ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕКТОР

Полезная модель относится к области теплоснабжения жилых, производственных и других зданий с центральной системой водяного отопления, в частности к отопительным приборам конвекционного типа.
Известен конвектор (авторское свидетельство СССР №207375, МПК F 24 Н 3/10, публ. 22.12.1967), имеющий кожух и ребристый нагреватель в виде изогнутого трубопровода, состоящего из двух параллельных прямолинейных размещенных в горизонтальной плоскости участков и одного дугообразного участка, причем прямолинейные участки соединены набором прямоугольных пластин с двумя отверстиями. Недостатком известного конвектора является большая материалоемкость и низкая удельная теплоотдача.
6
Известен также более совершенный отопительный прибор конвекционного типа (свидетельство РФ №9508 U1, МПК F 24 D 19/00, публ. 16.03.1999), содержащий закрепленный на кронштейнах нагревательный элемент (нагреватель), выполненный в виде по крайней мере одного (вертикального) ряда расположенных одна над другой (горизонтально ориентированных) труб для подачи теплоносителя, снабженных ребрами охлаждения в виде прямоугольных пластин, кожух с верхней решеткой и поворотной заслонки с ручкой ее привода для регулировки расхода воздуха. Боковины кожуха соединены с кронштейнами, а ее передняя панель имеет Г-образную форму. Недостатком этого
известного устройства усложненность конструкции, большая материалоемкость и невысокая удельная теплоотдача.
Задачей полезной модели является создание отопительного конвектора, имеющего высокую удельную теплоотдачу (тепловую мощность с единицы массы) за счет взаимного изменения линейных параметров элементов нагревателя при одновременном упрощении конструкции, повышении ее технологичности и удобства в эксплуатации.
Для решения поставленной задачи с обеспечением указанного технического результата отопительный конвектор содержит нагреватель, выполненный по крайней мере в виде двух параллельных труб для подачи теплоносителя, преимущественно горячей воды, расположенных в одной вертикальной плоскости и снабженных ребрами охлаждения в виде прямоугольных с одним отверстием пластин, и кожух, содержащий лицевую и заднюю панели и боковины, совмещенные с кронштейнами, в которых зафиксированы трубы нагревателя с консольным выходом наружу их концов. Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является то, что в отопительном конвекторе ребра охлаждения нагревателя выполнены высотой h=0,015...0,125 м, шириной b=0,03...0,1 м, толщиной δ=0,00025...0,001 м и зафиксированы на трубах нагревателя с шагом t=0,01...0,028 м при условии, что трубы нагревателя имеют наружный диаметр d=0,01...0,04 м, причем центр отверстия каждого ребра охлаждения совмещен с центром симметрии его контура, а верхние и нижние ребра охлаждения попарно размещены в одной своей поперечной плоскости.
Для увеличения теплоотдачи нагреватель отопительного конвектора снабжен дополнительной парой труб с ребрами охлаждения с образованием дополнительного вертикального ряда на уровне основного ряда.
Для упрощения монтажа (исключения необходимости в тройниках) одни из смежных концов нижние пары труб двухрядного отопительного конвектора, а также противоположные смежные концы труб одного вертикального ряда соответственно гидравлически соединены между собой, при этом гидравлическая связь может быть обеспечена с помощью съемных калачей и резьбовых муфт.
Для регулирования расхода воздуха с обеспечением простоты изготовления отопительный конвектор снабжен расположенным в кожухе над нагревателем поворотной заслонкой с поворотно-фиксирующим приспособлением, размещенным на наружном резьбовом конце оси поворотной заслонки и состоящем из упругого кольцевого элемента, пластинчатого фиксатора-указателя и нажимного резьбового элемента.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - отопительный конвектор (упрощенная модификация в виде однорядной промежуточной секции с трубами без соединительных элементов), общий вид с частичным разрезом;
на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - то же, увеличенное изображение части разреза Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 - то же (модификация в виде однорядной или двухрядной оснащенной поворотной заслонкой промежуточной или концевой, при
наличии калача, секции с трубами, имеющие резьбовые присоединительные элементы), общий вид с частичным разрезом;
на фиг.5 - то же (однорядная промежуточная секция), разрез В-В на фиг.4;
на фиг.6 - то же (двухрядная промежуточная секция), разрез В-В на фиг.4;
на фиг.7 - то же (поворотная заслонка), увеличенное поперечное сечение,
на фиг.8 - то же (поворотно-фиксирующее приспособление для управления поворотной заслонкой), продольный вертикальный разрез;
на фиг.9 - то же, вид Г на фиг.8;
на фиг.10 - то же (гидравлически связанные между собой промежуточная и концевая однорядные секции), общий вид;
на фиг.11 - то же (резьбовое соединение калача с трубой), часть продольного разреза;
на фиг.12 - то же (гидравлически связанные между собой передняя, промежуточная и концевая двухрядные секции), пространственное изображение.
