EA001710B1

EA001710B1 - Радиатор с высоким сопротивлением к внутреннему давлению, в частности, для систем отопления

Info

Publication number: EA001710B1
Application number: EA199900037A
Authority: EA
Inventors: Сильвестро Ниболи
Original assignee: ФОНДИТАЛ ФОНДЕРИЕ ИТАЛЬЯНЕ НУОВА ВАЛЬСАББИА С.п.А
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2001-06-25
Also published as: ATE246793T1; EP0932008B1; CZ13299A3; EA199900037A3; SK285469B6; PL330858A1; EA199900037A2; EP0932008A2; SK6199A3; PL193192B1; SI0932008T1; DE69910089D1; ITTO980038A1; EP0932008A3; UA59364C2; CZ299359B6

Abstract

Радиатор, имеющий, по меньшей мере, одну секцию, содержащую: трубчатую часть с плоским поперечным сечением; противоположные верхний и нижний концы, имеющие соответствующие боковые гидросоединения, расположенные по существу соосно малой оси поперечного сечения; и ребристую часть, выполненную за одно целое с боковой стенкой трубчатой части и содержащую первые ребра, отходящие непосредственно от трубчатой части, и вторые ребра, поперечно отходящие от соответствующих передних выступов, в свою очередь, отходящих от трубчатой части и перпендикулярных к первым ребрам, при этом выступы расположены по существу на одной прямой с большой осью поперечного сечения; поперечное сечение имеет размер (D), измеряемый по большой оси, меньше или равный 45% глубины (Р) секции, также измеряемой по большой оси; и толщину стенки (S) в пределах между 2,4 и 4,5 мм, а основание каждого выступа выполнено без ребер и содержит ряд соответствующих гребешков, соединяющих основание с боковой стенкой трубчатой части и с вторым ребром, непосредственно примыкающим к трубчатой части.

Description

Настоящее изобретение относится к радиатору, в частности, к радиатору из легкого сплава, пригодному для установки в жилых и промышленных системах отопления, и отличается геометрической характеристикой, придающей высокое сопротивление к внутреннему давлению.

Как известно, современные радиаторы для систем отопления могут содержать ряд стандартных секций, герметично собранных бок о бок в блок и соединенных с трубопроводной сетью системы. Секции могут быть выполнены из легкого сплава и содержать трубчатую часть, по которой течет теплообменная среда, и ребристую часть, которая выполнена за одно целое с трубчатой частью и которая воспринимает тепло, переносимое теплообменной средой, и обменивается этим теплом с окружающей средой посредством конвекции или радиации.

Чтобы можно было компактно соединять секции бок о бок, трубчатая часть обычно имеет плоское поперечное сечение, показанное, например, на фиг. 1, которое обычно является постоянным по всей длине (высоте) трубчатой части и по существу имеет форму ромба, прямоугольника или сдвоенной равнобочной трапеции со скругленными краями и максимальными поперечными размерами, измеряемыми параллельно двум перпендикулярным осям симметрии, обозначенным Х (большая ось, т.е. параллельная большому размеру) и У (малая ось). От концевых краев ромба у противоположных концов большой оси Х отходят два выступа, от которых отходит ряд поперечных ребер; кроме того ребра отходят непосредственно от боковой стенки трубчатой части и, в частности, от тех же самых концевых краев, от которых отходят выступы.

Радиаторы, содержащие известные секции вышеуказанного типа, имеют низкое сопротивление к внутреннему давлению. В частности, при испытании на разрыв известные радиаторы разрушаются под действием внутреннего давления теплообменной среды, равного 1,4-2,4 МПа, при этом радиаторы, способные выдерживать более высокие давления, обычно имеют трубчатую часть с более толстой боковой стенкой, что приводит к увеличению как веса, так и стоимости.

Задачей настоящего изобретения является создание недорогого, легкого радиатора для жилых систем отопления общественных сооружений, который может быть изготовлен из легкого сплава (или подобного материала) и который обеспечивает как эффективный теплообмен, так и сопротивление на разрыв, намного превышающее сопротивление на разрыв известных радиаторов, например, свыше 3,0 МПа.

