Излучающий модуль для формирования излучающего корпуса
RADIATING MODULE FOR FORMING RADIATING CASE

Настоящее изобретение относится к излучающему модулю для формирования излучающего корпуса.
Излучающий корпус представляет собой известное устройство, размещаемое внутри ограниченного пространства или внутри помещения и предназначенное для увеличения температуры или поддержания предварительно заданной температуры в помещении.
В частности, излучающий корпус обычно содержит множество модулей (их количество зависит от общего размера излучающего корпуса и от расчетной рабочей мощности), расположенных в ряд и герметично соединенных друг с другом.
Теплообменная текучая среда, нагретая до предварительно заданной температуры источником тепловой энергии, таким как, например, бойлер, протекает внутри модулей излучающего корпуса.
Таким образом, излучающий корпус образует часть водяного контура, в котором циркулирует теплообменная текучая среда.
Известные гидравлические схемы содержат источник тепловой энергии, такой как, например, котел, нагревающий теплообменную текучую среду, циркулирующую затем в излучающем корпусе.
В большинстве вариантов реализации теплообменной текучей средой является вода, а циркуляция теплообменной текучей среды осуществляется насосом.
Как уже упоминалось, в рассматриваемой области техники представлены излучающие корпусы известного уровня техники, состоящие из множества модулей, соединенных друг с другом так, чтобы обеспечить надлежащую поверхность теплообмена в зависимости от объема помещения для обогрева.
В частности, модули могут быть неразборно соединены посредством сварки или соединены друг с другом при помощи сборки посредством некоторого соединительного элемента и множества уплотнений. В последнем случае такими соединительными элементами являются трубчатые каналы, также выполняющие функции каналов для подачи и выпуска теплообменной текучей среды.
Из предшествующего уровня техники известны модули для излучающего корпуса, состоящие из двух головок, нижней и верхней, и множества каналов, например, от одного до трех, соединяющих эти две головки. Нижние головки отдельных модулей соединены друг с другом сваркой или трубчатым каналом, оснащенным уплотнениями и проходящим через отдельные модули. Верхние головки отдельных модулей аналогичным образом соединены друг с другом сваркой или трубчатым каналом, оснащенным уплотнениями и проходящим через отдельные модули. В варианте осуществления с трубчатыми каналами один из них, обычно тот, что соединяет нижние головки, является каналом для подачи теплообменной текучей среды, а другой является каналом для выпуска теплообменной текучей среды.
В известных излучающих корпусах такого типа теплообмен происходит между воздухом (с более низкой температурой), окружающим излучающий корпус, и теплообменной текучей средой (при температуре, превышающей температуру окружающего воздуха) в излучающем корпусе. Такая форма прямого теплообмена определяет два важных ограничения в конструкции излучающего корпуса.
Первое ограничение относится к форме модулей излучающего корпуса. Это ограничение основано на том факте, что поверхность теплообмена между теплообменной текучей средой и воздухом не определяется в соответствии с заданными направлениями, а формируется свободно в зависимости от потоков воздуха, присутствующих в помещении.
Таким образом, всегда следует рассматривать при конструировании модулей излучающего корпуса формы, обеспечивающие возможность создания зон принудительных воздушных потоков, в сочетании с внешним видом излучающего корпуса. Однако в результате приятный внешний вид может снизить эффективность с точки зрения теплообмена или наоборот.
Второе ограничение касается структуры модулей излучающего корпуса. Это ограничение вытекает из того факта, что, хотя использование материала с высоким коэффициентом теплообмена может улучшить характеристики излучающего корпуса, последний, для получения высокого теплового КПД, будет иметь слишком высокую температуру. Это влечет за собой высокие эксплуатационные расходы и возможное сокращение срока службы излучающего корпуса.
Кроме того, известная конструктивная конфигурация модулей, образующих излучающий корпус с прямым теплообменом, определяет главный недостаток - рассеивание тепла из-за подверженности воздуха нагреву от внешних воздействий (беспорядочные потоки воздуха вокруг излучающего корпуса).
Фактически, внешние воздействия вызывают турбулентное движение воздуха, нарушающее естественное конвективное движение, обусловленное нагревом воздуха: это снижает эффективность излучающего корпуса в помещении, в котором его применяют.
Проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании модуля для излучающего корпуса, преодолевающего вышеупомянутые недостатки.
Еще одна проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании модуля для излучающего корпуса с повышенной эффективностью в отношении теплообмена.
