секция радиатора

Формула изобретения

1. Секция радиатора, имеющая верхний и нижний горизонтальные каналы для циркулирующего теплоносителя с резьбовыми отверстиями для установки радиаторных пробок или ниппелей, сообщенные между собой через вертикальный канал с поперечным сечением в виде замкнутого профиля, расположенного симметрично относительно плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, причем наружные и внутренние стенки упомянутого замкнутого профиля выполнены со скруглениями, и оребрение, элементы которого расположены в упомянутой плоскости, отличающаяся тем, что контур поперечного сечения вертикального канала представляет собой фигуру, образованную двумя равнобочными трапециями с противоположно направленными меньшими основаниями и общим большим основанием, последнее расположено в плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, при этом меньшие основания трапеций выполнены каждое с трапециевидной впадиной, причем в плане форма проекции прямолинейных участков фронтальных стенок вертикального канала совпадает с формой проекции диаметрального сечения стенок горизонтального канала, при этом упомянутая плоскость симметрии расположена перпендикулярно продольной оси последнего.

2. Секция радиатора по п. 1, отличающаяся тем, что отношение высоты каждой из упомянутых равнобочных трапеций к полусумме ее оснований составляет от 0,4 до 0,6 при отношении большего и меньшего оснований от 1,1 до 1,3, при этом отношение высоты трапеции, соответствующей трапециевидной впадине, к полусумме оснований этой трапеции составляет от 0,7 до 1,0 при отношении большего и меньшего оснований от 1,6 до 1,8, причем в направлении, перпендикулярном плоскости разъема литейной формы секции радиатора, минимальная ширина проходного сечения вертикального канала составляет от 0,2 до 0,4 максимальной ширины последнего.

3. Секция радиатора по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что выпуклые части контура поперечного сечения вертикального канала выполнены каждая со скруглением по радиусу.

4. Секция радиатора по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что упомянутый замкнутый профиль имеет впадины, выполненные каждая со скруглением по радиусу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области отопления, в частности к отопительным приборам систем центрального и местного отопления.

Известен чугунный двухканальный радиатор типа М-140 (Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Учебник для вузов /В.М. Гусев, И.И. Ковалев, В.А. Потрошков, под ред. В.М. Гусева. - Л.: Стройиздат. Ленингр. отделение, 1981. - С. 110). Каждая секция радиатора имеет верхний и нижний горизонтальные каналы для циркулирующего теплоносителя с резьбовыми отверстиями для установки радиаторных проток или ниппелей, сообщенные между собой через два вертикальных канала эллиптического сечения.

К недостаткам чугунной секции радиатора типа М-140 можно отнести достаточно большую металлоемкость, что является общим недостатком чугунных радиаторов и связано с хрупкостью чугуна, обуславливающей значительную толщину стенки секции радиатора (например, 4-6 мм). Кроме того, наличие двух вертикальных каналов эллиптического сечения усложняет конструкцию секции радиатора и необходимую для изготовления секции радиатора модельно-опочную оснастку.

Известен чугунный радиаторный блок для систем отопления, содержащий оребренные вертикальные колонки обтекаемой формы, соединенные горизонтальными каналами (авт. св. SU 198602, МПК F 24 D 1967 г.). Оребренные вертикальные колонки выполнены с трапециевидным поперечным сечением, большее основание которого очерчено по кривой радиусом, равным половине большего основания трапеции. При этом отношение высоты трапеции к полусумме ее оснований составляет от 1,8 до 2,0 при отношении размеров большего и меньшего оснований от 2,2 до 2,4. Известное устройство обеспечивает, в частности, повышение теплоотдачи и снижение веса радиаторного блока.

Недостатком известного устройства является достаточно сложная конструкция, что усложняет технологию изготовления стержней отливок.

Известен чугунный секционный отопительный прибор по авт. св. SU 214060 (МПК F 24 D, 1968 г.). Известное устройство выполнено в виде плоской плиты, составленной из секций, соединенных между собой ниппелями и имеющих горизонтальные каналы для пропуска теплоносителя. В одной из крайних секций горизонтальные каналы соединены между собой вертикальной колонкой. Горизонтальные каналы выполнены с ребрами, расположенными в общей вертикальной плоскости. Ребра выполнены с приливами, расположенными параллельно упомянутым каналам. Известное устройство обеспечивает уменьшение расхода металла на единицу тепломощности и увеличение лучистой составляющей теплоотдачи.

