Термосвая Советский патент 1979 года по МПК E02D3/12 

1

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для охлаждения грунта в основаниях -сооружений, повышающим несущую способность фундаментов.

Известна термосвая, включающая трубчатый корпус, заполненный хладагентом и частично заглубленный в грунт 1. Ее работа основана на принципе конвекции хладагента, обеспечивающей теплообмен между грунтом и наружным воздухом.,

Недостаток термосваи заключается, в том, что размещенная над грунтом часть трубчатого корпуса имеет большую высоту, превышающую размеры продуваемого подполья зданий, возводимых в районах с распространением вечномерзлых грунтов. При выполнении термосваи меньшей высоты эффективность ее работы недостаточно высока Цель изобретения - повышение эффективности работы термосваи.

Цель достигается за счет того, что термосвая, включающая трубчатый корпус, заполненный хладагентом и частично заглубленный в грунт, снабжена герметичным резервуаром, коакI сиально установленным вокруг размещенной над грунтом части корпуса и выполненным в виде вертикального цилиндра с примыкающими к его вертикальным торцам верхним и нижним конусами, причем размещенная над грунтом часть трубчатого корпуса выполнена с отверстиями на боковой поверхности в зоне размещения ее в нижней части резервуара, ступенчато расширенной в зоне размещения ее в верхней части резервуара, а ее верхний расширенный конец выходит за пределы резервуара.

В случае погружения термосваи в грунт забивкой ее нижний конец целесообразно выполнять заостренным. Предпочтительно, чтобы объем резервуара превышал объем заглубленной части корпуса в 1,15-1,25 раз, а суммарная площадь отверстий на боковой поверхности корпуса превышала площадь его поперечного сечения.

На фиг. 1 изображена описываемая термосвая, частично общий вид и частично продольный разрез на фиг.2 показан разрез А- на Фиг. 1.

Термосвая состоит из стальной труба 1 с заостренным нижним концом резервуара 2 с ребрами жесткости 3,

расширителя 4, представляющего соооП ступенчато раах иренную верхнюю часть трубы 1, и завинчивающейся эаглуигки 5 ,

Реэервуар 2 термосваи имеет форму вертикального цилиндра, переходящего в усеченные конусы на нижнем и верхнем торцах. Верхний торец трубы 1 входит в резервуар наполовину его вы,соты со стороны основания резервуара В резервуаре труба имеет на боковой поверхности четыре отверстия 6 с суммарной площадью, примерно равной удв енной площади поперечного сечения трубы. Конус в основании цилиндра обеспечивает стенание охлажденного керосина из резервуара в трубу через отверстия б, а- конус на верхнем торце резервуара способствует выходу воздуха при полном заполнении резервуара. В верхний конус резервуара вмонтирован расширитель 4 с завинчивающейся заглущкой 5, при этом половина высоты расширителя возвьииается над конусом резервуара, а другая, перфорированная половина входит в резервуар. Расширитель соединен с резервуаром и боковой поверхностью торца трубы ребрами жесткости 3, имеющими отверстия для прохода керосина между отсеками резервуара.

Принцип действия термосваи следующий .

Термосвая после ее забивки в пластичномерзлый грунт заливается керосином до полного заполнения резервуара 2 и частичного заполнения расширителя 4.

В холодный период года хладагент, например керосин, в резервуаре охлаждается до температуры окружающего воздуха, повышает плотность и вес, вследствие чего стекает в трубу 1, вытесняя из нее более теплый и легкий керосин. Поступивший в трубу охлажденный керосин отбирает тепло вечномерзлого грунта на контакте с боковой поверхностью трубы, т.е,, охлаждает ГРУ.НТ, повьлшая при этом свою температуру, и поднимается в резервуар

Теплообмен между наружным воздухом и грунтом продолжается вапедствие разности температур холодного воздуха и пластичномерзлого грунта, когда термосвая работает в активном режиме, охлаждая грунт.

В теплый период года температура наружного воздуха выше температуры пластичномерзлого грунта, поэтому температура керосина в резервуаре вше температуры керосина в трубе, который там застаивается, вследствие чего движения керосина в термосвае не происходит и конвективный теплообмен в этот период отсутствует.Термосвая работает в пассивном режиме и охлаждения грунта не происходит.

Термосваи погружаются в грунт забивкой, поэтогиу имеют плотное соприкосновение боковой поверхности трубы с вечномерзлым грунтом и, как следствие этого, интенсивный теплообмен

между наружным воздухом и грунтом, а следовательно, повышенную хоподопроизводительность. Они могут быть забиты в грунт в любой точке площади свайного фундамента здания, что

Q обеспечивает охлаждение пластичномерзлого грунта основания на всей площади здания.

С целью надежности и безопасности долговременной работы термосваи за бивают в грунт только после полного окончания забивки железобетонных свай фундамента здания во избежание случайных повреждений резервуаров термосвай в процессе производства

п свайных работ, опрессовывают контрольным давлением сжатого воздуха 6 ати как после, изготовления, так и после забивки в грунт, а после забивки заливают керосином и герметизиру2 ют завинчиванием заглушек, что исключает возможность испарения керосина и его возгорание. Причем часть трубы термосваи с резервуаром, возвышающиеся над дневной поверхностью.

покрывают антикоррозионным составом.

предотвращающим разрушение металла во времени. Кроме того, термосваи размещают в продуваемом подполье под ростверком здания, онИ автоматически самонастраиваются при разности

TejvmepaTyp воздуха и грунта, работают без ограничения срока и без управления человеком.

Использование изобретения позво.лит достичь значительной экономии

средств при строительстве зданий и сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Формула изобретения

1. Термосвая, включающая трубчатый корпус, заполненный хладагентом и частично заглубленный в грунт,

отличающаяся тем, что,с целью повышения эффективности ее работы, она снабжена герметичным резервуаром, коаксиально установленным вокруг размещенной над грунтом части корпуса и выполненным в виде вертикального цилиндра с примыкающими к его вертикальным торцам верхним и нижним конусами, причем размещенная над грунтом часть трубчатого корпуса выполнена с отверстием на боковой

поверхности в зоне размещения ее в нижней части резервуара, ступенчато расширенной в зоне (.размещения ее в верхней части резервуара, а ее верхний расширенный конец выходит за пределы резервуара.

2. Термосвая по п. 1, отличающаяся тем, что нижний конец корпуса выполнен заостренным.

3.Термосвая по п. 1, отличающаяся тем, что объем резервуара превышает объем заглубленной части корпуса в 1,15-1,25 раз.

4.Термосвая по п. 1, отличающаяся тем, что суммарная

площадь отверстий на боковой поверхности корпуса превышает площадь его поперечного сечения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гапеев. С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. Л., Стройиздат, 1969, с. 15-20.

,

Фиг 1

А f(

(рс/е.г