CZ299359B6

CZ299359B6 - Radiátor zvlášte pro vytápecí systémy s vysokou odolností vuci vnitrnímu tlaku

Info

Publication number: CZ299359B6
Application number: CZ0013299A
Authority: CZ
Inventors: Niboli@Silvestro
Original assignee: Fondital Spa
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2008-07-02
Also published as: EA199900037A3; UA59364C2; EA199900037A2; SI0932008T1; EP0932008A2; SK6199A3; ATE246793T1; ITTO980038A1; EA001710B1; PL330858A1; SK285469B6; EP0932008B1; EP0932008A3; PL193192B1; CZ13299A3; DE69910089D1

Abstract

Radiátor obsahuje alespon jeden modul (2), zahrnující trubkovou cást (3) s plochým prícným prurezem(4), protilehlé horní a dolní zakoncení (7, 8), která mají príslušné bocní fitinky (10) vyrovnány podél malé osy (Y) prícného prurezu (4) a žebrovanou cást (15), která tvorí jeden celek s bocní stenou (6) trubkové cásti (3). Žebrovaná cást (15) zahrnuje první žebra (11), vedoucí prímo z trubkové cásti (3), a druhá žebra (12), vedoucí prícne z príslušných celních žeber (13), jež vedou z trubkové cásti (3) a jsou kolmá na první žebra (11), pricemžžebra jsou vyrovnána s hlavní osou prurezu (X). Prícný prurez (4) má velikost (D), merenou podél hlavní osy (X), stejnou nebo menší než približne 45 % hloubky (P) modulu (2), také merené podél hlavníosy (X).

Description

Oblast techniky

Uvedený vynález se vztahuje k radiátoru, zejména k radiátoru z lehké slitiny, vhodnému pro instalování v civilních a průmyslových vytápěcích systémech, a vyznačující se konfigurací, vykazující vysokou odolnost vůči vnitřnímu tlaku.

Dosavadní stav techniky

Jak je známo, radiátory s moderním vytápěcím systémem mohou obsahovat určitý počet standardních modulů, uložených stranově vodotěsně k sobě a připojených k systému potrubí. Tyto moduly mohou být odlity z lehké slitiny a obsahují trubkovou část, kterou protéká teplosměnná kapalina, a žebrovanou část, která tvoří jeden celek s trubkovou částí a která odebírá teplo, přiváděné teplosměnnou kapalinou a toto teplo sdílí okolí konvekcí a sáláním.

Aby se umožnilo pevné, těsné spojení modulů, má trubková část obvykle plošný příčný průřez, jak je například ukázáno na obr. 1, který je obvykle neměnný po celé délce - výšce trubkové části a který je ve formě kosočtverečného či obdélníkového lichoběžníku, nebo lichoběžníku typu dvojitého rovnoramenného trojúhelníku, se zaoblenými okraji a maximálními příčnými rozměry, měřenými paralelně se dvěma svislými osami souměrnosti, označenými X - hlavní osa, to znamená paralelní s větším rozměrem, a Y - malá osa. Z koncových okrajů kosočtverce na opačných koncích hlavní osy X vedou dvě žebra, ze kterých vede několik příčných žeber, a další žebra vedou přímo z boční stěny trubkové části, zvláště ze stejných koncových okrajů jako zmíněná dvě žebra.

Radiátory, obsahující známé moduly výše zmíněného typu, mají nízkou odolnost vůči vnitřnímu tlaku. Zejména při tlakové zkoušce jsou známé radiátory zničeny při 1,4 až 2,4 MPa tlaku, zatímco radiátory, schopné odolávat vyšším tlakům, mají obvykle tlustší boční stěnu trubkové části, což zvyšuje jak jejich hmotnost tak i cenu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stávajícího stavu techniky jsou odstraněny radiátorem podle vynálezu obsahujícím alespoň jeden modul, který zahrnuje trubkovou část s plochým příčným průřezem, protilehlé horní a dolní zakončení, která mají příslušné boční fitinky vyrovnány podél malé osy Y příčného průřezu, a žebrovanou část, která tvoří jeden celek s boční stěnou trubkové části, kde žebrovaná část zahrnuje první žebra, vedoucí přímo z trubkové části a druhá žebra, vedoucí příčně z příslušných čelních žeber, jež vedou z trubkové části a jsou kolmá na první žebra, přičemž žebra jsou vyrovnána s hlavní osou X příčného průřezu, jehož podstatou je to, že příčný průřez má velikost D, měřenou podél hlavní osy X, stejnou nebo menší než přibližně 45 % hloub45 ky P modulu, také měřené podél hlavní osy X.