Известен отопительный прибор для систем центрального отопления с секциями, соединенными на ниппелях, причем секции выполнены в виде регистровых труб с крестообразными ребрами (авт. св. SU 223291, МПК F 24 D, 1968 г.). Известный отопительный прибор составлен из секций, каждая из которых состоит из верхней и нижней горизонтальных труб для прохода теплоносителя с отверстиями под ниппели на концах. Труба, создающая регистровое соединение, имеет эллиптическое поперечное сечение и проходит посередине секции. На регистровой трубе расположены крестообразные вертикальные ребра, служащие для дополнительной поверхности теплоотдачи. Наличие регистровых труб обеспечивает равномерность теплоотдачи по всей высоте вертикальных ребер.

Недостатком секций последних двух чугунных отопительных приборов являются достаточно большие габариты.

Известен радиатор, состоящий из разнотипных секций, имеющих одинаковые наружные габариты и одинаковые конфигурации фронтальных по отношению к радиатору поверхностей головок и наружных колонок секций (п. RU 2008571, МПК⁵ F 24 Н 3/00, 1994 г. ). При этом секции различных типов отличаются друг от друга отсутствием или наличием разного количества внутренних по отношению к радиатору теплообменных вертикальных колонок, а необходимый номинальный тепловой поток радиатора обеспечивается путем подбора комбинации секций различных типов. Секции радиатора имеют каждая вертикальные каналы эллиптического сечения.

Однако секции радиатора имеют достаточно сложную форму, что усложняет технологию изготовления стержней отливок.

Известен отопительный радиатор по п. RU 2024800 (МПК F 24 Н 3/00, 1994 г. ), содержащий секции с вертикальными теплообменными каналами прямоугольного сечения заданной длины и ширины, снабженные соосными с ними полыми вставками, образующими конвективные каналы, скрепленные между собой ниппелями с образованием зазора между соседними секциями. Ширина прямоугольного сечения теплообменного канала составляет от 0,6 до 0,7 длины этого сечения, а упомянутые вставки выполнены каждая из трубы прямоугольного сечения, ширина которого составляет от 0,45 до 0,6, а длина - от 0,5 до 0,65 соответствующих величин наружного теплообменного канала.

Однако секции радиатора имеют достаточно большие габариты, что ведет к загромождению отапливаемых помещений.

Известен радиатор отопительный чугунный типа МС-140М, серийно выпускаемый ОАО "Санлит" (Санкт-Петербург). Каждая секция радиатора имеет верхний и нижний горизонтальный каналы для циркулирующего теплоносителя с резьбовыми отверстиями для установки радиаторных пробок или ниппелей, сообщенные между собой через два вертикальных канала. Каждый вертикальный канал выполнен с поперечным сечением в виде замкнутого профиля, расположенного симметрично относительно плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора. Контур поперечного сечения вертикального канала имеет эллиптическую форму. Упомянутая плоскость симметрии расположена перпендикулярно плоскости, фронтальной по отношению к секции радиатора. Секция радиатора выполнена с продольным оребрением. Элементы оребрения расположены в плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, а также - в плоскостях расположения больших осей упомянутых эллиптических сечений.

Однако наличие двух вертикальных каналов эллиптического сечения усложняет конструкцию секции радиатора и необходимую для изготовления секции радиатора модельно-опочную оснастку. Кроме того, глубина секции радиатора, соответствующая ширине отливки в плоскости разъема литейной формы секции радиатора, позволяет разместить в унифицированной опоке шириной 676 мм и длиной 756 мм, устанавливаемой на широко распространенной в отрасли формовочной машине ПФ-4, только четыре литейные формы, что обуславливает достаточно большой расход формовочной земли из расчета на одну отливку.

Также известен радиатор типа 2К6ОП-500, серийно выпускаемый ОАО "Минский завод отопительного оборудования" (г. Минск). Отличие секции этого радиатора от секции вышерассмотренного радиатора типа МС-140М, по существу, состоит в меньшей ширине секции радиатора (60 мм вместо 108 мм) и в другом расположении оребрения. Данный радиатор наряду с элементами оребрения, расположенными в плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, имеет продольные элементы оребрения, расположенные вдоль фронтальных поверхностей секции радиатора.

