ЛЕДОРЕЗ ТЕПЛОВОЙ Российский патент 2000 года по МПК F25C5/10 

Устройство относится к области обработки льда нагреванием тел, находящихся в контакте с ним. Известно устройство для проходки шахт в толще льда путем его плавления с использованием направленного вниз пламени, образующегося при сжигании жидкого топлива в форсунках или газов в газовых горелках. Образовавшаяся вода отбирается насосом и выбрасывается за пределы зоны плавления (SU 153727, 1963, E 21 D 3/00).

Недостатком этого устройства является невысокая эффективность плавления льда вследствие низкого коэффициента использования тепловой энергии из-за летучести горючих газов и невозможность его практического использования для заготовки брусов льда размерами, превышающими несколько метров по ребру, и для подрезки.

Известен ледорез тепловой, содержащий полый корпус, трубопроводы для подвода и отвода теплоносителя (SU 1781518 A1, 15.12.92, F 25 C 5/10). Корпус выполнен в виде трубчатого каркаса-призмы с прямоугольным основанием. Теплоноситель (вода, пар или нагретый газ) истекает из отверстий сопел в основании каркаса. Этот ледорез является наиболее близким к данному изобретению по технической сущности. К недостаткам его относится невысокая эффективность при использовании из-за потери половины тепловой энергии, излучаемой в противоположную от рабочей зоны сторону; непроизводительного нагрева воды образующейся в рабочей зоне; систематического прерывания контакта рабочей части со льдом из-за постоянно образующейся прослойки воды в поверхности соприкосновения. Необходимо отметить, что одним из важнейших факторов, отрицательно влияющих на производительность, при всех других равных условиях является образующаяся между рабочим органом и льдом прослойка воды, которая, прерывая контакт между ними и используя тепловую энергию, предназначенную для растапливания льда на свой нагрев, резко снижает эффективность плавления льда.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в том, чтобы сделать возможным и эффективным вырезание (выплавление) брусов льда требуемой формы и размеров из массива айсберга или ледника.

Для достижения этого технического результата ледорез тепловой, содержащий полый корпус, трубопроводы для подвода и отвода теплоносителя, отличается тем, что корпус состоит из двух концентрически расположенных полукорпусов, из которых на поверхности внешнего выполнены канавки, а внутренний теплоизолирован, причем ледорез снабжен водоприемником, заборным и сбрасывающим трубопроводами, насосом.

Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена схема работы ледореза теплового (вертикальная проходка);
на фиг.2 - проекции ледореза теплового;
на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2.

Ледорез содержит полый корпус 1, состоящий из двух концентрически расположенных полукорпусов 2, 3 в виде двух усеченных на 2/5 своих окружностей труб. Внутренний полукорпус 2 со стенками большой толщины теплоизолирован (сделан из изоляционного материала или покрыт им). На рабочей поверхности наружного полукорпуса 3 - рабочего органа - выполнены по спирали V-образные канавки 4 (синусоидальной формы) для ускорения отвода образующейся воды, начинающиеся в нижней линии соприкосновения рабочего органа со льдом, охватывающие 3/5 окружности и распространяющиеся по всей длине трубы под острым углом к фронту движения.

Полукорпуса 2, 3 соединены сопрягающей пластиной 5, которая, как и внутренний полукорпус 2, выполнена из теплоизоляционного материала или покрыта им для снижения теплопотерь.

Ледорез содержит также трубки 6 с трубопроводами 7 для подвода теплоносителя, трубку 8 с трубопроводом 9 для отвода теплоносителя, транзитный водоприемник 10, заборный и сбрасывающий трубопроводы 11, 12, насос 13, источник 14 обогрева теплоносителя, разборные штанги 15, скрепленные между собой и с верхней частью корпуса 1 для обеспечения равномерного и вертикального погружения его в лед. Водоприемник 10 расположен по периметру выхода канавок 4 и образован Г-образными пластинками, прикрепленными к корпусу 1. Он герметично покрывает канавки 4 от линии выхода из рабочей зоны до линии завершения и имеет выводы, соединяющиеся с заборным трубопроводом 11.

