БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАДИАТОР ОТОПЛЕНИЯ С НИЖНИМ ПОДКЛЮЧЕНИЕМ К СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к отопительным приборам для систем центрального водяного отопления, в частности к секционным биметаллическим радиаторам, секции которых соединены проходными ниппелями, имеющим возможность подключения подводящих и отводящих труб снизу.
Из уровня известен металлический радиатор для систем центрального водяного отопления (патент RU на полезную модель №74695, опубл. 10.07.2008), содержащий крайнюю секцию и следующие за ней секции с горизонтальными трубопроводами. Секции соединены между собой сверху и снизу ниппелями. Секции содержат вертикальные трубопроводы, в частности, секция содержит вертикальный трубопровод, герметично соединенный в верхней части с приспособлением, к которому присоединено терморегулирующее устройство. Снизу радиатора расположен узел нижнего подключения к системе центрального водяного отопления с входным и выходным патрубками для теплоносителя. Между этими патрубками в месте соединения крайней секции с последующей секцией установлен глухой ниппель, чтобы исключить попадание в нее теплоносителя на выходе из радиатора.
Также известен секционный радиатор с нижним подключением (патент RU №192310, опубл. 12.09.2019), в котором нижнее подключение к системе отопления осуществляется посредством штуцеров, в качестве которых используют адаптеры, вкрученные в нижние части секции радиатора, выполненных с утолщением.
Известный радиатор может быть изготовлен из металла или алюминия, однако имеет резьбовое соединение, которое не всегда обеспечивает надежное нижнее подключение биметаллического и алюминиевого радиатора в процессе его некачественной установки или при аварийном перепаде давления в системе отопления.
Наиболее близким к предлагаемому является биметаллический радиатор отопления с нижним подключением (патент RU №197819, опубл. 29.05.2020), который включает, по меньшей мере, две секции, каждая с оболочкой из алюминиевого сплава, полученной литьем под давлением, и закладным элементом - стальным коллектором, и два штуцера, соответственно, для подвода и отвода теплоносителя, каждый штуцер соединен стыковой контактной сваркой с краем отверстия в выполненной без оболочки из алюминиевого сплава части нижнего горизонтального патрубка стального коллектора одной из двух состыкованных друг с другом секций, при этом нижний горизонтальный канал, образованный нижними горизонтальными патрубками стальных коллекторов двух секций, разделен перегородкой.
Известный радиатор не содержит резьбовых соединений элементов нижнего коллектора для подключения к системе отопления. Однако к недостаткам известного устройства можно отнести то, что контактная сварка осуществляется непосредственно самих металлических (стальных) штуцеров для подвода и отвода теплоносителя с горизонтальными патрубками коллектора, при этом штуцера вставлены в отверстия, выполненные в алюминиевых оболочках секций. Сварные швы штуцеров и отверстий коллекторов в известном радиаторе сокращают возможности их визуального контроля в процессе сварки, т.к. не могут исключать скрытые дефекты готовых радиаторов. Кроме того, реализуемое в известном устройстве сварное соединение штуцеров с отверстиями коллекторов создает высокий риск его повреждения в процессе монтажа в результате механического воздействия (удар, вертикальная нагрузка) и нарушения целостности шва при возникновении микротрещин, и, как следствие, его протечкам, или к обламыванию штуцера в месте его соединения с отверстием коллектора, что невозможно отремонтировать в условиях, отличных от заводских, а при ремонте приводит к повреждению алюминиевой оболочки секции. Кроме того, известная конструкция обеспечивает возможность только прямого соединения штуцера к коллектору, а это ограничивает возможности подключения радиатора к различным системам отопления, т.к. исключает возможность углового подключения. Также следует отметить, что известная конструкция, предполагающая только прямое соединение штуцеров с отверстиями коллекторов посредством сварного шва, влияет на потребительские свойства за счет высокого уровня шума в процессе работы радиатора.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение надежности соединения отверстий нижнего коллектора биметаллического секционного радиатора отопления к элементам подключения системы отопления, обеспечивающего повышение надежности в процессе монтажа и эксплуатации, улучшение потребительских свойств за счет снижения шума, улучшение ремонтопригодности и расширение ассортимента переходных соединительных элементов, которые могут быть использованы для подключения к системе отопления.