Еще одна проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании модуля излучающего корпуса, обеспечивающего возможность изменения и улучшения внешней конструкции независимо от теплового КПД и площади поверхности теплообмена.
Еще одна проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании модуля для излучающего корпуса, в котором выбор материалов изготовления модуля не зависит от требований безопасности помещения, в котором его применяют.
Эти проблемы в полной мере решаются посредством модуля для излучающего корпуса в соответствии с настоящим изобретением, как описано в прилагаемой формуле изобретения.
Признаки настоящего изобретения станут более ясны из последующего подробного описания предпочтительного неограничивающего варианта осуществления, показанного в качестве примера на прилагаемых чертежах, где:
- на фиг. 1 на виде в аксонометрии показан излучающий модуль для образования излучающего корпуса согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 2А, 2В и 2С соответственно показаны боковой разрез, фронтальный разрез и поперечное сечение излучающего модуля с фиг. 1 по линии А-А, отмеченной на фиг. 2В;
- на фиг. 3А и 3В соответственно показан в боковом разрезе и на виде сверху второй полый корпус, образующий часть излучающего модуля с предыдущих чертежей;
- на фиг. 4А и 4В соответственно показан в боковом разрезе и на виде сверху первый полый корпус, образующий часть излучающего модуля предыдущих чертежей;
- на фиг. 5 на виде в аксонометрии показан излучающий корпус, образованный множеством излучающих модулей, показанных на предыдущих чертежах;
- на фиг. 6 показано поперечное сечение разделителя и уплотнительной втулки, образующей часть излучающего корпуса;
- на фиг. 7 показано поперечное сечение излучающего корпуса, оснащенного множеством разделителей и уплотнительных втулок с фиг. 6;
- на фиг. 7А. в увеличении показан элемент фиг. 7.
Как показано на прилагаемых чертежах и, в частности, на фиг. 1, ссылочным номером 1 обозначен излучающий модуль, в целом, в соответствии с настоящим изобретением, который может быть использован для образования излучающего корпуса 5, предназначенного для увеличения или поддержания предварительно заданной температуры в помещении, в котором он расположен.
В показанном варианте осуществления настоящего изобретения излучающий модуль 1 содержит первый полый корпус 3.
Первый полый корпус 3 образован передней стенкой 301, задней стенкой 302, двумя боковыми частями 303, верхним концом 304, имеющим пару отверстий 308, выполненных в соответствующих боковых частях 303, и нижним концом 305, имеющим пару отверстий 308, выполненных в соответствующих боковых частях 303.
Первый полый корпус 3 образует компонент, используемый для прохождения теплообменной текучей среды.
Как показано на чертежах, излучающий модуль 1 содержит второй полый корпус 2 или защитный кожух, внутри которой полностью вмещен первый полый корпус 3.
Второй полый корпус 2 имеет переднюю стенку 201, заднюю стенку 202, две боковые части 203, верхнюю часть 204, имеющую сечение В выпуска воздуха и пару отверстий 4, выполненных в соответствующих боковых частях 203, и дно 210, имеющее сечение А впуска воздуха и пару отверстий 4, выполненных в соответствующих боковых частях 203.
Второй полый корпус 2 выполнен с возможностью создания внутренней зоны, способной образовывать канал С2 для управляемого потока воздуха из сечения А впуска дна в направлении сечения В выпуска верхней части 204.
Другими словами, каждый модуль 1 имеет первый полый корпус 3 с функцией излучающего элемента (теплообменная текучая среда проходит через этот элемент), а второй полый корпус 2 действует как направляющий элемент для перемещения воздуха снизу вверх (как описано более подробно ниже) благодаря эффекту "дымохода", так что снизу течет низкотемпературный воздух, а сверху течет нагретый воздух.
Как показано на фиг. 1, излучающий модуль 1 в соответствии с настоящим изобретением позволяет установить три оси протяженности:
- продольная ось протяженности (ось V) - ось максимальной протяженности излучающего модуля 1;
- поперечная ось L протяженности - ось, перпендикулярная продольной оси V (параллельно оси трубопровода 501 подачи текучей среды излучающего корпуса 5),
- ось Т протяженности по глубине или толщине, перпендикулярная как продольной оси V, так и поперечной оси L.
Как также показано на фиг. 2А, 2В и 2С, вариант осуществления первого полого корпуса 3 содержит верхнее закругление 306, соединяющее переднюю стенку 301 с верхним концом 304, и нижнее закругление 306', соединяющее переднюю стенку 301 с нижним концом 305.