Podstatou je rovněž to, že kořenová část každého čelního žebraje bez žeber, a obsahuje několik příslušných výčnělků, spojujících čelní žebro jak s boční stěnou trubkové části, tak s příslušným druhým žebrem, neseným předním žebrem a přilehlým k trubkové části.

Podstatou je i to, že příčný průřez trubkové části má tloušťku stěny S, která se pohybuje v rozmezí přibližně od 2,4 mm do přibližně 4,5 mm.

Dále je podstatou také to, že příčný průřez trubkové části má velikost L, měřenou podél malé osy Y, stejnou nebo větší než přibližně 15 % velikosti D stejného příčného průřezu, měřené podél

-1 CZ 299359 B6 hlavní osy X, nebo že velikosti D a L, měřené podél hlavní osy X a malé osy Y každého příčného průřezu, jsou proměnlivé v axiálním rozsahu trubkové části, nebo jsou konstantní v celém axiálním rozsahu trubkové části.

Rovněž je podstatou i to, že alespoň podél axiální části trubkové části jsou uvedená první žebra, přičemž příčný průřez trubkové části má tvar pravoúhlého obdélníku se zaoblenými rohy a s nepatrně ven zakřivenými stranami, a že hloubka P modulu, měřená podél hlavní osy X příčného průřezu trubkové části, je přes 80 mm.

Záměrem uvedeného vynálezu je poskytnout levný a lehký radiátor pro civilní vytápěcí systémy, který může být odlit z lehké slitiny a který poskytuje jak pro účinnou výměnu tepla tak pro odolnost proti prasknutí vyšší počet Pa, než mají známé radiátory, např. přes 3 MPa. Geometrie umožňuje dosáhnout radiátorů, schopných odolávat vnitřním tlakům nad 3,5 až 4 MPa a zároveň schopných zachovat si poměrně tenkou stěnu trubkové části od 2,4 mm do 4,5 mm, a tudíž malou hmotnost a nízkou cenu, a dále schopných udržovat celkové rozměry modulu dokonale slučitelné s běžně užívanými vyhřívacími systémy.

Tyto neočekávané, výhodné vlastnosti, zjištěné experimentálně, jsou přičítány příznivému tlakovému rozložení, dosaženému geometrií uvedeného vynálezu, která, určena příslušnou kombinací rozměrových a tvarových parametrů, umožňuje trubkové části lépe rozložit pnutí, vyvolané vnitřním tlakem, a zároveň umožňuje žebrům aktivně přispět v absorbování alespoň částečného pnutí a tak zlepšit mechanickou odolnost trubkové části.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení radiátoru podle vynálezu, zvláště pro vytápěcí systémy s vysokou odolností vůči vnitřnímu tlaku, je znázorněno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 příčný průřez známého radiátorového modulu s vodní komorou ve tvaru čtyřúhelníku, obr. 2 různé příčné průřezy v různých výškách radiátorového modulu v souladu s uvedeným vynálezem, obr. 3 tři pohledy radiátorového modulu z obr. 2, obr. 3a podélný průřez, obr. 3b zadní pohled a obr. 3c boční pohled.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 2 a 3 je znázorněn radiátor i pro civilní a průmyslové vytápěcí systémy, a pro jednoduchost je zde zobrazen pouze jeden modul 2. Jak je známo, radiátor 1 může obsahovat jakýkoliv počet modulů 2, spojených těsně u sebe do skupiny a vzájemně nepropustných.

Pro tento účel obsahuje každý modul 2 trubkovou část 3, mající svislou podélnou osu a plochý radiální příčný průřez 4 a žebrovanou část 5, tvořící jeden celek s boční stěnou 6 trubkové části 3. Příčný průřez 4 je plochý tím, že obsahuje značně odlišné příčné rozměry, měřené paralelně s dvěma označenými svislými osami souměrnosti, osami X a Y. Přesněji, protože velikost osy X je větší než velikost osy Y, je osa X dále uváděna jako „hlavní osa“, a osa Y jako „malá osa“.