Поставленная задача решается тем, что заявляется биметаллический радиатор отопления с нижним подключением к системе отопления, состоящий из секций, каждая с оболочкой из алюминиевого сплава, полученная литьем под давлением, и закладным элементом, представленным стальным коллектором, имеющим входное и выходное отверстия для подвода и отвода теплоносителя через которые подключена система отопления посредством соединительных элементов, каждый из которых соединен стыковой контактной сваркой с краем отверстия нижнего горизонтального патрубка стального коллектора одной из состыкованных друг с другом секций, нижние горизонтальные патрубки которых образуют нижний горизонтальный канал, соединяющий вертикальные трубки стальных коллекторов секций, который разделен перегородкой, отличающийся тем, что в качестве соединительных элементов содержит бобышку, прикрепленную одним концом к краю отверстия краем отверстия нижнего горизонтального патрубка стального коллектора, а другим концом бобышка присоединена к штуцеру посредством посадки штуцера в полость бобышки.
Присоединение бобышки к штуцеру может быть осуществлено путем неразъемного соединения посредством контактной сварки или посредством резьбового соединения путем вкручивания штуцера в полость бобышки.
Выполнение соединительных элементов нижних горизонтальных патрубков крайней и последующей секции составными из бобышки и штуцера позволяет в процессе подготовки закладного элемента - стального коллектора осуществить контактную сварку края отверстия горизонтального патрубка с соответствующим торцом бобышки, обеспечив визуальный контроль качества сварного шва и возможность его испытания на герметичность путем помещения в ванну с водой и подачу во внутрь коллектора воздуха 30 bar. При этом проведение испытаний коллектора со сварным швом на герметичность возможно осуществить до присоединения штуцеров, а также до проведения процесса литья алюминиевого сплава с получением алюминиевой оболочки. Это снижает риск получения некачественного сварного шва в месте соединения горизонтального патрубка стального коллектора с торцом бобышки. Бобышка имеет внутренний диаметр больше, чем диаметр присоединяемого штуцера, что позволяет присоединить бобышку к штуцеру путем посадки штуцера в полость бобышки и осуществить сварное или резьбовое соединение. В результате такого конструктивного решения обеспечивается соосность штуцера и вертикального канала коллектора обеспечивая улучшение гидродинамических свойств за счет улучшения показателей ламинарности потока теплоносителя, а также за счет того, что внутренний диаметр бобышки больше, чем внутренний диаметр штуцера, что приводит к уменьшению давления на входе в полость бобышки, и, соответственно, к снижению шума, а следовательно, улучшает потребительские свойства радиатора.
Место присоединения бобышки к штуцеру находится выше плоскости с алюминиевой оболочкой радиатора, что обеспечивает возможность осуществления не только прямого соединения горизонтального патрубка коллектора со штуцером, но и осуществить угловое соединение, обеспечивая расширение возможностей подключения заявляемого радиатора к системам отопления, а также обеспечивает ремонтопригодность места соединения в условиях, отличных от заводских, в том числе в результате случайного нарушения целостности места соединения при монтаже радиатора.
Для дополнительного улучшения качества сварного шва, при неразъемном соединении штуцера с бобышкой, штуцер снабжен фаской, увеличивающей площадь контакта при формировании сварного шва с отверстием и вхождение штуцера в полость бобышки.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается составом соединительных элементов и способом их соединения друг с другом с получением комплексного технического результата - одновременное повышение надежности соединения отверстий нижнего коллектора биметаллического секционного радиатора отопления к элементам подключения системы отопления, повышение надежности в процессе монтажа и эксплуатации радиатора, улучшение его потребительских свойств за счет снижения шума, улучшение ремонтопригодности и расширение ассортимента переходных соединительных элементов, которые могут быть использованы для подключения к системе отопления.
