УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУНТА Российский патент 1998 года по МПК E02D3/115 E02D19/14 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для замораживания грунта.

Известен открытый многоканальный термосифон (вытяжка), охлаждающий (замораживающий) грунт посредством самой охлаждающей воздушной среды, которая из-за разности давлений опускается в охлаждающую (замораживающую) скважину по межтрубному пространству, образуемому обсадной трубкой и вытяжной трубкой [1].

Недостатком этого устройства является малая интенсивность и большая продолжительность процесса охлаждения грунта в нижней части замораживающей скважины из-за отдачи большей части холода в верхней части скважины слоям окружающего скважину грунта.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для охлаждения грунта с принудительной продувкой вентилятором [2].

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности регулирования процесса охлаждения грунта.

Задача изобретения - повышение интенсивности и снижение продолжительности процесса охлаждения грунта, а также выполнение охлаждения грунта с регулируемым процессом.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для охлаждения грунта, включающем обсадную трубу и установленную в нее внутреннюю трубу, соединенную воздуховодом с всасывающим или напорным патрубком вентилятора, внутрь обсадной трубы вставлена трубка, сообщающаяся с окружающей воздушной средой или с воздуховодом, имеющая возможность продольного перемещения внутри обсадной трубы и выполненная из материала с низкой теплопроводностью или с покрытием из теплонепроводящего материала.

Кроме того, в устройстве для охлаждения грунта установленная в обсадную трубу внутренняя труба на конце имеет эжектирующую насадку, а на боковой поверхности имеет винтовое ребро и отверстия диаметром 0,08 - 0,12 D, расположенные в нижней части трубы с шагом по длине 30 - 50 D, где D - внутренний диаметр трубы.

На фиг. 1 изображено устройство для охлаждения грунта в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для охлаждения грунта состоит из обсадной трубы 1, размещенной в охлаждающей (замораживающей) скважине 2, установленной в обсадную трубу внутренней трубы 3, соединенной воздуховодом 4 с всасывающим или напорным патрубком вентилятора (не показано) и трубки 5, сообщающейся с окружающей воздушной средой или с воздуховодом 4 и установленной в зазоре между обсадной трубой 1 и внутренней трубой 3 так, что она имеет возможность продольного перемещения внутри обсадной трубы с фиксацией заданного положения.

Принцип действия устройства следующий. При включении вентилятора холодный воздух по воздуховоду 4 при работе по схеме нагнетания подается во внутреннюю трубу 3 и далее по межтрубному пространству между обсадной трубой 1 и внутренней трубой 3 поступает на поверхность грунта 6 или наоборот при работе по схеме всасывания холодный воздух с поверхности грунта 6 по межтрубному пространству засасывается внутрь обсадной трубы 1 и по внутренней трубе 3 поступает в воздуховод 4 и далее на всасывающий патрубок вентилятора. Одновременно с движением воздуха по межтрубному пространству осуществляется движение воздуха по трубке 5 внутрь обсадной трубы 1, причем трубка 5 соединена с воздуховодом 4 (штриховая линия на фиг.1) в случае работы по схеме нагнетания или в случае работы по схеме всасывания трубка 5 сообщается с окружающей скважину воздушной средой.

Из-за того, что трубка 5 выполнена из материала с низкой теплопроводностью или имеет покрытие из теплонепроводящего материала, холодный воздух, окружающий скважину воздушной среды, подводится непосредственно в нижнюю часть охлаждающей скважины 2. В связи с тем, что трубка 5 имеет возможность продольного перемещения внутри обсадной трубы 1, осуществляется регулирование за процессом охлаждения грунта по длине (глубине) обсадной трубы (замораживающей скважины).

Для интенсификации процесса охлаждения (замораживания) на конце внутренняя труба 3 имеет эжектрирующую насадку 7, которая уменьшает сопротивление при движении воздуха как при выпуске воздуха в осадную трубу 1, в случае работы по схеме нагнетания, так и при всасывании воздуха из обсадной трубы во внутреннюю трубу 3 в случае работы по схеме всасывания.

Имеющиеся на боковой поверхности внутренней трубы 3 винтовое ребро (шнек) 8, отверстия 9 диаметром 0,8 - 0,12 D, расположенные в нижней части трубы 3 с шагом по длине трубы 30 - 50D, где D - внутренний диаметр трубы 3, также способствуют интенсификации замораживания и снижению продолжительности процесса охлаждения грунта за счет увеличения пути движения (времени) и перепуска части холодного воздуха в обсадной трубе.

Перемещение трубки 5 по длине внутренней трубы 3 осуществлено посредством направляющих 10, расположенных на боковой поверхности трубы 3 и полоза 11, закрепленного на трубке 5. Полоз имеет удлинение, выступающее за торец трубки 5, что позволяет перекрывать отверстия 9 на боковой поверхности внутренней трубы, расположенные ниже торца трубы 5.

Для свободного перемещения трубки 5 по длине (глубине) обсадной трубы 1 в винтовых ребрах (шнеках) 8 выполнены отверстия 12.

На первом этапе охлаждения (замораживания) грунта трубка располагается в крайнем нижнем положении. С понижением температуры в нижней части обсадной трубы до требуемой величины трубку 5 перемещают вверх. В случае работы по схеме нагнетания, когда трубка 5, соединенная гибким шлангом или рукавом (не показано) с воздуховодом 4, выполнена составной из отдельных звеньев и с перемещением вверх до определенной высоты одно звено от трубки 5 отсоединяют. При этом шланг или рукав от трубки 5 отсоединяют, отделяют от трубки одно звено и затем снова к трубке 5 подсоединяют шланг или рукав. В случае работы по схеме всасывания трубка 5 поднимается вверх на требуемую высоту и фиксируется.

Таким образом, по сравнению с прототипом изобретение позволяет повышать интенсивность и снизить продолжительность процесса охлаждения с одновременным регулированием за процессом охлаждения в нижней части охлаждающей (замораживающей) скважины.

Устройство для охлаждения грунта, для повышения интенсивности и снижения продолжительности процесса охлаждения грунта, а также выполнения охлаждения грунта с регулируемым процессом содержит установленную в грунтовую скважину обсадную трубу с размещенной в ней внутренней трубой, соединенной воздуховодом с всасывающим или напорным патрубком вентилятора. Внутрь обсадной трубы вставлена трубка, сообщающаяся с окружающей воздушной средой или с воздуховодом и имеющая возможность продольного перемещения внутри обсадной трубы. Трубка выполнена из материала с низкой теплопроводностью или имеет покрытие из теплонепроводящего материала. Внутренняя труба на конце имеет эжектирующую насадку, а на боковой поверхности имеет винтовое ребро и отверстия диаметром 0,08 - 0,12D. Последние расположены в нижней части трубы с шагом по длине 30-50 D , где D - внутренний диаметр трубы. 2 ил.

1. Устройство для охлаждения грунта, включающее обсадную трубу и установленную в нее внутреннюю трубу, соединенную воздуховодом с всасывающим или напорным патрубком вентилятора, отличающееся тем, что внутрь обсадной трубы вставлена трубка, сообщающаяся с окружающей средой или с воздуховодом, имеющая возможность продольного перемещения внутри обсадной трубы и выполненная из материала с низкой теплопроводностью или с покрытием из теплонепроводящего материала. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что установленная в обсадную трубу внутренняя труба на конце имеет эжектирующую насадку, а на боковой поверхности винтовое ребро и отверстия диаметром 0,08 - 0,12 D, расположенные в нижней части трубы с шагом по длине 30 - 50 D, где D - внутренний диаметр трубы.