БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к теплотехнике, касается теплообменных и теплопередающих устройств, а именно трубчатых биметаллических теплопередающих устройств, и может использоваться в системах водяного отопления жилых и производственных зданий.
Уровень техники
Известен теплопередающий элемент, состоящий из металлической трубы и пакета оребряющих пластин, каждая из которых имеет центральное отверстие с отбортованным по периметру краем, а труба вставлена в пакет пластин и скреплена с ним при обеспечении заданного шага между пластинами вдоль трубы. При этом крайние пластины пакета и труба скреплены сварными соединениями, а промежуточные пластины и труба скреплены паяными соединениями, образуя паяно-сварное соединение трубы и пакета пластин. Кроме того, оребряющие пластины имеют не менее двух вырубленных и отогнутых перпендикулярно плоскости пластины зубца на высоту, соответствующую расстоянию между пластинами в пакете (Патент RU№2067737 С1, М.кл. F28F 1/24, F28F 1/36).
Признаки известного радиатора, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в наличии трубы и пакета оребряющих пластин, каждая из которых имеет центральное отверстие с отбортованным по периметру краем, а труба вставлена в пакет пластин и скреплена с ним при обеспечении заданного шага между пластинами вдоль трубы.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в использовании отбортовки для скрепления оребряющих пластин с трубой; в использовании не менее двух вырубленных и отогнутых перпендикулярно плоскости пластины зубцов на высоту, соответствующую расстоянию между пластинами в пакете, для обеспечения заданного шага между пластинами; в неполном использовании теплоотдающей наружной поверхности трубы; в отсутствии кожуха теплообменного модуля.
Известен трубчатый теплопередающий модуль (прототип), содержащий кожух и размещенный в кожухе трубчатый теплопередающий элемент с оребрением, который включает как минимум одну металлическую трубу и пакет оребряющих пластин с шайбами, расположенными между пластинами и обеспечивающими заданный шаг между пластинами, определяемый толщиной шайбы, при этом каждая шайба выполнена из алюминия, имеет форму вертикально вытянутого ромба со сглаженными тупыми углами и скреплена с оребряющими пластинами, кожух в своих противоположных вертикальных стенках имеет как минимум два соосных отверстия, а каждая оребряющая пластина и каждая шайба имеют как минимум одно отверстие для размещения в них упомянутой трубы, которая через указанные отверстия вставлена в размещенный внутри кожуха пакет оребряющих пластин с шайбами и скреплена с шайбами (Патент RU№2314463, М.кл. F24H 3/00, F28F 1/12), дата публикации 2008.01.10).
Признаки известного модуля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в наличии трубы и пакета оребряющих пластин.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в использовании алюминиевых шайб для передачи тепла от трубы к оребряющим пластинам, что делает сложной технологию изготовления модуля по причине невозможности применения для этой цели экструзии.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в упрощении технологии изготовления теплопередающего элемента.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в выполнении алюминиевых частей биметаллического теплопередающего элемента такой формы, при которой возможно изготовление этих частей при помощи экструзии.
Достигается технический результат в заявленном обобщенном техническом решении задачи тем, что биметаллический теплопередающий элемент содержит как минимум одну стальную трубу, предназначенную для движения или нахождения в ней теплоносителя, и теплосъемную панель, представляющую собой две параллельно расположенные алюминиевые пластины, выполненные как одно целое, между которыми расположена стальная труба с обеспечением ее теплового контакта с этими пластинами при помощи алюминиевых элементов крепления, выполненных по форме трубы как одно целое с упомянутыми пластинами и охватывающих указанную трубу с натягом.
Достигается технический результат в первом варианте конкретного выполнения указанного обобщенного технического решения тем, что биметаллический теплопередающий элемент дополнительно содержит по крайней мере одну ребристую панель, выполненную из алюминия в виде пластины с ребрами, расположенными на одной стороне пластины, при этом своей другой стороной эта пластина соединена с наружной поверхностью пластины теплосъемной панели с обеспечением теплового контакта между ними, так что указанные ребра ребристой панели ориентированы вертикально в рабочем положении теплопередающего элемента.