Предлагаемая полезная модель представляет собой отопительный конвектор, состоящий из нагревателя 1 (фиг.1; 2 и 3), кожуха 2 и двух кронштейнов 3 и 4.
Нагреватель 1 выполнен в виде двух параллельных обычно горизонтально ориентированных труб 5 и 6 для подачи теплоносителя,
расположенных в одной вертикальной плоскости снабженных ребрами охлаждения 7. Ребра охлаждения 7 представляют собой одинаковые прямоугольные пластины с одним центральным, т.е. совпадающим с центром О симметрии очертания пластины, отверстием 8. Ребра охлаждения 7 выполнены высотой h=0,015...0,125 м, шириной b=0,03...0,1 м, толщиной δ=0,00025...0,001 м и размещены на трубах 5 и 6 наружным диаметром d=0,01...0,04 м с шагом t=0,01...0,028 м при парном совмещении по вертикали, т.е. размещены в одной текущей плоскости а-а. Ребра охлаждения 7 зафиксированы на трубах 5 и 6 за счет посадки (натяга) по отверстию 8, а сами трубы 5 и 6 закреплены в отверстиях 9 в боковинах 10 и 11 кожуха 2, например с помощью сварки. Боковины 10 и 11 являются частью Г-образных кронштейнов 3 и 4 соответственно, которые на своих опорных частях 12 и 13 имеет монтажные отверстия верхние 14 и нижние 15. Кожух 2 включает лицевую панель 16 и заднюю панель 17, которые имеют боковые отгибы 18 и 19 соответственно с монтажными отверстиями 20 и 21 под болтовые соединения 22, проходящих через отверстия 23 боковин 10 и 11. Все элементы отопительного конвектора выполнены из стали, лицевая панель 16 как декоративная может быть выполнена из неметаллических материалов полностью или в виде накладного элемента (на чертеже не показано).
Возможна модификация отопительного конвектора (фиг.4 и 5), в котором его кожух 2 оснащен поворотной заслонкой 24 или, кроме того, еще его нагреватель 1 снабжен дополнительной парой труб 25 и 26 (фиг.6), размещенных в вертикальной плоскости параллельно основной его паре
труб 5 и 6 на одном уровне и ними и зафиксированных, например с помощью сварки, в дополнительных отверстиях 27 боковин 10 и 11 кожуха 2 с выходом наружу своих концов, имеющих наружную резьбу 28. При этом ребра охлаждения 7 пары труб 5 и 6 или обеих пар труб 5 и 6; 25 и 26 находятся в совпадающих поперечных плоскостях а-а, образуя между собой, или с боковинами 10 и 11 кожуха 2 вертикальные каналы 29 для прохождения воздуха.
Поворотная заслонка 24 (фиг.7) состоит из оси 30 и пластины 31, связанных между собой болтовыми соединениями 32, например двумя, через отверстия 33 и 34, выполненных соответственно в оси 30 и пластине 31. Поворотная пластина 24 размещена внутри кожуха 2 (в его верхней части над нагревателем 1), ориентирована своей осью 30 параллельно трубам 5 и 6 (25 и 26) нагревателя 1, концы ее оси 30 (фиг.4) размещены в соосных отверстиях 35, выполненных в боковинах 10 и 11 кожуха 2. Один из концов оси 30 выходит наружу и на нем размещено поворотно-фиксирующее приспособление 36 для управления поворотной заслонкой 24.
Поворотно-фиксирующее приспособление 36 (фиг.8 и 9) включает (в порядке размещения на оси 30 в направлении ее ближнего торца) упругий кольцевой элемент 37, фиксатор-указатель 38 и нажимной элемент 39. Упругий кольцевой элемент 37 выполнен в виде разрезного с разведенными концами кольца из пружинной стали. Фиксатор-указатель 38 выполнен из пластины с отогнутым концом в виде стрелки 40, выполняющим функцию ручки и указателя одновременно, и имеет отверстие 41 с внутренним
выступом 42 для зацепления с открытым (сверху и с торца) продольным пазом 43 консольной наружной части оси 30 поворотной заслонки 24. Кроме того, фиксатор-указатель, 38 имеет направленный в сторону, противоположную стрелке 40, выступ 44 для обеспечения поочередного взаимодействия с углублениями 45 на наружной поверхности 46 боковины 11 кожуха 2. Углубления 45 расположены на одинаковом радиальном расстоянии R от геометрической оси 47 поворота фиксатора указателя 38 в угловом диапазоне в 90 (возле углублений 45 могут быть нанесены деления). Нажимной элемент 39 выполнен в виде полого цилиндра с внутренней перемычкой 48 с центральным отверстием 49, радиальными выступами 50 на наружной поверхности 51 и внутренней резьбой 52 для взаимодействия с наружной резьбой 53 оси 30 поворотной заслонки 24. Нажимной элемент 39 ограничен в своем осевом перемещении с помощью винта 54, проходящего через его отверстие 49 и ввинченного в центральное резьбовое отверстие 55 оси 30.