Также в соответствии с одним из вариантов осуществления первый полый корпус 3 содержит четыре вершины 307. Первый полый корпус 3 образует внутреннюю поверхность 3А, представляющую собой сумму поверхностей, обращенных к внутреннему объему первого полого корпуса 3, наружную поверхность 3В, представляющую собой сумму поверхностей, обращенных ко второму полому корпусу 2, и толщину р3.
Как упомянуто выше, первый полый корпус 3 имеет пару проходных отверстий 308, выполненных на его противоположных боковых частях 303 в верхней области, образующей первый верхний конец 304, причем эти отверстия противоположны и соосны друг другу.
Первый полый корпус 3 также имеет два других проходных отверстия 308, которые выполнены в его противоположных боковых частях 303 в нижней области, образующей второй нижний конец 305, причем эти отверстия противоположны и соосны друг другу (см. также фиг. 4А и 4В).
Эти проходные отверстия 308 выполнены с возможностью сопряжения с подающим трубопроводом 501 и с трубопроводом 502 выпуска теплообменной текучей среды. Для осуществления этого соединения с гидравлическим уплотнением, первый полый корпус 3 содержит в проходных отверстиях 308 соответствующее седло для размещения уплотнений (не показано) двух подающих трубопроводов 501 и трубопроводов 502 выпуска.
В соответствии с предпочтительным (неограничивающим) вариантом осуществления настоящего изобретения, первый полый корпус 3 имеет, по существу, форму параллелепипеда.
Согласно другому альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения первый полый корпус 3 имеет, по существу, трубчатую форму, согнутую назад на саму себя с образованием катушки, увеличивающей поверхность теплообмена (не показана).
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, первый полый корпус 3 изготовлен из материала с высоким коэффициентом теплообмена для повышения эффективность теплообмена без риска достижения слишком высокой температуры (благодаря защите со стороны второго полого корпуса 2).
Как упоминалось ранее, второй полый корпус 2 содержит переднюю стенку 201, заднюю стенку 202, две боковые части 203, верхнюю часть 204 и дно 210.
Дно 210 второго полого корпуса 2 предпочтительно имеет сечение А впуска, которое больше, чем сечение В выпуска верхней части 204, для забора воздуха из помещения и принуждения его течения в проточный канал С2, образованный соответствующими стенками первого 3 и второго 2 полого корпуса в направлении F, проходящем от сечения А впуска к сечению В выпуска.
Таким образом, дно 210 полностью открыто для того, чтобы сечение А впуска было максимально большим.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, второй полый корпус 2 содержит закругление 205, которое соединяет переднюю стенку 201 с верхней частью 204. В соответствии с вариантом осуществления модуль 1 содержит шесть вершин 206.
Следует отметить, что второй полый корпус 2 имеет пару проходных отверстий 4, выполненных в соответствующих противоположных боковых частях 203 в верхней области, образующей верхнюю часть 204, причем эти отверстия противоположны и соосны друг другу.
Второй полый корпус 2 также имеет два других проходных отверстия 4, выполненных в соответствующих противоположных боковых частях 203 в нижней области, образующей основание 210, причем эти отверстия противоположны и соосны друг другу.
Таким образом, первый 3 и второй 2 полые корпуса имеют две пары отверстий 308, 4, выполненных на соответствующем верхнем конце 304, верхней части 204, и на нижнем конце 305, дне 210, расположенных в собранном модуле 1 соосно друг другу для формирования соответствующего единого сквозного канала, который может быть соединен с подающими трубопроводами 501 и трубопроводами 502 выпуска теплообменной текучей среды.
Следует отметить, что две пары отверстий 4 второго полого корпуса 2 имеют диаметр D4, который больше диаметра D308 соответствующих двух пар отверстий 308 первого полого корпуса 3 (см. фиг. 2С).
Этот признак обеспечивает возможность всегда контролировать герметичные закрывающие зоны (и уплотнения, как описано более подробно ниже) первого полого корпуса 3 при его соединении с подающими и трубопроводами теплообменной выпуска текучей среды.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения второй полый корпус 2 изготовлен из материала с низким коэффициентом теплообмена для уменьшения тепловых потерь. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения второй полый корпус 2 может быть изготовлен также из дерева.
Следует отметить, что второй полый корпус 2 образует внутреннюю поверхность 2А, представляющую собой сумму поверхностей, обращенных к внутреннему объему второго полого корпуса 2, наружную поверхность 2В, представляющую собой сумму поверхностей, обращенных к наружной стороне излучающего модуля 1, и толщину р2.