Секционный биметаллический радиатор с нижним подключением к системе отопления может иметь два исполнения: левое и правое. В зависимости от этого термин «крайняя секция» применяется к секции, расположенной первой соответственно слева или справа, и нижний горизонтальный канал, которой имеет возможность соединения с входным патрубком узла нижнего подключения к системе отопления. Термин «последующая секция» применяется к секции, следующей за крайней, нижний горизонтальный канал которой имеет возможность соединения с выходным патрубком узла нижнего подключения к системе отопления.
Секции радиатора могут быть предпочтительно выполнены из алюминиевого сплава АК12М, изготовленными, например, из стали 10 или аналогичных углеродистых сталей.
Стальной коллектор, размещаемый в соответствующих секциях радиатора, может быть выполнен из стали 10 или аналогичных углеродистых сталей.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, но не ограничивается ими.
На фиг. 1 показан разрез крайней секции заявляемого радиатора с узлом нижнего подключения, через который осуществляется подача теплоносителя.
На фиг. 2 показан разрез узлов подачи и отвода теплоносителя крайней и последующей секции заявляемого радиатора.
На фиг. 3 - в разрезе показано направление движения теплоносителя, подключенного через узел нижнего подключения.
На фиг. 4 укрупненно показано соединение бобышки с отверстием горизонтального патрубка стального коллектора и со штуцером.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - крайняя секция,
2 - последующая секция,
3 - алюминиевая оболочка секций радиатора,
4 - стальной коллектор,
5 - алюминиевая оболочка стального коллектора,
6 - горизонтальный патрубок стального коллектора для нижнего подключения,
7 - отверстия горизонтальных патрубков стального коллектора,
8 - бобышка,
9 - сварной шов контактной сварки бобышки с отверстием стального коллектора,
10 - штуцер
11 - сварной шов бобышки со штуцером,
12 - перегородка,
13 - вертикальный патрубок стального коллектора.
Биметаллический секционный радиатор (фиг. 1, 2, 3) содержит крайнюю секцию 1, последующую секцию 2, каждая из которых снабжена закладным элементом - стальным коллектором 4, который имеет гидравлически сообщенные вертикальные патрубки 13 и верхний и нижний горизонтальные патрубки 6. Нижние горизонтальные патрубки 6 стального коллектора крайней секции 1 и последующей секции 2 снабжены отверстиями 7 и разделены перегородкой 12. Нижний горизонтальный патрубок 6 крайней секции является узлом нижнего подключения к системе отопления для подвода теплоносителя, которая осуществляется через отверстие 7, соединенное с концом бобышки 8, выполненной пустотелой и имеющей цилиндрическую форму, посредством контактной сварки с краями отверстия 7 с образованием сварного шва 9, которая осуществляется любым известным способом. Последующая секция 2 также содержит отверстие 7, идентичное отверстию 7 горизонтального патрубка 6 крайней секции, для неразъемного соединения контактной сваркой с собственной бобышкой 8 с образованием сварного шва 9. Внутренний диаметр бобышки 8 больше внутреннего диаметра штуцера 10, присоединяемого с другого конца бобышки 8 контактной сваркой с образованием сварного шва 11. Штуцер 10 имеет фаску, обеспечивающую вхождение присоединяемого конца штуцера 10 в полость бобышки 8. Стальной коллектор 4 снабжен алюминиевой оболочкой 5.