Для однорядной модификации отопительного конвектора первая и промежуточные секции конструктивно одинаковые, видоизменяется только концевая. При установке только двух секций - первой 56 и концевой 57 (фиг.10), последняя включает калач 58 (трубчатый соединитель U-образной формы) присоединяемым с помощью сварки к трубам 5 и 6 нагревателя 1, или соединяемый с ними с помощью двух резьбовых муфт 59 (фиг.11), если концевые участки калача 58 снабжены резьбой 60.
Для двухрядной модификации отопительного конвектора первая 61, промежуточная 62 и концевая 63 секции конструктивно различны (фиг.12). В первой секции 61 нижняя пара труб 6 и 26 нагревателя 1 одним из своих одноименных концов (левых) соединены гидравлически между собой (калачом 58 при использовании сварки или резьбового соединения). В концевой секции 63 одноименные концы (правые) пары труб 5 и 6, а также 25 и 26, т.е. те, которые расположены в одной вертикальной плоскости, гидравлически связаны между собой калачами 64 и 65 соответственно.
Кожухи секций всех модификаций отопительного конвектора могут быть оснащены сверху решетками (на чертежах не показано).
Работу предлагаемой модели с достаточной полнотой можно проиллюстрировать на односекционной однорядной концевой (с калачом 58) ее модификации, оснащенной поворотной заслонкой 24 (фиг.4).
На стене 64 отапливаемого помещения закрепляют промежуточную секцию отопительного конвектора с помощью дюбелей 65, проходящих через монтажные отверстия 14 и 15 его кронштейнов 3 и 4. Соединяют одноименные (например правые) концы труб 5 и 6 нагревателя 1 между собой через калач 58 с помощью резьбовых муфт 59, превращая промежуточную секцию в; концевую (такое подсоединение может быть произведено и до закрепления секции на стене). Присоединяют противоположные (левые) одноименные концы труб 5 и 6 нагревателя 1 с помощью резьбовых муфт 59 соответственно с трубами теплосети -подводящей 66 и отводящей 67. При циркуляции теплоносителя (горячей
воды) 68 по трубам 5 и 6 нагревателя 1 отопительного конвектора производится отбор тепла ребрами охлаждения 7 и передачи его проходящему по каналам 29 снизу вверх воздуху 69, который, выходя из верхней части кожуха 2, путем естественной циркуляции согревает помещение. С помощью поворотной заслонки 24 регулируется режим теплоотдачи конвектора. Такой режим зависит от ее углового положения в кожухе 2 и устанавливается с помощью поворотно-фиксирующего приспособления 36. Для этого нажимной элемент 39 поворачивают, если резьба 53 оси 30 правая, против часовой стрелки, разгружая упругий элемент 37. Под воздействием последнего фиксатор-указатель 38 сдвигается вправо, что обеспечивает выход его выступа 44 из углубления 45 боковины 11 кожуха 2. Прилагая усилие к стрелке 40, поворачивают фиксатор-указатель 38 (и жестко связанную с ним поворотную заслонку 24) на необходимый угол, а зацепление его выступа 44 с новым углублением 45 боковины 11 обеспечивают путем поворота по часовой стрелке нажимного элемента 39. При этом происходит сжатие упругого элемента 37 и перемещение фиксатора-указателя 38 влево, после чего поворотная заслонка 24 занимает новое заданное фиксированное положение.
Параметры предлагаемого отопительного конвектора получены путем математического моделирования и подтверждены натурными экспериментальными исследованиями.
Например, по экспериментальным данным для предлагаемого отопительного конвектора (односекционного однорядного):
1) при h=0,015 м, b=0,03 м, δ=0,00025 м, t=0,01 м, d=0,01 м и высоте лицевой панели 16 Н=0,115 м удельная теплоотдача составляла 169,16 ккал/ (ч·кг);
2) при h=0,125 м, b=0,1 м, δ=0,001 м, t=0.028 м, d=0,04 м и Н=0,4 м удельная теплоотдача составляла 141,4 ккал/(ч·кг);
3) при оптимальном сочетании размеров параметров, выбранных из заявляемого диапазона, удельная теплоотдача достигала до 243,52 ккал/(ч·кг).
Для прототипа (отопительный конвектор типа «Комфорт») при b=0.055·2=0,110 м, b=0,06 м, δ=0,0005 м, t=0,0075м, H=0,02 м и Н=0,215 м удельная теплоотдача составляла 68,92 ккал/(ч·кг), что значительно ниже удельной теплоотдачи предлагаемого отопительного конвектора даже при его неоптимальных параметрах.