Устройство для замораживания и охлаждения грунта

 

О ИСАЙ-ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 737564 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.08.76 (21) 2394271/29-33 (51) м. Кл, с присоединением заявки ¹

F 02 Q 3/12

Е 02 > 19/14

Государственный коммтет (23) Приоритет

СССР

I до делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.05,80.6ктллетень № 20

Дата опубликования описания 02.06.80 (53) УД К624.1 38. .35 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Плугин, А„И. Иванов, А. И. Гаврилова и Ю.Н. Образцов

Ленинградский гидрометеорологический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ

И ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУНТА (Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, расположенных в зоне вечной мерзлоты, и касается выполнения устройств для замораживания и охлаждения грунта, которые могут быть использованы для укрепления грунта

5 в основании сооружений.

Известно устройство для замораживания и охлаждения грунта, выполненное в виде вертикально установленного в грун10 те корпуса, заполненного керасином (1), Недостатки его заключаются в невысокой эффективности и взрывоопасности, так как циркулируюшие в нем нагретые и охлажденные потоки хладагента перемеши15 ваются друг с другом., Известно также устройство для замораживания и охлаждения грунта, включаюшее вертикально установленный в грунте полый корпус и коаксиально размешенную в кор-,О пусе щубу из термоизолируюшего,материала «2).

Это устройство является наиболее близ ким к изобретению.

Наличие в корпусе устройства трубы обеспечивает разделение нагретого и охлажденного потока хладоносителя, а выполнение трубы из термоизолирунмцего материала позволяет понизить температуру охлаждаемого потока хладоносителя, в результате чего повышается эффективность замораживания и охлаждение грунта.

Однако, несмотря на это, в известном устройстве затруднительно охлаждение хладоносителя в виде сжиженного газа ниже температуры его конденсации. Кроме того, поток испаряющегося газа не имеет необходимого направления. Эти факторы снижают эффективность в работе устройся

BB.

Цель изобретения — повышение эффективности в работе устройства.

Цель достигается тем, что устройство для замораживания и охлаждения грунта, включающее вертикально установленный в грунте полый корпус и коаксиально

"Ъ»»ЗюЯ3»» .:АЛЬМ»,Ы»» . - .«»»эаеа аевйа»»»»»»»» -... -. = -,.: = - 1, "»»и»»»»»»

7375 оазмещенную в корпусе трубу из термоизолирующего материала, снабжено перистыми ребрами, установленными на нижнем торце корпуса, и завихрителем, установ= ленным в полости трубы и выполненным в виде цилиндра с размещенными на его боковой поверхности спиральными перекрещивающимися полосами, причем труба выполнена с металлической облицовкой и оперта на пористые ребра.

При этом спиральные полосы могут быть размещены на боковой поверхности цилиндра с переменным шагом, уменьшающимся к верхнему торцу корпуса, наруж1о ная облицовка трубы может быть выполне- д на с продольными криволинейными углублениями, а пористые ребра могут быть выполнены из спрессованных металлических шаров диаметром 0,315-0,50 мм с пористостью 3 0-45%. го

На фиг. 1 изображено описываемое уст ройство, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел I на фиг. 1.

Устройство для замораживания и охлаж-г5 дения грунта в основании сооружений включает корпус 1 и трубу 2, представляющую собой сосуд Дюара и выполненную из термоизолирующего материала, например из стеклопластика, и облицованную тонкой ме- 30 таллической оболочкой 3, обеспечивающей надежную герметичность. Толщина облицовки является расчетной и технологической и выбирается в пределах от 0,1 до 1 мм.

Своей нижней частью труба 2 опираеч ся на ребра 4, выполненные из спрессованных металлических шариков диаметром

0,315-0,50 MM пористостыо 30-15% с последующим соединением и присоединенных

40 к днищу, образуя испаритель 5, который заполняется хладоносителем — сжиже иным газом, например пропаном. Спрессованные из металлических шариков ребра 4 благодари большой пористости и, следовательно, обладающие большой поверхностью, улучшают теплообмен между корпусом и хладоносителем. Ребра 4 выполнены с углубле-,. ниями 6 для фиксации трубы 2 и, тем самым, для обеспечении кольцевого зазора

50 между трубой и корпусом.

