СЕКЦИЯ РАДИАТОРА ДЛЯ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области отопительной техники, в частности к отопительным радиаторам, применяемым в системах водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий.
Известен отопительный радиатор (заявка №2002114003, МПК F 24 H 3/00, опубл. 30.05.2002), содержащий трубу для теплоносителя с закрепленным на ней теплорассеивающими (теплообменными) элементами, выполненными в виде автономных, оребренных тепловых труб, работающих по замкнутому испарительно-конденсационному циклу, основания тепловых труб расположены внутри трубы для теплоносителя, а внутренняя область трубы для теплоносителя в месте закрепления теплорассеивающих элементов имеет оребрение и конструктивные элементы для создания вихревого потока теплоносителя.
Известен секционный радиатор (патент RU №2127854, МПК F 24 H 3/06, опубл. 20.03.1999), состоящий из секций, включающих вертикальные трубопроводы для прохода теплоносителя через секцию радиатора и горизонтальные трубопроводы для прохода теплоносителя между секциями радиатора, теплорассеивающий (теплообменный) элемент, выполненный заодно с указанными каналами из алюминиевого сплава методом литья под давлением и снабженный средствами для увеличения площади теплопередачи в виде ребер. Радиатор обладает низкой механической прочностью из-за использования литейных алюминиевых сплавов, при этом гидравлические удары, связанные с наполнением и сливом теплоносителя в отопительной системе при пуско-наладочных, ремонтных и сезонных регламентных работах, быстро выводят из строя отдельные элементы радиатора.
Известна секция радиатора для систем водяного центрального отопления (патент RU №2180423, МПК F 24 H 3/06, опубл. 10.03.2002),
наиболее близкая к заявляемой полезной модели и принятая за прототип, включающая, по меньшей мере, один трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора, по меньшей мере, один теплорассеивающий (теплообменный) элемент, выполненный из алюминиевого сплава методом литья под давлением, со средствами для увеличения площади теплопередачи, которые могут включать в себя, по меньшей мере, одно ребро, при этом трубопроводы для прохода теплоносителя выполнены из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, чем у материала теплообменного элемента и соединены между собой с образованием элемента для прохода теплоносителя, который выполнен с возможностью исключения контакта алюминиевых элементов секции радиатора с теплоносителем после соединения секций радиатора между собой, теплообменный элемент выполнен с образованием в процессе литья под давлением биметаллической детали с указанным элементом для прохода теплоносителя, а упомянутые средства для увеличения площади теплопередачи могут включать в себя, по меньшей мере, один шип, выполненный на поверхности теплообменного элемента. Теплообменный элемент включает в себя два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора, при этом между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора расположены три ряда шипов, причем высота и диаметр
основания шипов, образующих ряд, расположенный ближе к продольной оси секции больше, чем у шипов, образующих ряд, расположенный дальше от продольной оси секции, а между упомянутыми центральными ребрами расположен центральный ряд шипов, причем высота всех шипов и центральных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер, а упомянутые шипы имеют гиперболическую, цилиндрическую или коническую форму. Теплообменный элемент включает в себя два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора, при этом между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора расположены два дополнительных ребра, а между упомянутыми центральными ребрами расположен ряд шипов гиперболической, цилиндрической или конической формы, причем высота шипов центральных и дополнительных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер.
Радиатор не обеспечивает высокую интенсивность теплообмена и имеет большие габариты.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении интенсивности теплообмена при уменьшении габаритных размеров.
Технический результат достигается тем, в секции радиатора для систем водяного отопления, включающей, по меньшей мере, один коллектор для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два
коллектора для прохода теплоносителя между секциями радиатора, по меньшей мере, один теплообменный элемент, каждый из которых имеет переднюю и заднюю панели, являющиеся ребрами и расположенные симметрично относительно коллекторов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два основных ребра, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора и симметрично относительно его, дополнительные ребра для увеличения площади теплопередачи, плоскость расположения основных ребер, проходящая через продольную ось коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора и симметрично относительно его, совпадает с плоскостью, проходящей через продольные оси верхнего и нижнего коллекторов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, дополнительные ребра для увеличения площади теплопередачи выполнены разветвленными и расположены между основными ребрами и передней и задней панелями симметрично относительно плоскости, перпендикулярной осям коллекторов для прохода теплоносителя между секциями радиатора и проходящей через ось коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора, при этом дополнительное ребро между основным ребром и передней панелью с каждой из сторон симметрии выполнено под углом к основному ребру до пересечения с коллектором для прохода теплоносителя через секцию радиатора, которое с плавным сопряжением переходит в части, параллельную и перпендикулярную основному ребру, при этом перпендикулярная часть выполнена до соединения с передней панелью, два дополнительных ребра между основным ребром и задней панелью с каждой из сторон симметрии выполнены под углом к основному ребру, первое из которых начинается на основном ребре и с плавным сопряжением переходит в параллельную основному ребру часть, а другое начинается на коллекторе для прохода теплоносителя через секцию радиатора и с плавным сопряжением переходит в части, параллельную и перпендикулярную основному ребру, при этом
перпендикулярная часть выполнена до соединения с задней панелью, кроме того, торцы основного ребра и параллельных ему частей дополнительных ребер находятся в одной плоскости, перпендикулярной осям коллекторов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, и не выходят за пределы передней панели.