Согласно настоящему изобретению предлагается радиатор, содержащий, по меньшей мере, одну секцию, в свою очередь содержащую трубчатую часть с плоским поперечным сечением; противоположные верхний и нижний концы, имеющие соответственные боковые гидросоединения, расположенные по существу соосно малой оси поперечного сечения; и ребристую часть, выполненную за одно целое с боковой стенкой трубчатой части и содержащую первые ребра, отходящие непосредственно от трубчатой части, и вторые ребра, поперечно отходящие от соответствующих передних выступов, в свою очередь отходящих от трубчатой части и перпендикулярных к первым ребрам, при этом выступы расположены по существу на одной прямой с большой осью поперечного сечения, отличающийся тем, что поперечное сечение имеет размер, измеряемый по большой оси, меньше или равный приблизительно 45% ширины секции, также измеряемой по большой оси.

Кроме того основание каждого выступа выполнено без ребер и содержит ряд соответствующих гребешков, соединяющих выступ как с боковой стенкой трубчатой части, так и с соответствующим вторым ребром, выполненным на выступе и непосредственно примыкающим к трубчатой части.

Геометрия, определяемая вышеуказанными параметрами, обеспечивает получение радиаторов, способных сопротивляться внутренним давлениям свыше 3,5-4,0 МПа, при этом одновременно продолжающих иметь сравнительно тонкую стенку трубчатой части (2,4-4,5 мм) и, следовательно легкий вес и низкую стоимость при сохранении габаритных размеров секции, совершенно совместимых с применяемыми в настоящее время системами отопления (глубина секции - свыше 80 мм; любая высота секции, измеряемая по оси трубчатой части; очень плотная сборка в блок бок о бок в ограниченных пространствах).

Эти благоприятные, неожиданные отличительные особенности, определенные экспериментально, обусловлены благоприятным распределением напряжений, достигаемым благодаря геометрической характеристике согласно настоящему изобретению, которая, определяемая соответствующим сочетанием размерных параметров и параметров формы, позволяет лучше распределять в трубчатой части напряжения, вызываемые внутренним давлением, при этом одновременно давая возможность ребрам активно способствовать поглощению, по меньшей мере, части напряжений и, следовательно, улучшению механической прочности трубчатой части.

Неограничительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 показывает поперечное сечение известной секции радиатора (с ромбовидной водяной камерой);

фиг. 2 показывает не в масштабе различные поперечные сечения на различной высоте секции радиатора согласно настоящему изобретению;

фиг. 3 показывает в меньшем масштабе три вида секции радиатора на фиг. 2, а именно, вид в продольном разрезе (фиг. 3а), вид сзади (фиг. 3Ь) и вид сбоку (фиг. 3 с).

На фиг. 2 и 3 позицией 1 обозначен в целом радиатор для жилищных и промышленных систем отопления, из которого для простоты показана только одна секция 2. Как известно, радиатор может содержать любое количество секций 2, герметично бок о бок соединенных в блок.

Для этой цели каждая секция 2 содержит трубчатую часть 3, имеющую по существу вертикальную продольную ось и плоское радиальное поперечное сечение 4, и ребристую часть 5, выполненную за одно целое с боковой стенкой 6 трубчатой части 3. Сечение 4 представляет собой плоскость с весьма различающимися поперечными размерами, измеряемыми параллельно двум перпендикулярным осям симметрии, обозначенным как Х и У. Конкретнее, поскольку размер по оси Х больше, чем размер по оси У, то в дальнейшем ось Х называют большой осью, а ось У - малой осью.

Противоположные верхний и нижний концы 7, 8 трубчатой части 3 по бокам снабжены соответствующими цилиндрическими гидросоединениями 10, расположенными по существу соосно малой оси У соответствующего поперечного сечения 4, т. е. при соответствующих осях симметрии по существу соосно оси У сечения 4, расположенной на той же самой высоте, что и оси соединений 10, т.е. в том же самом продольном положении (относительно оси симметрии части 3), что и соединения 10.

