СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА ОТОПИТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ПОЛОСТЬЮ ДЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
METHOD OF MANUFACTURING OF HEATING UNIT BODY WITH CAVITY FOR COOLANT

Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для изготовления отопительных аппаратов с полостью для теплоносителя, предназначенных для обогрева жилых зданий, производственных помещений и индивидуальных жилых домов, в т.ч. оборудованных системой отопления с естественной циркуляцией, преимущественно для аппаратов с топочной камерой горизонтального типа.
Отопительные аппараты с полостью для теплоносителя выполняются с топочной камерой вертикального типа, у которых длина топочной камеры меньше ее высоты, и с топочной камерой горизонтального типа, у которых длина топочной камеры больше ее высоты, например водогрейный аппарат по патенту РФ №2187766, 26.06.2000 г., МПК F24H 1/24 и патенту РФ №29989, 28.01.2003 г., МПК F24H 1/26.
Отопительные аппараты имеют различные конструктивные особенности. В наиболее простом варианте отопительный аппарат содержит полый корпус с внутренними и внешними стенками, снабженный патрубком подвода в его полость и отвода теплоносителя, служащий при заполнении водой водяной рубашкой. В корпусе размещены топочная камера с загрузочной дверцей, газоходный канал и зольная камера. Корпуса отопительных аппаратов изготавливают из листовой стали путем раскроя плоских деталей и их соединения.
Известны отопительные аппараты, корпуса которых изготавливают из плоских деталей путем их соединения сваркой, например котел отопительный водогрейный «Купер», выпускаемый ООО «КО «Теплодар» (Руководство по эксплуатации. Котел отопительный водогрейный «Купер» ОК-15, ОК-20, ОК-30, ОВК-10, ОВК-18. Теплодар, г. Новосибирск, 2012 г.).
Большое количество сварочных операций требует значительных расходов на выполнение процесса сварки, контроль сварочных швов и на материалы для сварки, а также увеличивает вероятность возникновения дефектов сварки.
Наиболее часто корпуса отопительных аппаратов с полостью для теплоносителя изготавливают из стали путем гибки и сварки. Такой способ применяется, например, при изготовлении корпуса отопительных аппаратов «Ураган», выпускаемых фирмой «Термокрафт» (Аппарат отопительный URAGAN. Руководство по эксплуатации, 2011 г.), и при изготовлении ООО «Сибтеплоэнергомаш» отопительных аппаратов с топочными камерами горизонтального и вертикального типа «Каракан» (Аппарат комбинированный твердотопливный водогрейный КАРАКАН с водоподогревателем проточным. Паспорт и руководство по выбору, монтажу и эксплуатации, г. Новосибирск, 2011 г.). Способ изготовления аппарата Каракан-15 с топочной камерой горизонтального типа принят за прототип.
Указанный аппарат содержит корпус, имеющий боковые стенки, заднюю стенку, переднюю стенку с проемами для топочной и зольной камер и днище. Корпус полый образован внутренним и наружным корпусами и снабжен патрубком подвода в его полость и отвода теплоносителя. На корпусе установлен варочный настил. Корпус обрамляет топочную камеру с загрузочной дверцей, газоходный канал и зольную камеру. Топочную камеру от газоходного канала отделяет полый теплообменный элемент, полостью сообщенный с полостью корпуса. На задней стенке имеется отверстие для выхода дымовых газов.
Корпус аппарата изготавливают следующим образом. Вырезают плоские детали внутреннего и наружного корпусов, затем формируют внутренний и наружный корпуса с проемами для топочной и зольной камер путем гибки и сварки плоских деталей, устанавливают внутренний корпус в наружный с образованием, по крайней мере, между их боковыми стенками полости для теплоносителя, а также рамки из внешнего корпуса для установки варочного настила, выполняют герметизацию сваркой полости между внутренним и наружным корпусами.
В указанном способе-прототипе полость для теплоносителя образована всеми стенками и днищем внутреннего и наружного корпусов. Раскрой задней и боковых стенок внутреннего и наружного корпусов выполняют в виде единых плоских деталей-заготовок. Заднюю и боковые стенки внутреннего корпуса формируют из единой плоской детали путем ее гибки. Затем приваривают к ним днище внутреннего корпуса и теплообменный элемент. Аналогично формируют внешний корпус.
К корпусам приваривают детали передних стенок для образования проемов в топочную и зольную камеры. При этом боковые стороны проемов в корпусе в топочную и зольную камеры образуются боковыми стенками внутреннего корпуса. Остальные элементы конструкции аппарата соединяются сваркой. Герметизацию полости осуществляют традиционным для подобных аппаратов способом - путем приваривания полос-перемычек между стенками внутреннего и наружного корпусов.
