RU2298143C1

RU2298143C1 - Heat exchange panel and its assembling method

Info

Publication number: RU2298143C1
Application number: RU2005129562/06A
Authority: RU
Inventors: Анна Сергеевна Копецка (RU); Анна Сергеевна Копецкая
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Независимый координационно-экспертный совет"; Анна Сергеевна Копецкая
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2007-04-27

Abstract

FIELD: heat power engineering, solar power engineering, solar collectors used for heating water.

SUBSTANCE: heat exchange panel includes members forming heating surface and tube for circulation of heat transfer agent being in contact with members forming heating surface. Said members forming heating surface are formed at opposite edges at side of lower plane along the whole length of panel and they have ring-halves turned one to other by their back faces and having beads directed downwards. In upper plane of said member in opposite edges along the whole length or ring-halves over them at one side П-shaped groove is formed and at other side respective protrusion is formed for engaging with said groove at joining members by their different-side ring-halves for forming annular duct and lock. In annular ducts formed by means of said ring-halves tube is arranged and it is squeezed for providing fastening at side of said beads at predetermined squeezing force. Method for assembling heat exchange panel comprises steps of coupling member with ducts for heat transfer agent due to joining grooves and respective protrusions in opposite edges of said members for forming lock. Said members are joined by means of different-side ring-halves and beads for forming annular ducts where tube for heat transfer agent is arranged. Then members are tightened by predetermined effort due to applying squeezing force to ring-halves at side of adjacent beads at using rivets.

EFFECT: reliable engagement of panel with tube for heat transfer agent circulation, absence of fluid-tight joints, simplified assembling process of members of panel, possibility for assembling heat exchange panels of any configuration and size directly in object to be mounted.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды.The invention relates to heat engineering, in particular to solar engineering, and can be used in solar collectors designed to heat water.

Известны поглощающие панели солнечных коллекторов, выполненные из алюминиевого сплава в виде профиля листотрубной конструкции путем вытягивания из расплава (см., например, З.А.Кабилов, В.В.Пеллер, Г.Г.Хохлов, Б.Н.Корчунов, А.С.Костыгов, В.В.Ветров, С.А.Пульнев "Развитие работ по металлическим профилированным изделиям для солнечной энергетики", журнал Известия Академии Наук, сер. физическая, т.58, № 9, с.172-175, 1994 г.).Absorbing solar collector panels are known, made of aluminum alloy in the form of a sheet-tube structure by drawing from a melt (see, for example, Z.A. Kabilov, V.V. Peller, G.G. Khokhlov, B.N. Korchunov, A .S. Kostygov, VVVetrov, S.A. Pulnev "Development of works on metal shaped products for solar energy", Izvestiya Akademii Nauk, physical ser., T. 58, No. 9, p. 171-175, 1994).

Недостатком известных поглощающих панелей солнечных коллекторов в виде профилей из алюминиевых сплавов является их низкая коррозийная стойкость при взаимодействии с нагреваемой водой.A disadvantage of the known absorbing panels of solar collectors in the form of profiles of aluminum alloys is their low corrosion resistance when interacting with heated water.

Известна поглощающая панель солнечного коллектора и способ ее изготовления из алюминиевого профиля листотрубной конструкции и медной трубки. Алюминиевый профиль по всей длине своей трубы имеет продольный разрез, причем внутренний диаметр трубы профиля имеет размер, несколько меньший размера наружного диаметра медной трубки. Изготовление поглощающей панели осуществляется путем установки внутри трубы профиля медной трубки и фиксации ее положения за счет некоторой упругой деформации стенки трубы профиля (см., например, Танака С., Суди Р. "Жилые дома с автономным солнечным теплоснабжением". М., 1989 г., стр.37).A known solar panel absorber panel and a method for manufacturing it from an aluminum profile of a sheet-tube structure and a copper tube. The aluminum profile along the entire length of its pipe has a longitudinal section, and the inner diameter of the profile pipe has a size slightly smaller than the outer diameter of the copper tube. The absorption panel is manufactured by installing a copper tube profile inside the pipe and fixing its position due to some elastic deformation of the profile pipe wall (see, for example, Tanaka S., Sudi R. "Residential buildings with autonomous solar heat supply." M., 1989 ., p. 37).

