RU2151968C1 - Heating device - Google Patents

Abstract

FIELD: home and industry heating systems. SUBSTANCE: heat carrier pipes, which are designed as coil with at least two taps, are arranged in vertical with respect to one another and are equipped with rib members, which are spaced about each other. Rib members are designed as C-shaped plates with middle and side walls, are mounted on heat carrier pipes by their side walls, so that their middle wall is vertical. In addition device has layer, which is made from foundry metal alloy, which embraces external surfaces of heat carrier pipes in positions, where rib members are mounted. Rib members are arranged in sections, so that each section has at least three middle walls. Intermediate region between sections lacks layer, which is made from metal foundry alloy. Side walls of rib members have through slots, which made in regions, where rib member are mounted. EFFECT: increased output power, decreased manufacturing cost. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано в водяных и паровых системах отопления жилых и производственных помещений. The invention relates to heating equipment and can be used in water and steam heating systems for residential and industrial premises.

Известен отопительный прибор, содержащий трубы греющего теплоносителя. установленные одна под другой вертикальными рядами и снабженные элементами оребрения, выполненными в виде П-образных пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки. На средней стенке выполнены проемы в виде горизонтальных просечек, а участки средней стенки между просечками отогнуты относительно плоскости стенки. При этом элементы оребрения установлены относительно друг друга с зазором (см. авторское свидетельство СССР N 1672152, МКИ5 F 24 H 3/00). Known heating device containing pipes heating medium. mounted one below the other in vertical rows and equipped with finning elements made in the form of U-shaped plates with middle and side walls, mounted on the heating medium pipes with their side walls and placed with the vertical orientation of the middle wall. Openings in the form of horizontal grooves are made on the middle wall, and sections of the middle wall between the grooves are bent relative to the wall plane. In this case, the fins are installed relative to each other with a gap (see USSR author's certificate N 1672152, MKI5 F 24 H 3/00).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является отопительный прибор "Аккорд", содержащий трубы греющего теплоносителя, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения, выполненными в виде П-образных пластин со средней и боковыми стенками. Элементы оребрения напрессованы на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещены с вертикальной ориентацией средней стенки (см. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. - М.: Стройиздат, 1991. - с. 179 - 180, рис. 8.4). Closest to the proposed invention in technical essence (prototype) is the Accord heating device, containing heating medium pipes installed one below the other and equipped with finning elements arranged relative to each other with a gap, made in the form of U-shaped plates with middle and side walls . The elements of the fins are pressed onto the pipes of the heating coolant with their side walls and placed with the vertical orientation of the middle wall (see Tikhomirov K.V., Sergeenko E.S. Heat engineering, heat and gas supply and ventilation. - M .: Stroyizdat, 1991. - p. 179 - 180, Fig. 8.4).

Общими недостатками отопительного прибора и отопительного конвектора "Аккорд" являются пониженное качество вследствие недостаточного сцепления труб греющего теплоносителя с элементами оребрения, обусловленного закреплением элементов оребрения на трубах греющего теплоносителя посредством напрессовки, что приводит к смещению элементов оребрения относительно этих труб во время транспортировки и эксплуатации; низкая мощность, так как боковые стенки элементов оребрения при напрессовке на трубы греющего теплоносителя не образуют с ними плотного контакта, что увеличивает в этих зонах тепловое сопротивление, которое дополнительно повышается в процессе работы вследствие ухудшения контакта между элементами оребрения и трубами из-за коррозии и многократных теплового расширения при нагреве и сужения при охлаждении, при этом из-за вышеперечисленных причин номинальная плотность теплового потока у описанных приборов составляет 317-350 Вт/м² - в два раза ниже, чем у отопительных приборов батарейного типа и радиаторов; значительная трудоемкость изготовления, также обусловленная необходимостью использования запрессовки для соединения труб греющего теплоносителя с элементами оребрения.Common disadvantages of the Accord heating device and heating convector are the reduced quality due to insufficient adhesion of the heating fluid pipes to the fins, due to the fixing of the fins on the heating coolant pipes by pressing, which leads to the displacement of the fins relative to these pipes during transportation and operation; low power, since the side walls of the finning elements do not form close contact with them when pressing onto the heating fluid pipes, which increases the thermal resistance in these zones, which further increases during operation due to deterioration of the contact between the finning elements and the pipes due to corrosion and repeated thermal expansion during heating and contraction during cooling, while due to the above reasons, the nominal heat flux density of the described devices is 317-350 W / m ² - twice lower than battery radiators and radiators; significant laboriousness of manufacture, also due to the need to use press-fit to connect the pipes of the heating fluid with the elements of the fins.

