СЕКЦИЯ АЛЮМИНИЕВОГО РАДИАТОРА ОТОПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к алюминиевым радиаторам отопления с приспособлениями, защищающими радиаторы и их монтажные элементы от разрушений, вызванных воздействием избыточного давления, которое превосходит рабочее или испытательное давление.
Алюминиевый радиатор состоит из секций, которые соединены между собой с помощью ниппелей и прокладок. Перед компоновкой радиатора технологическое отверстие литой секции закрывают с помощью заглушки.
Обязательным этапом процесса производства радиатора является контроль условий герметичности и критериев надежности работы отопительного прибора. Для этого его подвергают испытанию на специальном стенде. На нем отопительный прибор погружают в жидкость и подают внутрь воздух. Далее наблюдают отсутствие выхода пузырьков. Особое внимание уделяют области межсекционных соединений и заглушек.
Только после такой заводской опрессовки можно ожидать длительную безаварийную службу радиаторов в условиях, при которых давление системы отопления не превышает заявленное рабочее. Представленные в продаже алюминиевые радиаторы имеют рабочее давление 2,0 МПа, испытательное давление при этом составляет 3,0 МПа. Однако, в процессе эксплуатации радиатора могут возникать условия избыточного повышения давления внутри него, что может привести к его разгерметизации и даже разрушению. Такая аварийная ситуация возможна вследствие ошибок в проектировании и монтаже системы отопления, при неправильном запуске и пуско-наладке. Специалисты отмечают особую опасность при возникновении гидравлического удара. Это явление, при котором происходит резкое повышение давления в системе отопления (скачок давления), в том числе, внутри радиатора, заполненного теплоносителем.
Разгерметизация радиатора происходит с заливом помещения горячей водой. Если быстро не перекрыть подачу воды, то материальный ущерб может быть серьезным и существенно превышать стоимость нового отопительного прибора. Также горячая вода представляет опасность для людей, находящихся в помещении.
Известен секционный радиатор водяного отопления из алюминиевого сплава, каждая секция которого включает два поперечных параллельных участка и продольный участок, соединяющий поперечные участки и сопряженный с ними в их средних зонах, содержащий компенсатор давления, выполненный в виде глухой втулки, с внутренней стороны которой закреплен ориентированный продольно в полости поперечного участка секции газонаполненный элемент, выполненный с возможностью упругого изменения его наружного объема под действием внешнего давления жидкого теплоносителя, по меньшей мере, в продольном направлении, вдоль оси поперечного участка секции, в муфтовом патрубке которого компенсатор давления закреплен (Патент РФ на ИЗ №2499203, опубл. 20.11.2013). Газонаполненный элемент представляет собой герметичную камеру в форме сильфона или открытый с одного торца цилиндр со свободно расположенным в нем поршнем, образующий герметичную полость. При этом газонаполненный элемент может быть изготовлен из стали, меди, латуни и заполнен под давлением от 0,1 до 16 МПа газом или смесью газа и жидкости с температурой кипения от 50 до 95°С.
Данное изобретение позволяет уменьшить негативное влияние скачков давления, демпфировать гидроудар, что увеличивает надежность и срок службы радиатора.
Однако, такой компенсатор давления с газонаполненным элементом достаточно сложен в изготовлении и требует дополнительной установки в радиатор с учетом конкретной схемы подсоединения трубопроводов отопительной сети к радиатору и с учетом распределения ударного потока теплоносителя. Если будет нужно быстро удалить теплоноситель и спустить из радиатора воздух, могут возникнуть трудности. Все это усложняет монтаж и обслуживание таких радиаторов.
Известна секция алюминиевого радиатора отопления, содержащая внутренний вертикальный канал для теплоносителя, в котором отверстие концевой части вертикального канала закрыто заглушкой с помощью неразъемного замкового соединения, герметизированного уплотнительной прокладкой в виде мембраны, содержащей монтажную часть, расположенную по периметру, и центральную часть выпуклой формы с образованием компенсационной емкости между мембраной и заглушкой. В емкости между заглушкой и центральной частью мембраны расположен упругий элемент. В случае возникновения причин, приводящих к повышению давления, деформация мембраны увеличивается, и внешняя поверхность ее выпуклой центральной части начинает двигаться в сторону заглушки. Это компенсирует избыточное давление и тем самым предотвращает разрушение стенок каналов радиатора. При возвращении давления системы отопления в рабочее состояние избыточное давление внутри компенсационной емкости приводит к восстановлению формы мембраны до исходного состояния. Упругий элемент позволяет повысить упругие свойства мембраны и способствует лучшему восстановлению ее формы после снятия нагрузки (патент РФ на ПМ №175696, публ. 14.12.2017 г.).