На фиг. 1-3 показано прямое соединение штуцера 10 с бобышкой 8, т.е. составные части соединительного элемента размещены соосно, перпендикулярно оси горизонтального патрубка 6 и параллельно оси вертикального патрубка 13 стального коллектора 4. Таким образом, конструктивно заявляемый биметаллический радиатор с нижним подключением к системе отопления содержит составной соединительный элемент в виде штуцера 10 и бобышки 8, один конец которой неразъемно соединен с краями соответствующих отверстий 7 горизонтальных патрубков 6 стального коллектора 4 на двух крайних смежных секциях - крайняя секция 1 и последующая секция 2.
Аналогично может быть осуществлено угловое соединение штуцера 10 с бобышкой 8. Также в другом примере конкретного выполнения соединение штуцера 10 с бобышкой 8 может быть разъемным, например, резьбовым, осуществляемым вкручиванием конца штуцера с наружной резьбой в полость бобышки, снабженной внутренней резьбой (не показано).
Заявляемый радиатор собирают следующим образом. Сначала сваривают закладной элемент-стальной коллектор 4 из труб, изготовленных из стали 10. Транспортируют сваренный коллектор 4 к сверлильному станку (межосевое расстояние 500, 350, 300, 200 мм), устанавливают в пневматические зажимы сверлильного станка, зажимают и сверлят составным сверлом ∅17 мм-24мм. Затем устанавливают стальной коллектор 4 в электроды сварочной машины контактной сварки сопротивлением, устанавливают бобышку 8 на сварочный электрод сварочной машины и осуществляют сварку отверстия 7 с концом бобышки 8 с формированием сварочного шва 9. Стальной коллектор 4 с бобышкой 8 с приваренной к отверстию 7, передают на ванну испытания на герметичность для чего фиксируют стальной коллектор 4 в пневматических зажимах, опускают в воду и подают сжатый воздух во внутрь коллектора 30 bar. После проведения испытаний на герметичность, транспортируют стальной коллектор 8 на участок заливки алюминиевым сплавом с формированием алюминиевой оболочки 5 стального коллектора 4 в литейной машине высокого давления. Полученную отливку передают на участок механической обработки, которую осуществляют шлифованием бесконечной лентой, после чего отправляют отшлифованную отливку на обработку на фрезерном станке, где производят цикл фрезерования до полного открытия отверстия в бобышке 8. Полученную фрезерованную секцию 1 направляют на сварочную машину контактной сварки сопротивлением, устанавливают штуцер 10 на сварочный электрод сварочной машины и производят цикл сварки штуцера 10 с отверстием бобышки 8, после чего направляют сваренную секцию коллектора на ванну испытания на герметичность. После этого готовый стальной коллектор 4 с бобышкой 8 и штуцером 10 для секций 1 и 2, выполненных литьем из алюминиевого сплава АК12М, передают на линию сборки радиаторов.
Полученные в процессе литья секции радиатора собирают известными способами, между горизонтальными патрубками 6 стальных коллекторов 4 секций 1 и 2 устанавливают перегородку 12. Теплоноситель поступает в радиатор через штуцер 10 крайней секции 1, проходит через переменное сечение, сформированного разницей внутренних диаметров штуцера 10 и бобышки 8, в горизонтальный патрубок 6 крайней секции 1, проходит по гидравлически сообщенным вертикальным патрубками и верхним и нижним патрубкам стального коллектора 4 и выходит через бобышку 8 и штуцер 10 последующей секции 2. Направление движения теплоносителя показано на Фиг. 3.
Заявляемый биметаллический радиатор отопления с нижним подключением к системе отопления за счет наличия составного соединительного элемента, представленного бобышкой и штуцером, позволяет обеспечить достижение комплексного технического результата, выражающегося в одновременном повышении надежности сварных соединений, как в процессе монтажа, так и в процессе эксплуатации, в том числе в межсезонный период, т.е. антикоррозионную стойкость от воздействия конденсата на сварные швы, улучшение его потребительских свойств за счет снижения шума, улучшение ремонтопригодности и расширение ассортимента переходных соединительных элементов, которые могут быть использованы для подключения к системе отопления.