Opačná zakončení 7, 8 trubkové části 3, horní a dolní, jsou opatřena z boku příslušnými fitinky 10, vyrovnanými podél malé osy Y odpovídajícího příčného průřezu 4, to je s příslušnými osami souměrnosti, koaxiálními s osou Y příčného průřezu 4, umístěnou ve stejné výšce jako osy fitinků 10, to znamená ve stejné podélné poloze s ohledem k ose souměrnosti trubkové části 3 jako fitinky JO.

Každý modul 2 je přednostně zhotoven z lehké slitiny či podobného materiálu metodou vstřikování plastických hmot a pro tento účel je dolní zakončení 8 při použití otvíráno a zavíráno zná55 mým způsobem svařovanou zátkou 8a.

-2CZ 299359 B6

Žebrovaná část 5 obsahuje první počet žeber 1_1_, vedoucích přímo z trubkové části 3, a druhý počet žeber 12, vedoucích příčně z příslušných čelních žeber 13, která vedou z trubkové části 3 a jsou kolmá k žebrům 11. Celní žebra 13 jsou vyrovnána s hlavní osou X celého příčného průře5 zu 4 trubkové části 3.

Podle první charakteristiky vynálezu má každý příčný průřez 4 trubkové části 3 vnitřní velikost D, měřenou podél hlavní osy X, stejnou nebo menší než přibližně 45 % hloubky P modulu 2, také měřené paralelně s osou X odpovídajícího průřezu 4-viz obr. 2. To znamená, pro každý i o příčný průřez 4 platí následuj ící nerovnost:

(1) D < 0,45 P

Rovnice (1) se vztahuje zvláště na příčný průřez 4 v rovině C-C-viz obr. 2, to znamená na příčný průřez 4, odpovídající dolnímu konci - to znamená, že je nejbližší fitinku JO zakončení 8 žebrované části 15 trubkové části 3, určena podélnou částí trubkové části 3, opatřenou žebry 11.

Rovnice (1) se také vztahuje na zbytek žebrované části 1_5, až na to, že moduly 2, které jsou tvarovány vstřikováním - hodnota D, jak zná každý odborník na tuto technologii, musejí být dále sníženy o částku náležející určenému úhlu.

V závislosti na celkových rozměrech modulu 2 - celková délka nebo také výška trubkové části 3, která může být jakékoliv délky; a hloubka P, která musí být přes 80 mm, se tlouštíka S boční stěny 6 trubkové části 3 pohybuje nejlépe v rozmezí přibližně od 2,4 mm do 4,5 mm. Tyto hod25 noty se odvozují z průměrné tloušťky S, vypočtené jako aritmetický průměr dvou tlouštěk boční stěny 6 měřených na protilehlých bodech příslušného příčného průřezu 4.

Podle přednostní charakteristiky vynálezu má každý příčný průřez 4 trubkové části 3 velikost L, měřenou podél malé osy Y, která je stejná nebo větší než přibližně 15 % velikosti D stejného prů30 řezu příčného průřezu 4, měřené podél hlavní osy X. Tudíž platí následující rovnice:

(2) L > 0,15 D

Rovnice (2) se vztahuje zvláště na příčný průřez 4 v rovině C-C - viz obr. 2.

Podle třetí charakteristiky vynálezu má každé čelní žebro 13 kořenovou část 20 bez žeber 12 a vede z odpovídající části bez žeber U boční stěny 6 trubkové části 3. Kořenová část 20 každého čelního žebra 13 obsahuje několik příslušných výčnělků 22 po celé délce žebrované části 1_5 a výčnělky 22 jsou vytvořeny tak, aby spojovaly každé čelní žebro 1_3 jak s částí boční stěny 6 trubkové části 3, ze které kořenová část 20 vychází, tak s žebrem 12, které je nejblíže kořenové části 20, to znamená, které je přilehlé k trubkové části 3.

Nakonec, jak je zřetelně ukázáno na obr. 2, velikosti D a L, měřené podél hlavní osy X a malé osy Y každého příčného průřezu 4 se mohou měnit podél axiálního rozsahu trubkové části 3, nebo mohou zůstat konstantní podél celého axiálního rozsahu trubkové části 3, ovšem za předpokladu, že rovnice (1) a (2) jsou v souladu.

Přinejmenším podél celé žebrované části 15 může tudíž být příčný průřez 4 trubkové části 3 tvarován, jak je ukázáno v rovinách A-A a B-B na obr. 2, to je do tvaru obdélníku se zaoblenými rohy a s nepatrně ven zakřivenými stranami. Naopak v rovině C-C může mít podobu tvaru kosočtverce, avšak s odlišnými velikostními poměry mezi hlavní osou X a malou osou Y v souladu s rovnicemi (I) a (2).