Дополнительное ребро между основным ребром и передней панелью выполнено под углом 30° к основному ребру и на расстоянии 4,5 мм от диаметральной плоскости коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора, его перпендикулярная к основному ребру часть расположена на расстоянии 15 мм от плоскости, перпендикулярной осям коллекторов для прохода теплоносителя между секциями радиатора и проходящей через ось коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора, при ширине передней панели 70 мм, а его параллельная основному ребру часть расположена по середине между передней панелью и основным ребром при расстоянии между передней панелью и основным ребром 26 мм, а два дополнительных ребра между основным ребром и задней панелью выполнены под углом 45° к основному ребру и на расстоянии 9 мм между собой, их параллельные основному ребру части между собой и относительно основного ребра расположены на расстоянии 9 мм.
Ширина задней панели равна расстоянию между перпендикулярными к основному ребру частями дополнительных ребер, находящихся между основным ребром и передней панелью, и составляет 30 мм. Толщина передней, задней панелей и ребер равна 1,5 мм, толщина стенки коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора равна 3,0 мм, при ширине секции радиатора 55 мм и расстоянии между торцами ребер 60 мм. Параллельная основному ребру часть дополнительного ребра, которое начинается на основном ребре, сопряжена с его наклонной частью радиусом 5 мм и равна 6 мм, а радиус сопряжения параллельных основному ребру частей дополнительных ребер, которые начинаются от коллектора для
прохода теплоносителя через секцию радиатора, с их наклонными частями равен 13 мм.
Верхний коллектор для прохода теплоносителя между секциями радиатора имеет переднюю вогнутую часть, переходящую в горизонтальную часть с сопряжением по радиусу с образованием козырька и скругленную по радиусу заднюю часть, а также, по меньшей мере, один канал в нижней части для подсоединения коллектора для прохода теплоносителя через секцию радиатора, при этом радиусы вогнутой передней части, задней скругленной части и перехода вогнутой части в горизонтальную часть соответственно равны 50 мм, 15,5 мм и 1,5 мм при высоте коллектора 44,5 мм и ширине нижней части 18 мм и верхней части 45 мм, кроме того, козырек имеет внутреннюю полость, толщина стенок которой со стороны вогнутой и горизонтальной частей равна 1,8 мм. Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1 - Фиг.4, где:
Фиг.1 - общий вид радиатора в сборе.
Фиг.2 - секция радиатора - вид сбоку.
Фиг.3 - теплообменный элемент (сечение А-А)
Фиг.4 - верхний коллектор для прохода теплоносителя между секциями (сечение Б-Б).
Здесь: 1 - радиатор; 2 - секция радиатора; 3 - вертикальный коллектор для прохода теплоносителя через секцию радиатора; 4 - верхний и нижний горизонтальные коллекторы для прохода теплоносителя между секциями 2 радиатора, 5 - теплообменный элемент; 6 - передняя панель; 7 - задняя панель; 8 - основные ребра; 9, 10, 11 - дополнительные ребра; 12, 13 - параллельная и перпендикулярная части дополнительного ребра 9; 14 - параллельная часть дополнительного ребра 10; 15 - параллельная часть дополнительного ребра 11; 16 - перпендикулярная часть дополнительного ребра 11; 17 - передняя вогнутая часть верхнего коллектора 4; 18 - горизонтальная часть верхнего коллектора 4; 19 - козырек; 20 - задняя часть верхнего коллектора 4; 21 - канал в нижней части верхнего коллектора 4; 22
- нижняя часть верхнего коллектора 4; 23 - внутренняя полость козырька 19. Радиусы выпуклой передней части 17, задней вогнутой части 20 и перехода задней вогнутой части 20 в горизонтальную часть 18 соответственно равны 50 мм, 155 мм и 1,5 мм при высоте коллектора 4, равной 44,5 мм, ширине нижней части 18 мм и верхней части 45 мм, кроме того, козырек 19 имеет внутреннюю полость 23, толщина стенок которой со стороны выпуклой 17 и горизонтальной 18 частей равна 1,8 мм.
