Резервуар для незамерзающих жидкостей с эффективной системой консервации вечной мерзлоты в основании Российский патент 2021 года по МПК E02D27/35 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства в криолитозоне и может быть использовано при возведении резервуаров, бассейнов и т.п. для хранения незамерзающих жидкостей (естественные и искусственные растворы, нефтепродукты, промстоки), в частности, при устройстве эффективной системы консервации вечной мерзлоты в основании.

Известен способ охлаждения (консервации) вечномерзлого основания зданий и сооружений с помощью охлаждающих труб и каналов, расположенных в слое подсыпки из песчано-гравийного грунта (Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах. Л. Стройиздат. 1977, с. 246-253). Для возведенных таким образом сооружений, к которым относится резервуар, имеются существенные ограничения в применении. В частности, при воздушном охлаждении диаметр труб принимается равным 0,2-0,4, а трубы укладываются параллельно короткой стороне прямоугольного в плане сооружения. Трубы располагаются поперек сооружения из условия оптимальной естественной или принудительной охлаждающей вентиляции. Отсюда недостаток этого способа - ограничение плановых размеров сооружения, которые из опыта строительства не должны быть более 20 м. Соответственно, сложно организовать вентиляцию под крупный в плане более протяженным или круглым сооружениям.

Известна система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах (патент РФ №2416002 МКИ E02D 3/115, опубл. 10.04.11), содержащая гидрозатвор, уравнительный сосуд, соединенный с конденсатором и связанный с ними посредством трубопроводов, подводящих и отводящих теплоноситель, испаритель, размещенный в отсыпке грунта основания, отличающаяся тем, что в ней содержится дополнительный испаритель с системой трубопроводов и гидрозатвором, причем оба испарителя размещены равномерно по всей площади отсыпки грунта основания, оснащенного слоем теплоизоляции, и соединены с помощью трубопроводов посредством своих отводящих концов с верхними точками уравнительного сосуда, а подводящими концами основной и дополнительный испарители подсоединены в нижней точке конденсатора и нижней точке уравнительного сосуда соответственно через соответствующие гидрозатворы. Недостатком этого технического решения является низкая экологичность, высокая сложность и себестоимость из-за применения теплоносителя в контуре охлаждения, и как следствия устройства дополнительного испарительного контура, работа которого осуществляется в режиме автоматического саморегулирования - есть «излишки» теплоносителя, то контур работает, нет «излишек» теплоносителя - контур не работает.

В целом пространственно-вентилируемые системы являются достаточно близкими по технической сущности к заявленному решению и могут рассматриваться как прототип.

В основу изобретения положена задача повышения устойчивости и надежности резервуаров на вечномерзлых основаниях и расширение сферы их возможного применения, в т.ч. при весьма значительных размерах.

Поставленная задача решается тем, что резервуар значительных в плане размеров на вечномерзлом основании выполнен как совокупность отдельных независимых секций. Температурная устойчивость и надежность работы обеспечиваются за счет того, что резервуар расположен на слое подсыпки из искусственного грунта, в котором уложены охлаждающие трубы и каналы, подающие зимний холодный воздух к поверхности вечномерзлого основания. Подающие зимний воздух каналы расположены в средней части каждой секции или по внешнему периметру резервуара или в промежутке между секциями.

В качестве искусственного грунта может использоваться песчано-гравийный грунт, сыпучий крупнозернистый грунт, в т.ч. щебень и другой искусственный грунт.

В охлаждающие каналы могут быть установлены вентиляторы для принудительной вентиляции, задвижки для включения-выключения замораживающей системы, а также контрольно-измерительная система.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1 Поперечный разрез (схема) резервуара с замораживающей системой в основании;

Фиг 2 план (фиг. 1) и поперечный разрез (фиг. 2) резервуар с замораживающей системой в основании.

Где: 1 - секции резервуара; 2 - нагнетательные, они же охлаждающие каналы; 3 - охлаждающие трубы в подсыпке; 3а - охлаждающие трубы в крайних отсеках секции резервуара; 4 - отводящие каналы между секциями; 4а - внешний отводящий канал; 5 - отвод отработанного (отдавшего естественный холод) воздуха; 6 - основание; 7 - подсыпка.

