СЕКЦИОННЫЙ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАДИАТОР ОТОПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к отопительным приборам, предназначенным для систем отопления жилых помещений, общественных и производственных зданий и сооружений с температурой теплоносителя не более 150°С, в частности, к биметаллическим радиаторам, выполненным из соединенных между собой секций.
Известен сварной стальной панельный радиатор (см. Орлов К.С. Материалы и изделия для санитарно-технических устройств и систем обеспечения микроклимата: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2005, стр.59), который изготавливают из листовой холоднокатаной стали толщиной 1,25-1,5 мм методом автоматической сварки двух штампованных половин.
Обладая хорошими гигиеническими и архитектурно-строительными свойствами, панельный радиатор не имеет широкого применения из-за относительно невысоких теплотехнических характеристик, строгих ограничений по типоразмеру, повышенной чувствительности к гидравлическим ударам. Прибор также рассчитан на низкое рабочее давление и обладает невысокой коррозионной стойкостью из-за малой толщины стенок.
Известен секционный чугунный радиатор (см. Орлов К.С. Материалы и изделия для санитарно-технических устройств и систем обеспечения микроклимата: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2005, стр.32-33). Он состоит из отдельных секций, изготовленных из серого чугуна методом литья. Отдельные секции соединяют между собой с помощью ниппелей, имеющих на половине длины наружную правую резьбу, а на другой половине - левую, что позволяет собирать секции в отопительные приборы различной длины. Главным преимуществом этого прибора является высокая коррозионная стойкость чугуна и низкая стоимость. Основные недостатки секционного чугунного радиатора это то, что он обладает очень большой массой, имеет низкие теплотехнические характеристики и высокую трудоемкость изготовления и монтажа, а также низкую механическую прочность, особенно при ударных нагрузках.
Известен секционный биметаллический радиатор, в котором каждая секция включает в себя, по меньшей мере, один вертикальный трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два горизонтальных трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора, а также рубашку из алюминиевого сплава с ребрами для увеличения площади теплопередачи (Патент РФ №2180423, F24Н 3/06, опубл. 10.03.2002 г.). Все трубопроводы выполнены из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, чем у материала теплорассеивающего элемента - алюминиевой рубашки (например, из нержавеющей стали). Горизонтальные трубопроводы соединены с концами вертикальных трубопроводов с помощью сварного соединения. Сборка секций производится с применением соединительных элементов с уплотнительными прокладками. На наружную поверхность прибора наносится декоративное покрытие.
Этот прибор характеризуется высокими теплотехническими характеристиками и показателями по энергосбережению, а также хорошими показателями по механической прочности.
Основными недостатками прототипа являются высокая трудоемкость и себестоимость производства единицы продукции за счет трудоемкости монтажа и комплектации приборов отопления соединительными элементами с уплотнительными прокладками. Также существует вероятность электрохимической коррозии в местах соединения секций, возникают проблемы с герметизацией внутреннего канала в местах стыка секций. Исключена возможность использования в качестве теплоносителя вязких жидкостей, например масла.
Указанное техническое решение принято за прототип.
Задача, которая решается предложенной полезной моделью, заключается в создании прибора отопления по теплотехническим характеристикам и конструктивным параметрам с преимуществами панельных стальных конвекторов и сборных биметаллических секционных радиаторов. При этом техническим результатом является повышение технологичности изготовления, надежности и долговечности эксплуатации прибора при снижении массы прибора и себестоимости его производства. Также имеется возможность использования различных типов теплоносителей.
Технический результат достигается тем, что в секционном биметаллическом радиаторе отопления, в котором каждая секция включает, по крайней мере, один вертикальный трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, с которым соединены, по крайней мере, два горизонтальных трубопровода, обеспечивающих проход теплоносителя между секциями радиатора, причем трубопроводы выполнены из сплава на основе черных металлов, а также рубашку с теплорассеивающими элементами, выполненную из алюминия или сплава легких металлов, согласно полезной модели, концы горизонтальных трубопроводов соседних секций соединены между собой сваркой и/или пайкой, а рубашка на горизонтальном трубопроводе расположена от соединительного шва на расстоянии, составляющем 0,1-0,9 наружного диаметра горизонтального трубопровода.
В частном случае горизонтальный трубопровод в месте соединения его с вертикальным трубопроводом имеет плоскую площадку с отверстием.
