СЕКЦИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАДИАТОРА
BIMETALLIC RADIATOR SECTION

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к средствам обогревания помещений, таким, как биметаллические радиаторы, включающие стальной трубчатый каркас, на поверхности которого сформирована литая рубашка из алюминиевого сплава.
Из уровня техники известен модульный биметаллический радиатор для бытовых систем отопления, модуль которого содержит систему стальных каналов движения нагревательной среды, состоящую из пары горизонтальных трубопроводов и, по меньшей мере, одного вертикального трубопровода с симметрично расположенными концами, и литой алюминиевый кожух, имеющий противолежащие секции с задним оребрением и передним оребрением, образующими несущую конструкцию модуля, и две системы ребер, расположенные симметрично на его сторонах, при этом на концах горизонтальных трубопроводов выполнена резьба с возможностью соединения модулей, в средней части каждого горизонтального трубопровода выполнено, по меньшей мере, одно эллиптическое отверстие, в которое своим торцевым отверстием установлен и закреплен посредством сварного шва указанный, по меньшей мере, один вертикальный трубопровод (RU 2179693 С2, 2002.02.20).
Также из уровня техники известен секционный радиатор для систем водяного отопления, состоящий, по меньшей мере, из двух секций, каждая из которых имеет коллектор для прохода теплоносителя через секцию, соединенный с коллекторами для прохода теплоносителя между секций, и теплообменный элемент, имеющий переднюю и заднюю панели с ребрами для увеличения площади теплопередачи, расположенные симметрично относительно коллекторов для прохода теплоносителя и соединенные с коллектором для прохода теплоносителя через секцию основными ребрами, расположенными в плоскости, проходящей через его продольную ось перпендикулярно передней и задней панелям, отличающийся тем, что ребра для увеличения площади теплопередачи выполнены симметричными относительно коллекторов для прохода теплоносителя и образуют по три вертикальных канала, примыкающих к передней и задней панелям, открытых сверху и снизу секции, крайние каналы имеют прямоугольное поперечное сечение и образованы внешними и внутренними боковыми и задними ребрами, средний канал имеет Т-образное поперечное сечение, его "вертикальная составляющая" образована внутренними ребрами крайних каналов, а "горизонтальная составляющая" образована боковыми ребрами и задним ребром, при этом ее боковые ребра перпендикулярны задним ребрам, образующим крайние каналы, и расположены по их середине, а с основными ребрами соединены задние ребра, образующие "горизонтальную составляющую" Т-образного поперечного сечения средних каналов, кроме того, продольный размер передней и задней панелей больше продольного размера каналов, примыкающих к ним (RU 57878 U1, 2006.10.27).
Также из уровня техники известен радиатор, состоящий из модульных элементов (секций) с алюминиевым конструкционным корпусом, который имеет на концах пару проходов с резьбой, в которых имеются по центру отверстия для пары параллельных стальных труб, симметрично сходящихся на концах; эта пара стальных труб, установленная в алюминиевой структуре (рубашке), является несущим элементом системы трубопроводов. Модульный элемент с алюминиевым корпусом может быть изготовлен, начиная с заготовки стальной структуры, которая помещается в форму для получения рабочих корпусов, где концевые части заготовок выходят по центру в проходы, имеющие гладкие стенки. Процесс сборки завершается ввинчиванием отрезков стальной горизонтальной трубы, имеющих внешнюю резьбу, соответствующую внутренней резьбе в проходах. Эти отрезки представляют собой отрезки труб с отверстиями, которые должны совпасть с отверстиями, начиная с первого модульного элемента последовательности элементов, которые соединены, заканчивая последним аналогичным элементом. Заготовка стальной конструкции, изготовленная из двух отрезков труб, имеет сваренные параллельные промежуточные отрезки, что предотвращает попадание в них расплавленного алюминия при проведении отливки корпуса. Нагревательные устройства содержат модули с алюминиевым конструкционным корпусом, с фиксацией в определенном положении, с использованием уплотнительного кольца, предварительно размещаемого между двумя фланцами (ЕР 0816791 А, 1998.01.07).
