МОНОЛИТНЫЙ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАДИАТОР ОТОПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к отопительным приборам, предназначенным для систем отопления жилых помещений, общественных и производственных зданий и сооружений, а также систем, с применением низкозамерзающих жидкостей, в частности, к биметаллическим радиаторам, выполненным из двух материалов - стали и алюминиевого сплава.
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 «Секция радиатора для систем водяного центрального отопления» №2180423, F24H 3/06, 2000 г.). Все трубопроводы выполнены из материала с более высокими механическими и/или коррозионными свойствами, чем у материала теплорассеивающего элемента -алюминиевый корпус (например, из стали высокой коррозионной стойкости). Горизонтальные трубопроводы соединены с концами вертикальных трубопроводов с помощью сварного соединения. Сборка отдельных секций в радиатор производится путем соединения горизонтальных трубопроводов отдельных секций друг с другом с использованием соединительных элементов с уплотнительными прокладками, т.е. с помощью резьбовых соединений с использованием резиновых уплотнений.
На наружную поверхность радиатора наносят декоративное покрытие. Известный радиатор характеризуется высокими теплотехническими характеристиками и показателями по энергосбережению, а также хорошими показателями по механической прочности трубопровода.
Основными недостатками известного секционного биметаллического радиатора являются:
- высокая трудоемкость и себестоимость производства единицы продукции за счет трудоемкости монтажа и комплектации радиатора отопления резьбовыми соединительными элементами с уплотнительными прокладками;
- используемые резьбовые соединения отдельных секций не гарантируют вероятность протечек системы отопления, срок службы материалов уплотнительных элементов меньше металлических ввиду их механического износа и старения;
- обеспечение коррозионной стойкости составного внутреннего канала -затруднено;
- невозможно использовать в качестве теплоносителя вязких жидкостей, например, масла.
Указанные недостатки снижают эксплуатационные показатели радиатора, повышают стоимость изделия, уменьшают максимальный сроки эксплуатации и надежность.
Известен секционный биметаллический радиатор отопления, состоящий из биметаллических секций каждая секция которого содержит, по крайней мере, один вертикальный стальной трубопровод, соединенный с верхним и нижним стальными горизонтальными трубопроводами, обеспечивающими циркуляцию теплоносителя через секцию радиатора, а также корпус с теплопередающими элементами, выполненный из, причем концы горизонтальных стальных трубопроводов соседних секций соединены между собой сваркой и/или пайкой, а на свободных концах горизонтальных стальных трубопроводов, с помощью резьбового соединения, установлены воздухоспускной клапан и заглушка, корпус из алюминиевого сплава, на горизонтальном трубопроводе, удалена от сварного соединения на расстоянии, составляющем 0,1-0,9 наружного диаметра горизонтального трубопровода (Патент РФ на Полезную модель «Секционный биметаллический радиатор отопления» №84514, Мн кл. F24H 3/06, 2009).
Указанное техническое решение является наиболее близким к предложенному и принято за прототип.
Известный секционный биметаллический радиатор отопления зарекомендовал себя как высокоэффективный и надежный отопительный прибор. Однако, несмотря на высокие эксплуатационные характеристики, имеет ряд недостатков, выражающихся в следующем:
- перечисленные технико-технологические критерии сварки и пайки концов горизонтальных стальных трубопроводов соседних секций между собой не гарантируют надежного соединения отдельных секций радиатора отопления;
- выполнение внутренней резьбы на свободных концах горизонтальных стальных трубопроводов процесс трудоемкий и длительный, существенно повышающий стоимость готовых изделий, и снижающих производительность;
- установка на свободных концах горизонтальных стальных трубопроводов заглушек и воздухоспускного клапана с помощью резьбового соединения производится путем выполнения резьбы внутри горизонтального стального трубопровода, что утоняет исходную толщину трубы ослабляет механическую прочность трубопровода, создает дополнительные концентраторы напряжения и снижает надежность работы радиатора, особенно в период возникновения пиковых нагрузок;
- установка на радиатор переходников под заглушку, воздухоспускной клапан и труб системы отопления через резьбовые соединения, выполненные внутри его горизонтального стального трубопровода требует использования уплотнительных элементов, имеющих эксплуатационные ограничения относительно металлических частей по сроку службы, применяемым теплоносителям, циклическим нагрузкам;
- надежность сварного соединения любого трубопровода, при все прочих параметрах, в значительной степени зависит от площади контакта соединяемых поверхностей, а в известном техническом решении этот параметр не оговаривается, что не обеспечивает надежного соединения стыкуемых поверхностей;
- отсутствие фиксированного расстояния от верхнего стального горизонтального трубопровода до пластин теплопередающего элемента не позволяет осуществить качественное, без резьбовое соединение секций радиатора.