Каждую секцию 2 предпочтительно изготавливают из легкого сплава или подобного материала методом литья под давлением, при котором нижний конец 8 выполняют открытым, а при использовании закрывают известным способом с помощью приваренной пробки 8а.

Ребристая часть 5 содержит первую группу ребер 11, отходящих непосредственно от трубчатой части 3, и вторую группу ребер 12, поперечно отходящих от соответствующих передних выступов 13, которые, в свою очередь, отходят от трубчатой части 3 и перпендикулярно к ребрам 11. Выступы 13 по существу находятся на одной прямой с большой осью Х всего поперечного сечения 4 трубчатой части 3.

Согласно первому отличительному признаку изобретения каждое поперечное сечение 4 трубчатой части 3 имеет внутренний размер Б, измеряемый по большой оси X, меньше или равный приблизительно 45% глубины Р секции 2, также измеряемой параллельно оси Х соответствующей секции 4 (фиг. 2). Таким образом, для каждого сечения 4 применимо следующее неравенство

I) < 0,45 Р (1)

Уравнение (1) применимо, в частности, к поперечному сечению 4 в плоскости С-С (фиг. 2), т.е. к сечению 4, соответствующему нижнему концу (т.е. ближайшему к соединениям 10 на конце 8) оребренной части 15 трубчатой части 3, определяемой продольной частью части 3, снабженной ребрами 11.

Уравнение (1) применимо также к остальной длине оребренной части 15, за исключением того, что ввиду изготовления секций 2 методом литья под давлением величина Б, как известно любому специалисту по литью под давлением, должна быть еще более уменьшена на величину, обусловленную конусностью.

В зависимости от габаритных размеров секции 2 (полной длины, т.е. высота трубчатой части 3, которая может быть любой длиной, и ширины Р, которая должна быть свыше 80 мм), толщина 8 боковой стенки 6 трубчатой части 3 в идеальном случае находится в пределах между приблизительно 2,4 и 4,5 мм. Эти величины относятся к средней толщине 8, вычисленной как среднее арифметическое двух значений толщины стенки 6, измеренных в диаметрально противоположных точках соответствующего сечения 4.

Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения каждое поперечное сечение 4 трубчатой части 3 имеет размер Ь, измеряемый по малой оси Υ, который равен или больше приблизительно 15% размера Б того же самого поперечного сечения 4, измеряемого по большой оси X. Поэтому применимо следующее уравнение:

Ь > 0,15 Б (2)

Уравнение (2) применимо, в частности, к поперечному сечению 4 в плоскости С-С (фиг. 2).

Согласно третьему отличительному признаку изобретения каждый выступ 13 имеет основание 20 без ребер 12, которое отходит от соответствующей, не имеющей ребер 11 боковой стенки 6 трубчатой части 3; основание 20 каждого переднего выступа 13 содержит ряд соответствующих гребешков 22 по всей длине оребренной части 15; гребешки 22 выполнены таким образом, чтобы соединять каждый выступ 13 как с частью боковой стенки 6 трубчатой части 3, от которой отходит основание 20, так и с ребром 12, ближайшим к основанию 20, т.е. с ребром на выступе 13, непосредственно примыкающим к трубчатой части 3.

Наконец, как ясно показано на фиг. 2, размеры Б и Ь каждого поперечного сечения 4, измеренные по большой и малой осям Х и Υ, могут изменяться по осевой протяженности трубчатой части 3 или могут оставаться по существу постоянными на всей осевой протяженности трубчатой части 3 при условии, что, как очевидно, будут удовлетворяться уравнения (1) и (2).