Известна секция радиатора водяного отопления, включающая корпус из алюминиевого сплава с глянцевым лакокрасочным покрытием, содержащий два поперечных участка, расположенных параллельно с противоположных сторон корпуса и имеющих каждый прямой канал, проходящий между муфтовыми патрубками, расположенными с противоположных сторон каждого поперечного участка и имеющими каждый участок с внутренней резьбой, продольный участок, соединяющий поперечные участки и сопряженный с ними в их средних зонах, который имеет продольный канал, сообщающийся с противоположных сторон с прямыми каналами поперечных участков, два промежуточных прямых внутренних ребра, отходящих от продольного участка в противоположных направлениях, перпендикулярных расположению поперечных участков, переднее и заднее прямые наружные ребра, одно из которых отходит с двух сторон от одного промежуточного прямого внутреннего ребра, а другое - от второго промежуточного прямого внутреннего ребра, причем переднее и заднее прямые наружные ребра сопряжены с соответствующими промежуточными внутренними ребрами по средним участкам внутренней поверхности и образуют наружными поверхностями переднюю и заднюю лицевые плоские поверхности секции радиатора, два центральных внутренних ребра, каждое из которых имеет прямой участок и геометрически сопряженный с ним отогнутый участок меньшей протяженности, прямые участки отходят от продольного участка корпуса в противоположных направлениях, параллельных расположению геометрических осей поперечных участков, и не выходящих за пределы соответствующих им полостей между обращенными навстречу друг другу участками переднего и заднего прямых наружных ребер, при этом прямые участки центральных внутренних ребер расположены под острым углом к соответствующим им участкам переднего прямого наружного ребра, величина которого лежит в диапазоне от 1 до 5°, а отогнутые участки центральных внутренних ребер, продолжающие прямые участки со стороны минимального расположения относительно переднего прямого наружного ребра, проходят по участку промежуточного прямого внутреннего ребра, которое сопряжено с передним прямым наружным ребром, и заканчиваются в зоне передней лицевой плоской поверхности секции радиатора между смежными с ними поперечным участком корпуса и кромкой переднего прямого наружного ребра. Корпус снабжен дополнительными двумя внутренними ребрами, каждое из которых имеет прямой участок и отогнутый участок меньшей протяженности, прямые участки отходят от промежуточного прямого внутреннего ребра, сопряженного с задним прямым наружным ребром, в противоположных направлениях, параллельных расположению геометрических осей поперечных участков, и не выходящих за пределы соответствующих им полостей между обращенными навстречу друг другу участками переднего и заднего прямых наружных ребер, при этом прямые участки дополнительных внутренних ребер расположены под острым углом к соответствующим им участкам переднего прямого наружного ребра, величина которого лежит в диапазоне от 1 до 5° и превышает величину аналогичного угла наклона прямых участков центральных внутренних ребер, а отогнутые участки дополнительных внутренних ребер, продолжающие прямые участки со стороны минимального расположения относительно переднего прямого наружного ребра, проходят по продольному участку корпуса, участку промежуточного прямого внутреннего ребра, которое сопряжено с передним прямым наружным ребром, и заканчиваются в зоне передней лицевой плоской поверхности секции радиатора между смежными с ними поперечным участком корпуса и кромками отогнутых участков центральных внутренних ребер. Прямые участки дополнительных внутренних ребер расположены под острым углом к соответствующим им участкам переднего прямого наружного ребра, величина которого превышает величину аналогичного угла наклона прямых участков центральных внутренних ребер. Продольный канал продольного участка корпуса имеет вытянутое по направлению промежуточных прямых внутренних ребер поперечное сечение. Продольный канал продольного участка корпуса имеет поперечное сечение в форме овала или эллипса. Концы прямых участков, расположенные противоположно стороне их сопряжения с соответствующими отогнутыми участками, лежат в поперечном направлении по центру продольного участка корпуса. Расстояние между осями муфтовых патрубков поперечных участком лежит в диапазоне от 300 до 1200 мм. Расстояние между осями муфтовых патрубков поперечных участком лежит в диапазоне от 450 до 900 мм. Поперечный участок корпуса, расположенный со стороны, противоположной расположению поперечного участка корпуса, смежного отогнутым участкам центральных внутренних ребер, выполнен с нижним муфтовым патрубком, имеющим участок с внутренней резьбой и лежащим на оси продольного канала продольного участка корпуса, при этом продольный канал в зоне сопряжения с прямым каналом поперечного участка корпуса, имеющего нижний муфтовый патрубок, выполнен с кольцевой проточкой с обращенной к оси боковой цилиндрической поверхностью (RU 110461 U1, 20.11.2011).
