Устройство для аккумуляции холода восновании сооружений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОИУ СВИ ПЕЛЬСТВУ

Союз Саеетскиз

Социалистических

Реса у®лик

<щ846639

* с;

:.«г (61) Дополнительное к ввт. саид-ву— (22) Заявлено 1R10.78 (21) 2675450/29-33

t (5!)М. Ка.з

Е 02 0 3/12 с присоединением заявки Ио.26 754 4 7/29-33, 2675448/29-33 и 2675449/29-33 (23) ПриоритетГосударственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК624. 139. .62(088.8) Опубликовано 150781. Бюллетень Й9 26

Дата опубликования описания 150781

3.Т. Галиуллин, И. A. Исмаилов, Р.М. Баясан,,.

П.A. Дубин и A.A. Краснов (77) Авторы из обретен и,я

Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (7 3 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯЦИИ ХОЛОДА

В ОСНОВАНИИ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к строитель-. ству и касается выполнения устройств для аккумуляции холода в основании сооружений, используемых при возведении их на вечномерэлых грунтах.

Известно устройство для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее частично установленный в грунте и заполненный жидким хпадагентом трубчатый корпус с днищем . и крышкой Г1 .

Эффективность этого устройства недостаточно высока иэ-за того, что в теплый период года оно оказывает отепляющее воздействие на грунт, 35 а также из-за малой скорости естест" венной циркуляции .хладагента.

Известно также устройство для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее частично установлен.20 ный в грунте и заполненный жидким хладагентом трубчатый корпус с днищем, крышкой и йоперечной кольцевой диафрагмой и свободно погруженнЫй в хладагенте поплавок, выполнейный в виде диска, на котором закреплена заполненная водой емкость (2).

В холодный период года вода в емкости превращается в лед, увеличивается в объеме, а поплавок свобод- 30 но плавает в верхней части корпуса., При повышении наружной температуры. лед в емкости тает, емкость уменьшается в объеме и поплавок погружается вниз до упора,на диафрагму ° В результате этого полость корпуса перекрывается поплавком, а циркуляция .хладагента. прекращается.

В этом устройстве предотвращается его отепляющее действие, однако в холодный период года циркуляция, хлад агента осуществляется за счет его естественной конвенции.и имеет невы сокую скорость.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство Для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее частично установлен.ный в грунте и заполненный жидким хладагентом . трубчатый корпус с дни-щем и крышкой и размещенное внутри корпуса приспособление для усиления цйркуляции хладагента, выполненное в виде трубы, имеющей на внутренней и наружной боковой поверхностях винтовые лопасти и приводимой во вращение посредством вала, присоединенного к ветродвигателю Г31 .

8 этом устройстве скорость цирку» ляции хладагента. выше его естест846639 венной конвенции, что повышает эффективность устройства. Однако работа приспособления для усиления циркуляции хладагента зависит, от ветрового напора, т.е. оТ погодных условий, что отрицательно сказывается на надежности устройства.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для аккумуляции холода в основании сооружений, включающем частично установленный в грунте и заполненный жидким хладагентом трубчатый корпус с днищем и крышкой и размещенное в корпусе приспособление для усиления циркуляции хладагента,. последнее выполнено в виде герметичной емкостй с деформирующимися стенками, свободно погруженной в хладагент и заполненной рабочим агентом в виде легкокипящей жидкости или газового.гидрата, или снабженной металлическим стержнем, концы которого прикреплены к ее противолежащим стенкам. Для более рав1 номерного распределения рабочего элемента в емкости с деформирующимися стенками, последняя снабжена пластинами, разделяющими ее на секции, причем секции сообщены между собой, и рабочим агентом заполнена каждая секция.

Повышение степени усиления циркуляции хладагента может быть достигнуто выполнением емкости с деформирующимися стенками, заполненной рабочим агентом с пластинами, разделяющими ее секции сообщены между собой, а рабочим агентом заполнена каждая секция, или же выполнением устройства дополнительно с емкостями с жесткими стенками, поярусно размещенными над емкостью с деформирующимися стенками, заполненной рабочим агнетом, и сообщенными с ней и друг другом посредством теплоиэолированного патрубка, причем каждая емкость с жесткими стенками заполнена рабочим агентом, или же выполнением устройства дополнительно с теплоиэолированным стаканом, заполненным рабочим агентом, и с теплообменником с охватывающей его теплоизолирующей втулкой, причем теплоизолированный стакан установлен в емкости с деформирующимися ,стенками, а теплообменник своим нижним концом размещен в стакане, верхним концом выведен за пределы емкости с деформирующимися стенками и охвачен теплоизолирующей втулкой на участке выхода из нее. При этом, при выполнении устройства с указанными дополнительными признаками целесообразно, чтобы внутри корпуса к его крышке и днищу были бы прикреплены гравитационные или тепловые реле.

