Устройство для замораживания грунта Советский патент 1978 года по МПК E02D3/12 

1

Изобретение относится к области строительства различных сооружений на вечномерзлых грунтах и касается конструкции устройств для замораживвния грунта.

Известно устройство для замораживания грунта, включающее заполненный однофазным теплоносителем трубчатый корпус, нижняя часть которого размещена в грунте, а верхняя часть, представляющая собою теплообмеиник, размещена выше .поверхности грунта и охлаждается атмосферным воздухом ц11. Это устройство замораживает грунт недостаточно эффективно, так как охлажденный в надземном теплообменнике и нагретый в подземной части встречные потоки теплоносителя перемешиваются друг с другом.

Известно также устройство для замораживания грунта, включающее подземную . часть и надземный теплообменник, заполненные однофазным теплоносителем и выполненные в виде трубчатых корпусов, содержаишх внутренние трубы, разделяющие встречные потоки теплоносителя 1.

Последнее из известных устройств является наиболее близким к изобретению. Интенсивность замораживания грунта этим устройством определяется в частности соотношением площадей поверхностей надземной И подземной частей устройства. Чем больше величина этого соотношения, тем интенсивнее замораживается грунт.

Однако известное устройство имеет существенный недостаток. Диаметр трубчатых корпусов подземной и надземной частей устройства одинаков, поэтому величина соотношения площадей их поверхностей, а значит и интенсивность замора йивания грунта может быть увеличена только за счет высоты надземной части, что не всегда приемлемо.

Целью изобретения является повышение эффективности замораживания грунта.

Это достигается тем, что в устройстве для замораживания грунта, включающем подземную часть и надземный теплообменник, выполнеглые в виде трубчатых корпусов с установленными в них внутренними трубами, диаметр корпуса надземного теплообменника превышает диаметр корпуса поцзеМ юй час-ти устройства, а внутренняя труба теплообменника является продолжением трубчятого корпуса подземной части и снабжена ными каналами, сообщс-ющимися с внутренне трубой подземной части. На фнГ. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - ва риант выполнения устройства в бетонной об лочке; на фкГ. 3 - разрез А-А на фиг, 1. Устройство имеет трубку 1, нижняя , часть которой, расйоложенная-в грунте, является корпусом подземной части устройства. Верхняя часть трубы 1, расположенная над поверхностью грунта, размещена с коль цевым разором внутри трубы 2, которая является корпусом надземного теплообменника устройства. Труба 1 закрыта снизу заглушкой 3, а труба 2 закрыта сверху заглушкой 4,в которой закреплен заливной патрубок 5.Кольцевой зазор между трубами 1 и 2 . закрыт -снизу кольцевой крышкой 6. Внутри трубы 1 помещена труба 7, образующая с ней кольцевой зазор. Труба 7 в нижней чаС ти не доходит цо заглушки 3, а в верхней части закрыта заглушкой 8, Ниже ааглушки 8 полость трубы 7 соединена радиальными каналами 9, размещенными в трубе 2, с кольцевым зазором между трубами 1 и 2. Устройство опускают в заранее пробуренную скважину так, чтобы труба 2 находилась над поверхностью земли. Устройство работает следуюпшм образом С момента, когда температура воздуха становится ниже температуры грунта, однофазный теплоноситель в кольцевом зазоре между трубами 1 и-2 охлаждается через стенку трубы 2. При этом объемный вес жидкости увеличивается, за счет чего она начинает двигаться вниз. Доходя до кольцевой заглушки 6, нисходящий поток жидкости направляется по рациальным каналам 9 в по лость трубы 7, по которой следует до низа подземной части устройства. Одновременно восходящий поток жидкости в кольцевом зазоре между .трубами 1 и 7Vнагреваясь от грунта через стенку трубы 1, проходя между радиальными каналами 9, достигает верха трубы 1 и попадает в кольцевой зазор между трубами 1 и 2, где вновь охлаждается. Устройство может использоваться для замораживания грунта или в качестве самоохлажцающегося свайного фундамента, у которого труба 1 смонтирована внутри железобетонного тела 1О (см. фиг. 2),. Преимущество . такого решения заключается в том, что труба 1, расположенная в грунте, защищена бетонным телом 10 от коррозии, а корпус надземного теплообменника, состоящий из трубы 2, может быть оребрен для повышения интенсивности теплопередачи к воздуху. Кроме того, к металлической трубе 2 на любой высоте могут быть прикреплены несущие консоли 11 для передачи нагрузки от сооружения на устройство, используемое, в качестве самоохлаждающейся сваи, что особенно важно для линейных сооружений, возводимь1Х на пересеченной местности. Использование изобретения позволяет значительно уменьшить высоту надземного теплообменника, что, в свою очередь, позволяет уменьшить стоимость и улучшить конструктивную характеристику замораживакяцего устройства. Формула изобретения Устройство для замораживания грунта, включающее подземную часть и надземный теплообменник, выполненные в виде трубчатых корпусов с установленными в них внутренними трубами, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности замораживания грунта, диаметр корпуса надземного теплообменника превышает диаметр корпуса.подземной части устройства, а внутренняя труба надземного теплообменника является продолжением трубчатого корпуса подземной части и снабжена радиальными каналами , сообщающимися с внутренней трубой подземной части. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Гапеев С, И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением . Л., Стройиздат 1969, с. 18-20. 2.Патент США № 322О47О, кл. 1654а, 1965.

/

77Г7Г

U/

X

UU

./

иг.1