СЕКЦИОННЫЙ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАДИАТОР
SECTIONAL BIMETALLIC RADIATOR

Изобретение относится к области отопления, а именно к секционным радиаторам, применяемым в системах центрального и индивидуального водяного отопления жилых, общественных и производственных зданий.
Известны различные конструкции секционных радиаторов, подключающихся к системе отопления зданий, в которых основными элементами каждой секции являются вертикальная теплорассеивающая оребренная колонка с головками и вертикальный и горизонтальные каналы для прохода теплоносителя. Указанные оребренные головки с колонкой могут быть выполнены, например, методом литья под давлением из алюминиевого сплава и могут иметь в вертикальном и горизонтальных каналах в каждой секции закладной каркас из стальных труб, герметично сваренных между собой. При этом стальная труба, размещенная в вертикальном канале, выполнена S-образно изогнутой [1].
Недостатками данного прибора являются высокая трудоемкость его изготовления из-за необходимости выполнения сварки при соединении стальных труб для изготовления закладного каркаса и необходимости дополнительного введения S-образного изгиба вертикальной трубы для предотвращения снижения эффективности теплоотдачи со временем.
Известна также секция радиатора, содержащая теплорассеивающий элемент, выполненный из алюминиевого сплава методом литья под давлением, и трубопроводы для прохода теплоносителя через секцию и между секциями радиатора, соединенные между собой с возможностью исключения контакта алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем [2].
Недостатками данного прибора являются также высокая трудоемкость его изготовления из-за необходимости выполнения герметичного соединения трубопроводов между собой с целью исключения возможности контакта алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем и снижение со временем эффективности теплоотдачи радиатора из-за уменьшения поверхности контакта трубопроводов с теплорассеивающим элементом по причине их разных температурных деформаций.
Известен также секционный биметаллический отопительный радиатор STYLE производства GLOBAL (Италия), в котором основными элементами секции являются вертикальная оребренная теплорассеивающая колонка с головками, выполненная литьем под давлением из алюминиевого сплава, и закладной каркас из стальных труб, герметично сваренных между собой. При этом облицовочная часть вертикальной колонки снабжена компенсаторными узлами для компенсации различной температурной деформации алюминиевой облицовочной части и стальных закладных труб [3].
Недостатком данного прибора является сложная конструкция, содержащая сварные соединения стальных труб и относительно низкая эффективность компенсаторных узлов на облицовочной части вертикальной колонки из-за монолитного исполнения закладного каркаса.
Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в упрощении конструкции и, следовательно, в снижении трудоемкости изготовления радиатора и сохранении эффективности теплоотдачи на протяжении всего срока службы радиатора путем увеличения эффективности компенсаторных узлов с одновременным обеспечением надежности батареи и интенсификации конвективного теплового потока.
Указанный технический результат достигается комплексно тем, что секционный биметаллический радиатор, полученный методом литья алюминиевого сплава под давлением, состоящий из скрепленных между собой секций с вертикальной теплообменной оребренной колонкой с горизонтальными головками, стянутых между собой и снабженных закладным каркасом из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, выполненным из вертикальной и горизонтальных труб, образующих каналы для теплоносителя. Согласно изобретению в зонах перехода горизонтальных головок к вертикальной части колонки секции содержат компенсаторные узлы, включающие в себя соединения вертикальной и горизонтальных труб каркаса с зазором, залитые герметично алюминиевым сплавом, и облицовочную теплорассеивающую часть, выполненную литьем под давлением, утолщенную в месте охватывания стыковых частей вертикальной и горизонтальных труб каркаса, при этом боковые ребра колонки не доходят до компенсаторных узлов, образуя проемы для конвективных тепловых потоков.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве горизонтальных составляющих трубного каркаса могут быть использованы литые элементы - тройники с расположением боковых участков в направлении осевого контактирования секций и центральным участком, охватывающим вертикальную трубу каркаса.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения элементы каркаса могут быть соединены между собой силовым замыканием путем заливки алюминиевого сплава в кольцевые канавки, выполненные напротив друг друга на внутренней поверхности вертикального участка тройников и на внешней поверхности вертикальной трубы.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения элементы каркаса могут быть выполнены из ковкого или высокопрочного чугуна, имеющего температурный коэффициент линейного расширения, приближенный к температурному коэффициенту алюминиевого сплава.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения литые закладные элементы могут быть выполнены с внутренними теплоприемными ребрами, при этом в вертикальном канале ребра располагаются по спирали, создавая турбулизацию теплоносителя.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения боковые теплопередающие ребра могут быть выполнены прямыми или S-образным изгибом наклонными к лицевой стороне секции с целью создания направленного в отапливаемое помещение теплового потока.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид описываемого многоканального биметаллического радиатора в сборе. В данном примере радиатор - двухсекционный. Секции с вертикальной теплообменной оребренной колонкой 1 с горизонтальными головками 2 снабжены закладным трубчатым каркасом для литья под давлением с образованием теплорассеивающего элемента. В зонах перехода горизонтальных головок 2 к вертикальной колонке 1 секции содержат массивные компенсаторные узлы, включающие в себя соединения элементов каркаса - труб горизонтальных 3 и вертикальной 4 с зазором 5 (герметично залит алюминиевым сплавом) и облицовочную теплорассеивающую часть 1.