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение технологичности изготовления, надежности и долговечности эксплуатации биметаллического радиатора, при снижении себестоимости его производства, а также обеспечения возможности использования различных типов теплоносителей.
Технический результат достигается тем, что в известном секционном биметаллическом радиаторе отопления, каждая секция которого содержит, по крайней мере, один вертикальный стальной трубопровод, соединенный с верхним и нижним стальными горизонтальными трубопроводами, обеспечивающими циркуляцию теплоносителя через секцию радиатора, а также корпус с теплопередающими элементами, выполненный из алюминиевого сплава, причем концы горизонтальных стальных трубопроводов соседних секций соединены между собой сваркой, и/или пайкой, концы горизонтальных стальных трубопроводов соседних секций соединены между собой стыковой сваркой оплавлением, площадь контакта свариваемых концов горизонтальных стальных труб составляет 230-465 квадратных миллиметра, на свободных концах горизонтальных стальных трубопроводов приварены стальные переходники с внутренней резьбой в отбортованной части, а расстояние от стальных горизонтальных трубопроводов до вертикальных пластин теплопередающего элемента составляет 0,54-2,75 наружного диаметра стального горизонтального трубопровода.
Возможность осуществления предложенного технического решения, характеризуется приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации предложения 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. Варианты фрагментов горизонтального трубопровода (а - верхнего, б - нижнего) с установленными на нем теплоизлучающими пластинами.
Фиг. 3. Разрез горизонтального трубопровода с приваренным стальным переходником.
Секционный биметаллический радиатор содержит секции, в каждую из которых входит вертикальный трубопровод 1, горизонтальные стальные трубопроводы 2 (верхний 2а и нижний 26), внутренние каналы трубопроводов (вертикального и горизонтальных) соединены между собой (Фиг. 1). Каждая секция также содержит рубашку с ребрами 3 и внешними теплорассеивающими элементами 4. Горизонтальные трубопроводы 2а и 2б в месте соединения с вертикальным трубопроводом 1 имеют отверстие 5 для создания общего канала. Трубопроводы 2а и 2б и вертикальный й трубопровод 1 соединены сварным швом 6.
Верхние и нижние горизонтальные трубопроводы 2а и 2б каждой секции соединены между собой сварным швом 7, посредством стыковой сварки оплавлением.
При монтаже радиатора в систему отопления, например, по боковой схеме подключения, два отверстия горизонтальных трубопроводов 2а и 2б, по меньшей мере, одной крайней секции подключены через переходники 8 к подводной 10 и отводной 10 трубам системы отопления, а на двух других свободных концах горизонтальных стальных трубопроводов, в приваренных стальных переходниках 8 с внутренней резьбой 13 в отбортованной части 12 установлены заглушка 9 и воздухоспускной клапан 11 (фиг. 1).
Особенностью предложенного технического решения является тот факт, что концы горизонтальных стальных трубопроводов соседних секций соединены между собой стыковой сваркой оплавлением. Причем площадь контакта свариваемых концов горизонтальных стальных труб составляет 230-465 квадратных миллиметра.
Как показал опыт, только стыковая сварка оплавлением обеспечивает прочное сваривание концов горизонтальных стальных трубопроводов отдельных секций без образование внутреннего грата. При использовании стыковой сварки оплавлением весь расплавленный металл, выдавливается наружу стального горизонтального трубопровода, не затекая во внутренние объемы трубопровода. Грат не оказывает сопротивления потоку теплоносителя в процессе работы биметаллического радиатора, и не снижает эффективность работы биметаллического радиатора.