Недостатком известной поглощающей панели солнечного коллектора и способа ее изготовления является то, что не обеспечивается достаточно надежный тепловой контакт между медной трубкой и алюминиевой трубой при длительной эксплуатации панели с термоциклическим ее нагружением при смене дня и ночи. Другим недостатком известной поглощающей панели солнечного коллектора является плоская невогнутая форма ее поверхности, обращенная к Солнцу, что может привести при сборке к повреждению оптических свойств поглощающего покрытия на поверхности и тем самым снизить оптический кпд и эффективность коллектора.A disadvantage of the known absorbent panel of the solar collector and the method of its manufacture is that it does not provide sufficiently reliable thermal contact between the copper tube and the aluminum pipe during long-term operation of the panel with its thermocyclic loading when changing day and night. Another disadvantage of the known absorbent panel of the solar collector is the flat non-concave shape of its surface facing the Sun, which can lead to damage to the optical properties of the absorbing coating on the surface during assembly and thereby reduce the optical efficiency and collector efficiency.

Прототипом изобретения является теплообменная панель, собранная из алюминиевых профилей со вставленными в их каналы трубками с последующим обжатием их на прессовом оборудовании с целью получения хорошего теплового контакта. После чего трубки герметично соединяются между собой.A prototype of the invention is a heat exchange panel assembled from aluminum profiles with tubes inserted in their channels, followed by compression on the press equipment in order to obtain good thermal contact. Then the tubes are tightly interconnected.

Недостатком данной конструкции является необходимость производства большого количества герметичных соединений трубок, усложнение сборки теплообменной панели (патент РФ № 2177120, 2000).The disadvantage of this design is the need to produce a large number of pressurized tube connections, the complexity of the assembly of the heat exchange panel (RF patent No. 2177120, 2000).

Изобретение поясняется чертежами, где наThe invention is illustrated by drawings, where

фиг.1 - теплообменная панель в сборе;figure 1 - heat transfer panel assembly;

фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1;figure 2 is a section along aa in figure 1;

фиг.3 - элемент теплообменной панели.figure 3 - element of the heat transfer panel.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Теплообменная панель содержит элементы, образующие поверхность нагрева, и трубку для циркуляции теплоносителя, имеющую контакт с элементами, образующими поверхность нагрева. Элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены по противоположным краям со стороны нижней плоскости по всей длине с полукольцами, обращенными друг к другу тыльными сторонами, и с направленными вниз отбортовками. На верхней плоскости элемента по противоположным краям по всей длине полуколец над ними с одной стороны выполнен П-образный паз, а с другой - соответствующий выступ, входящий в зацепление с П-образным пазом при стыковке элементов разносторонними полукольцами с образованием кольцевого канала и замка. В образованные полукольцами кольцевые каналы установлена трубка с обжатием, обеспечиваемым скреплением со стороны отбортовок с заданной силой обжатия. Элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены с утонением поперечного сечения к центру.The heat exchange panel contains elements forming a heating surface, and a tube for circulating the coolant in contact with elements forming a heating surface. The elements forming the heating surface are made along opposite edges from the side of the lower plane along the entire length with half rings facing each other with the rear sides and with downward flanges. On the upper plane of the element along opposite edges along the entire length of the half rings above them, a U-shaped groove is made on one side, and on the other hand, a corresponding protrusion that engages with a U-shaped groove when the elements are joined by miscellaneous half rings with the formation of an annular channel and a lock. A tube with compression is provided in the annular channels formed by the semicircles, which is ensured by fastening on the side of the flanges with a given compression force. The elements forming the heating surface are made with thinning of the cross section to the center.

Теплообменная панель снабжена смежными отбортовками, с заданной силой обжатия соединенными между собой вытяжными заклепками.The heat exchange panel is equipped with adjacent flanges, with a given compression force interconnected by exhaust rivets.

