УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУНТА Советский патент 1996 года по МПК E02D3/115 

Изобретение относится к строительству и касается упрочнения пластичномерзлых грунтовых оснований.

Известно охлаждающее устройство, включающее частично заглубленный в грунт и заполненный теплоносителем трубчатый корпус, струераспределительную систему коаксиальной формы, клапан для предотвращения летней циркуляции, расположенный в верхней или нижней части струераспределительной системы.

Известно аналогичное охлаждающее устройство со струераспределительной системой плоского типа, включающее верхнюю, нижнюю и объединяющую их промежуточную диафрагму.

Последнее из перечисленных устройств наиболее близко к описываемому изобретению.

Недостаток его состоит в том, что при перекрытии каналов циркуляции с помощью клапанов образуются два столба жидкости, в которых в теплое время года возможно перемешивание теплоносителя и, соответственно, обогрев грунта.

Вследствие этого эффективность применения известного устройства охлаждения грунта снижается.

Цель изобретения повышение эффективности охлаждающего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения грунта, включающем заглубленный в грунт и заполненный теплоносителем трубчатый корпус, размещенную в корпусе струераспределительную систему из верхней, нижней и объединяющей их промежуточной диафрагм и клапан для предотвращения летней циркуляции теплоносителя, клапан выполнен в виде круглой заслонки, закрепленной с возможностью поворота на горизонтальном стержне, который размещен по центру тяжести заслонки и ориентирован по диаметру образованного в промежуточной диафрагме круглого отверстия, при этом корпус выполнен с размещенными в одной горизонтальной плоскости упорами для ограничения поворота заслонки.

На фиг.1 показано устройство в холодный период года, поперечный разрез; на фиг.2 то же, в теплое время года для случая, когда высота сегмента равна нулю и соответственно нижняя, верхняя и промежуточная части струераспределительной системы сливаются в одну плоскость.

Устройство для охлаждения грунта включает в себя заполненный теплоносителем трубчатый корпус 1, струераспределительную систему, состоящую из верхней 2 и нижней 3 сегментных диафрагм, соединенных промежуточной диафрагмой. Последняя снабжена круглым отверстием 4 с круглой заслонкой 5, закрепленной с возможностью поворота на горизонтальном стержне 6, который размещен по центру тяжести заслонки и ориентирован по диаметру отверстия 4. На стенках корпуса в одной горизонтальной плоскости размещены ограничительные упоры 7. Стрелки на заслонке указывают направления, в которых может перемещаться заслонка, стрелки в пространстве корпуса направления циркуляции теплоносителя.

Устройство работает следующим образом.

В холодное время года (в надземной) части устройства холоднее, чем в нижней. Кроме того, в верхней его части в "узкой" половине и в нижней в "широкой" холоднее, чем по другую сторону струераспределителя. Поэтому обеспечивается направленная циркуляция в сторону, показанная стрелками на фиг. 1.

Под давлением потока теплоносителя заслонка 5 принимает положение, показанное на фиг.1 отверстие 4 закрыто.

В теплое время года холоднее в подземной части устройства и теплоноситель здесь плотнее, поэтому его циркуляция здесь плотнее, поэтому его циркуляция возникает только за счет разницы горизонтальных градиентов температуры, которые по сравнению с холодным периодом меняются на противоположные (фиг. 2). Изменение знака горизонтальных градиентов вызвано тем, что вверху теплее в "узкой" части (она раньше нагревается), а внизу в "широкой" ("узкая" часть охлаждается раньше, так как "холодильником" летом является подземная часть устройства). Поэтому при отсутствии отверстия 4 (или его закрытом положении) в теплое время теплоноситель циркулирует, хотя и в значительно с меньшей скоростью в направлении, противоположном, показанному стрелками на фиг.1. При открытом отверстии 4 (фиг.2), разделенном заслонкой 5 горизонтально на верхнюю и нижнюю части, поток теплоносителя под влиянием горизонтальных градиентов плотности (в вертикальном направлении имеет место устойчивая стратификация и естественная тенденция к вертикальному перемещению теплоносителя отсутствует) разделяется на два контура верхний и нижний. Перемешивания, теплого и холодного потоков не происходит и практически не происходит нагрева грунта. При этом заслонка 5 отверстия 4 открывается автоматически под давлением теплоносителя поворотом на стержне 6 до упора 7 (фиг.2).

После того, как температура воздуха вновь станет ниже температуры грунта, направление потока теплоносителя установится таким, как показано на фиг. 1. Под давлением вертикальных потоков хладоносителя заслонка 5 закроет отверстие 4.

Значения параметров сегмента (форма струераспределителя в поперечном разрезе) могут быть различными вплоть до величины высоты сегмента, равной 0. В этом случае струераспределитель превращается в одну сплошную вертикальную плоскую перегородку. Горизонтальный градиент температуры, необходимый для быстрого "включения" устройства в работу (для замыкания циркуляционного контура) в этом случае обеспечивается, например, ориентацией плоскости струераспределительной перегородки перпендикулярно направлению господствующего ветра. Принцип устройства отверстия с заслонкой и его работы при этом не меняется (фиг.2).

Преимущество предлагаемого устройства заключается в его большей эффективности по сравнению с прототипом, так как летом в нем исключается перемешивание теплоносителя в над- и подземной частях. Кроме того, приспособление для устранения летней циркуляции в нем значительно проще.

Сущность изобретения: устройство включает трубчатый корпус и размещенную в нем струераспределительную систему. Корпус частично заглублен в грунт и заполнен теплоносителем. Струераспределительная система содержит верхнюю, нижнюю и промежуточную диафрагмы. Промежуточная диафрагма выполнена с круглым отверстием, которое перекрыто поворотной заслонкой. Заслонка закреплена на горизонтальном стержне. Стержень проходит через центр тяжести заслонки и ориентирован по диаметру отверстия. Для ограничения поворота заслонки на стенках корпуса закреплены упоры. 3 ил.

Устройство для охлаждения грунта, включающее частично заглубленный в грунт и заполненный теплоносителем трубчатый корпус, размещенную в корпусе струераспределительную систему из верхней, средней и объединяющей их промежуточной диафрагм и клапан для предотвращения летней циркуляции теплоносителя, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, клапан выполнен в виде круглой заслонки, закрепленной с возможностью поворота на горизонтальном стержне, который размещен по центру тяжести заслонки и ориентирован по диаметру образованного в промежуточной диафрагме круглого отверстия, при этом корпус выполнен с размещенными в одной горизонтальной плоскости упорами для ограничения поворота заслонки.