Плоская площадка горизонтального трубопровода может иметь кольцевую форму, при этом наружный диаметр площадки равен наружному диаметру вертикального трубопровода, а диаметр отверстия площадки соответствует внутреннему диаметру вертикального трубопровода.
В частном случае на горизонтальный трубопровод в месте, свободном от рубашки, может быть установлена с натягом, по крайней мере, одна дополнительная теплоизлучающая пластина из сплава на основе черных металлов с отбортованным отверстием. При этом торец бурта теплоизлучающей пластины может быть направлен в сторону соединительного шва горизонтального трубопровода, а ширина бурта равна 2-20 толщинам теплоизлучающей пластины.
Еще в одном частном случае выполнения биметаллического радиатора к свободным концам горизонтальных трубопроводов радиатора посредством сварки и/или пайки могут быть присоединены переходники для установки подводных и отводных патрубков, заглушек, монтажных элементов.
На свободных концах горизонтальных трубопроводов, по меньшей мере, одной крайней секции могут быть установлены заглушки посредством сварки и/или пайки.
На внутреннюю поверхность трубопроводов может быть нанесен, по меньшей мере, один слой термостойкого антикоррозионного покрытия.
На всю наружную поверхность радиатора при необходимости может быть нанесено защитное декоративное покрытие любого цвета.
Наружный диаметр горизонтального трубопровода может быть на один трубный размер больше наружного диаметра вертикального трубопровода.
Возможность осуществления заявляемого технического решения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения может быть подтверждена описанием конструкции радиатора и поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее.
Фиг.1. Секционный биметаллический радиатор в сборе (вертикальный разрез).
Фиг.2. Фрагмент места соединения горизонтального трубопровода с вертикальным трубопроводом.
Фиг.3. Фрагмент соединения отдельных секций биметаллического радиатора между собой сварным швом или/и швом, полученным пайкой.
Фиг.4. Фрагмент горизонтального трубопровода с установленными на нем теплоизлучающими пластинами.
Секционный биметаллический радиатор содержит секции, в каждую из которых входит вертикальный трубопровод 1, верхний и нижний горизонтальные трубопроводы 2, внутренние каналы трубопроводов соединены между собой (Фиг.1). Секция также содержит рубашку с ребрами 3 и внешними теплорассеивающими элементами 4. Горизонтальный трубопровод 2 в месте соединения его с вертикальным трубопроводом 1 имеет плоскую площадку кольцевой формы 5 с отверстием (фиг.2). Диаметр площадки равен наружному диаметру вертикального трубопровода 1, а диаметр отверстия площадки соответствует внутреннему диаметру вертикального трубопровода 1.
н
Горизонтальные трубопроводы 2 секций соединены между собой сварным швом или/и швом, полученным пайкой 6 (фиг.3). При этом расстояние от соединительного шва до алюминиевой рубашки на горизонтальном трубопроводе L составляет 0,1-0,9 наружного диаметра горизонтального трубопровода D. На горизонтальном трубопроводе 2 по обе стороны от соединительных швов 6, в местах, свободных от алюминиевой рубашки, установлены с натягом теплоизлучающие пластины 7 с отбортованным отверстием.
Два отверстия горизонтальных трубопроводов 2, по меньшей мере, одной крайней секции подключены через переходники 8 к подводной и отводной трубам системы отопления, а два других отверстия, по меньшей мере, одной крайней секции закрыты заглушками 9 (фиг.1). Переходники 8 имеют резьбовые сквозные отверстия для ввинчивания патрубков 10 подводной или отводной труб. Если для соединения переходников 8 и/или пробок-заглушек 9 с секцией используется резьбовое соединение, то они снабжаются герметизирующими прокладками. Если для соединения переходников 8 и/или заглушек 9 с секцией используется сварное соединение или/и пайка, то герметизирующие прокладки отсутствуют. Заглушки 9 с резьбой и герметизирующие прокладки могут быть установлены через переходник 8, который, в свою очередь, может быть соединен с концами горизонтальных трубопроводов 2 крайних секций сваркой или/и пайкой.
На фиг.4 показаны теплоизлучающие пластины 7, одетые с натягом на горизонтальный трубопровод 2. Торец бурта каждой пластины 7 направлен в сторону соединительного шва 6 горизонтального трубопровода, а ширина бурта h равна 2-20 толщинам пластины d.
Изготовление и сборка конструктивных элементов секционного биметаллического радиатора производится следующим образом.