Способ сборки теплообменных панелей включает соединение элементов с каналами для теплоносителя с помощью стыковки пазов и соответствующих им выступов по противоположным краям элементов и образующих замок. Элементы стыкуют с разносторонними полукольцами и с отбортовками с образованием кольцевых каналов, в которых устанавливают трубку для теплоносителя, и стягивают с усилием обжатия полуколец со стороны смежных отбортовок с заданной силой вытяжными заклепками.A method of assembling heat-exchange panels includes connecting elements with channels for a coolant by joining grooves and corresponding protrusions along opposite edges of the elements and forming a lock. The elements are joined with miscellaneous semicircles and flanges with the formation of annular channels in which the tube for the coolant is installed, and are pulled together with the compression force of the half rings from the side of adjacent flanges with a given force by expansion rivets.

Это позволяет обеспечить надежный контакт панели с трубкой теплоносителя, отсутствие герметичных стыковок, упрощает сборку панелей из элементов и обеспечивает возможность сборки теплообменных панелей любой конфигурации и размеров непосредственно на объекте монтажа.This allows you to ensure reliable contact of the panel with the coolant tube, the absence of tight joints, simplifies the assembly of panels from the elements and provides the ability to assemble heat transfer panels of any configuration and size directly at the installation site.

Теплообменная панель 1 (см. фиг.1) собирается из отдельных элементов 2 (см. фиг.3) алюминиевого профиля и трубки 3 для циркуляции теплоносителя, например, из меди. Элементы 2 выполнены по противоположным краям со стороны нижней плоскости по всей длине с полукольцами 4, 5, обращенными друг к другу тыльными сторонами, и с направленными вниз отбортовками 6. На верхней плоскости элемента 2 по противоположным краям по всей длине полуколец 4, 5 над ними с одной стороны выполнен П-образный паз 7, а с другой - соответствующий выступ 8, входящий в зацепление с П-образным пазом при стыковке элементов 2 разносторонними полукольцами 4, 5 с образованием кольцевого канала 9 и замка. В кольцевые каналы 9 устанавливают трубку с обжатием, обеспеченным скреплением со стороны отбортовок 6 с заданной силой сжатия. Элементы 2, образующие поверхность нагрева, выполнены с утонением поперечного сечения к центру. Смежные отбортовки 6 с заданной силой обжатия соединены между собой вытяжными заклепками 10.The heat exchange panel 1 (see Fig. 1) is assembled from separate elements 2 (see Fig. 3) of an aluminum profile and a tube 3 for circulation of a heat carrier, for example, from copper. Elements 2 are made along opposite edges from the side of the lower plane along the entire length with half rings 4, 5 facing back to each other and flanges pointing downward 6. On the upper plane of element 2 along opposite sides along the entire length of half rings 4, 5 above them on the one hand, a U-shaped groove 7 is made, and on the other, a corresponding protrusion 8, which engages with a U-shaped groove when the elements 2 are joined by miscellaneous half rings 4, 5 with the formation of an annular channel 9 and a lock. In the annular channels 9 install a tube with compression provided by fastening on the side of the flanges 6 with a given compression force. The elements 2 forming the heating surface are made with thinning of the cross section towards the center. Adjacent flanges 6 with a given compression force are interconnected by exhaust rivets 10.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Устройство теплообменной панели состоит из элементов 2 алюминиевого профиля (фиг.1) и трубки теплоносителя 3. Алюминиевый профиль данной конфигурации изготавливается из алюминиевого сплава методом экструзии. Трубка 3 теплоносителя может быть медной, пластиковой, металлопластиковой, стальной или из другого материала, выбираемого в соответствии с условиями эксплуатации. В процессе сборки теплообменной панели трубка должна загибаться в змеевик, внешние размеры которого будут определять габаритные размеры теплообменной панели 1. Внешний диаметр трубки должен быть равен внутреннему диаметру канала, образуемого двумя состыкованными полукольцами 4, 5 алюминиевого профиля. Сборка теплообменной панели производится следующим образом: к прямому участку трубки теплоносителя приставляется алюминиевый профиль. С другой стороны трубки приставляется алюминиевый профиль с ответным полукольцом 5 под углом, обеспечивающим вхождение профилей в зацепление. После