Термосвая Советский патент 1980 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам, которые могут быть использованы для охлаждения и замораживания грунтов, например термосваям. Известна терьюсвая, выполненная в виде частично размешенной в грунте грубы, заполненной теплоносителем, в которой за счет циркуляции теплоносителя достигается перенос.тепла от грунта и передача его в атмосферу 1 Недостаток этой термосваи - перемешивание восходящего и нисходящего потоков теплоносителя и малая интенсивность его движения, что снижает эффективность устройства. Известна термосвая, включающая заполненный теплоносителем коаксиально корпус и установленную в нем разде лительную трубу, встроенную в нижнкм часть корпуса. Разделительная труба снабжена винтовыми лопастями на внутренней и внешней поверхностях и усг тановлена с возможностью врашения от привода в виде чашечной ветряной вер тушки на валу, присоединенном к трубе. Известная термосвая обладает повы ленной эффективностью за счет разделения восходящего и нисходящего пото ков теплоносителя в нижней части корпуса и интенсификации движения теплоносителя вра1 аюшимися винтовыми лопастями 2 . Однако в этой термосвае в верхней части не исключено перемешивание восходящего и нисходящего потоков теплоносителя, кроме того, она громоздка, для вращения тяжелой разделительной трубы с лопастями требуется вертушка огромных размеров. Повышение интенсивности движения теплоносителя достигается незначительное , так как враща1ощиеся винтовые лопасти имеют низкий КПД. Наиболее близкой к изобретению является термосвая, включающая заполненный теплоносителем корпус, коаксиально установленную в нем разделительную трубу и вал, нижний конец которого размещен в разделительной трубе и снабжен лопастным винтом, а верхний пропущен через верхний торец корпуса и снабжен ветряной лопастной вертушкой Г31 . Эта термосвая более эффективна, поскольку менее громоздка, обеспечивает разделение восходящих и нисходящих потоков теплоносителя, лопастной же винт обеспечивает интенсивное движение теплоносителя от вертушки малы размеров и имеет высокий КПД.

Недостаток этой термосваи заключается в том, что передача тепла от теплоносителя в атмосЛеру через стенки -верхней части корпуса термосваи предусмотрена только за счет установившегося режима обтекания корпуса термосваи воздухом атмосферы. Интенсификация подвода тепла к внутренней поверхности стенки верхней части корпуса термосваи требует интенсификации отвода тепла от внешней поверх ности этих стенок. Указанный недостаток снижает эффективность термосваи.

Цель изобретения - повышение эффективности термосваи.

Поставленная цель достигается за счет того, что в термосвае, включающей заполненный теплоносителем корпус, коаксисшьно установленную в нем разделительную трубу и вертикальный вал, нижний конец которого размещен в разделительной трубе -и снабжен лопастным винтом, а верхний пропущен через верхний торец корпуса и снабжен ветряной лопастной вертушкой, вал выполнен полым с закрытыми торцами и окнами на; его нижнем и верхнем концах и снабжен втулкой, установленной в подишпниках в верхней части корпуса, выступающей за пределы корпуса и имеющей вертикальные сквозные каналы, а в выступающей за пределы корпуса части - окна, причем каждая лопасть винта выполнена с Открытой снизу полостью, сообщенной с полостью вала через окна на его нижнем конце, а каждая лопаст вертушки выполнена S-образного очертания в плане и имеет внутреннюю полость, сообщенную с полостью вала посредством окон на его верхнем конце и сообщенную с полостью корпуса посредством сквозных каналов и окон во втулке. При этом предпочтительно, чтобы лопасти вертушки были выполнены из материала с высокой теплопроводностью.

На фиг.1 изображена верхняя часть термосваи, обошй вид; на фиг.2 - разрез А-А на.фиг.1.

Термосвая состоит из заполненного теплоносителем .корпуса , коаксиально установленной в нем трубы 2 для разделения потоков теплоносителя лопастного винта 3 и вертушки 4 наг валу 5. Вал 5 выполнен полым в виде трубы с глухими торцами и с-окнами 6 и 7 в стенках у торцов. К 1ждая лопасть винта 3 выполнена с открытой снизу полостью, 8, через окно 6 сообщенной с полостью 9 вала 5.

Вертушка 4 выполнена в виде надетой на вал 5 головки с фигурными лопастями S-образного очертания в плане, В вертушке 4 имеются продольные замкнутые полости 10, сообщенные посредством окон 7 с полостью 9 вала

5. Вертугика 4 выполнена из материала с повышенной теплопередачей, например из дюралюминия.

На вал 5 надета втулка 11. Во втулке 11 имеются вертикальные сквозные каналы 12 окна 13. Втулка 11 установлена в подшипниках 14, размещенных в верхней части корпуса 1 термосвад. Между верхней стенкой корпуса 1 термосваи и верхним торцом внутренней трубы 3 образовано пространство 15. Через каналы 12 и окна 13 полости 10 вертушки 4 сообщены с внутренним пространством корпуса 1.

Термосвая работает следующим образом.

С наступлением холодного периода в корпус 1 заливают теплоноситель, который начинает циркулировать, В верхней части корпуса 1 нагретый теплоноситель изливается из трубы 2 во внутреннее пространство 15, отдает тепло стенкам корпуса 1 и опускается вниз в пространстве между корпусом 1 и трубой 2. При наличии ветра вертушка 4 за счет S-образного очертания ее лопастей приходит во вращение. Вертушка 4 приводит во вращение вал 5, а с ним и лопасти винта 3. Верхними поверхностями лопастей винта 3 теплоноситель принудительно подется по трубе 2, интенсивнее изливается из трубы 2 в пространство 15. Это приводит к интенсификации движения теплоносителя, следовательно, повышению эффективности переноса тепла

Одновременно с подачей теплоносителя вверх по трубе 2 при вращении лопастей винта 3 происходит забор части теплоносителя в полости 8. Из полостей 8 теплоноситель принудительно подается в полость 9 вала 5 и через окна 7 изливается в полости 10 вертушки 4. Протекая по лопастям 10, теплоноситель подвергается интенсивному охлаждению, достигаемому как за счет изготовления вертушки 4 из материала с повышенной теплопередачей, так и за счет постоянного обдувания всех ее.лопастей ветром. Охлажденный теплоноситель из полостей 10 через окна ГЗ по каналам 12 во втулке 11 поступает во внутреннее пространство 15 термосваи. Теплоноситель, прошедший через вертушку 4, охлаждается глубже, чем тот, который изливается из трубы 2 в пространство 15 термосваи. За счет этого достигается повышение эффективности работы термосваи

Использование изобретения позволяет значительно сократить сроки и затраты на заморзйсивание оснований.

Формула изобретения

1. Термосвая, включающая заполненный теплоносителем корпус, коакси65 ально установленную в нем раздели