Данное техническое решение, принятое за прототип, позволяет снизить возможность разгерметизации секции алюминиевого радиатора, вызванную воздействием повышенного давления в системе отопления. Однако, наличие эластичной мембраны с упругим элементом не всегда позволяет компенсировать высокое избыточное давление, что в итоге может привести к аварийной ситуации. Кроме того, мембрана по действием перепадов давления со временем теряет свои упругие свойства.
Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность компенсации более высокого избыточного давления и увеличение срока безаварийной работы радиатора.
Указанный технический результат достигается тем, что в секции алюминиевого радиатора отопления, содержащей внутренний вертикальный канал для теплоносителя с технологическим отверстием в концевой части, закрытым заглушкой с помощью неразъемного замкового соединения, герметизированного прокладкой в виде мембраны, содержащей монтажную часть, расположенную по периметру, и центральную часть выпуклой формы с образованием компенсационной емкости между мембраной и заглушкой, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, в компенсационной емкости под мембраной установлен колпачок округлой формы с упором его нижней кромки на донную часть заглушки, при этом колпачок выполнен из листового металлического материала толщиной 0,4-0,8 мм.
В частном случае боковая поверхность колпачка выполнена с наклоном от 2 до 20°.
В другом частном случае колпачок имеет сферическую форму с радиусом от 15 до 40 мм.
Нижняя часть боковой поверхности колпачка может быть выполнена отбортованной с углом от 40 до 60°.
Колпачок может иметь защитное антикоррозионное покрытие.
Монтажная часть мембраны может содержать буртик.
Донная часть заглушки может быть выполнена выступающей наружу.
В донной части заглушки по центру может быть выполнено смотровое отверстие.
Возможность осуществления заявляемого технического решения с приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения могут быть подтверждены чертежами и описанием примера конструкции секции алюминиевого радиатора с приспособлением для компенсации давления.
На фиг. 1 представлен продольный разрез концевой части вертикального канала секции радиатора, закрытого заглушкой (без выступающей наружу донной части) с уплотнительной прокладкой-мембраной, между которыми размещен колпачок (рабочее давление).
На фиг. 2 представлен продольный разрез концевой части вертикального канала секции радиатора, закрытого заглушкой (с выступающей наружу донной частью) с уплотнительной прокладкой-мембраной, между которыми размещен колпачок (рабочее давление).
На фиг. 3 представлен продольный разрез концевой части вертикального канала секции радиатора, закрытого заглушкой с уплотнительной прокладкой-мембраной, между которыми размещен колпачок (в ситуации возникновения избыточного давления: 3а - небольшая деформация колпачка; 3б -максимальная деформация колпачка).
На фиг. 4 представлен продольный разрез колпачка с наклоном боковой поверхности 15° (продольный разрез).
На фиг. 5 представлен продольный разрез колпачка сферической формы, нижняя часть боковой поверхности которого выполнена отбортованной с углом 60° (продольный разрез).
На фиг. 6 представлен продольный разрез мембраны, монтажная часть которой выполнена с буртиком (продольный разрез).
Концевая часть вертикального канала 1 секции радиатора содержит технологическое отверстие, закрытое заглушкой 2 с образованием неразъемного замкового соединения (фиг. 1, 2). Уплотнительная прокладка представляет собой мембрану, содержащую по периметру монтажную часть 3 и центральную часть 4 выпуклой формы. Между заглушкой и центральной частью мембраны расположена компенсационная емкость 5. Под мембраной в компенсационной емкости 5 размещен металлический колпачок 6, нижняя кромка которого упирается в донную часть 7 заглушки 2. Донная часть 7 заглушки 2 может быть выполнена выступающей наружу для увеличения объема компенсационной емкости 5 (фиг. 2, 3а, 3б) и может иметь смотровое отверстие 8.