Секция радиатора типа 2К6ОП-500 имеет те же недостатки, что и секция радиатора типа 140М. Так же, как у вышерассмотренной секции радиатора, эти недостатки обусловлены достаточно сложной конфигурацией отливки. Кроме того, к недостаткам секции радиатора можно отнести обусловленное особенностями конструкции небольшое расстояние между колонками смежных секций радиатора при их сборке в единый радиатор, что уменьшает лучистую составляющую теплоотдачи.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является секция радиатора чугунного отопительного серии Ч-2, серийно выпускаемого ОАО "Чебоксарский агрегатный завод" (г. Чебоксары). Известная секция радиатора имеет верхний и нижний горизонтальные каналы для циркулирующего теплоносителя с резьбовыми отверстиями для установки радиаторных пробок или ниппелей, сообщенные между собой через вертикальный канал с поперечным сечением в виде замкнутого профиля, расположенного симметрично относительно плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, и наружное продольное оребрение. Контур поперечного сечения вертикального канала представляет собой многоугольник, углы при вершинах которого выполнены каждый со скруглением по радиусу. Если не принимать во внимание литейные уклоны, то упомянутый многоугольник, по существу, представляет собой прямоугольник. Элементы оребрения расположены в плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, а также в вертикальных плоскостях, расположенных перпендикулярно упомянутой плоскости симметрии. Причем последняя расположена параллельно плоскости, фронтальной по отношению к секции радиатора, т.е. в плоскости, в которой расположены горизонтальные каналы. Секция радиатора выгодно отличается небольшой глубиной - 75 мм и практически не выступает за пределы подоконника, фактически сберегая полезную площадь помещения.

Однако вертикальный канал секции радиатора серии Ч-2 имеет поперечное сечение относительно большой площади, что снижает коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке радиатора. Кроме того, наличие множественного оребрения на лицевых поверхностях секции радиатора увеличивает металлоемкость последней и усложняет очистку лицевых поверхностей отливки секции радиатора. К недостаткам секции радиатора можно отнести относительно большую ширину отливки в плоскости разъема литейной формы секции радиатора, что так же, как у секции радиатора типа МС-140М, обуславливает достаточно большой расход формовочной земли из расчета на одну отливку. Вместе с этим относительно большая площадь поперечного сечения вертикального канала предполагает большую площадь поперечного сечения стержня, что обуславливает большую массу последнего и увеличение продолжительности его сушки. Таким образом, увеличиваются расход стержневой смеси и производственный цикл изготовления секции радиатора. Недостатком секции радиатора является также то, что плоскость разъема литейной формы секции радиатора проходит через оси знаков стержня и соответствующие им полости литейной формы, являющиеся базовыми при укладке стержней и сборке формы, в результате чего возможно возникновение разностенности и перекосов в отливках.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании секции радиатора, обеспечивающей интенсификацию теплоотдачи и снижение металлоемкости при одновременном обеспечении возможности при изготовлении секции радиатора максимального использования существующей производственной инфраструктуры, приспособленной к серийному выпуску чугунного радиатора типа МС-140М.

Эта задача решается благодаря тому, что в известной секции радиатора, имеющей верхний и нижний горизонтальные каналы для циркулирующего теплоносителя с резьбовыми отверстиями для установки радиаторных пробок или ниппелей, сообщенные между собой через вертикальный канал с поперечным сечением в виде замкнутого профиля, расположенного симметрично относительно плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, причем наружные и внутренние стенки упомянутого замкнутого профиля выполнены со скруглениями, и оребрение, элементы которого расположены в упомянутой плоскости, согласно изобретению контур поперечного сечения вертикального канала представляет собой фигуру, образованную двумя равнобочными трапециями с противоположно направленными меньшими основаниями и общим большим основанием. Последнее расположено в плоскости, геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора. При этом меньшие основания трапеций выполнены каждое с трапециевидной впадиной. В плане форма проекции прямолинейных участков фронтальных стенок вертикального канала совпадает с формой проекции диаметрального сечения стенок горизонтального канала. Такое выполнение секции радиатора позволяет, не увеличивая габаритов поперечного сечения колонки секции радиатора, увеличить смоченный периметр вертикального канала секции радиатора и тем самым интенсифицировать теплоотдачу секции радиатора. При этом заявляемая секция радиатора в сравнении с одноканальной секцией радиатора серии Ч-2, принятой в качестве прототипа, при тех же габаритах обеспечивает больший тепловой поток. Таким образом, заявляемая секция радиатора в сравнении с прототипом обеспечивает большую теплоотдачу. С другой стороны, тепловой поток, такой же как у прототипа, может быть получен при меньших габаритах секции радиатора, что позволяет снизить металлоемкость последней. Вместе с этим благодаря возможности уменьшения ширины и/или полной высоты секции радиатора изобретение позволяет существенно уменьшить габариты секции радиатора по фронту, что в совокупности со снижением массы секции радиатора облегчает обращение как с отдельно взятой секцией радиатора, так и с блоком соединенных посредством ниппелей секций радиатора, и обеспечивает повышение основных технико-экономических показателей секции радиатора. Кроме того, особенности выполнения секции радиатора позволяют при ее изготовлении снизить расход стержневой смеси и формовочной земли, сократить производственный цикл изготовления секции радиатора и повысить производительность труда при заливке форм и очистке отливок, что в совокупности со снижением металлоемкости секции радиатора позволяет снизить ее себестоимость.