Достигается технический результат во втором варианте конкретного выполнения указанного обобщенного технического решения тем, что биметаллический теплопередающий элемент дополнительно содержит ребристую панель, выполненную из алюминия как одно целое в виде полого параллелепипеда, имеющего две противоположные открытые грани, являющиеся его верхней и нижней гранями в рабочем положении теплопередающего элемента, и две пары боковых противоположных граней, выполненных в виде алюминиевых пластин, при этом внутри параллелепипеда параллельно граням его первой пары боковых противоположных граней расположены две дополнительные алюминиевые пластины, между каждой из которых и ближайшей к ней гранью первой пары противоположных граней параллелепипеда расположены алюминиевые ребра, ориентированные перпендикулярно упомянутым открытым граням параллелепипеда ребристой панели, а теплосъемная панель расположена внутри ребристой панели между указанными дополнительными пластинами этой панели с обеспечением теплового контакта между этими дополнительными пластинами и соответствующими пластинами теплосъемной панели, при этом стальная труба расположена в плоскости, параллельной упомянутым открытым граням параллелепипеда ребристой панели, а в алюминиевых пластинах второй пары боковых противоположных граней параллелепипеда ребристой панели выполнены отверстия, через которые проходит упомянутая стальная труба.
Достигается технический результат в третьем варианте конкретного выполнения указанного обобщенного технического решения тем, что биметаллический теплопередающий элемент дополнительно содержит ребристую панель, выполненную из алюминия как одно целое в виде полого параллелепипеда, имеющего две противоположные открытые грани, являющиеся его верхней и нижней гранями в рабочем положении теплопередающего элемента, и две пары боковых противоположных граней, выполненных в виде алюминиевых пластин, при этом внутри параллелепипеда параллельно граням его первой пары боковых противоположных граней расположена одна дополнительная алюминиевая пластина, между этой пластиной и первой гранью первой пары боковых противоположных граней параллелепипеда расположены алюминиевые ребра с ориентацией их плоскостей перпендикулярно упомянутым открытым граням параллелепипеда ребристой панели, а теплосъемная панель расположена внутри ребристой панели между указанной дополнительной пластиной и второй гранью первой пары боковых противоположных граней параллелепипеда с обеспечением теплового контакта между этой дополнительной пластиной и соответствующей пластиной теплосъемной панели, при этом стальная труба расположена в плоскости, параллельной упомянутым противоположным открытым граням параллелепипеда ребристой панели, а в алюминиевых пластинах второй пары боковых противоположных граней параллелепипеда ребристой панели выполнены отверстия, через которые проходит упомянутая стальная труба.
Новые признаки заявленного обобщенного технического решения заключаются в наличии теплосъемной панели, представляющей собой две параллельно расположенные алюминиевые пластины, выполненные как одно целое, между которыми расположена стальная труба с обеспечением ее теплового контакта с этими пластинами при помощи алюминиевых элементов крепления, выполненных по форме трубы как одно целое с упомянутыми пластинами и охватывающих указанную трубу с натягом.
Новые признаки вариантов конкретного выполнения обобщенного технического решения заключаются в наличии ребристой панели в трех упомянутых вариантах ее конкретного выполнения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1÷3 схематично показано обобщенное техническое решение биметаллического теплопередающего элемента в его рабочем (вертикальномположении, при этом на фиг.1 показано вертикальное поперечное сечение варианта 1 выполнения элементов крепления трубы, на фиг.2 показано вертикальное поперечное сечение варианта 2 выполнения элементов крепления трубы, а на фиг.3 показан вид сверху на фиг.1 и 2; на фиг.4 и 5 схематично показан первый вариант конкретного выполнения указанного обобщенного технического решения теплопередающего элемента в его рабочем (вертикальном) положении, при этом на фиг.4 показано вертикальное поперечное сечение, а на фиг.5 - вид сверху на фиг.4; на фиг.6÷8 схематично показан второй вариант конкретного выполнения указанного обобщенного технического решения теплопередающего элемента в его рабочем (вертикальном) положении, при этом на фиг.6 показано вертикальное поперечное сечение, на фиг.7 - вид сверху на фиг.6, а на фиг.8 - аксонометрия; на фиг.9 схематично показан третий вариант конкретного выполнения указанного обобщенного технического решения теплопередающего элемента в его рабочем (вертикальном) положении, а именно, вертикальное поперечное сечение.