Известна секция биметаллического радиатора, характеризующаяся тем, что она включает горизонтально расположенные верхнюю и нижние металлические трубки, соединительную металлическую трубку секции, состыкованную и сообщенную с горизонтальными трубками, трубки секции охвачены снаружи монолитным телом - рубашкой, выполненной методом литья из отвержденного алюминиевого сплава, при этом рубашка включает каркасообразующее прямолинейное центральное ребро и примыкающие к нему с обеих сторон внутренние ребра, при этом рубашка включает внешнюю фронтальную панель, заднюю панель, примыкающие к противоположным концам центрального ребра, а также верхний теплообменный элемент. Наиболее близко расположенные к передней панели внутренние ребра выполнены с криволинейными оконечными частями, загнутыми в сторону к передней панели таким образом, что они совместно с частью верхней трубки радиатора, верхним теплообменным элементом и центральным ребром образуют криволинейные каналы, выведенные на переднюю сторону радиатора. Верхний теплообменный элемент расположен над верхней трубой, содержит передние наклонную и криволинейную стенки. Передняя панель образует совместно со смежными внутренними ребрами и центральным ребром каналы, передняя и задняя панели расположены со смещением одна относительно другой (RU 2354894 С1, 10.05.2009 - прототип).
В прототипе компоновка элементов секции и форма их выполнения связаны со сравнительно большой массой секции по отношению к количеству тепла, передаваемого от секции в обогреваемое пространство помещения.
Техническим результатом представленного в данном описании изобретении является уменьшение массы секции радиатора.
Технический результат получен секцией биметаллического радиатора, характеризующейся тем, что она содержит верхнюю и нижние металлические трубки и соединительную металлическую трубку, охваченные снаружи монолитной рубашкой из отвержденного сплава, монолитно образованные с рубашкой верхний теплообменный элемент, центральное ребро, примыкающие к нему переднюю и заднюю панели, и внутренние ребра, которые образуют теплопроводящие каналы, причем наиболее близко расположенные к задней панели внутренние ребра выполнены прямолинейными, а наиболее близко расположенные к передней панели ребра выполнены с криволинейными оконечными частями, загнутыми в сторону передней панели так, что они совместно с верхней трубкой, верхним теплообменным элементом и центральным ребром образуют каналы, выведенные на переднюю сторону секции, при этом верхний теплообменный элемент включает верхнюю плоскую стенку, переднюю криволинейную стенку, переднюю наклонную вниз стенку, соединенную с верхней трубой, а также сопряженную с верхней стенкой заднюю стенку, направленную вниз к задней панели, причем в верхней части задней панели выполнены полукруглые вырезы, а передняя панель смещена вниз относительно задней панели.
Теплопроводящие каналы расположены с одинаковым шагом по глубине секции, каждое ребро соединено с центральным ребром, нижние торцы задней панели и внутренних ребер расположены в одной горизонтальной плоскости.
Высота передней панели меньше высоты задней панели и больше высоты внутренних ребер, при этом криволинейная оконечная часть каждого внутреннего ребра расположена над верхним торцом передней панели.
На фиг. 1 показана секция радиатора, вид спереди.
На фиг. 2 показана секция радиатора, вид сбоку по стрелке А на фиг. 1.
На фиг. 3 показана секция радиатора, вид сверху по стрелке Б на фиг. 2.
На фиг. 4 показана секция радиатора, вид сзади по стрелке В на фиг. 2.
На фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 2.
На фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 2.
На фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 2 (повернуто).
На фиг. 8 - изображение секции радиатора в изометрии с поворотом в ортогональной плоскости.
Секция биметаллического радиатора содержит горизонтально расположенные верхнюю и нижние металлические трубки 1 и 2 (фиг. 8), соединительную металлическую трубку 3, состыкованную и сообщенную с горизонтальными трубками 1 и 2. Трубки секции охвачены снаружи монолитной рубашкой 4, выполненной из тонкого слоя отвержденного алюминиевого сплава. Тонкий слой рубашки охватывает указанные трубки и этот слой монолитно соединен с прямолинейным центральным ребром 5, и с примыкающими к нему с обеих сторон внутренними ребрами 6-9, а также с передней панелью 10 и задней панелью 11. Все ребра выполнены монолитно с рубашкой 4 и ребром 5, а также с верхним теплообменным элементом 12.
Наиболее близко расположенные к задней панели 11 внутренние ребра 8 и 9 с выполнены прямолинейными, а наиболее близко расположенные к передней панели 10 ребра 6 и 7 выполнены с криволинейными оконечными частями 13 и 14, соответственно, загнутыми в сторону передней панели 10 таким образом, что они совместно с частью верхней трубки 1 радиатора, элементом 12 и ребром 5, образуют криволинейные каналы, выведенные на переднюю сторону радиатора.