Сущность изобретения заключается в том, что отопительный прибор, содержащий трубы греющего теплоносителя, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения, выполненными в виде пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки, снабжен слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающим наружные поверхности труб греющего теплоносителя, выполненных в виде змеевика с двумя и более заходами, в зоне закрепления элементов оребрения, размещенных секциями с числом средних стенок в секции не менее трех. При этом боковые стенки элементов оребрения снабжены сквозными прорезями, выполненными в зоне закрепления элементов оребрения. The essence of the invention lies in the fact that a heating device containing heating medium pipes installed one below the other and equipped with finning elements arranged relative to each other with a gap, made in the form of plates with middle and side walls, mounted on the heating medium pipes with their side walls and placed with a vertical orientation of the middle wall, equipped with a layer of material, which is used as a cast metal alloy, covering the outer surfaces of the pipes heating medium, made in the form of a coil with two or more runs, in the zone of fastening of fins, placed in sections with at least three middle walls in the section. In this case, the side walls of the fins are provided with through slots made in the area of the fins.

Поверхности контакта труб греющего теплоносителя с элементами оребрения в зоне закрепления этих элементов могут быть снабжены фасками с углом наклона к трубе греющего носителя 45-60^o.The contact surface of the pipes of the heating fluid with the elements of the fins in the zone of fastening of these elements can be equipped with chamfers with an angle of inclination to the pipe of the heating medium 45-60 ^o .

Техническим результатом является повышение качества и мощности отопительного прибора, а также снижение трудоемкости его изготовления. The technical result is to increase the quality and power of the heating device, as well as reducing the complexity of its manufacture.

Повышение качества отопительного прибора обеспечивается вследствие улучшения сцепления труб греющего теплоносителя с элементами оребрения, обусловленного закреплением элементов оребрения на трубах греющего теплоносителя введенным в прибор слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающий наружные поверхности этих труб, выполненных в виде змеевика, в зоне закрепления элементов оребрения, что позволяет жестко фиксировать элементы оребрения на трубах греющего теплоносителя во время транспортировки отопительного прибора и его эксплуатации. Улучшению сцепления труб греющего теплоносителя с элементами оребрения также способствует выполнение на боковых стенках элементов оребрения сквозных прорезей, размещенных в зоне закрепления этих элементов на трубах греющего теплоносителя, т.к. при заливке жидкого литейного металлического сплава в форму, этот сплав попадает в сквозные прорези и, затвердевая, обеспечивает плотный контакт слоя литейного металлического сплава с трубой греющего теплоносителя и с боковыми стенками элементов оребрения. Improving the quality of the heating device is ensured by improving the adhesion of the heating fluid pipes to the fins, due to the fixing of the fins on the heating coolant pipes with a layer of material introduced into the device, which is a cast metal alloy covering the outer surfaces of these pipes made in the form of a coil in the zone fixing fins, which allows you to rigidly fix the fins on the pipes of the heating fluid during transport heating device and its operation. Improving the adhesion of the pipes of the heating coolant with the elements of the fins also contributes to the implementation on the side walls of the elements of the fins of the through slots located in the zone of fastening of these elements on the pipes of the heating coolant, because when pouring a liquid foundry metal alloy into a mold, this alloy enters through the slots and, hardening, provides tight contact of the layer of the foundry metal alloy with the heating fluid pipe and with the side walls of the fins.