На фиг. 1 изббражено описываемое устройство, вариант заполнения емкости с деформирующимися стенками рабочим агентом, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, вариант выполнения емкости с металлическим стержнем, продольный разрез; на фиг. 3 то же, вариант выполнения емкости с пластинами, продольный разрез; на фиг. 4 — то же, вариант выполнения устройства дополнительно с емкостями с жесткими стенками, продольный разрез; на фиг. 5 — описываемое устройство, вариант выполнения устройства дополнительно с теплоизолированным стаканом и теплообменником.

Описываемое устройство для аккумуляции холода включает частично установленный в грунте 1 и заполненный жидким хладагентом: 2, например керосином, трубчатый корпус 3 c дни20 щем 4 и крышкой 5. Внутри корпуса в хладагенте 2 свободно размещена емкость б с деформирующимися стенками, например, сильфон с металлическими стенками. Сильфон б заполнен д рабочим агентом 7 в виде легкокипящей жидкости или газового гидрата или же снабжен стержнем 8 из металла с высоким коэффициентом линейного расширения, например кадмия, прикрепленным своими концами к торцовым стенкам сильфона. В качестве гаэового гидрата может быть использован гидрат пропана, который получают в виде пульпы из газообразного пропана и водного раствора н-пропилового спирта, где н-пропиловый спирт выполняет роль активатора процессов образования и диссоции.гидрата.

При повышении температуры в легкокипящей жидкости имеет место ее ки40 пение и переход жидкой фазы в газовую, и в газовом гидрате его диссоциация и переход твердой фазы в жидкую и газовую.

Вес заполненного сильфона подбирают таким, чтобы при расчетной температуре охлаждения грунта сильфон б свободно плавал в хладагенте в верхней части корпуса 3. При этом газовая фаза рабочего агента над его жидкой фазой находится в равновесном состоянии.

При понижении наружной температуры, вызывающей понижение верхних слоев хладагента, газовые фазы рабочего агента переходят в жидкую или твердую, в результате чего давление газа в сильфоне уменьшается, стенки сильфона сжимаются, а сам сильфон уменьшается в объеме.

При выполнении сильфона со стержнем

66 8 уменьшение объема сильфона достигается за счет укорочения стержня и сближения торцовых стенок сильфона.

Уменьшение объема сильфона б при65 водит к потере плавучести и сильфон .

846639 перемещается ко дну корпуса, вытесняя более теплый хладагент 2 в верхнюю часть корпуса и охлаждая при этом окружающий корпус массив грунта. В процессе теплообмена между сильфоном 6 и охлаждаемым грунтом температура рабочего агента или ме- . таллического стержня лонижается, жидкая и твердая фаза рабочего агента переходит в газовую, повышая при этом давление газа в сильфоне, а металлический стержень 8 удлиняется.

Это приводит к растяжению стенок сильфона и увеличению его объема.

Увеличение объема сильфона б повышает его плавучесть и сильфон всплывает в хладагенте 2 в верхнюю часть корпуса, вытесняя холодный хладагент иэ верхней части корпуса в нижнюю.

Процесс перехода одной фазы рабочего агента в другую можно ускорить, разместив внутри сильфона.б пласти- 20 ны 9, разделяющие полость сильфона на сообщающиеся между собой секции или же разместив над сильфоном систему иэ сообщающихся между собой емкостей 10, которые сообщЕны также с 25 сильфоном б. Сообщение емкостей 10 и сильфона б осуществляется с помощью теплоиэолированного патрубка 11.

При этом слой рабочего агента в жидкой или твердой фазе размещают на каждой пластине 9 или на дне каждой секции 10, в результате чего активная поверхность испарения или дис-, социации рабочего агента и интенсивность образования -его газовой фазы увеличивается.

