечивается высокая пропускная способность радиатора и высокая теплоотдача.
Недостатком процессов получения таких радиаторов является то, что расплавленный алюминий, подаваемый в пресс-форму под большим давлением, может попасть в вертикальные стальные трубопроводы, из которых удалить его практически невозможно. Это приводит к перекрытию канала и препятствует нормальной работе радиатора.
Известен стальной закладной элемент, применяемый для формирования трубопроводной системы внутри алюминиевого корпуса биметаллического нагревательного радиатора (Патент РФ №2157496, F28F 21/08, опубл. 10.10.2000 г.). Заготовка состоит из параллельных отрезков двух стальных труб, концевые части которых симметрично сведены вместе и сварены. Такая конструкция предотвращает попадание в них расплавленного алюминия в процессе получения корпуса методом литья. Полученный алюминиевый корпус содержит сверху и снизу проходы с отверстиями по центру для прохождения концевых частей стальной заготовки. После завершения процесса литья эти концевые части обрезают на специальной резательной установке и выталкивают из проходов.
Недостатком данного изобретения является необходимость применения специальной резательной установки. При резке происходит некоторая деформация стальной трубы, что может привести к появлению щели в местах примыкания отверстий горизонтальных и вертикальных отрезков трубопроводов. Это, в свою очередь, может привести к протечке радиатора в процессе эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является секционный биметаллический радиатор отопления, содержащий систему стальных каналов для движения нагревательной среды, состоящую из пары горизонтальных трубопроводов и, по меньшей мере, одного вертикального трубопровода, а также литой алюминиевый кожух с задним и передним оребрением и двумя системами боковых ребер (Патент РФ №2179693, F28F 21/08, опубл. 20.02.2002). При изготовлении секции такого радиатора используется стальная заготовка, состоящая из двух горизонтальных трубопроводов, каждый из которых имеет, по меньшей мере, одно эллиптическое отверстие, расположенное друг напротив друга. Заготовка также содержит, по меньшей мере, один вертикальный трубопровод, который своими торцевыми отверстиями установлен и закреплен посредством сварки в указанных эллиптических отверстиях горизонтальных трубопроводов.
Данное техническое решение предусматривает возможность установки в каждой секции нескольких вертикальных трубопроводов, однако, оно характеризуется недостаточной надежностью соединений вертикальных и горизонтальных трубопроводов, а также повышенными трудозатратами по созданию таких соединений. Это связано с тем, что промышленно выпускаемые трубы имеют круглую форму, и для предания торцу вертикальной трубы эллиптической формы требуется дополнительная технологическая операция (например, деформация специальными валками на прокатных станах). При этом возможны поверхностные дефекты обработки, а также искажение геометрической формы проката в продольном и поперечном направлениях. Получить качественный сварной шов по изогнутой боковой поверхности трубы достаточно сложно. В процессе эксплуатации эллиптическое сечение будет неравномерно воспринимать внутреннее давление теплоносителя. В случае гидравлического удара системы отопления сечение будет стремиться к более устойчивой форме - кругу. Кроме того, при циркуляции теплоносителя в радиаторе скорость в каналах эллиптического сечения будет иметь такое распределение, при котором возможно ускоренное зарастание канала различными отложениями и продуктами коррозии, причем сечение будет стремиться к форме круга. Все это может привести к разгерметизации в области сварного соединения.
Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение надежности соединения вертикальных и горизонтальных трубопроводов в секционных биметаллических радиаторах при возможности установки нескольких вертикальных трубопроводов в каждой секции.
Указанный технический результат достигается тем, в закладном элементе для секционных биметаллических радиаторов, состоящем из двух горизонтальных трубопроводов, и, по крайней мере, одного вертикального трубопровода, торцы которого совмещены с отверстиями горизонтальных трубопроводов и закреплены посредством сварки, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ горизонтальные трубопроводы имеют формованные части с плоскими гранями, в центре которых выполнены отверстия для присоединения вертикальных трубопроводов.
Плоские грани формованных частей горизонтальных трубопроводов могут быть развернуты по отношению друг к другу на угол 35-50°, при этом вертикальные трубопроводы имеют соответствующие изогнутые участки.
Закладной элемент может содержать два или три вертикальных трубопровода.
Возможность осуществления заявляемого технического решения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения могут быть подтверждены чертежами и описанием конструкции секционного биметаллического радиатора.
На Фиг. 1 представлены составные части закладного элемента.
На Фиг. 2 представлен горизонтальный трубопровод закладного элемента с формованным участком.
На Фиг. 3 представлены различные варианты закладного элемента:
3а - с одним вертикальным трубопроводом;
3b, 3с - с двумя вертикальными трубопроводами;
3d - с тремя вертикальными трубопроводами.
На фиг. 4 представлена секция биметаллического радиатора с вертикальными трубопроводами (вид сбоку):
4а - с двумя вертикальными трубопроводами;
4b - с тремя вертикальными трубопроводами.
Закладной элемент содержит два горизонтальных трубопровода 1, имеющих формованные части 2. Формованные части 2 содержат плоские грани 3, в центре которых выполнены отверстия 4 для присоединения вертикальных трубопроводов 5 (фиг. 1, 2). Закладной элемент и, соответственно, секция радиатора может содержать один и более вертикальных трубопроводов 5 (фиг. 3, 4).
Закладной элемент может быть изготовлен следующим образом.
Материалом закладного элемента может служить, например, конструкционная углеродистая сталь. Стальные горизонтальные трубы 1 подвергают дополнительной технологической операции - формовке, в результате которой получают формованную часть 2, имеющую плоские грани 3, в которых просверливают отверстия 4. С торцов вертикальных труб 5 удаляют заусенцы, оставшиеся после резки, и в случае создания секции биметаллического радиатора с несколькими вертикальными трубопроводами, концы вертикальных труб изгибают. Затем в установке контактно-стыковой сварки противоположные торцы вертикальной трубы (вертикальных труб) 5 совмещают с соответствующими отверстиями 4 двух горизонтальных трубопроводов 1, сжимают с определенным усилием и осуществляют контактно-стыковую сварку. При этом плоские поверхности позволяют создать упор для инструмента, снижается возможность смещения соединяемых деталей. Кроме того, обеспечиваются более равномерное прохождение электрического тока по границе соединения. Все это обеспечивает создание сварного шва хорошего качества.
Дальнейшее производство секции биметаллического радиатора включает следующие этапы: размещение закладного элемента в пресс-форме, подготовка расплава алюминиевого сплава, литье под высоким давлением, сборочные операции, покраска, гидравлические испытания, упаковка. При сборке отдельные секции соединяют между собой с помощью контактно-стыковой сварки, либо с помощью ниппелей и специальных герметизирующих прокладок из этилен-пропиленовых каучуков, что предотвращает возможность нарушения герметичности в процессе эксплуатации даже при высоких давлениях.
Таким образом, предложенный закладной элемент биметаллического радиатора позволяет получить надежное качественное соединение вертикальных и горизонтальных трубопроводов при возможности установки нескольких вертикальных трубопроводов в каждой секции.
Надежность соединения, в свою очередь, позволяет увеличить стойкость радиатора к циклическим термическим нагрузкам и гидроударам. При этом могут использоваться теплоносители с высокой проникающей способностью, например, незамерзающие жидкости типа этиленгликолей и пр.