Повышение мощности отопительного прибора достигается вследствие образования плотного контакта боковых стенок элементов оребрения с трубами греющего теплоносителя за счет использования слоя литейного металлического сплава, охватывающего наружные поверхности этих труб в зоне закрепления элементов оребрения, что приводит к передаче большого количества тепла и высокой температуре стенок элементов оребрения при прочих равных условиях для нагрева помещения, при этом номинальная плотность теплового потока предлагаемого отопительного прибора повышается до 550 Вт/м².An increase in the power of the heating device is achieved due to the formation of tight contact of the side walls of the fin elements with the pipes of the heating medium by using a layer of cast metal alloy covering the outer surfaces of these pipes in the zone of fixing the fin parts, which leads to the transfer of a large amount of heat and high temperature of the walls of the fin elements when other conditions being equal for heating the room, while the nominal heat flux density of the proposed heating The instrument is increased up to 550 W / m ^2.

Снижение трудоемкости изготовления отопительного прибора обеспечивается вследствие соединения труб греющего теплоносителя, выполненных в виде змеевика, с элементами оребрения в литейной форме через слой литейного металлического сплава, т. е. из-за отсутствия необходимости использования запрессовки для соединения труб греющего теплоносителя с элементами оребрения. Выполнение элементов оребрения отопительного прибора в виде секций связано с использованием литейных технологий, то-есть, чем больше количество элементов оребрения в секции, тем меньше трудоемкость изготовления, поэтому количество элементов оребрения в секции менее трех связано с большой трудоемкостью изготовления. С другой стороны, значительное увеличение количества элементов оребрения в секции затрудняет изготовление приборов с мощностью, кратной 0,2 - 0,3 кВт, что крайне необходимо при установке их в отопительные системы в многоэтажных жилых зданиях. Reducing the complexity of manufacturing a heating device is ensured due to the connection of heating fluid pipes made in the form of a coil with fins in a mold through a layer of a cast metal alloy, i.e., due to the absence of the need for press-fit to connect the heating fluid pipes with fins. The implementation of the elements of the fins of the heating device in the form of sections is associated with the use of foundry technology, that is, the more the number of elements of the fins in the section, the less laborious the manufacture, therefore, the number of fins in the section of less than three is associated with the great complexity of manufacturing. On the other hand, a significant increase in the number of fins in the section makes it difficult to manufacture devices with a power multiple of 0.2 - 0.3 kW, which is extremely necessary when installing them in heating systems in multi-storey residential buildings.

Выполнение труб греющего теплоносителя в виде змеевика с двумя и более заходами является оптимальным, так как изготовление змеевика с числом заходов менее двух приведет к необходимости дополнительного соединения труб греющего теплоносителя, а следовательно, к повышению трудоемкости изготовления и ухудшению качества отопительного прибора. The implementation of heating water pipes in the form of a coil with two or more runs is optimal, since the manufacture of a coil with a number of runs of less than two will lead to the need for additional connection of heating water pipes, and therefore to increase the complexity of manufacturing and deterioration of the quality of the heating device.

Фаска с углом наклона 45 - 60^o к трубе греющего теплоносителя является оптимальной, способствует лучшему прогреву элементов оребрения. Увеличение угла наклона фаски более 60^o приводит к ненужному расходу материала, так как при этом не увеличивается количество передаваемого тепла. Уменьшение угла наклона фаски менее 45^o сокращает площадь контакта слоя литейного сплава со стенками элементов оребрения и понижает передачу тепла.A chamfer with an angle of inclination of 45 - 60 ^o to the pipe of the heating coolant is optimal, contributes to better heating of the fins. The increase in the angle of the bevel more than 60 ^o leads to unnecessary consumption of material, as this does not increase the amount of heat transferred. The decrease in the angle of the bevel less than 45 ^o reduces the contact area of the layer of the cast alloy with the walls of the elements of the fins and reduces heat transfer.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен отопительный прибор, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху с разрезом по линии A-A; на фиг. 3 - узел закрепления элемента оребрения на трубе греющего теплоносителя, вид спереди; на фиг. 4 - вид сверху фиг. 3; на фиг. 5 показана часть боковой стенки элемента оребрения при использовании труб греющего теплоносителя в виде нецельного змеевика из отдельных отрезков трубчатых элементов; на фиг. 6 - часть боковой стенки элемента оребрения при использовании труб греющего теплоносителя в виде змеевика из цельного отрезка трубчатого элемента. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a heater, front view; in FIG. 2 is the same, a top view with a section along the line A-A; in FIG. 3 - unit for fixing the rib element on the heating medium pipe, front view; in FIG. 4 is a plan view of FIG. 3; in FIG. 5 shows a part of the side wall of the fin element when using heating medium pipes in the form of an integral coil from individual segments of tubular elements; in FIG. 6 - part of the side wall of the fin element when using pipes of the heating fluid in the form of a coil from a single piece of tubular element.