Изобретение осуществляется следующим образом: На подготовленное основание 6 резервуара отсыпана подсыпка из крупнозернистого грунта 7, в которой по мере отсыпки этого слоя уложена система охлаждающих труб 3 и 3а, соединена с подающими 2 и отводящими каналами 4 и 4а, расположенными на основании по внешнему периметру 4а отсыпки и в пространстве между секциями 4 резервуара.

Таким образом, отводящие каналы установлены на каждом участке пространства между секциями. Подводящие каналы, установлены в средней части каждой секции; охлаждающие трубы установлены в слое подсыпки между подводящими и отводящими каналами. На входе из атмосферы в каждый подводящий канал может быть установлен вентилятор; на выходах и входах из каналов предусмотрены задвижки (на фиг. не представлены), позволяющие регулировать вход или выход воздуха. Система управления каналами и задвижками позволяет открывать и вентилировать систему в зимний (охлаждающий) период и закрывать ее в теплый период года, а также зимой при оттепелях и метелях, чтобы исключить прогрев, оттаивание и засорение снегом и льдом охлаждающих труб и других полостей.

Эксплуатация резервуара или отдельных его секций начинается после полного промораживания основания в строительный период и после восстановления мерзлоты при сезонных или иных нарушениях необходимого температурного режима. Тем самым обеспечивается температурная устойчивость и надежность сооружения. Контроль за температурным режимом грунта основания сооружения, за работой вентиляторов, функционированием задвижек и другими параметрами осуществляется измерительной аппаратурой постоянно, независимо от заполненности емкостей жидкостью. Температурная устойчивость данного сооружения обеспечивается ежегодным повторением зимнего цикла охлаждения и замораживания основания.

Оснащение контрольно-измерительной аппаратурой должно предусматриваться проектом и корректируется в процессе эксплуатации резервуара в зависимости от результатов натурных наблюдений.

Свободное и доступное для контроля заполнение воздухом охлаждающих полостей в основании резервуара позволяет обеспечивать ее эффективное охлаждающее вентилирование, существенно снижает возможности засорения этих полостей снегом и ледяными пробками, что в результате способствует повышению надежности работы предлагаемой конструкции сооружения.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства в криолитозоне и может быть использовано при возведении резервуаров, бассейнов и т.п. для хранения незамерзающих жидкостей, в частности, при устройстве эффективной системы консервации вечной мерзлоты в основании. Технический результат заключается в повышении надежности и эксплуатационной безопасности резервуара. Технический результат достигается тем, что система консервации включает резервуар на вечномерзлом основании, охлаждающие трубы и каналы, а также слой подсыпки, при этом резервуар представляет собой совокупность отдельных независимых секций, температурная устойчивость и надежность которых обеспечиваются при работе участков замораживающей воздушной системы за счет того, что резервуар расположен на слое подсыпки из искусственного грунта, в котором уложены охлаждающие трубы и каналы, подающие зимний холодный воздух к поверхности вечномерзлого основания, причем подающие зимний воздух каналы расположены в средней части каждой секции или по внешнему периметру резервуара или в промежутке между секциями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система консервации, включающая резервуар на вечномерзлом основании, охлаждающие трубы и каналы, а также слой подсыпки, отличающаяся тем, что резервуар представляет собой совокупность отдельных независимых секций, температурная устойчивость и надежность которых обеспечиваются при работе участков замораживающей воздушной системы за счет того, что резервуар расположен на слое подсыпки из искусственного грунта, в котором уложены охлаждающие трубы и каналы, подающие зимний холодный воздух к поверхности вечномерзлого основания, причем подающие зимний воздух каналы расположены в средней части каждой секции или по внешнему периметру резервуара или в промежутке между секциями.

2. Система консервации по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве искусственного грунта может использоваться песчано-гравийный грунт, сыпучий крупнозернистый грунт, в т.ч. щебень и другой искусственный грунт.

3. Система консервации по п. 1, отличающаяся тем, что в охлаждающие каналы могут быть установлены вентиляторы для принудительной вентиляции, задвижки для включения-выключения замораживающей системы, а также контрольно-измерительная система.