Замораживающая колонка Советский патент 1984 года по МПК E21D1/14 

Изобретение относится к искусственному замораживанию горных нород при строительстве стволов шахт в сложных горнои гидрогеологических условиях и может быть использовано нри создании ледопородных ограждений на большую глубину.

Известна замораживающая колонка, содержанхая круглые нитаюшую и замораживаюш.ую трубы, датчики температуры в нижней части колонки, расположенные в питаюш,ей трубе 1.

К недостаткам данного устройства относится невозможность проведения ультразвукового контроля деледопородного ограждения без демонтажа датчиков температуры, так как прибор ультразвукового контроля опустить в питаюш,ую трубу при наличии в ней датчиков температуры невозможно. Это приводит к излишним затратам и повреждениям датчиков температуры. Кроме того, в указанной колонке при большой глубине замораживания невозможна установка датчиков температуры в кольцевом межтрубном пространстве на нижних горизонтах, так как нитаюш.ая труба при этом располагается так, что на некоторых участках между трубами нет зазора. Это приводит к недостаточно точному определению толШ.ИНЫ ледопородного ограждения по температурным факторам.

Наиболее близкой к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является замораживающая колонка, содержашая замораживающую и питающую трубы, прибор ультразвукового контроля, расположенный в питающей трубе с возможностью перемещения его по глубине, датчики температуры, размещенные в межтрубном пространстве. Установка датчиков температуры в межтрубном пространстве осуществляется в зазор, образованный между замораживающей и питающей трубами за счет выполнения питающей трубы с прямоугольной стенкой 2.

Известная колонка характеризуется недостаточной точностью измерений теплового режима колонки, обус аовленной неопределенностью положения датчиков температуры в межтрубном пространстве. Причиной этого является то, что температура хладоносителя вблизи внешней поверхности питающей трубы может значительно отличаться от температуры хладоносителя вблизи внутренней поверхности замораживающей трубы. Для измерения температуры хладоносителя в питающей трубе и оценки теплопритоков к колонке из массива горных пород на нижних горизонтах необходимо контролировать датчики температуры в питающую трубу с последующим их демонтажом при проведении ультразвукового контроля, что приводит к излищним затратам, повреждениям датчиков температуры и отключениям колонки на время монтажно-демонтажных работ.

Кроме того, линии связи датчиков температуры при монтаже их в колонку попадают в углы между питающей и замораживаюп1.ей трубами, что приводит к затруднения.м в монтаже датчиков на большую глубину, а зачастую, и к повреждениям линий связи датчиков.

Целью изобретения является повышение точности температурного контроля процесса замораживания.

Указанная цель достигается тем, что замораживающая колонка, содержащая замораживающую и питающую трубы, прибор ультразвукового контроля, расположенный в питающей трубе с возможностью перемещения по глубине, датчики температуры, размещенные в межтрубном пространстве, имеет слой тепловой изоляции, который размещен на внешней поверхности питаюнлей трубы, а датчики температуры расположены на внешних поверхностях слоя изоляции

0 и питающей трубы.

Изоляция может быть выполнена из рулонного 1материала, например, многослойного.

Изоляция .может быть выполнена из твердого материала и иметь продольный канал

круглого сечения для размещения датчиков те.мпературы с их линиями связи.

Для удаления хладоносителя из отключенной колонки канал для размещения датчиков температуры может быть выполнен с герметичными стенками на всю длину колонки, открыт снизу и оборудован вентилем для слива вытесненного сжатым воздухом хладоносителя.

На фиг. 1 изображена замораживающая колонка, продольный разрез; на фиг. 2 -

разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

На внешней поверхности питающей трубы 1, расположенной в замораживающей трубе 2, размещен слой 3 тепловой изоляции. Прибор 4 ультразвукового контроля распо0 ложен в питающей трубе 1 с возможностью перемещения его по глубине колонки. Датчики 5 температуры установлены на внешних поверхностях питающей трубы 1 и слоя 3 тепловой изоляции на горизонтах залегания горных пород, требующих замораживания. Канал для размещения датчиков 5 температуры снабжен вентилем 6.

Такая установка датчиков 5 температуры позволяет измерить температуру нисходящего и восходящего потоков хладоносителя на

0 разных горизонтах, что дает возможность определять тепловой режим работы колонки дифференцированно по слоям горных пород и более обоснованно определять размеры создаваемого ледопородного отражателя. Температура восходящего потока хла5 доносителя измеряется датчиками 5, установленными на внешней поверхности слоя 3 тепловой изоляции, а нисходящего - датчиками 5, установленными на внещней поверхности питающей трубы 1 под слоем 3 изоляции.

Замораживающая колонка работает с-педующим образом.

Охлажденный хладоноситель нагнетается в питающую трубу I и, возвращаясь по пространству между замораживающей трубой 2 и слоем 3 тепловой изоляции, охлаждает горные породы, окружающие колонку, до образования ледопородного ограждения заданных размеров. Вентиль 6 при этом закрыт. При контроле за тепловым режимом работы колонки измеряется температура восходящего и нисходящего потоков хладоносителя датчиками 5 температуры. При проведении ультразвукового контроля состояния ледопородного ограждения прибор 4 ультразвукового контроля опускается в питающую трубу. При удалении хладоносителя из отключенной .замораживающей колонки, в питающую трубу 1 и в замораживающую трубу 2 одновременно подают сжатый воздух, вытесняя тем самым хладоноситель через открытый вентиль 6.

Предлагаемая за 0раживающая колонка по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности измерения температуры хладоносителя в межтрубном пространстве с помощью датчиков 5 температуры, установленных на внешней поверхности слоя 3 тепловой изоляции, что позволяет ссютветственно более точно определить размеры ледопородного ограждения, достаточно точное косвенное измерение температуры хладоносителя в питающей трубе с помо1Ц1 к) питающей трубы 1, а следовательно, и бо.нч точную оценку теплового режима раГхп) колонки.

1. ЗА/НОРАЖИВАЮЩАЯ КОЛОНКА, содержаш.ая замораживающую и питающую трубы, нрибор ультразвукового контроля, расположенный в питающей трубе с возможностью перемещения,по глубине, датчики температуры, размещенные в межтрубном пространстве, отличающаяся тем, что, с целью повыщения точности температурного контроля, она имеет слой тепловой изоляции, который размещен на внещней поверхности питающей трубы, а датчики температуры расположены на внешних поверхностях слоя изоляции и питающей трубы. 2.Колонка по п. 1, отличающаяся тем, что изоляция выполнена из рулонного многослойного материала. 3.Колонка по п. 1, отличающаяся тем, что изоляция выполнена из твердого материала и имеет продольный канал круглого сечения. 4.Колонка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надежности эксплуатации замораживающей колонки, в ё слое тепловой изоляции выполнен криволинейный канал, в котором размещены датчисл ки температуры с их линиями связи и который открыт снизу и оборудован вентилем для слива вытесненного сжатым воздухом хладоносителя. ел (Х СП

фиг.2. Сриг.З