Вместе с этим отношение высоты каждой из упомянутых равнобочных трапеций к полусумме ее оснований составляет от 0,4 до 0,6 при отношении большего и меньшего оснований от 1,1 до 1,3. При этом отношение высоты трапеции, соответствующей трапециевидной впадине, к полусумме оснований этой трапеции составляет от 0,7 до 1,0 при отношении большего и меньшего оснований от 1,6 до 1,8. Причем в направлении, перпендикулярном плоскости разъема литейной формы секции радиатора, минимальная ширина проходного сечения вертикального канала составляет от 0,2 до 0,4 максимальной ширины последнего. При таком соотношении размеров секция радиатора имеет оптимальную форму поперечного сечения колонки при одинаковой с прототипом глубине секции радиатора.

Кроме того, выпуклые части контура поперечного сечения вертикального канала выполнены каждая со скруглением по радиусу. Такая форма выполнения позволяет увеличить прочность и повысить жесткость секции радиатора.

В варианте выполнения упомянутый замкнутый профиль имеет впадины, выполненные каждая со скруглением по радиусу. Такая форма выполнения также позволяет увеличить прочность и повысить жесткость секции радиатора.

На фиг. 1 схематично показана секция радиатора, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - секция радиатора, вид А на фиг.1; на фиг.3 - продольное сечение горизонтального канала секции радиатора, разрез по Б-Б на фиг.1 (показан вариант выполнения контура поперечного сечения вертикального канала); на фиг. 4 - поперечное сечение вертикального канала секции радиатора, разрез по В-В на фиг.1, вариант выполнения; на фиг.5 и фиг.6 - то же, варианты выполнения (радиаторные пробки не показаны).

В варианте осуществления изобретения секция радиатора выполнена, например, из чугуна и имеет полый корпус 1 с верхним и нижним горизонтальными каналами "а" и "b" для циркулирующего теплоносителя с резьбовыми отверстиями для установки двух радиаторных глухих пробок 2 и двух радиаторных проходных пробок 3 с прокладками 4. Секция радиатора может быть соединена с другими такими же секциями посредством ниппелей (не показано) и, таким образом, может быть собран нагревательный прибор с требуемой теплоотдающей поверхностью.

Горизонтальные каналы сообщены между собой через вертикальный канал "с" с поперечным сечением в виде замкнутого профиля "d", расположенного симметрично относительно плоскости "е", геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора. В варианте выполнения поперечное сечение вертикального канала выполнено, как это изображено на фиг.3. Контур поперечного сечения вертикального канала представляет собой фигуру, образованную двумя равнобочными трапециями с противоположно направленными меньшими основаниями и общим большим основанием. При этом последнее расположено в плоскости "е", геометрически совмещенной с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора. Меньшие основания трапеций выполнены каждое с трапециевидной впадиной "f". Наружные и внутренние стенки замкнутого профиля "d" выполнены со скруглениями. В плане форма проекции прямолинейных участков фронтальных стенок (т.е. стенок, обращенных в сторону плоскости, фронтальной по отношению к секции радиатора) вертикального канала совпадает с формой проекции диаметрального сечения стенок горизонтального канала, как это показано, например, на фиг.4.

Такая форма выполнения вертикального канала позволяет при тех же габаритах в плане, как и у канала, например, прямоугольного сечения, существенно увеличить площадь вертикальных поверхностей теплоотдачи. Вместе с этим достигается уменьшение площади поперечного сечения вертикального канала и, следовательно, при отливке секции радиатора уменьшается площадь поперечного сечения стержня и расход стержневой смеси. Благодаря уменьшению площади поперечного сечения стержня и, соответственно, уменьшению его массы сокращается продолжительность процесса сушки стержня, что позволяет сократить производственный цикл изготовления секции радиатора.

В варианте выполнения отношение высоты каждой из упомянутых равнобочных трапеций к полусумме ее оснований составляет от 0,4 до 0,6 при отношении большего и меньшего оснований от 1,1 до 1,3. При этом отношение высоты трапеции, соответствующей трапециевидной впадине "f", к полусумме оснований этой трапеции составляет от 0,7 до 1,0 при отношении большего и меньшего оснований от 1,6 до 1,8. Причем в направлении, перпендикулярном плоскости разъема литейной формы секции радиатора, минимальная ширина проходного сечения вертикального канала "с" составляет от 0,2 до 0,4 максимальной ширины последнего в данном направлении.