По меньшей мере, на всей оребренной части 15 поперечное сечение 4 трубчатой части 3 может, таким образом, иметь форму, показанную в плоскостях А-А и В-В на фиг. 2, т.е. форму по существу прямоугольного кольца со скругленными углами и слегка выгнутыми наружу сторонами. И наоборот, в плоскости С-С оно может быть похожим на форму ромба, но с другими соотношениями размеров по большой и малой осям Х и Υ в соответствии с уравнениями (1) и (2).

Теперь изобретение будет далее описано на примере испытания.

Пример

Для определения действительного различия в эффективности между описанным радиатором и обычным радиатором были проведены гидравлические испытания на разрыв шести двухсекционных блоков, т. е. шести различных радиаторов, каждый из которых содержал две секции, расположенные бок о бок.

Все три известных радиатора, два из которых были изготовлены заявителем, а один - закуплен, имели поперечное сечение, показанное на фиг. 1, глубину Р свыше 80 мм, а внутренний размер Ό по большой оси водяной камеры (канала, по которому протекает теплообменная среда) был равен или превышал 0,50 Р (50% от Р) (в частности, в поперечном сечении 4 в плоскости С-С на фиг. 2).

Вышеуказанные три радиатора и три радиатора согласно настоящему изобретению испытывали один за другим, последовательно соединяя их с испытательным контуром, оснащенным насосом с регулируемым напором. После соединения постепенно повышали давление воды внутри каждого радиатора с 0,3 МПа, увеличивая давление на 0,1 МПа в минуту до разрыва радиатора. Непрерывно регистрировали величины давления, используя манометр с самопишущим устройством. Результаты приведены в таблице.

Таблица

Предшествующий уровень техники	Изобретение
Радиатор	1	2	3	4	5	6
Разрывное давление	1,4 МПа	1,5 МПа	2,1 МПа	3,5 МПа	4,0 МПа	3,8 МПа

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Радиатор, содержащий, по меньшей мере, одну секцию, в свою очередь имеющую трубчатую часть с плоским поперечным сечением; противоположные верхний и нижний концы, имеющие соответствующие боковые гидросоединения, расположенные по существу соосно малой оси поперечного сечения; и ребристую часть, выполненную за одно целое с боковой стенкой трубчатой части и имеющую первые ребра, отходящие непосредственно от трубчатой части, и вторые ребра, поперечно отходящие от соответствующих передних выступов, в свою очередь, отходящих от трубчатой части и перпендикулярных к первым ребрам, при этом выступы расположены по существу на одной прямой с большой осью поперечного сечения, отличающийся тем, что поперечное сечение имеет размер (Ό), измеряемый по большой оси, меньше или равный приблизительно 45% ширины (Р) секции, также измеряемой по большой оси.
2. Радиатор по п.1, отличающийся тем, что основание каждого выступа выполнено без ребер и имеет ряд соответствующих гребешков, соединяющих выступ как с боковой стенкой трубчатой части, так и с соответствующим вторым ребром, выполненным на выступе и непосредственно примыкающим к трубчатой части.
3. Радиатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что поперечное сечение трубчатой части имеет толщину стенки (8) в пределах между приблизительно 2,4 и приблизительно 4,5 мм.
4. Радиатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что поперечное сечение трубчатой части имеет размер (Ь), измеряемый по малой оси, равный или больше приблизительно 15% размера (Ό) того же самого поперечного сечения, измеряемого по большой оси.
5. Радиатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что размеры (Ό) и (Ь), измеряемые по большой оси (X) и малой оси (Υ) каждого поперечного сечения (4), выполнены с возможностью изменения по осевой протяженности трубчатой части (3) или с возможностью оставаться по существу постоянными по всей осевой протяженности трубчатой части (3).
6. Радиатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, вдоль осевой части трубчатой части, имеющей первые ребра, поперечное сечение трубчатой части представляет собой область, ограниченную замкнутыми кривыми в виде по существу прямоугольников со скругленными углами и слегка изогнутыми наружу сторонами.
7. Радиатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что ширина (Р) секции, измеряемая по большой оси поперечного сечения трубчатой части, составляет больше 80 мм.