УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОТОПИТЕЛЬНОГО РАДИАТОРА

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам, в частности к узлам крепления трубных элементов в трубных решетках теплообменников.
Одной из важнейших проблем теплообменных устройств является герметичность соединений, а механическая прочность в местах соединений, как правило не гарантирует герметичности при ударах и скручивающих напряжениях, возникающих при транспортировке, монтаже и эксплуатации. Снижение концентрации напряжений в герметизируемых узлах может обеспечить герметичность и надежность теплообменника в целом.
Известен узел крепления трубы в трубной решетке теплообменника, содержащий установленный в цилиндроконическом отверстии решетки резьбовую втулку и промежуточный элемент, при этом наружная поверхность концевого участка трубы сопряжена с концевым участком отверстия, а промежуточный элемент выполнен металлическим и размещен между внутренней поверхностью концевого участка трубы и втулкой, а поверхность промежуточного элемента, сопряженная с концевым участком трубы, выполнена конической. /SU АС №649939, 1979, Бюл. №8/
Известное решение не обеспечивает необходимой герметичности и надежности соединения при ударных нагрузках и деформациях изгиба при монтаже и транспортировке.
Известен секционный отопительный радиатор, содержащий ряд продольных оребренных труб из алюминиевого профиля, при помощи ниппелей герметично закрепленных в отверстиях верхнего и нижнего
коллекторов, также выполненных из алюминиевого профиля, отличающийся тем, что соединенные между собой участки ниппелей и отверстия коллекторов выполнены резьбовыми, а в основании каждого отверстия выполнена фаска, сопряженная с кромкой резьбового участка ниппеля, при этом на внутренней поверхности каждой трубы также выполнена фаска, образующая с фаской отверстия коллектора после напрессовки трубы на ниппель V-образный кольцевой зазор, в котором размещена герметизирующая прокладка, а на запрессованном в трубе участке ниппеля выполнены канавки и в них установлены уплотнения, при этом оребрение каждой трубы выполнено в виде двустороннего гребня, в центре которого симметрично расположена труба. /RU Патент №2059933, 1996 г./.
Известное решение не обеспечивает необходимой герметичности соединения при ударных нагрузках, не достаточно технологично при сборке, требует специальных упругих уплотнений.
Наиболее близким является отопительный радиатор-конвектор, содержащий верхний и нижний трубчатые коллекторы, выполненные из алюминиевого профиля, связанные с рядом вертикальных оребренных алюминиевых труб регистра при помощи коротких трубчатых элементов, герметично закрепленных с одной стороны посредством прессовой посадки в трубах регистра, а с другой - в отверстиях коллектора посредством уплотняющего элемента, расположенного между выступающим в полость коллектора концом трубчатого элемента и входом его в отверстие коллектора, отличающийся тем, что каждый трубчатый элемент выполнен в виде штуцера, имеющего коническую и цилиндрическую части, на наружных поверхностях которых имеется, по меньшей мере, по одной кольцевой проточке, в месте перехода цилиндрической части в коническую выполнен бурт, расположенный между торцом трубы регистра и коллектором, а уплотняющий элемент выполнен в виде вдавленного в кромку входного отверстия коллектора переходного конуса, сопряженного с плоской
кольцевой поверхностью бурта и цилиндрической поверхностью штуцера, выступающий конец которого выполнен развальцованным посредством доступа со стороны конической части штуцера, при этом верхний и нижний коллекторы в месте крепления штуцеров имеют продольные плоские участки, толщина которых больше толщины стенок круглого сечения, а оребрение каждой алюминиевой трубы регистра выполнено в виде продольных радиальных пластин, расположенных симметрично относительно оси трубы, а лицевая и тыльная плоскости оребрения образуют, по меньшей мере, с двумя примыкающими к ним пластинами замкнутые воздушные каналы, сообщающиеся с атмосферой на уровне верхнего и нижнего коллекторов, диаметр цилиндрической части штуцера выполнен с допусками, обеспечивающими ее посадку в отверстии коллектора с натягом, и на кромке входного отверстия выполнена заходная фаска, угол наклона которой к оси отверстия больше угла уклона переходного конуса на 0,5-2 градуса, а конусные поверхности переходного конуса и конической части штуцера имеют обратную конусность. /RU Патент №2252370, 2005 г./.