Плоскость "е", геометрически совмещенная с плоскостью разъема литейной формы секции радиатора, расположена перпендикулярно продольной оси горизонтального канала (т.е. перпендикулярно плоскости, фронтальной по отношению к секции радиатора). В сравнении с прототипом, в котором плоскость разъема литейной формы секции радиатора расположена вдоль продольной оси горизонтального канала, такое выполнение позволяет существенно уменьшить ширину отливки в плоскости разъема литейной формы секции радиатора, благодаря чему обеспечивается возможность максимального использования площади опоки, что повышает производительность труда. При этом увеличивается выход годного металла, т.к. уменьшается масса литниковой системы по отношению к массе отливок, получаемых при одной заливке. Вместе с этим обеспечение возможности увеличения количества одновременно отливаемых секций радиатора позволяет существенно снизить расход формовочной земли, что в совокупности со снижением расхода стержневой смеси (см. выше) позволяет снизить себестоимость изготовления секции радиатора.

Секция радиатора выполнена с оребрением. Элементы оребрения "g" расположены в плоскости "е", т.е. в плоскости разъема литейной формы секции радиатора.

В варианте выполнения выпуклые части контура поперечного сечения вертикального канала "с" выполнены каждая со скруглением по радиусу R, как это показано на фиг.5. Этим достигается увеличение прочности и повышение жесткости секции радиатора.

В другом варианте выполнения впадины "f" замкнутого профиля "d" могут быть выполнены каждая со скруглением по радиусу R1. Благодаря этому также достигается увеличение прочности и повышение жесткости секции радиатора.

Возможен вариант выполнения, сочетающий в себе два последних варианта, как это показано на фиг.6.

Секция радиатора работает следующим образом.

При подключении секции радиатора к стояку системы отопления теплоноситель через одну из радиаторных проходных пробок 3 поступает в горизонтальный канал, например "а", затем по вертикальному каналу "с" - в другой горизонтальный канал "b" и через другую радиаторную проходную пробку 3 выходит из секции радиатора. При соединении секции радиатора посредством ниппелей с другими такими же секциями секция радиатора работает аналогично.

Выполнение секции радиатора с вертикальным каналом, имеющим поперечное сечение в виде замкнутого профиля, такого, как показано на фиг.4-6, позволяет увеличить смоченный периметр вертикального канала секции радиатора и способствует турбулизации потока теплоносителя. Благодаря увеличению смоченного периметра вертикального канала заявляемая секция радиатора в сравнении с секцией радиатора серии Ч-2, принятой в качестве прототипа, при тех же габаритах обеспечивает больший тепловой поток (выше теплоотдача). С другой стороны, тепловой поток, такой же, как у известной секции радиатора серии Ч-2, в заявляемой секции радиатора может быть получен при меньших габаритах последней, что позволяет снизить металлоемкость секции радиатора.

Благодаря обеспечению возможности уменьшения габаритов секции радиатора и, следовательно, снижению массы секции радиатора изобретение облегчает обращение с последней, например, при погрузке-разгрузке, транспортировке и монтаже. Кроме того, возможность уменьшения габаритов секции радиатора позволяет повысить производительность труда при ее изготовления, например, за счет возможности увеличения количества секций радиатора, одновременно размещаемых в очистном барабане.

При этом благодаря предлагаемой форме выполнения секции радиатора при изготовлении последней уменьшается расход стержневой смеси и формовочной земли и одновременно обеспечивается возможность увеличения выхода годного металла при литье. Кроме того, изобретение позволяет сократить производственный цикл изготовления секции радиатора благодаря сокращению продолжительности процесса сушки соответствующего стержня, вследствие уменьшения площади поперечного сечения последнего и, соответственно, уменьшения массы стержня.

Таким образом, благодаря особенности выполнения секции радиатора изобретение по сравнению с прототипом позволяет интенсифицировать теплоотдачу и снизить металлоемкость секции радиатора. Вместе с этим изобретение обеспечивает возможность существенного уменьшения габаритов секции радиатора, что в совокупности со снижением массы секции радиатора облегчает обращение с последней. Кроме того, изобретение позволяет при изготовлении секции радиатора существенно снизить расход стержневой смеси и формовочной земли, сократить производственный цикл изготовления секции радиатора и повысить производительность труда при заливке форм и очистке отливок, что в совокупности со снижением металлоемкости секции радиатора позволяет снизить ее себестоимость.