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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, располо женных в зоне вечной мерзлоты, и касается выполнения устройств для замораживания и охлаждения грунта, которые могут быть использованы для укрепления грунта в основании сооружений. Известно устройство для замораживания и охлаждения грунта, выполненное в виде вертикально установленного в корпуса, заполненного керасином |l . Недостатки его заключаются в невысокой эффективности и взрывоопасности, так как циркулирующие в нем нагретые и охлажденные потоки хладагента перемешиваются друг с другом. . Известно также устройство для дамораживания и охлаждения грунта, включающее вертикально установленный в грунта полый корпус и коаксиально размещенную в корпусе трубу из термоизолирующего материала L2jЭто устройство является наиболее близ ким к изобретению. Наличие в Kqanyce устройства трубы обеспечивает разделение нагретого и охлажденного потока хладоносителя, а выполнение трубы из термоизолирующего материала позволяет понизить температуру охлаждаемого потока хладоносителя, в результате чего повышается эффекти ность замораживания и охлаждение . Однако, несмотря на это, в извесшом устройстве затруднительно охлаждение хладоносителя в виде сжиженного газа н№же температуры его конденсации. Кроме того, поток испаряющегося газа не имеет необходимого Направления. Эти факторы снижают эффективность в работе устройсрва. Цель изобретения - повыщение эффек- ТИЫ1ОСТИ в работе -устройства. Цель достигается тем, что устройство для замораживания и охлаждения грунта, включающее вертикально установленный в грунте полый корпус и коаксиально размещенную в корпусе трубу го термоизолирующего материала, снабжено перист ми ребрами, установленными на нижнем торце корпуса, и завюсрителем, установленным в полости трубы и вьшолненным в BHrie цилинфа с размещенными на его боковой поверхности спиральными пер&.крёщйвающимися полосами, причем труба вьшрлнена с металлической, облицовкой и оперта на пористые ребра. При этом спиральные полосы могут быть размещены на боковой поверхности цилинщэа с переменным шагом, уменьшающимся к верхнему торцу корпуса, наруж- ная облицовка трубы может быть вьтолнена с продольными криволинейными углу лениями, а пористые ребра могут быть выполнены из спрессованных металлических шаров диаметром 0,315-0,50 мм с пористостыо 30-45%. На фиг. 1 изображено описываемое уст ройство, продольный разрез; на фиг. 2 .разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1. Устройство для замораживания и охлаждения грунта в основании сооружений вклю чает корпус 1 и трубу 2, представляющую собой сосуд Дюара и вьшолненную из терм изолирующего материа;1а, например из стек лопластика, и облицованную тонкой металлической оболочкой 3, обеспечивающей надежную герметичность. Толщина облицов ки является расчетной и технологической и Шзгбирается в пределах от 0,1 до 1 мм. Своей нижней частно труба 2 опирае-пся на ребра 4, выполненные из спрессован ных металлических шариков диаметром 0,315-0,50 мм пористостыо с последующим соединением и присоединенны к дншцу, образуя испаритель 5, который заполняется хладоносителем - сжиженным газом, например пропаном. Спрессованные из металлических шариков ребра 4 благодаря .большой пористости и, следовательно, обладающие большой поверхностно, улучшают теплообмен между корпусом и хладоносителем. Ребра 4 вьшолнены с углублениями 6 для фиксации трубы 2 и, тем самым, для обеспечения кольцевого зазора между трубой и корпусом. В центре трубы 2 установлен крестообразный завихритель 7, выполненный в виде перекрещивающихся полос, свернутых в спираль с переменным шагом, уменьшающи ся кверху. Такое выполнение дает возмоги создать максимальное закруздвание восходящему потоку испарившегося газа. Вверху на торце корпуса 1 установлено га

737564 зсшоворотное устройство 8, обеспечивающее .разворот и направление потока паров газа к стенкам корпуса 1. Труба 2 в верхней части, также как и в нижней, не доходит до верхнего торца, оставляя зазор 9,через который проходят пары испарившегося газа. Облицовка трубы 2 представляет сочетание двух цилиндров 1О и 11: внутре1ьнего - круглого в плане, и наружного, выполненного с продольными криволинейными: углублениями и опирающегося на ребра 12, взаимодействующие с внутренним цилинаром 10. При этом радиус изгиба углублений наружного цилиндра 11 не превышает радиуса внутреннего цилиндра 10, что улучшает газогидродинамический процесс потока и, повышает эффективность теплообмена. Устройство работает следующим образом. Нижняя часть устройства заглубляется в грунт, температуру которого необходимо понизить, а верхняя остаЪтся снаружи, температура воздуха при этом ниже температуры конденсации испарившегося газа. Находящийся в испарителе хладоноситель начинает испаряться и поднимается вверх по трубе 2 и, благодаря завихрителю 7, закручивается, а затем через зазор 9 при помощи газоповоротного устройства 8 поступает в верхнюю часть корпуса 1, прижимаясь к его стенкам. Так как температура в верхней части корпуса практически равна температуре наружного воздуха, то попавший в нее хладоноситель, прижавшийся к стенкам, конденсируется, получив температуру н ужного воздуха . Сконденс ровавшийся хладоноситель по стенкам корпуса 1 стекает вниз, охлаждая окружающий грунт, и поступает по зазору между корпусом 1 и трубой 2 снова в испаритель, создавая непрерывную циркуляцию хладонбсителя по всей длине устройства Выполнение трубы из теплоизолирующего материала с металлической облицовкой практически исключает теплообмен между нисходящими и восходящими потоками ; хладоносителя, а наличие .пбристых перегородок в нижней части корпуса повышает теплообмен и его равномерность между хладоносителем и грунтом. Это обеспечивает значительное пошзгшение эффективности замораживания и охлаждения грунта.Ф о р м ула изобретения 1. Устройство для замораживания и охлаждения грунта, включающее вертикал1гно установленный в грунте полый корпус

и коаксиально размещенную в трубу из термоизолирующего материала, отличающееся тем, что, с целыо повышения эффективности в работе устройства, оно снабжено пористьши ребрами, установленными на нижнем торце корпуса, и завихрителем, установленньш в полости трубы и выполненным в виде ци-. линдра с размещенными на его боковой поверхности спиральными перекрещивающим ся полосами, причем труба выполнена с металлической облицовкой и оперта на пористые ребра.

737564

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

Зт

12

W

Т1