гор
4
вер
2
3
1
Изготавливают отдельные биметаллические секции технологией литья под давлением из алюминиевого сплава с использованием специальных закладных стальных элементов. Стальные элементы в виде вертикального 1 и горизонтальных трубопроводов 2 предварительно получают сваркой или/и пайкой трубных заготовок определенной длины и диаметра. Диаметр горизонтального трубопровода может быть на один трубный размер больше диаметра вертикального трубопровода (например, d=/; d=/ дюйма).
На внутреннюю поверхность трубопроводов 1, 2 может быть нанесен, по меньшей мере, один слой антикоррозионного покрытия распылением или механическим, гидравлическим, электрохимическим или другим способом.
Для надежного и прочного соединения вертикального трубопровода 1 с горизонтальным трубопроводом 2 предварительно перед сваркой на стенке горизонтального трубопровода 2 в месте отверстия и его соприкосновения с торцом вертикального трубопровода по технологии механической обработки, например фрезерования и/или обработки металлов давлением (штамповки и/или выдавливания, вытяжки, формовки) выполняют кольцевую плоскую площадку 5, к которой примыкает торец вертикального трубопровода 1.
н
После литья под давлением получается монолитная биметаллическая секция, содержащая стальной закладной элемент и алюминиевую рубашку. При этом расстояние от краев горизонтальных трубопроводов 2 секции радиатора L до алюминиевой рубашки должно быть 0,1-0,9 наружного диаметра горизонтального трубопровода (D).
н
Это связано с тем что, если расстояние будет меньше, чем 0,1 D. то невозможно осуществить качественную сварку секций радиатора.
н
Если расстояние будет больше, чем 0,9 D, то нарушается эффект использования алюминиевой рубашки для увеличения теплоотдачи секции. Кроме того, ухудшается эстетика радиатора в целом и возникает необходимость увеличения ширины наружных ребер теплорассеивающих элементов, что приводит к увеличению расхода дорогостоящего сплава из легких металлов.
Дополнительные теплоизлучающие стальные пластины 7 с отверстиями и буртом получают методами обработки металлов давлением, например с помощью операций пробивки отверстия пуансоном с отбортовкой кромки. Их закрепляют с натягом на горизонтальные участки трубопроводов 2, свободные от алюминиевой рубашки, по холодной или горячей посадке с помощью штампового инструмента и/или специальной оснастки на прессе или другом оборудовании, устройстве кузнечно-штамповочного или машиностроительного производства. Поскольку наружная алюминиевая рубашка радиатора выполнена только на части горизонтальных трубопроводов, дополнительные теплоизлучающие стальные пластины служат для повышения тепловой мощности радиатора.
Затем секции соединяют между собой посредством сварки краев горизонтальных трубопроводов 2 без образования внутреннего заусенца-града. Это достигается путем использования лазерной сварки, электроконтактной сварки под давлением, аргонодуговой сварки (в том числе, в инертной среде) или электроискровой сварки.
Края горизонтальных трубопроводов 2 могут быть соединены между собой посредством пайки.
Иногда сначала осуществляют соединение секций сваркой, а затем используют пайку (например, медью или ее сплавами) для закрытия пор, которые могут возникать в сварном шве. Пайка может использоваться как самостоятельная операция для соединения краев горизонтальных трубопроводов.
На концах горизонтальных трубопроводов крайних секций радиатора могут быть установлены заглушки 9 и переходники 8, для чего в них предварительно нарезают резьбу или осуществляют установку указанных элементов более экономичным способом - технологией сварки или/и пайки. В последнем случае нарезка резьбы и установка герметизирующих прокладок не требуется. Заглушки могут быть установлены через переходники, приваренные или/и припаянные к торцам горизонтальных трубопроводов секций радиатора.
Таким образом, в предложенной секционной биметаллической конструкции, благодаря надежному сварному или/и паяному соединению отдельных секций друг с другом без соединительных элементов, а также благодаря установке в радиаторе монтажных элементов без резьбы и без герметизирующих прокладок, обеспечивается высокая механическая прочность и высокие теплотехнические характеристики радиатора. Отсутствие контакта алюминиевого сплава со сталью в теплоносителе-электролите, а также применение термостойких антикоррозионных покрытий на внутренних поверхностях трубопроводов улучшает коррозионные характеристики прибора и позволяет использовать в системе отопления кроме воды такие теплоносители, как антифриз, масло и т.д. В целом это позволяет увеличить срок эксплуатации и надежность отопительного прибора, снизить себестоимость, трудоемкость производства, повысить технологичность его изготовления.