Отопительный прибор содержит трубы 1 греющего теплоносителя, выполненные в виде змеевика с двумя и более заходами, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения 2, выполненными в виде C-образных пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах 1 греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки. Внутри стенок и между стенками элементов оребрения 2 образованы соответственно закрытые и открытые вертикальные каналы. Выполнение элементов оребрения 2 в виде C-образных пластин, в отличие от П-образных пластин в отопительном конвекторе "Аккорд", является более эффективным, так как обеспечивает больший отвод тепла и безопасное пользование отопительным прибором. Закрепление элементов оребрения 2 на трубах 1 греющего теплоносителя обеспечено слоем 3 материала, в качестве которого использован литейный металлический, например, алюминиевый сплав, охватывающий наружные поверхности труб 1 греющего теплоносителя в зоне закрепления элементов оребрения 2. Элементы оребрения 2 размещены секциями с числом средних стенок в секции не менее трех. При этом в промежуточной зоне 4 между секциями элементов оребрения 2 слой 3 материала отсутствует. Боковые стенки элементов оребрения 2 снабжены сквозными прорезями 5. Сквозные прорези 5, выполненные, например, в виде отверстий, расположены в зоне закрепления элементов оребрения 2. Поверхности контакта труб 1 греющего теплоносителя с элементами оребрения 2 в зоне закрепления этих элементов снабжены фасками 6 с углом наклона к трубе греющего теплоносителя 45-60^o . Использование фасок 6 приводит к увеличению площади контакта слоя 3 с элементами оребрения 2 и, следовательно, к повышению качества и мощности отопительного прибора в целом.The heating device comprises heating medium pipes 1 made in the form of a coil with two or more runs, mounted one below the other and equipped with fins 2 arranged relative to each other with a gap, made in the form of C-shaped plates with a middle and side walls attached to the pipes 1 heating medium with its side walls and placed with a vertical orientation of the middle wall. Inside the walls and between the walls of the elements of the fins 2 formed respectively closed and open vertical channels. The implementation of the fins 2 in the form of C-shaped plates, in contrast to the U-shaped plates in the Accord heating convector, is more efficient, as it provides greater heat dissipation and safer use of the heater. The fastening of the elements of the fins 2 on the pipes 1 of the heating coolant is provided by a layer 3 of material, which is used as a cast metal, for example, aluminum alloy, covering the outer surfaces of the pipes 1 of the heating coolant in the zone of fixing the elements of the fins 2. The elements of the fins 2 are placed in sections with the number of middle walls in sections of at least three. Moreover, in the intermediate zone 4 between the sections of the elements of the fins 2 layer 3 of the material is missing. The side walls of the fins 2 are provided with through slots 5. The through slots 5, made, for example, in the form of holes, are located in the zone of fastening of the fins 2. The contact surfaces of the pipes 1 of the heating medium with the fins 2 in the zone of fastening of these elements are chamfered 6 with an angle slope to the pipe heating coolant 45-60 ^o . The use of chamfers 6 leads to an increase in the contact area of layer 3 with fins 2 and, therefore, to improve the quality and power of the heating device as a whole.