этого ответный профиль проворачивается в плоскость первого профиля, образуя поверхность теплообменной панели и обхватывая трубку теплоносителя соответствующими поверхностями каналов (фиг.1). После этого производится стягивание и фиксация профилей с трубкой теплоносителя при помощи вытяжных заклепок 10, например, ручным инструментом. Шаг установки заклепок и их размер выбираются в соответствии с прочностными свойствами выбранных материалов. Таким образом, можно наращивать размеры теплообменных панелей в двух направлениях, приставляя последовательно друг к другу элементы 2 алюминиевого профиля и загибая трубку в змеевик для достижения нужного размера теплообменной панели 1. Тепловой контакт между алюминиевым профилем и трубкой 3 теплоносителя обеспечивается прилеганием сопрягаемых поверхностей и свойством вытяжных заклепок 10 задавать силу обжатия фиксируемых поверхностей, равную силе разрыва стального стержня заклепки.The device of the heat exchange panel consists of elements 2 of an aluminum profile (Fig. 1) and a heat transfer tube 3. The aluminum profile of this configuration is made of aluminum alloy by extrusion. The coolant tube 3 may be copper, plastic, metal-plastic, steel, or from another material selected in accordance with the operating conditions. During the assembly of the heat exchange panel, the tube must be bent into a coil, the external dimensions of which will determine the overall dimensions of the heat exchange panel 1. The outer diameter of the tube should be equal to the inner diameter of the channel formed by two joined half rings 4, 5 of the aluminum profile. The heat exchange panel is assembled as follows: an aluminum profile is attached to the straight section of the heat transfer tube. On the other side of the tube, an aluminum profile is mounted with a mating half-ring 5 at an angle that ensures that the profiles engage. After that, the response profile is rotated into the plane of the first profile, forming the surface of the heat exchange panel and grasping the heat transfer tube with the corresponding surfaces of the channels (Fig. 1). After this, the profiles are pulled together and fixed with the coolant tube using exhaust rivets 10, for example, with a hand tool. The installation step of the rivets and their size are selected in accordance with the strength properties of the selected materials. Thus, it is possible to increase the dimensions of the heat exchange panels in two directions, sequentially placing the aluminum profile elements 2 and bending the tube into the coil to achieve the desired size of the heat exchange panel 1. Thermal contact between the aluminum profile and the heat carrier tube 3 is ensured by the fit of the mating surfaces and the property of the exhaust rivets 10 to set the compression force of the fixed surfaces, equal to the tensile strength of the steel core of the rivet.

Claims

1. A heat exchange panel containing elements forming a heating surface, and a tube for circulating a coolant in contact with elements forming a heating surface, characterized in that the elements forming a heating surface are made on opposite edges from the lower plane along the entire length with half rings facing each other with the backs and flanges directed downward, while on the upper plane of the element along opposite edges along the entire length of the half rings above them, on the one hand, is made П -shaped groove, and on the other hand, a corresponding protrusion that engages with a U-shaped groove when joining elements with miscellaneous half rings to form an annular channel and a lock, and a compression tube is installed in the ring channels formed by half rings, provided by fastening from the side of the flanges with a given force compression, in turn, the elements forming the heating surface are made with thinning of the cross section to the center.

2. The heat exchange panel according to claim 1, characterized in that the adjacent flanges with a given compression force are interconnected by exhaust rivets.

3. A method of assembling heat-exchange panels, comprising connecting elements with channels for a coolant by joining grooves and corresponding protrusions on opposite edges of the elements and forming a lock, characterized in that the elements are joined with miscellaneous half rings and with flanges with the formation of annular channels in which they are installed a tube for the coolant, and is pulled together with a compression force of the half rings from the side of adjacent flanges with a given force by expansion rivets.