Осуществление полезной модели
Биметаллический теплопередающий элемент в варианте обобщенного технического решения задачи (фиг.1, 2 и 3) содержит как минимум одну стальную трубу 1 (показано две трубы), расположенную горизонтально в рабочем положении теплопередающего элемента и предназначенную для движения или нахождения в ней теплоносителя, и теплосъемную панель 2, представляющую собой две параллельно расположенные алюминиевые пластины 2(1) и 2(2), выполненные как одно целое. При этом пластины 2(1) и 2(2) расположены вертикально в рабочем положении теплопередающего элемента, а труба 1 (каждая труба) расположена между пластинами 2(1) и 2(2) с обеспечением ее теплового контакта с этими пластинами при помощи алюминиевых элементов крепления 3, выполненных по форме трубы 1 как одно целое с пластинами 2(1) и 2(2) и охватывающих трубу 1 с натягом. При этом каждый элемент крепления 3 может быть выполнен в двух вариантах: в варианте двух частей цилиндров или, конкретно, полуцилиндров 3(1), как показано на фиг.1, в этом случае пластины 2(1) и 2(2) для обеспечения технологической цельности конструкции теплосъемной панели 2 соединены между собой при помощи связующих пластин 4; и в варианте единого цилиндра 3(2), как показано на фиг.2, в этом случае технологическая цельность конструкции теплосъемной панели 2 обеспечивается соединением пластин 2(1) и 2(2) при помощи указанных цилиндров 3(2).
Биметаллический теплопередающий элемент в первом варианте конкретного выполнения обобщенного технического решения (фиг.4, 5) содержит все конструктивные элементы 1÷4, описанные выше и показанные на фиг.1÷3, а также дополнительно содержит ребристую панель 5, выполненную как одно целое из алюминия в виде пластины 5(1) с ребрами 5(2), расположенными на одной стороне пластины. Другой своей стороной пластина 5(1) соединена с наружной поверхностью пластины 2(2) теплосъемной панели 2 с обеспечением теплового контакта между ними, так что указанные ребра 5(2) ребристой панели 5 ориентированы вертикально в рабочем положении теплопередающего элемента.
Биметаллический теплопередающий элемент во втором варианте конкретного выполнения обобщенного технического решения (фиг.6, 7, 8) содержит все конструктивные элементы 1÷4, описанные выше и показанные на фиг.1÷3 (при этом для удобства сборки на фиг.6, 7 и 8 показан вариант с двумя идентичными теплосъемными панелями), а также дополнительно содержит ребристую панель 5, выполненную из алюминия как одно целое в виде полого параллелепипеда. Последний имеет две противоположные открытые грани 6, являющиеся его верхней и нижней гранями в рабочем положении теплопередающего элемента, и две пары боковых противоположных граней 7 и 8, выполненных в виде алюминиевых пластин. Внутри параллелепипеда параллельно граням 7 его первой пары боковых противоположных граней расположены две дополнительные алюминиевые пластины 9, пространство между которыми образует пенал. Между каждой из дополнительных пластин 9 и ближайшей к ней гранью 7 первой пары противоположных граней параллелепипеда расположены алюминиевые ребра 10, ориентированные перпендикулярно упомянутым открытым граням 6 параллелепипеда ребристой панели. При этом теплосъемная панель (каждая теплосъемная панель в случае двух теплосъемных панелей, как показано на фиг.6, 7 и 8) расположена внутри ребристой панели между указанными дополнительными пластинами 9 этой панели (т.е. в упомянутом пенале) с обеспечением теплового контакта между этими дополнительными пластинами 9 и соответствующими пластинами 2(1) и 2(2) теплосъемной панели. Что касается стальной трубы 1, то она расположена в плоскости, параллельной упомянутым открытым граням 6 параллелепипеда ребристой панели, а в алюминиевых пластинах 8 второй пары боковых противоположных граней параллелепипеда ребристой панели выполнены отверстия (не показаны), через которые проходит упомянутая стальная труба.