При изготовлении труб 1 греющего теплоносителя в виде змеевика из отдельных отрезков трубчатых элементов, соединенных между собой, боковые стенки элементов оребрения 2 снабжены отверстиями 7 для установки элементов оребрения 2 на трубах 1 греющего теплоносителя. In the manufacture of heating pipe 1 in the form of a coil from separate segments of tubular elements connected to each other, the side walls of the fins 2 are provided with holes 7 for installing fins 2 on the pipes 1 of the heating medium.

При изготовлении труб 1 греющего теплоносителя в виде змеевика из цельного отрезка трубчатого элемента боковые стенки элементов оребрения 2 снабжены прорезями 8 для установки элементов оребрения 2 на трубах 1 греющего теплоносителя. In the manufacture of heating water pipes 1 in the form of a coil from an integral segment of the tubular element, the side walls of the fins 2 are provided with slots 8 for installing fins 2 on the heating medium pipes 1.

Сверху отопительный прибор может быть закрыт крышкой, выполненной в виде пластины из стали толщиной 0,6 мм с перпендикулярными длине пластины прорезями, для регулирования интенсивности теплообмена (на чертеже не показана) и уменьшения попадания пыли в закрытые вертикальные каналы элементов оребрения 2. From above, the heater can be closed with a cover made in the form of a plate made of 0.6 mm thick steel with slots perpendicular to the plate length to regulate the heat transfer intensity (not shown in the drawing) and to reduce the ingress of dust into the closed vertical channels of the fins 2.

На трубах 1 греющего теплоносителя могут быть закреплены декоративные щитки (на чертеже не показаны). Decorative shields (not shown) can be fixed on the pipes 1 of the heating coolant.

Отопительный прибор изготавливается следующим образом. Трубы 1 греющего теплоносителя, выполненные в виде змеевика с двумя и более заходами, изготавливаются из петель стального цельнотянутого трубчатого элемента, имеющего диаметр 15 - 20 мм и толщину стенки 2,5 - 4,0 мм, к внутренним концам которых посредством сварного или резьбового соединения прикрепляется калач (первый вариант) или из цельного отрезка трубчатого элемента расчетной длины в зависимости от тепловой мощности отопительного прибора (второй вариант). С-образные элементы оребрения 2 изготавливаются из углеродистой листовой стали с толщиной листа 0,6 - 1,0 мм. The heater is made as follows. Heating water pipes 1 made in the form of a coil with two or more runs are made of loops of a seamless steel tubular element having a diameter of 15 - 20 mm and a wall thickness of 2.5 - 4.0 mm, to the inner ends of which by means of a welded or threaded connection kalach is attached (the first option) or from an integral segment of the tubular element of the calculated length, depending on the heat output of the heater (second option). C-shaped fins 2 are made of carbon sheet steel with a sheet thickness of 0.6 - 1.0 mm.

В соответствии с первым вариантом изготовления отопительного прибора в боковых стенках элементов оребрения 2 изготавливаются отверстия 7, диаметр которых на 0,5 - 2,0 мм больше диаметра труб 1. In accordance with the first embodiment of a heating device, holes 7 are made in the side walls of the fins 2, the diameter of which is 0.5 - 2.0 mm larger than the diameter of the pipes 1.

В соответствии со вторым вариантом изготовления отопительного прибора в боковых стенках элементов оребрения 2 изготавливаются прорези 8. Трубы 1 греющего теплоносителя и элементы оребрения 2 устанавливаются в разовую или постоянную литейную форму, например, металлическую. В форму заливается литейный металлический сплав, например, алюминиевый сплав, для соединения труб 1 греющего теплоносителя с элементами оребрения 2, в зоне закрепления боковых стенок элементов оребрения 2. При заливке литейный металлический сплав попадает в сквозные прорези 5 и, затвердевая, сжимает боковые стенки элементов оребрения 2. Во время затвердевания слой 3 материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, из-за усадки обеспечивает плотный контакт труб 1 греющего теплоносителя с элементами оребрения 2, и, следовательно, тепловой напор у боковых стенок элементов оребрения 2. In accordance with the second embodiment of the manufacture of a heating device, slots are made in the side walls of the fins 2. The heating pipe 1 and the fins 2 are installed in a single or permanent mold, for example, metal. A cast metal alloy, for example, aluminum alloy, is poured into the mold to connect the heating fluid pipes 1 with fins 2, in the zone of fixing the side walls of the fins 2. When casting, the cast metal alloy enters through the slots 5 and, hardening, compresses the side walls of the elements fins 2. During hardening, the layer 3 of the material, which is used as a cast metal alloy, due to shrinkage, provides tight contact of the heating medium pipes 1 with the fins 2, and, after ovatelno, thermal head from the side walls of finned elements 2.