Прототип имеет следующие недостатки.
1. Приварка днища внутреннего корпуса к его боковым стенкам и соединение корпусов путем приваривания полос-перемычек требуют значительных затрат времени и материалов на выполнение сварочных операций, контроль сварочных швов и на вырезание полос-перемычек. При этом возможно возникновение дефектов сварки.
Техническим результатом изобретения является упрощение процесса изготовления корпуса отопительного аппарата и снижение вероятности возникновения дефектов изготовления.
Указанный технический результат достигается следующим образом. В известном способе изготовления корпуса отопительного аппарата с полостью для теплоносителя, как и в прототипе, включающем вырезание плоских деталей внутреннего и наружного корпусов, формирование внутреннего и наружного корпусов с проемами для топочной и зольной камер путем гибки и сварки плоских деталей, установку внутреннего корпуса в наружный с образованием, по крайней мере, между их боковыми стенками полости для теплоносителя, а также рамки для установки варочного настила и герметизацию сваркой полости между внутренним и наружным корпусами, в отличие от прототипа выполнено следующее: днище и боковые стенки внутреннего корпуса формируют из единой плоской детали путем ее гибки, затем приваривают к ним заднюю стенку внутреннего корпуса, а соединение корпусов в верхней части выполняют путем отгибания, по крайней мере, на боковых стенках внутреннего корпуса полок, которые затем приваривают к соответствующим стенкам наружного корпуса.
В предлагаемом способе полость для теплоносителя может быть образована всеми стенками и днищем внутреннего и наружного корпусов, или только стенками, или некоторыми из стенок, или некоторыми из стенок и днищем. Кроме того, полость для теплоносителя дополняется теплообменным элементом, соединенным с одной, двумя или тремя стенками внутреннего корпуса.
Кроме того, заднюю и боковые стенки наружного корпуса формируют из единой плоской детали путем ее гибки или днище и боковые стенки наружного корпуса формируют из единой плоской детали путем ее гибки, или переднюю и боковые стенки наружного корпуса формируют из единой плоской детали путем ее гибки, или переднюю, боковые и заднюю стенки наружного корпуса формируют из единой плоской детали путем ее гибки, а соединение корпусов с фронтальной стороны выполняют путем отгибания на боковых стенках наружного корпуса полок, которые затем приваривают к элементам передней стенки наружного корпуса, а в местах проемов в топочную и зольную камеру - к боковым стенкам внутреннего корпуса.
При формировании из единой плоской заготовки передней и боковых стенок или передней, боковых и задней стенок наружного корпуса на передней стенке вырезают проемы для топочной и зольной камер.
Пример реализации способа демонстрируется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид отопительного аппарата с полостью для теплоносителя в разрезе, на фиг.2 - вид спереди в разрезе, на фиг.3 - вид сверху в разрезе.
На чертеже обозначены: 1 - загрузочная дверца, 2 - передняя стенка корпуса, 3 - рамка, 4, 9, 17, 19 - отгибаемые полки, 5 - топочная камера, 6 - теплообменный элемент, 7 - варочная плита, 8 - газоходный канал, 10 - дымоход, 11 - полость для теплоносителя (водяная рубашка), 12 - задняя стенка корпуса, 13 - колосниковая решетка, 14 - зольная камера, 15 - зольный ящик, 16 - днище, 18 - боковая стенка корпуса. На чертежах указаны радиусы углов изгиба R.
Отопительный аппарат содержит корпус, образованный внутренним и наружным корпусами, с полыми боковыми 18, задней 12, передней 2 стенками и днищем 16. На корпусе в рамке 3 из стенок 2, 12, 18 наружного корпуса размещена варочная плита 7. В корпусе размещены газоходный канал 8, топочная камера 5, зольная камера 14 и колосниковая решетка 13. Топочная камера 5 оснащена загрузочной дверцей 1, в зольной камере 14 установлен зольный ящик 15. Топочную камеру 5 с газоходным каналом 8 разделяет элемент корпуса - теплообменный элемент 6.
Между внутренним и наружным корпусами имеется полость 11 для теплоносителя. Полость теплообменного элемента 6 сообщена с полостью 11 корпуса с трех сторон - концы полого теплообменного элемента 6 закреплены к задней 12 и боковым 18 стенкам внутреннего корпуса.
На задней стенке 12 корпуса имеется отверстие для установки дымохода 10. В наружном корпусе выполнены отверстия для подвода холодной воды и отвода горячей воды из водяной рубашки (на чертежах не показаны).
Способ изготовления корпуса аппарата заключается в следующем.