Площадь контакта свариваемых концов горизонтальных стальных труб составляет 230-465 квадратных миллиметра. При площади контакта менее 230 квадратных миллиметра, может возникнуть ослабление сварного соединения, и при возникновении нештатных ситуаций - резкого повышения давление теплоносителя в системе обогрева, произойти разрушение соединения отдельных секций.
Превышение площади контакта более 465 квадратных миллиметра нецелесообразно, поскольку необоснованно повышает вес радиатора отопления и повышает его стоимость.
Воздухоспускной клапан и заглушка, на свободных концах горизонтальных стальных трубопроводов установлены в приваренных стальных переходниках с внутренней резьбой в отбортованной части. Такая конструкция позволяет избежать нарезку резьбы внутри горизонтальных стальных труб, тем самым - избежать возможность ослабления прочности труб в процессе эксплуатации. Нарезка резьбы в отбортованной части приваренного стального переходника на порядок повышает надежность работы радиатора отопления, и полностью исключает возможность прорыва теплоносителя в процессе работы или при возникновении нештатной ситуации.
Расстояние от краев горизонтальных трубопроводов 2а и 2б секции радиатора до вертикальных пластин теплопередающего элемента из алюминиевого сплава составляет 0,54-2,75 наружного диаметра стального горизонтального трубопровода.
Это связано с тем что, если расстояние будет меньше, чем 0,54 наружного диаметра стального горизонтального трубопровода, то невозможно осуществить качественную сварку секций радиатора. Если расстояние будет больше, чем 2,75 наружного диаметра стального горизонтального трубопровода, то нарушается эффект использования алюминиевой рубашки для увеличения теплоотдачи секции. Кроме того, снижается эстетическое восприятие радиатора в целом и возникает необходимость увеличения ширины наружных ребер теплорассеивающих элементов, что приводит к увеличению расхода дорогостоящего сплава из легких металлов, и существенно утяжеляет радиатор.
Изготовление и сборка конструктивных элементов секционного биметаллического радиатора производится следующим образом.
Изготавливают отдельные биметаллические секции технологией литья под давлением из алюминиевого сплава с использованием специальных закладных стальных элементов.
Стальные элементы в виде вертикальных 1 и горизонтальных трубопроводов 2а и 2б предварительно получают сваркой трубных заготовок определенной длины и диаметра.
На внутреннюю поверхность трубопроводов 1, 2а и 2б может быть нанесен, по меньшей мере, один слой антикоррозионного покрытия распылением или механическим, гидравлическим, электрохимическим или другим способом.
Надежное и прочное соединения вертикального трубопровода 1 с горизонтальным трубопроводом 2а и 2б обеспечено сварным швом 6.
После литья под давлением получается монолитная биметаллическая секция, содержащая стальной закладной элемент и алюминиевую рубашку.
Затем отдельные секции соединяют между собой посредством сварки краев горизонтальных трубопроводов 2а и 2б без образования внутреннего града. Это достигается путем использования стыковой сварки оплавлением. При этом, для получения качественного сварного соединения, площадь контакта свариваемых концов горизонтальных стальных труб составляет 230-465 квадратных миллиметра.
На концах горизонтальных трубопроводов крайних секций радиатора с помощью переходников 8 установлены заглушка 9 и воздухоспускной клапан 11, для чего в переходниках 8, в отбортованной части 12 предварительно нарезают резьбу 13.
Таким образом, в предложенной секционной биметаллической конструкции, благодаря надежному сварному соединению, выполненному посредством стыковой сварки оплавлением отдельных секций друг с другом без соединительных элементов, а также благодаря установке в радиаторе монтажных стальных переходников с внутренней резьбой в отбортованной части, без нарезания резьбы внутри трубопроводов, и без герметизирующих прокладок, обеспечивается высокая механическая прочность и высокие теплотехнические характеристики радиатора.
Отсутствие контакта алюминиевого сплава с теплоносителем, 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.