Отопительный прибор работает следующим образом. Теплоноситель подается через трубы 1 греющего теплоносителя сверху вниз, нагревая стенки этих труб, от которых тепло через слой 3 подается к элементам оребрения 2. При этом количество тепла и температура стенок элементов оребрения 2 тем выше, чем больше величина сцепления и площадь контакта стенок элементов оребрения 2 со слоем 3. Нагрев помещения производится в основном за счет конвекции горячего воздуха снизу вверх. Движению воздуха в этом направлении способствуют закрытые и открытые вертикальные каналы, образованные элементами оребрения 2. The heater operates as follows. The coolant is supplied through the pipes 1 of the heating coolant from top to bottom, heating the walls of these pipes, from which heat is supplied through the layer 3 to the elements of the fins 2. The amount of heat and the temperature of the walls of the elements of the fins 2 the higher, the greater the adhesion and the contact area of the walls of the elements of the fins 2 with layer 3. The room is heated mainly by convection of hot air from the bottom up. The movement of air in this direction is facilitated by closed and open vertical channels formed by fins 2.

Количество тепла, получаемого от отопительного прибора, может быть отрегулировано крышкой. Полное открытие крышки будет соответствовать максимальной производительности прибора, а полное закрытие крышки уменьшит производительности прибора на 20%. The amount of heat received from the heater can be adjusted by the cover. Full opening of the lid will correspond to the maximum productivity of the device, and full closing of the lid will reduce the productivity of the device by 20%.

Таким образом, предлагаемый отопительный прибор при низкой стоимости изготовления обладает высокими качеством и мощностью, а его конструкция обуславливает низкую трудоемкость изготовления. Thus, the proposed heater at a low manufacturing cost has high quality and power, and its design leads to low labor intensity of manufacture.

Claims (2)

1. Отопительный прибор, содержащий трубы греющего теплоносителя, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения, выполненными в виде пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки, отличающийся тем, что он снабжен слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающим наружные поверхности труб греющего теплоносителя, выполненных в виде змеевика с двумя и более заходами, в зоне закрепления элементов оребрения, размещенных секциями с числом средних стенок в секции не менее трех, при этом боковые стенки элементов оребрения снабжены сквозными прорезями, выполненными в зоне закрепления элементов оребрения. 1. A heating device comprising heating medium pipes installed one below the other and equipped with finning elements arranged relative to each other with a gap, made in the form of plates with a middle and side walls, mounted on the heating medium pipes with their side walls and placed with a vertical orientation of the middle wall , characterized in that it is provided with a layer of material, which is used as a cast metal alloy, covering the outer surface of the pipes of the heating fluid I, made in the form of a coil with two or more runs, in the zone of fastening of the fins, placed in sections with the number of middle walls in the section of at least three, while the side walls of the fins are provided with through slots made in the zone of fastening of the fins. 2. Отопительный прибор по п.1, отличающийся тем, что поверхности контакта труб греющего теплоносителя с элементами оребрения в зоне закрепления этих элементов снабжены фасками с углом наклона к трубе греющего теплоносителя 45 - 60^o.2. The heating device according to claim 1, characterized in that the contact surface of the pipes of the heating fluid with fins in the zone of fastening of these elements are chamfered with an angle of inclination to the pipe of the heating fluid 45 - 60 ^o .

Images