Из стальных листов расчетной толщины вырезают на гильотинных ножницах, прессового оборудования, а также лазерной или плазменной резкой плоские детали внутреннего и наружного корпусов требуемых размеров со всеми необходимыми пазами и отверстиями, в том числе для отвода и подвода теплоносителя, для установки теплообменного элемента 6, для установки дымохода 10. Днище 16 и боковые стенки 18 внутреннего корпуса, а также боковые 18 и заднюю 12 стенки наружного корпуса вырезают в виде единых плоских деталей-заготовок. При раскрое деталей учитывают размеры отгибаемых на стенках корпуса полок 4, 9, 17, 19 для соединения корпусов и рамки 3 из стенок наружного корпуса для установки варочного настила 7.
Затем формируют внутренний корпус путем гибки и сварки. Днище 16 и боковые стенки 18 выполняют путем гибки единой плоской детали с радиусами изгиба R. Радиусы углов изгиба R на чертежах для наглядности увеличены. К днищу 16 и боковым стенкам 18 приваривают заднюю стенку 12 внутреннего корпуса. Приваривают к боковым стенкам 18 внутреннего корпуса теплообменный элемент 6. С фронтальной стороны аппарата к боковым стенкам 18 приваривают детали передней стенки 2 корпуса для образования двух проемов - в топочную 5 и зольную 14 камеры. При этом внутренние боковые стенки камер 5 и 14 и боковые стороны проемов в эти камеры на передней стенке 2 корпуса образуются боковыми стенками 18 внутреннего корпуса.
Гибку деталей производят на листогибочной машине или прессе. На верхних краях передней 2, задней 12 и боковых 18 стенок внутреннего корпуса отгибают полки 4, 9, 17 для соединения корпусов (фиг.1, 2).
Наружный корпус формируют также путем гибки и сварки. Единую плоскую заготовку изгибают, формируя заднюю 12 и боковые 18 стенки наружного корпуса. К указанным стенкам приваривают днище 16. На боковых стенках 18 наружного корпуса с передней стороны аппарата отгибают полки 19 (фиг.3). К отогнутым полкам 19 приваривают три полосы - детали передней стенки 2 наружного корпуса с образованием двух проемов - в топочную 5 и зольную 14 камеры.
Затем устанавливают внутренний корпус в наружный с образованием между их стенками полости 9 для теплоносителя и приваривают отогнутые на стенках внутреннего корпуса полки 4, 9, 17 к верхней части стенок наружного корпуса с образованием рамки 3 для установки варочного настила 7. Для герметизации соединения внутреннего и внешнего корпусов проваривают места соединения корпусов, причем в верхней части выполняют не два сварных шва, как в прототипе, по контуру внутреннего и наружного корпусов, а один шов - по контуру наружного корпуса. Отгибание полок 4, 9, 17, 19 для соединения корпусов упрощает процесс изготовления корпуса и снижает риск возникновения присущих сварке дефектов, т.к. исключается отдельная операция раскроя полос-перемычек и уменьшается количество сварных швов.
Преимущества предлагаемого способа в наибольшей степени проявляются при изготовлении корпусов аппаратов с топочной камерой горизонтального типа.
Сравним длину сварных швов в аппарате, изготовленном по способу-прототипу и предлагаемому способу. Разница между ними равна:
Дпр-Диз=4A+B-2H,
где
Дпр - длина сварных швов в аппарате, изготовленном по способу-прототипу;
Диз - длина сварных швов в аппарате, изготовленном по предлагаемому способу;
A - длина внутреннего корпуса (топочной камеры);
B - ширина внутреннего корпуса (топочной камеры);
H - высота внутреннего корпуса (расстояние от дна зольной камеры до плоскости варочного настила).
Уменьшение длины сварных швов по изобретению имеет место при условии: Дпр-Диз>0, т.е. при условии 2H<4A+B.
Для аппаратов с топочной камерой вертикального типа обычно A=B, поэтому Дпр-Диз>0 при H<2,5 А. Таким образом, предлагаемый способ имеет преимущество перед прототипом для аппаратов с высотой, превышающей длину не более чем в 2,5 раза, т.е. практически для всех выпускаемых аппаратов.
Для аппаратов с топочной камерой горизонтального типа A>H, поэтому Дпр-Диз>0. Предлагаемый способ имеет преимущество перед прототипом для всех аппаратов с топочной камерой горизонтального типа и приводит к наибольшей экономии трудозатрат и используемых материалов.
В зависимости от конструкции аппарата на корпусе затем закрепляется дверца в топочную камеру 5 и закрепляются другие детали до формирования полной конструкции аппарата.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат - упрощение процесса изготовления корпуса отопительного аппарата и снижение возможных дефектов изготовления.