В центре трубы 2 установлен крестообразный завихритель 7, выполненный в виде перекрещивающихся полос, свернутых в спираль с переменным шагом, уменьшающимся кверху. Такое выполнение дает возмомено4ть создать максимальное закручивание восходящему потоку испарившегося газа.

Вверху на торце корпуса 1 установлено га»

64 4 зоповоротное устройство 8, обеспечивающее ,разворот и направление потока паров газа к стенкам корпуса 1. Труба 2 в верхней части, также как и в нижней, не доходит до верхнего торца, оставляя зазор 9, через который проходит пары испарившегося газа. Облицовка трубы 2 представляет сочетание двух цилиндров 10 и 11: внутреннего - круглого в плане, и наружного, выполненного с продольными криволинейными: углублениями и опирающегося на ребра 12, взаимодействующие с внутренним цилиндром 10. При этом радиус изгиба углублений наружного цилиндра 11 не превышает радиуса внутреннего цилиндра 10, что улучшает газогидродинамический процесс потока и повышает эффективность теплообмена.

Устройство работает следующим образом.

Нижняя часть устройства заглубляется в грунт, температуру которого необходимо понизить, а верхняя остаЪтся снаружи, температура воздуха при этом ниже температуры конденсации испарившегося газа. Находящийся в испарителе хладоноситель начинает испаряться и поднимается вверх по трубе 2 и, благодаря завихрителю 7, закручивается, а затем через зазор 9 при помощи газоповоротного устройства 8 поступает в верхнюю часть корпуса 1, прижимаясь к его стенкам. Так как температура в верхней части корпуса практически равна температуре наружного воздуха, то попавший в нее хладоноситель, прижавшийся к стенкам, конденсируется, получив температуру наружного воздуха . Сконденсировавшийся хладоноситель по стенкам корпуса 1 стекает вниз, охлаждая окружающий грунт, и поступает по зазору между корпусом 1 и трубой 2 снова в испаритель, создавая непрерывную циркуляцию хладоносителя по всей длине устройства

Выполнение трубы из теплоизолирующего материала с металлической облицовкой практически исключает теплообмен между нисходящими и восходящими потоками; хладоносителя, а наличие .пбристых перегородок в нижней части корпуса повышает теплообмен и его равномерность между хладоносителем и грунтом. Это обеспечивает значительное повышейие эффективности замораживания и охлаждения грунта. формула изобретения

1. Устройство для замораживания и охлаждения грунта, включающее вертикально установленный в грунте полый корпус

5 737564 и коаксиально размещенную в корпусе тру- 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юбу из термоизолирующего материала, о т — щ e e с я тем, что наружная облицовка л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью трубы выполнена с продольными криволиповышения эффективности в работе уст- нейными углублениями. ройства, оно снабжено пористыми ребра; . 4. Устройство по п. 1, о т л и ч а юми, установленными на нижнем торце кор- щ е е с я тем, что пористые ребра выпуса, и завихрителем, установленным в полнены из спрессованных металлических полости трубы и выполненным в виде ци- шаров диаметром 0,315-0,50 мм и имеют линдра с размещенными на его боковой пс пористость 30-45%. верхности спиральными перекрещивающими-1а ся полосами, причем труба выполнена с Источники сточники информации, металлической облицовкой и оперта на по- принятые во внимание пр р и тые во внимание при экспертизе ристые ребра.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю- 1. Гапаев С. И. Укрепление мерзлых щ е е с я тем, что спиральные полосы 1f оснований охлаждением. Л "С и тро издат, размещены на боковой поверхности цилинд- 1969, с. 19. ра с переменным шагом, уменьшающимся 2. Авторское свидетельство СССР к верхнему торцу корпуса.: INî 382791, кл. E 020 3/12, 1971.

737564

Составитель Г, Гавращук

Редактор Т. Пиешненко Техред Ж. Кастелевич Корректор Т. СквоРпова .Заказ 2623/13 Тираж 71 3 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушскаи наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4