Устройство для охлаждения грунта Советский патент 1980 года по МПК E02D3/12 E02D19/14 

1

Изобретение относится к строительству и касается выполнения устройств для охлаждения грунта, используемых при возведении различных сооружений на вечномерзлых, льдистых и пучинистых грунтах.

Известно устройство для сйслаждения грунта, выполненное в виде вертикального трубчатого корпуса, заполненного хладоносителем. В качестве хладоноеителей чаще всего используют керосин, раствор хлористого кальция, раствор поваренной соли или растворы«других солей, не замерзаюши при низких температурах 1.

Недостаток известного устройства заключается в том, что в теплый период года оно оказывает отепляющее воздействие на грунт, обусловлейное летней циркуляцией хладоносителя. Хотя интенсивность отепляющего воздействия известного устройства значительно меньше его охлаждаюшегр воздействия в холодный период, оно обусловливает оттаивание грунта вокруг устройства и резко снижает несущую способность окружающего грунта.

Известно также устройство,включающее .заполненный )ела доносит ел ем

вертикальный замкнутый трубчатый корпус, в полости которого размещены диафрагмы и патрубки, выполняющие роль приспособления, ослабляющего летнюю циркуляцию хладоносителя (2). Это устройство наиболее близко к предлагаемому изобретению.

Однако при большом расходе металла на его изготовление оно нез0начительно ослабляет летнюю циркуляцию хладоносителя.

Цель изобретения - повышение эффективности ослабления отепляющего воздействия устройства в т еплый

5 период года.

Эта цель достигается тем, что предлагаемое устройство для охлаждения грунта, включающее вертикальный трубчатый корпус, заполненный

0 жидким хладоносителем, и установленную в корпусе диафрагму, снабжено размещенньм в корпусе поплавком, выполненным в виде эластичной заполненной водой камеры, установлен5ной на диске, объемная плотность материала которого меньше объетиной плотности хладоносителя, а диафрагма выполнена в виде примыкающего к стене корпуса кольца, горизонтально

0 установленного в корпусе над поплавком на уровне расчетной глубины сезонного промерзания и имеющего внут ренннй диаметр меньше диаметра диска поплавка Предпочтительно, чтобы диск был в полнен из теплоизоляционного матери ла и снабжен зашитным покрытием, а поплавок был снабжен прикрепленньом к его диску вертикальным стержнем с балластными грузами. На фиг. 1 показано описываемое устройство в холодный период года, продольный разрез; на фиг. 2 - то ж :устройство В теплый период года, пр ;дольный разрез. ; Устройство содержит заполненный хладоносителем замкнутый трубчатый корпус 1, в полости которого размешены кольцевая диафрагма 2 и поплавок, выполненный в виде камеры 3 из ;эластичного материала, заполненной йодой (пузырьков воздуха не должно быть) и установленной на диске 4, 1 которому снизу прикреплены бал(ластные грузы 5. Диск 4 выполнен из теплоизоляционного материала, объемная плотность которого меньше объемной плотности хладоносителя.В качестве теплоизоляционного материала можно использовать пенопласт покрытый краской или лаком, препятствующими проникновению хладоносите ля в поры. Диаметр диска 4 на 10- 15 мм меньше внутреннего диаметра корпуса 1. Балластные грузы 5 прикреплены к центру диска 4 при помощи стержня 6. Диафрагма 2 установлена внутри корпуса на уровне расчетной глубины сезонного промерзания грунта и выполняет роль стопора, фиксируюшего положение поплавка. Внутренний диаметр кольцевой диафрагмы меньше Диаметра диска 4. Работа устройства основывается на том, что в холодный период года поплавок всплывает на поверхность хладоносителя и конвективный теплообмен между частями устройства, расположенныг и в грунте, и частями устройства, выступающими над поверхностью грунта, осуществляется беспрепятственно. В теплый же период года поплавок опускается вниз И.отделяет верхний нагретый столб жидкости от нижнего холодного, чем исключает конвективный теплообмен и препятствует теплопередаче. Всплытие поплавка на позерхность хладоносителя в холодный пе-риод года и погружение в теплый период года обусловлено изменением величины подъемной силы поплавка вследствие увеличения объ камеры 3 при фазовом переходе во да-лед и уменьшения объема камеры 3 при фазовом переходе ледвода. Поскольку вес балластных грузов подбирается так, чтобы он превышал подъемную силу поплавка при положительной температуре и был меньше этой подъемной силы при отрицательной, то в теплый период года поплавок лежит на диафрагме 2. При понижении температуры хладоносителя, окружающего камеру 3, ниже 0°С происходит замерзание воды, находящейся в камере. Образовавшийся лед растягивает оболочку камеры 3, чем увеличивает ее объем и подъемную силу поплавка. Поплавок всплывает на поверхность хладоносителя. Поплавок проходит и ряд промежуточньох положений между положениями, изображенными на фиг.1 и 2, всегда отделяя столб жидкости с положительной температурой от столба жидкости с отрицательной температурой, автоматически двигаясь за линией раздела столбов. Описываемое устройство для охлаждения грунта позволяет уменьшить поток тепла в часть рхлаждающего устройства, находящуюся ниже слоя сезонного промерзания. Формула изобретения 1.Устройство для охлаждения грунта, включающее вертикальный трубчатый корпус, заполненный жидким хладоносителем, и установленную в корпусе диафрагму, отличающеес.я тем, что. с целью повыиения эффективности ослабления отепляющего воздействия устройства в теплый период года, оно снабжено размещенным в корпусе поплавком, выполненным в виде эластичной заполненной водой камеры, установленной на диске, объемная плотность материала которого меньше объемной плотности хладоносителя, а диафрагма выполнена в виде примыкающего к стенкам корпуса кольца, горизонтально установленного в корпусе над поплавком на уровне расчетной глубины сезонного промерзания и имеющего внутренний диаметр меньше диаметра .диска поплавка. 2.Устройство по П.1, с т л ичающеес я тем, что диск выполнен иэ теплоизоляционного риала и снабжен защитным покрытием. 3.Устройство по пп. 1 и 2 о тличающеес я тем, что поплавок снабжен прикрепленным к его диску вертикальным стержнем с балластпъЕЛИ грузами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гапееа С.И. Укрепление мерзлых основания охлаждением. Л., Стройиздат, 1969, с. 18-20. 2,Авторское свидетельство СССР № 547494, кл. Е 02 D 3/12, 1968 (прототип .

-z

vvvOvXjWvT

JSi

-- /

.f

иг2