Процесс перехода одной фазы рабочего агента в другую можно ускорить, разместив внутри сильфона 6 теплоизолированный стакан 12, заполнен- 40 .ный рабочим агентом. В стакан устанавливают радиатор-теплообменник 13 так, чтобы его нижний конец был размещен в стакане, и верхний был выведен иэ сильфона и размещался над ним. 45

На участке выхода из сильфона радиатор-теплообмеиник охвачен теплоизолирующей втулкой 14. Корпус 3 заполнен хладагентом 2 ниже верхнего торца теплоизоляционной втулки

14. В этом случае в начале зимнего периода при охлаждении атмосферного .воздуха: до отрицательных температур газовая среда в корпусе 3, находя-. щаяся над поверхностью хладагента

2, охлаждается быстрее хладагента

2. Холод от газовой среды по теплообменнику 13 передается рабочему агенту 7, заполняющему теплоизолированный стакан 12. Рабочий агент 7 охлаждается раньше хладагента. 2 и 60 процесс перехода начальной жидкой или твердой фазы рабочего агента соответственно в газовую или жидкую и газовую фазу ускоряется. УскорениЕ, процесса перехода рабочего агента 65 на одной фазе в другую увеличивает скорость перемещения сильфона и, следовательно, интенсивность перемещения хладагента в корпусе.

При выполнении устройства с емкостями 10 или теплоизолированным стаканом 12 и теплообменником 13 корпус может заполняться неполностью с наличием газовой среды в верхней части корпуса, а на торцах корпуса устанавливаются гравитационные или тепловые реле 15 и 16 (например на основе магнитов или биметаллических пластин), которые входят в регулируемой силы сцепления с верхней емкостью 10 или теплообменником 13 и с днищем сильфона б.

Реле 15 удерживает систему емкостей 10 или теплообменник 13 в верхней части корпуса до необходимого уменьшения выталкивающей силы, действующей на сильфон 6 со стороны хла дагнета 2 и после достижения выталкивающей силы определенной величины системы емкости — сильфон или теплообменник — сильфон выходят из сцепления с реле 10, перемещается вниз и входит в сцепление с реле 16 до тех пор, пока выталкивающая сила не увеличится на необходимую величину. При этом реле 15 и 16 ускоряют перемещение систем емкости-сильфон и теплообменник-сильфон.

Таким образом, наличие в корпусе сильфона, перемещакщегося в хладагенте, позволяет увеличить интенсивность конвекции хладагента и тем самым увеличить период охлаждающего влияние устройства и повысить эффективность аккумуляции холода в основании сооружения.

Формула изобретения

1. Устройство для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее частично установленный в грунте и заполненный жидким хладагентом трубчатый корпус с днищем и крышкой и размещенное внутри корпуса приспособление для усиления циркуляции хладагента, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, приспособление для усиления циркуляции хладагента выполнено в виде герметичной емкости с деформирукицимися стенками, свободно погруженной в хладагент и..заполненной рабочим агентом в виде легкокипящей жидкости или газового гидрата, или снабженной металлическим стержнем, концы которого прикреплены к ее про" тиволежащим стенкам.

2 ° Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что емкость с деформирукщимися стенками, эаполнен846639 н ая рабочим à re í ò ом, с н аб жена пластинами, разделяющими ее на секции, причем секции сообщены между собой, а рабочим агентом заполнена каждая секция.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено емкостями с жесткими стенками, поярусно размещенными над емкостью с деформирующнмися стенками, заполненной рабочим агентом, и сообщенными с ней и друг с другом посредством теплоизолированного патрубка, причем каждая емкость с жесткими стенками заполнена рабочим агентом.

4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено теплоизолированным .стаканом, заполненным рабочим агентом, и теплообмеником с частично охватывающей его теплоиэолирующей втулкой, причем теплоизолированный стакан установлен .

s емкости с деформирующимися стенками, а теплообменник своим нижним конЦом размещен в стакане, верхним концом выведен за пределы емкости деформиРующимися стенками чен теплоиэолирующей втулкой на участке выхода из нее.

5. Устройство по пп. 3-4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что внутри корпуса к его крыаке и днищу прикреплены гравитационные или тепловые реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. Л. Стройиздат, 1969, с. 18-20.

2. Авторское свидетельство СССР

9 720101, кл. Е 02 D 3/12, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

9578401,кл.Е 02 D 3/12,1976(прототип).

846639

Составитель Г. Гаврищук

Редактор Н. Горват Техред А. дц Корректор Е. Рошко

Заказ 5390/39 Тираж 693 ПодпИсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4