Vynález bude nyní dále popsán na příkladu zkoušky.

-3 CZ 299359 B6

Příklad

Aby se zjistil skutečný rozdíl ve výkonnosti mezi popsaným radiátorem a běžným radiátorem, 5 bylo šest různých radiátorů, z nichž každý obsahoval dva těsně u sebe umístěné moduly, podrobeno hydraulické zkoušce.

Tři známé radiátory, z nichž dva vyrobené současným žadatelem a jeden zakoupen, měly příčný průřez, jak je ukázáno na obr. 1, hloubku P přes 80 mm a vnitřní velikost D vodní komoryío trubky, ve které proudí teplosměnná kapalina, stejnou nebo větší než 0,50 P, t.j. 50 % P - zvláště příčný průřez 4 v rovině C-C na obr. 2.

Tři uvedené radiátory a tři další podle tohoto vynálezu byly postupně testovány tak, že byly připojeny ke zkušebnímu obvodu, opatřenému pumpou s regulovatelnou hlavicí. Jakmile došlo ke spojení, tlak vody uvnitř každého radiátoru se postupně zvyšoval od 0,3 MPa při frekvenci

0,1 MPa za minutu až do chvíle, kdy radiátor praskl. Hodnoty tlaku byly průběžně sledovány za použití záznamového tlakoměru, a výsledky jsou ukázány v tabulce 1.

Tabulka 1

Radiátor Kritický tlak

Dosavadní stav techniky		Vynález
1	2	3	4	5	6
14 bar	15 bar	21 bar	35 bar	40 bar	38 bar
1,4 MPa	1,5 MPa	2,1 MPa	3,5 MPa	4 MPa	3,8 MPa

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Radiátor, obsahující alespoň jeden modul (2), zahrnující trubkovou část (3) s plochým příč30 ným průřezem (4), protilehlé horní a dolní zakončení (7, 8), která mají příslušné boční fitinky (10) vyrovnány podél malé osy (Y) příčného průřezu (4) a žebrovanou část (15), která tvoří jeden celek s boční stěnou (6) trubkové části (3), kde žebrovaná část (15) zahrnuje první žebra (11), vedoucí přímo z trubkové části (3), a druhá žebra (12), vedoucí příčně z příslušných čelních žeber (13), jež vedou z trubkové části (3) a jsou kolmá na první žebra (11), přičemž žebra jsou vyrov35 nána s hlavní osou (X) průřezu, vyznačující se tím, že příčný průřez (4) má velikost (D), měřenou podél hlavní osy (X), stejnou nebo menší než přibližně 45 % hloubky (P) modulu (2), také měřené podél hlavní osy (X).
2. Radiátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že kořenová část (20) každého

40 čelního žebra (13) je bez žeber (12) a obsahuje několik příslušných výčnělků (22), spojujících žebro (13) jak s boční stěnou (6) trubkové části (3), tak s příslušným druhým žebrem (12), neseným předním žebrem (13) a přilehlým k trubkové části (3).
3. Radiátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že příčný průřez (4) trubko45 vé části (3) má tloušťku (S) stěny, která se pohybuje v rozmezí přibližně od 2,4 mm do přibližně
4,5 mm.

4. Radiátor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že příčný průřez (4) trubkové části (3) má velikost (L), měřenou podél malé osy (Y), stejnou nebo

50 větší než přibližně 15 % velikosti (D) stejného průřezu (4), měřené podél hlavní osy (X).

-4CZ 299359 B6
5. Radiátor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků laž4, vyznačující se tím, že velikosti (D) a (L), měřené podél hlavní osy (X) a malé osy (Y) každého příčného průřezu (4) jsou proměnlivé v axiálním rozsahu trubkové části (3), nebo jsou konstantní v celém axiálním

5 rozsahu trubkové části (3).
6. Radiátor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků laž5, vyznačující se tím, že alespoň podél axiální části trubkové části (3) jsou uvedená první žebra (11); přičemž příčný průřez (4) trubkové části (3) má tvar pravoúhlého obdélníku se zaoblenými rohy a s nepatrně ven io zakřivenými stranami.
7. Radiátor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků laž6, vyznačující se tím, že hloubka (P) modulu (2), měřená podél hlavní osy (X) příčného průřezu (4) trubkové části (3), je přes 80 mm.