Как упоминалось выше, второй полый корпус 2 имеет сечение А впуска и сечение В выпуска воздуха.
Сечение А впуска больше сечения В выпуска, что способствует эффекту "дымохода", обеспечивающему возможность забора холодного воздуха от основания излучающего модуля 1 и перемещения его вверх к сечению В выпуска.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения сечение А впуска имеет протяженность поверхности, равную таковой для всего дна 210 второго полого корпуса 2. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, сечение А впуска меньше поверхности дна 210 второго излучающего корпуса 2.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения сечение В выпуска определяется прорезями 207, по существу прямоугольными по форме, но с полукруглыми участками вместо коротких боковых частей, выполненными на головке 204. В соответствии с этим вариантом осуществления, максимальное направление протяженности прорези 207 соответствует поперечной протяженности L модуля 1. Согласно другому варианту осуществления (не показан), сечение В выпуска имеет множество круговых прорезей.
Первый полый корпус 3 и второй полый корпус 2 соединены по меньшей мере в одной точке и представляют собой одно целое друг с другом.
Как показано на фиг. 2А, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения наружная поверхность задней стенки 302 первого полого корпуса 3 ограничена внутренней поверхностью задней стенки 202 второго полого корпуса 2. Согласно предпочтительному варианту осуществления, поверхность задней стенки 302 первого полого корпуса 3 меньше поверхности задней стенки 202 второго полого корпуса 2.
Согласно другому варианту осуществления (не показан), первый полый корпус 3 может висеть на головке 204 второго полого корпуса 2 так, чтобы иметь большую поверхность теплообмена.
Первый полый корпус 3 и второй полый корпус 2 соединены так, чтобы сформировать внутреннюю камеру С, характеризующуюся объемом, равным разности объемов второго полого корпуса 2 и первого полого корпуса 3.
Внутренняя камера С имеет заборную зону С1, представленную частью внутренней камеры С рядом с сечением А впуска второго полого корпуса 2 и с дном 305 первого полого корпуса 3. В заборной зоне С1 воздух затягивается за счет эффекта "дымохода", и воздух имеет возможность движения дальше в сторону проточного канала С2.
В частности, задняя стенка 302 первого полого корпуса 3 соединена и расположена в контакте с задней стенкой 202 второго полого корпуса 2.
В этом случае проточный канал С2 определяется зазором между соответствующими передними стенками 301, 201 и боковыми частями 303, 203 первого 3 и второго 2 полых корпусов.
Вкратце, проточный канал С2 имеет продольную протяженность, измеренную вдоль направления, параллельного оси продольной протяженности V модуля 1, которая определяет длину 1 проточного канала С2, и поперечную протяженность, которая определяет с протяженностью в глубину сечение С течения воздуха.
Таким образом, длина l проточного канала С2 равна размеру первого полого корпуса 3, измеренному вдоль продольной протяженности V модуля 1.
Следует отметить, что проточный канал С2 определяется разностями размеров двух полых корпусов 2, 3, измеренных вдоль осей протяженности Т и L (глубина и поперечный размер). Согласно предпочтительному варианту осуществления проточный канал С2 имеет поперечное сечение С, по существу, в форме "U". Сечение С содержит часть, расположенную между передними стенками 201 и 301 первого полого корпуса 3 и второго полого корпуса 2, и две части, симметричные относительно поперечной оси излучающего модуля 1, расположенные между двумя боковыми частями 203 и 303 первого полого корпуса 3 и второго полого корпуса 2.
Длина l проточного канала С2 предпочтительно равна размеру первого полого корпуса 3, измеренному вдоль его продольной протяженности.
Внутренняя камера С содержит зону С3 выпуска, представленную частью внутренней камеры С рядом с сечением В выпуска второго полого корпуса 2 и с головкой 304 первого полого корпуса 3.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, толщина р2 второго полого корпуса 2 превышает толщину р3 первого полого корпуса 3, которая должна быть меньше в достаточной степени для увеличения теплообмена между воздухом и теплообменной текучей средой.
Настоящее изобретение также относится к излучающему корпусу 5, полученному с помощью множества излучающих модулей 1 в соответствии с изобретением.
Фиг. 5 показывает излучающий корпус 5, содержащий множество излучающих модулей 1.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, каждый излучающий модуль 1 соединен с другими посредством трубопровода 501 (цельный) для подачи теплообменной текучей среды и посредством трубопровода 502 (цельный) для выпуска теплообменной текучей среды.