Узлы соединений известного радиатора-конвектора выполнены с возможностью концентрации напряжений в зонах герметизации и не обеспечивает необходимой герметичности соединения при ударных нагрузках, деформациях изгиба при монтаже и транспортировке.
Задачей полезной модели является конструкция узла соединения трубчатых элементов отопительного радиатора, обеспечивающая распределение напряжений скручивания и изгиба при ударных нагрузках и обеспечивающая герметичность соединений и надежность функционирования теплообменника, технологичность сборки.
Задача решается тем, что в узле соединения трубчатых элементов отопительного радиатора, включающем трубчатый коллектор с
перфорированной отверстиями продольной площадкой, трубчатые элементы регистра и соединительные штуцеры, согласно решению отверстия на продольной площадке и внутренние каналы на концах элементов регистра выполнены конусными, а соответствующие последним посадочные участки внешних поверхностей штуцеров выполнены также конусными, торцевые поверхности трубчатых элементов регистра контактируют с продольной площадкой трубчатого коллектора, посадочные участки внешних поверхностей штуцеров и соответствующие им поверхности на продольной площадке и концах элементов регистра выполнены с конусностью 1:50÷1:100, а внешние конические поверхности штуцеров сопрягаются через рельефную радиусную пуклевку, образующую заплечики.
Отличительными признаками являются:
- отверстия на продольной площадке и внутренние каналы на концах элементов регистра выполнены конусными, а соответствующие последним посадочные участки внешних поверхностей штуцеров выполнены также конусными, (что обеспечивает надежность функционирования теплообменника, технологичность сборки);
- торцевые поверхности трубчатых элементов регистра контактируют с продольной площадкой трубчатого коллектора, (что обеспечивает жесткость конструкции, необходимую герметичность соединения, надежность функционирования теплообменника);
- посадочные участки внешних поверхностей штуцеров и соответствующие им поверхности на продольной площадке и концах элементов регистра выполнены с конусностью 1:50÷1:100, (что обеспечивает неразъемность и технологичность выполнения соединения, герметичность и необходимую жесткость теплообменника в целом);
- внешние конические поверхности штуцеров сопрягаются через рельефную радиусную пуклевку, образующую заплечики, (что обеспечивает неразъемность и технологичность выполнения соединения, герметичность и необходимую жесткость теплообменника в целом);
Сравнение заявляемого решения с аналогами и другими известными решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Полезная модель поясняется чертежами, где представлено сечение узла соединения трубчатых элементов отопительного радиатора.
Узел соединения трубчатых элементов включает трубчатый коллектор 1 с перфорированной отверстиями 2 продольной площадкой 3, трубчатый элемент 4 регистра с торцевой поверхностью 5, штуцер 6 с заплечиками 7.
Узел собирается в следующем порядке. Штуцер 6 вручную устанавливается в конусное отверстие 2 трубчатого коллектора 1 и запрессовывается до упора. На второй конический конец штуцера устанавливается трубчатый элемент 4 с образованием между поверхностью продольной площадкой 3 и торцевой поверхности 5 гарантированного щелевого зазора величиной до 5 мм.
При расположении узла в сборочной групповой прессформе и последующем прессовании (двух трубчатых коллекторов и трубчатых элементов 4) за счет пластической деформации штуцер 6 по коническим поверхностям образует герметичное неразъемное соединение с коллектором 1 и трубчатым элементом 4, при этом заплечики 7 являются своеобразным регулятором величины линейного продвижения штуцера и трубчатого элемента. При настройке пресса на определенное усилие прессования происходит полная выборка щелевого зазора поверхностью продольной площадкой 3 и торцевой поверхности 5 трубчатого элемента, что обеспечивает цельное
соединение узла. Такое соединение позволяет разгрузить узел в зоне соединения от концентрации напряжений скручивания и изгиба при ударных нагрузках и обеспечить герметичность теплообменника.
Узел соединения трубчатых элементов отопительного радиатора, обладает высокой технологичностью сборки, позволяет распределять напряжения в зоне соединения, что при ударных нагрузках в процессе транспортировки и эксплуатации обеспечивает герметичность соединений и надежность функционирования всего теплообменника.