По всему пространству полости корпуса в рабочей зоне расположены ребра жесткости, которые одновременно способствуют перемешиванию теплоносителя.

Ледорез работает следующим образом. На айсберге или леднике выбирается место для разработки и производится разметка будущих брусов льда. Затем устанавливается различное вспомогательное оборудование, расставляются по разметке ледорезы и штанги 15 (можно применить тросы, канаты), включается источник 14 обогрева теплоносителя. Циркуляция нагретого теплоносителя - рабочего агента приводит к нагреванию рабочего органа и погружению ледореза в ледовый массив на глубину, определяемую длиной штанг 15. Образовавшаяся при этом вода - рабочее тело - отводится с помощью насоса. Трубопроводы 11 и 12 через насос 13 осуществляют забор и сброс воды, полученной в результате расплавления льда.

Повышение эффективности плавления льда достигается на путях уменьшения внутренних и внешних непроизводительных потерь тепловой энергии, увеличения площади рабочего органа и удельного давления его на поверхность льда, ускорения вывода образующейся воды из рабочей зоны. Технически задача решается использованием в качестве теплоизолятора внутренней трубы, нанесением на рабочую поверхность внешней трубы по спирали V-образных канавок, применением транзитного водоприемника для отсасывания воды из рабочей зоны.

Внутренняя труба имеет большую толщину стенок, теплоизолируя пластину и уменьшая непроизводительные потери теплоэнергии внутри рабочей зоны. Внутренняя поверхность пластины, которая не охвачена ею, покрыта теплоизолирующим материалом.

Каждой конкретной модели ледореза с его заданной мощностью, скоростью проходки, размерами будут соответствовать свои собственные расчетные размеры и конфигурации канавок, которые обеспечат расплавление попадающего в них льда и ускорят отвод образующейся воды, а их количество и угол наклона к фронту движения сделают эти процессы одновременными и равномерными по всей рабочей зоне, снизят потери энергии на непроизводительный нагрев образующейся в рабочей зоне воды, увеличат излучающую тепло поверхность рабочего органа, увеличат удельное давление рабочего органа на лед и улучшат его контакт с ним, что в итоге даст повышение эффективности плавления льда.

Герметизация канавок 4 по периметру в зоне водоприемника от внешней среды позволяет применить насос 13 для отсасывания образующейся жидкости и оптимизировать этот процесс, так как производительность насоса 13 можно регулировать.

Подрезка бруса льда снизу осуществляется несколько измененным оборудованием с применением тележек, тяг и штанг для протаскивания ледореза под брусом льда.

Таким образом, транзитный в герметичном исполнении водоприемник, позволяющий ускорить отвод воды из рабочей зоны, внутренняя теплоизоляция, позволяющая снизить непроизводительные потери тепловой энергии, V-образные канавки, ускоряющие отвод воды из рабочей зоны, уменьшая при этом потери тепловой энергии на ее нагрев, увеличивающие удельное давление рабочего органа на лед и, как следствие всего этого, улучшающийся контакт рабочего органа со льдом, - обеспечивают существенное улучшение производительности.

Изобретение предназначено для разборки льда, выплавления брусов требуемой формы и размеров из массива айсберга или ледника. Ледорез содержит полый корпус. Он состоит из двух концентрически расположенных полукорпусов в виде усеченных на часть окружности труб, соединенных сопрягающей пластиной. Внутренний полукорпус и пластина теплоизолированы. На рабочей поверхности внешнего полукорпуса выполнены канавки для ускорения отвода воды из зоны плавления льда. По периметру выхода канавок расположен транзитный водоприемник. Ледорез снабжен заборным и сбрасывающим трубопроводами для воды, насосом, трубопроводами для подвода и отвода теплоносителя. Изобретение обеспечивает эффективное выплавление брусов льда. 3 ил.

Ледорез тепловой, содержащий полый корпус, трубопроводы для подвода и отвода теплоносителя, отличающийся тем, что корпус состоит из двух концентрически расположенных полукорпусов, из которых на поверхности внешнего выполнены канавки, а внутренний теплоизолирован, причем ледорез снабжен водоприемником, заборным и сбрасывающим трубопроводами, насосом.