Подающий трубопровод 501 проходит через проходные отверстия 4 излучающего модуля 1 и через проходные отверстия 308 первого полого корпуса 3. Подающий трубопровод 501 имеет множество отверстий (показаны на фиг. 7), расположенных на участке трубопровода, расположенном внутри внутреннего объема первого полого корпуса 3. Отверстия на подающем трубопроводе 501 имеются, по меньшей мере, по одному на каждом из излучающих модулей 1 и обеспечивают гидравлическое соединение подающего трубопровода 501 и внутреннего объема первого полого корпуса 3.
Трубопровод 502 выпуска проходит через проходные отверстия 4 излучающего модуля 1 и через проходные отверстия 308 (имеющие уплотнения на каждом отверстии 308) первого полого корпуса 3. Трубопровод 502 выпуска имеет множество отверстий, расположенных на участке трубопровода внутри внутреннего объема первого полого корпуса 3. Проходные отверстия на трубопроводе выпуска имеются, по меньшей мере, по одному на каждом из излучающих модулей 1 и обеспечивают гидравлическое соединение трубопровода 502 выпуска и внутреннего объема первого полого корпуса 3.
Излучающий корпус 5 содержит множество гидравлических уплотнительных элементов между подающим трубопроводом 501 и трубопроводом 502 выпуска и первым полым корпусом 3 излучающего модуля 1.
Согласно одному из вариантов осуществления, показанному на фиг. 7 и 7а, эти уплотнительные элементы содержат уплотняющие втулки 400, действующие при их использовании также как разделители между предыдущим и последующим модулями 1.
Каждая втулка 400 образована двумя трубчатыми элементами 400А, расположенными соосно внутри друг друга (см. фиг. 6).
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, каждая втулка 400 имеет на двух открытых концах соответствующую кольцевую выемку 400С.
Наружный диаметр D400E каждой втулки 400 немного меньше диаметра D4 отверстий 4 второго корпуса 2, а внутренний диаметр D400N каждой втулки 400 (определяющий сквозной канал втулки 400) немного меньше диаметра D308 отверстий 308 первого корпуса 3, чтобы обеспечить соединение с питающими и выходными трубопроводами 501 и 502, в то время как наружная поверхность каждой втулки 400 входит в отверстие 4 второго корпуса 2 и прилегает к наружным стенкам первого корпуса 3.
Уплотнительное кольцо 400В расположено в каждой кольцевой выемке 400С каждой втулки 400.
При использовании каждое уплотнительное кольцо 400С вставлено в концевую выемку 400С втулки 400 и контактирует с ней, наружной стенкой первого корпуса 3 и внешней поверхностью трубопровода впуска 501 или выпуска 502.
Таким образом, каждая втулка 400 выполняет двойную функцию: функцию разделителя модулей 1, расположенного перед каждым из них и после каждого из них, и функцию уплотнительного элемента для текучей среды, поскольку она удерживает (благодаря уплотнительным кольцам) первый корпус 3, а также трубопроводы 501 и 502 впуска и выпуска (в которых протекает текучая среда) изолированными относительно соответствующих вторых корпусами 2.
В соответствии с непоказанным на чертежах вариантом осуществления, излучающий корпус 5 также содержит крепежный узел для закрепления излучающего корпуса 5 на опорной стене. Согласно другому варианту осуществления, излучающий корпус 5 располагают на опорной поверхности на множестве разделителей, которые позволяют воздуху проникать снизу, удерживая второй полый корпус 2 поднятым над опорной поверхностью.
Поставленные проблемы решаются благодаря излучающему модулю с конструкцией, описанной ниже.
Комбинация первого корпуса, предназначенного для циркуляции теплообменной текучей среды, и второго корпуса, выполняющего функцию кожуха первого корпуса и в то же время выполняющего функцию "дымохода" для потока воздуха снизу вверх, обеспечивает различные преимущества:
- оптимизируется воздушный поток с повышением эффективности излучающего корпуса даже при более низкой температуре текучей среды;
- уменьшается воздействие внешних факторов на поток воздуха, предназначенного для нагревания;
- обеспечивается большая свобода в выборе внешнего вида варианта осуществления излучающего корпуса;
- обеспечивается возможность использования различных материалов на двух корпусах с различными характеристиками коэффициентов теплообмена для обеспечения оптимизации теплообмена в потоке воздуха.