Биметаллический теплопередающий элемент в третьем варианте конкретного выполнения обобщенного технического решения (фиг.9) содержит все конструктивные элементы 1÷4, описанные выше и показанные на фиг.1÷3 (при этом для удобства сборки на фиг.9 показан вариант с двумя идентичными теплосъемными панелями), а также дополнительно содержит ребристую панель 5, выполненную из алюминия как одно целое в виде полого параллелепипеда. Отличается данный вариант выполнения ребристой панели от описанного выше второго варианта тем, что ребристая панель 5 имеет только одну дополнительную пластину 9, при этом ребра (на фиг.9 не обозначены) расположены между этой пластиной и первой гранью 7(1) первой пары 7 боковых противоположных граней параллелепипеда, а теплосъемная панель расположена в пенале, т.е. между указанной дополнительной пластиной 9 и второй гранью 7(2) первой пары 7 боковых противоположных граней параллелепипеда. В остальном конструкции второго и третьего вариантов идентичны.
Изготовление биметаллического теплопередающего элемента в варианте обобщенного технического решения (фиг.1, 2, 3) осуществляют в два этапа. Сначала в едином технологическом процессе (при помощи экструзии) изготавливают теплосъемную панель 2. Затем в элементах крепления 3 с натягом по отношению к этим элементам размещают стальную трубу 1 (или трубы). В варианте выполнения элементов крепления в виде полуцилиндров (фиг.1) натяг обеспечивается выполнением внутреннего диаметра полуцилиндров 3(1) несколько меньшим по отношению к внешнему диаметру трубы 1, которую при этом просто забивают во внутреннюю полость указанных полуцилиндров. В варианте выполнения элементов крепления в виде полных цилиндров (фиг.2) натяг обеспечивается дорнованием, т.е. небольшим деформированием трубы 1 в направлении увеличения ее диаметра после ее свободного размещения в цилиндре элемента крепления 3(2).
Изготовление биметаллического теплопередающего элемента в первом варианте конкретного выполнения обобщенного технического решения (фиг.4, 5) осуществляют в четыре этапа. Первые два этапа идентичны тем, которые описаны выше в обобщенном варианте. На третьем этапе в едином технологическом процессе (при помощи экструзии) изготавливают ребристую панель 5, которую затем (четвертый этап) соединяют с теплосъемной панелью. Соединение является механическим и осуществляется при помощи болтов с использованием невысыхающей смазки (для улучшения теплопередачи).
Изготовление биметаллического теплопередающего элемента во втором и третьем вариантах конкретного выполнения обобщенного технического решения (фиг.6, 7, 8, 9) осуществляют в четыре этапа. Первые три этапа идентичны тем, которые описаны выше в первом варианте конкретного выполнения обобщенного технического решения задачи. На четвертом этапе в ребристую панель (или панели) вставляют с натягом теплосъемную панель. Указанный натяг обеспечивается некоторой разницей в размерах теплосъемной и ребристой панелей. При этом теплосъемную панель буквально забивают в пенал ребристой панели.
Работа биметаллического теплопередающего элемента заключается в следующем.
При движении нагретой воды по трубе (трубам) 1 тепло от стенок труб передается через элементы крепления 3 пластинам 2(1) и 2(2) теплосъемной панели 2. В варианте обобщенного решения задачи (ребра отсутствуют) тепло с поверхности указанных пластин непосредственно передается в воздух нагреваемого помещения. В вариантах конкретных выполнений технического решения (при наличии ребер) тепло от пластин теплосъемной панели 2 передается ребристой панели 5. Вследствие этого воздух, находящийся между ребрами ребристой панели 5, нагревается и поднимается вверх. Одновременно на его место снизу заходит холодный воздух, который затем нагревается между указанными ребрами и также поднимается вверх. Таким образом, осуществляется непрерывный нагрев воздуха между ребрами ребристой панели и непрерывное движение воздуха снизу вверх, обеспечивая тем самым конвективное нагревание воздуха помещения.