Радиатор для систем водяного отопления 1 состоит из секций 2. Каждая секция 2 радиатора включает вертикальный коллектор 3 для прохода теплоносителя через секцию радиатора, верхний и нижний горизонтальные коллекторы 4 для прохода теплоносителя между секциями 2 радиатора, теплообменный элемент 5, который имеет переднюю 6 и заднюю 7 панели, являющиеся его ребрами, расположенные симметрично относительно коллекторов 4, два основных ребра 8, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось коллектора 3 для прохода теплоносителя через секцию радиатора и симметрично относительно его, которая совпадает с плоскостью, проходящей через продольные оси верхнего и нижнего коллекторов 4 для прохода теплоносителя между секциями радиатора, дополнительные ребра 9, 10, 11 для увеличения площади теплопередачи, выполненные разветвленными и расположенные между основными ребрами 8 и передней 6 и задней 7 панелями симметрично относительно плоскости, перпендикулярной осям коллекторов 4 и проходящей через ось коллектора 3. Дополнительное ребро 9 между основным ребром 8 и передней панелью 6 выполнено под углом к основному ребру 8 до пересечения с коллектором 3, которое с плавным сопряжением переходит в части, параллельную 12 и перпендикулярную 13 основному ребру 8, при этом перпендикулярная часть 13 выполнена до соединения с передней панелью 6. Два дополнительных ребра 10 и 11 между основным ребром 8 и задней панелью 7 выполнены под углом к основному ребру 8, первое из которых 10 начинается на основном ребре 8 и с плавным
сопряжением переходит в параллельную основному ребру 8 часть 14, а другое 11 начинается на коллекторе 3 и с плавным сопряжением переходит в части, параллельную 15 и перпендикулярную 16 основному ребру 8, при этом перпендикулярная часть 16 выполнена до соединения с задней панелью 7, кроме того, торцы основного ребра 8 и параллельных ему частей 12, 14, 15 дополнительных ребер 9, 10, 11 находятся в одной плоскости, перпендикулярной осям коллекторов 4, и не выходят за пределы передней панели 6.
Дополнительное ребро 9 между основным ребром 8 и передней панелью 6 выполнено под углом 30° к основному ребру 8 и на расстоянии 4,5 мм от диаметральной плоскости коллектора 3, его перпендикулярная к основному ребру 8 часть 13 расположена на расстоянии 15 мм от плоскости, перпендикулярной осям коллекторов 4 и проходящей через ось коллектора 3, при ширине передней 6 панели 70 мм, а его параллельная основному ребру 8 часть 12 расположена по середине между передней панелью 6 и основным ребром 8 при расстоянии между передней панелью 6 и основным 8 ребром 26 мм, а два дополнительных ребра 10, 11 между основным ребром 8 и задней панелью 7 выполнены под углом 45° к основному ребру 8 и на расстоянии 9 мм между собой, их параллельные основному ребру 8 части 14, 15 между собой и относительно основного ребра 8 расположены на расстоянии 9 мм.
Ширина задней панели 7 равна расстоянию между перпендикулярными к основному ребру 8 частями 13 дополнительных ребер 9, находящихся между основным ребром 8 и передней панелью 6, и составляет 30 мм.
Толщина передней 6, задней 7 панелей, ребер 9, 10, 11 и их частей 12, 13, 14, 15, 16 равна 1,5 мм, толщина стенки коллектора 3 равна 3,0 мм при ширине секции 2 радиатора 55 мм и расстоянии 60 мм между торцами параллельных к основному ребру 8 частей 12, 14, 15 ребер 9, 10, 11.
Параллельная основному ребру 8 часть 14 дополнительного ребра 10 сопряжена с его наклонной частью радиусом 5 мм и равна 6 мм, а радиус сопряжения параллельных основному ребру 8 частей 12 и 15 дополнительных ребер 9 и 11 с их наклонными частями равен 13 мм.
Верхний коллектор 4 имеет переднюю выпуклую часть 17, переходящую в горизонтальную часть 18 с сопряжением по радиусу с образованием козырька 19 и вогнутую по радиусу заднюю часть 20, а также канал 21 в нижней части 22 для подсоединения коллектора 3, при этом радиусы выпуклой передней части 17, задней вогнутой части 20 и перехода вогнутой задней части 20 в горизонтальную часть 18 соответственно равны 50 мм, 155 мм и 1,5 мм при высоте коллектора 4, равной 44,5 мм, и ширине нижней части 18 мм и верхней части 45 мм, кроме того, козырек 19 имеет внутреннюю полость 23, толщина стенок которой со стороны выпуклой 17 и горизонтальной 18 частей равна 1,8 мм.
За счет выполнения теплообменного элемента в виде системы разветвленных ребер определенной конфигурации и размеров повышается эффективность теплообмена при уменьшении габаритных размеров.
Конфигурация теплообменного элемента и размеры ребер определены расчетным путем и подтверждены экспериментально в результате выполнения научно-исследовательской работы между Казанским государственным техническим университетом им. А.Н.Туполева и ООО «РАССТАЛ», г Набережные Челны, где подготовлено производство для выпуска отопительных радиаторов для отопления различных закрытых помещений (жилые дома, офисы, торгово-выставочные площади и т.п.). Данное изделие предназначено для работы в системах водяного отопления с температурой теплоносителя до +105°С.