На фиг.2 изображен вид А на фиг.1. Боковые ребра 7 не доходят до массивных компенсаторных узлов 8, образуя проемы 9 для конвективных тепловых потоков.
На фиг.3 изображен разрез Б-Б на фиг.2, где в качестве горизонтальной составляющей трубного каркаса использован литой элемент-тройник 3, расположенный боковыми участками в направлении осевого контактирования секций и его вертикальный участок охватывает конец вертикальной трубы 4.
При этом элементы каркаса могут быть соединены между собой силовым замыканием путем заливки алюминиевого сплава в кольцевую полость 6, образованную кольцевыми канавками, выполненными напротив друг друга на внутренней поверхности вертикального участка тройника 3 и на внешней поверхности вертикальной трубы 4.
На фиг.4 изображен вариант исполнения секции с литым закладным каркасом 10 (соединение элементов условно не изображено), элементы которого содержат внутренние теплоприемные ребра 11, при этом в вертикальном канале каркаса ребра могут быть расположены по спирали 12, создающей турбулизацию теплоносителя.
На фиг.5 изображен вид А на фиг.1, вариант исполнения секции, где боковые теплопередающие ребра 7 выполнены наклонными к лицевой стороне с целью создания направленного в отапливаемое помещение теплового потока. При этом ребра могут быть прямолинейными или с S-образным изгибом (вариант исполнения прямолинейного ребра не изображен).
Зазоры 5 в соединениях вертикальной 4 и горизонтальных труб 3 каркаса выполняют роль компенсатора различной температурной деформации алюминиевой оребренной колонки и закладных труб каркаса. Это осуществляется за счет свойств жидкотекучести алюминиевого сплава в процессе его литья, позволяющего герметично залить вышеуказанные зазоры без образования литейных напряжений в конструкции в процессе его изготовления и свойств пластичности алюминиевого сплава, позволяющего гасить температурные напряжения и, соответственно, температурные деформации в процессе эксплуатации прибора
Надежность соединения достигается за счет увеличения толщины залитого алюминиевого сплава путем заполнения всей глубины зазора 5 и формирования облицовки утолщенной в месте схватывания стыковых частей вертикальной и горизонтальных труб каркаса.
При этом конструкция секции упрощается, исключается сварка. В связи с тем, что элементы каркаса выполнены с зазором, отсутствует необходимость в высокоточных размерах элементов каркаса, так как в этом случае элементы каркаса легко сориентируются технологически при их закладке в форму для литья под давлением.
Сварная конструкция закладного каркаса изначально содержит сварные напряжения, приводящие в процессе эксплуатации к дополнительным деформациям и, соответственно, способствующим снижению теплоотдачи прибора. В заявленном радиаторе отсутствует сварка и, следовательно, и отсутствуют сварные напряжения и дополнительные деформации. Тем самым достигается дополнительная стабилизация эффективности радиатора на весь срок его службы.
В радиаторах при наличии контакта теплоносителя со стальными и алюминиевыми поверхностями образуется гальваническая пара сталь-люминий внутри радиатора, что приводит к интенсификации коррозионных процессов и ускорению вывода из строя радиатора. В заявленном радиаторе площадь контакта теплоносителя с алюминием сведена к минимуму. Теплоноситель контактирует с алюминием только по зазору 5 соединений вертикальной и горизонтальных труб каркаса и тем самым практически исключена возможность образования гальванической пары. А компенсаторные узлы, выполненные литьем под давлением из алюминиевого сплава, схватывающие стыковые части вертикальной и горизонтальных труб, обеспечивают дополнительную стойкость и механическую прочность соединений вышеуказанных труб.
С целью интенсификации теплоотвода для увеличения площади теплопередачи теплообменного элемента секции и создания направленного в отапливаемое помещение теплового потока боковые теплопередающие ребра выполнены наклонными к лицевой стороне радиатора. При этом ребра могут быть прямолинейными или с S-образным изгибом. Холодный поток воздуха поступает в межсекционное пространство и межреберные коридоры снизу и с тыльной стороны радиатора и тепловые потоки из межреберных коридоров выводятся в отапливаемое помещение через проемы передней панели и сверху радиатора.
Источники информации
1. Патент РФ RU 2172901, кл. F24H 3/06, 2000.
2. Патент РФ RU 2180423, кл. F24H 3/06, 2000.
3. Приложение «АКВА. ТЕРМ эксперт», №2, июль 2003, стр.18…20 к журналу «АКВА-ТЕРМ».