Изготовление и сборка секции алюминиевого радиатора производится следующим образом.
Алюминиевая секция выполнена по технологии литья под высоким давлением. Материал - алюминиевый сплав, например, системы алюминий-кремний-медь АК12М2.
Заглушка 2 выполнена из рулонной стали с вырубкой заготовки и последующей ее штамповкой на прессе. Для придания антикоррозионных свойств заглушка может иметь специальное защитное покрытие. Если предусмотрено смотровое отверстие 8, то выполняют операцию сверления отверстия на заданный диаметр.
Мембрану выполняют из неметаллических материалов, обеспечивающих необходимые свойства герметизации, термостойкости и упругости, например, термостойкие эластомеры на основе фторкаучука, этилен - пропиленовый сополимер, полиуретаны. Монтажную часть мембраны выполняют с буртиком 9 (фиг. 6). Данный буртик препятствует проникновению монтажной части мембраны под действием скачка избыточного давления (гидроудара) в пространство между металлическим колпачком и металлической заглушкой, что может послужить зажиму и разрыву мембраны.
Колпачок 6 выполнен из металлического материала толщиной 0,4-0,8 мм, например, из тонколистового проката низкоуглеродистой стали марки 08пс с антикоррозионным покрытием. Листовой заготовке придают форму колпачка с округлой верхней поверхностью путем ротационной вытяжки, при этом боковая поверхность колпачка может быть выполнена с наклоном (фиг. 4) или колпачок может быть выполнен сферической формы с отбортовкой в нижней части (фиг. 5). Отбортовка позволяет наиболее рационально распределить нагрузку от повышенного давления на колпачок 6, а именно обеспечить основную нагрузку и деформацию середины верхней поверхности колпачка.
При толщине колпачка менее 0,4 мм он разрушается при скачке высокого давления (гидроударе), а при толщине более 0,8 мм колпачок не обладает достаточной пластичностью для деформации.
Колпачок 6 устанавливают с упором его нижней кромки на внутреннюю донную часть 7 заглушки 2, центрируя по оси; над колпачком размещают мембрану. Затем методами завальцовки, гибки или обжима создают неразъемное замковое соединение заглушки 2 вокруг технологического отверстия концевой части вертикального канала 1 секции радиатора. При эксплуатации радиатора отопления такое соединение обеспечивает герметичность и надежность конструкции.
Секции радиатора отопления соединяют между собой с помощью ниппелей - и межсекционных прокладок в единое устройство. После проверки герметичности собранного радиатора его упаковывают. Прибор готов к установке.
К системе отопления радиаторы подсоединяют с помощью трубопроводов. При эксплуатации радиатора в случае превышения рабочего давления колпачок 6 (вместе с центральной частью 4 мембраны) прогибается в компенсационной емкости 5 в сторону заглушки (фиг. 3а), что позволяет компенсировать скачок давления и предотвратить аварийную ситуацию. Металлический колпачок позволяет компенсировать скачки высокого избыточного давления, постепенно прогибаясь под их воздействием. Только когда выгнутая поверхность колпачка 6 окажется вблизи донной части 7 заглушки (фиг. 3б), он не сможет больше деформироваться и осуществлять компенсацию избыточного давления в системе. Радиатор будет продолжает работать как обычный отопительный прибор, не имеющий дополнительной защиты от гидроудара.
Контроль степени деформации колпачка 6 проводят через смотровое отверстие 8 в донной части заглушки. Визуально оценивают расстояние от донной части 7 заглушки до колпачка 6. Если их поверхности сомкнулись, то колпачок максимально деформирован, и пользователь сам принимает решение о продолжении использования данного радиатора или приобретении нового радиатора с аналогичным приспособлением для компенсации избыточного давления и гидроудара.
Таким образом, предложенная полезная модель по сравнению с прототипом обеспечивает компенсацию более высокого избыточного давления и увеличивает срок безаварийной работы радиатора. При этом приспособление для компенсации давления (металлический колпачок) является простым в изготовлении и удобным при монтаже.