Верхний теплообменный элемент 12 расположен над верхней трубкой 1, он охватывает трубку 1 сверху и частично сбоку, при этом он на виде сверху расположен между панелями 10 и 11. Верхний теплообменный элемент 12 содержит верхнюю плоскую стенку 15, переднюю криволинейную стенку 16 и переднюю наклонную стенку 17, а также сопряженную с верхней стенкой 15 заднюю стенку 18, направленную вниз к задней панели 11. Указанные стенки элемента 12 образуют его внутренние тепловые полости. Толщины стенок элемента 12 оптимизированы при решении задачи уменьшения массы секции и прочности элемента 12, как основного элемента конструкции, работающего на восприятие ударных нагрузок.
Передняя панель 10 секции выполнена плоской и прямолинейной, причем в ее нижней части она имеет расширение 19 в противоположные стороны от центральной оси секции, которые на боковых сторонах панели 10 образуют уступы 20. В результате нижняя часть передней панели 10 за счет расширения 19 выполнена шире ее верхней части. По высоте широкая часть передней панели 10 находится в пределах (0,1-0,3) h, где h - высота передней панели 10. Задняя панель 11 секции выполнена плоской с закругленной внутрь секции верхней частью и полукруглыми вырезами 21, расположенными на каждой боковой стороне панели 11.
Ребро 5, панели 10 и 11 и ребра 6-9 образуют теплопроводящие каналы 22-26, расположенные с одинаковым шагом по глубине секции. Ребро 5 выполнено монолитно и заодно с ребрами 6-9, с передней и задней панелями 10 и 11. Все ребра представляют собой монолитное оребрение секции. При этом нижний торец 27 задней панели 11, а также нижние торцы ребер 6-9 расположены в одной горизонтальной плоскости, а нижний торец 28 передней панели 10 расположен в одной плоскости с ребром 5.
Криволинейные оконечные части 13 и 14 ребер 6 и 7 простираются вверх и наружную сторону секции, причем части 13 и 14 загнуты в наружную сторону так, что верхний торец 30 ребра 7 и верхний торец 31 ребра 6 расположены над торцом 29 передней панели 10. Торцы 30 и 31, а также передняя панель 10 расположены заподлицо в одной вертикальной плоскости. Задняя сторона ребра 5 в его нижней части (фиг. 2 и 8), а также задняя сторона задней стенки 11 в верхней части выполнены скошенными внутрь секции.
Работает секция радиатора следующим образом. При движении теплоносителя по трубкам 1-3 теплоноситель нагревает рубашку 4, ребро 5, внутренние ребра 6-9, панели 10 и 11. Путем естественной конвекции тепло передается в пространство обогреваемого помещения. При этом по каналам 22-26 нагретый воздух от трубки 2 поднимается вверх и в верхней части секции он выходит в переднюю сторону секции через каналы, расположенные между передней панелью 10 и криволинейными оконечными частями 13,14 ребер 6 и 7. Другой поток поднимающегося нагретого воздуха проходит вверх по каналам 25 и 26, попадает на верхний теплообменный элемент 12 и через верхнюю плоскую стенку 15, переднюю криволинейную стенку 16 и переднюю наклонную стенку 17, а также сопряженную с верхней стенкой 15 заднюю стенку 18 рассеивается в обогреваемом пространстве.
Выполнение задней стороны ребра 5 в его нижней части, а также задней стенки 11 в верхней части скошенными внутрь секции, а также уменьшение высоты передней панели 10 и другие описанные особенности конструкции позволили существенно уменьшить расход алюминиевого сплава.
Также уменьшение высоты передней панели 10, расположение ее верхнего торца 29 ниже торцов 30 и 31 ребер секции позволило существенно увеличить теплоотдачу внутрь обогреваемого помещения. При этом выполнение передней панели 10 с расширением 19 в ее нижней части позволило повысить воздушную тягу в нижней части воздушных каналов секции, а оптимизация общей площади выпускных каналов 22-26 по отношению к воздушной тяге в каналах и теплоотдаче секции позволила существенно уменьшить массу секции в совокупности с другими признаками секции.
Уменьшение массы секции радиатора достигнуто кроме указанных особенностей конструкции формами элементов секции и взаимным расположением этих элементов относительно друг друга.
Описанное конструктивное решение секции позволило уменьшить массу секции на 30%, при этом основные тепловые характеристики секции, как показали стендовые испытания, остались неизменными.