Запорное устройство для конвекци-ОННыХ уСТАНОВОК и ТЕРМОСВАй Советский патент 1981 года по МПК E02D3/12 F16K31/12 

1

изобретение относится к строительству, а именно к выполнению устройств ДЛЯ автоматического включения и отключения сеэонно работающих систем, например воздушно-конвекционных установок и жидкостных термосвай, применяемых ДЛЯ аккумуляции холода в основаниях сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, при определенных температурах атмосферного воздуха .

Известно запорное устройство для конвекционных установок и термосвай, включающее клапан и ручной привод ДЛЯ регулирования его положения Г1. i К недостаткам этого устройства отijpCHTCH необходимость периодического присутствия обслуживающего персонала, а это не всегда возможно, особенно в отдаленных и труднодоступных районах с суровьм климатом, например при использовании воздушно-конвекционных установок и термосвай для стабилизации вечномерзлого грунта вокруг опор нефте- и газопроводов и скважин.

Наиболее близким к изобретению является запорное устройство для кон векционных установок и термосвай, включающее клапан и приспособления

ДЛЯ регулирования его положения, причем клапан соединен с термореле и температурными датчиками, один из которых расположен в вечномерзлом грунте ниже границы сезонного протаивания, а второй - на поверхности. Клапан перекрывает один из каналов воздушно-конвекционной установки или жидкостной термосваи, когда температура воздуха приближается к температуре вечнсмерзлого грунта и открывает их при температуре окружающего воздуха ниже температуры указанного грунта 2.

Недостатком этого устройства является наличие сложной контролирующей температуру системы и необходимость ДЛЯ его функционирования источника электрИчэской энергии, что делает устройство недостаточно надежным при эксплуатации в суровых климатических условиях Крайнего Севера. Кроме того, нормальная работа данного устройства осуществляется при заглублении одного из температурных датчиков в вечномерзлый грунт ниже границы сезонного протаивания, что требует дополнительных затрат.

Цель изобретения - поылиение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается Tavj, что в запорном устройстве для конвекционных установок и термосвай, вклю1аю(4@4 клапан и приспособление для регулирования его положения, посленее выполнено в виде замкнутой камеE fcj, имеющей в верхней части полый вертикальный выступ, поршня со штоком и рычагов, причем поршень установлен в вертикальном выступе, его шток пропущен через верхнюю стенку вертикального выступа и посредством рычагов соединен с клапаном, а камера заполнена водой с размещенным на ней слоем незамерзающей жидкости, плотность которой меньше плотности воды.

Предпочтительно выполнять камеру конической сужающейся книзу, а ее вертикальный выступ - цилиндрическим.

Предлагаемое устройство состоит из клапана 1, поршня 2. и Зс1мкнутой камеры 3, имеющей в верхней части полый вертикальный выступ 4. Поршень 2 размещен в выступе 4, а шток 5 его пропущен через верхнюю стенку выступа 4 и посредством рычагов 6 соединен с клапанся 1. Камера 3 частично заполнена водой 7 с размещенным над ней слоем незамерзающей жидкости 8, плотность которой меньше плотности , воды. В качестве незамерзающей жидкости может быть использовано дизельное масло. Для направленного промерзания воды снизу вверх камера 3 выполнена конической сужающейся книзу, а вертикальный выступ - цилиндрическим. Объем цилиндрического выступа меньше среднего диаметра конической части камеры, а его объем составляет 10-15% от объема воды в камере. В камере 3 могут быть установлены трубки 9, служащие направляющими для рычагов б. В верхней части камеры имеется отверстие с пробкой 10 для заливки жидкости.

Устройство работает следующим образом .

KciMepa 3 заполняется водой 7 в объеме, необходимом дпя обеспечения заранее определенного хода поршня 2, а затем - незамерзающей жидкостью 8, например дизельным топливом, до полного заполнения камеры. При темпера/гуре окружающего воздуха ниже тем рературы фазового перехода воды в лёд, последняя начинает промерзать в направлении снизу вверх, что достигается наличием слоя незамерзающей жидкости 8, которая является теплоизолятором и не допускает промерзания воды сверху и образования вследствие этого замкнутых объемов. При необходимости камера может быть снабжена оребрением. Увеличение объема воды при переходе в лед компенсируется за счет вытеснения незамерзающей жидкости в цилиндрический выступ 4. Поршень 2 под давлением вытесняющейся жидкости начинает двигаться вверх, приводя в движение клапан 1 посредством рычагов 6. Таким образе, один из каналов воздушно-конвекционной установки или жидкостной термосваи оказывается открытым, в результате чего обеспечиваетс нормальная их работа по стабилизации вечномерзлогс грунта в период низких температур. При полном подъеме поршн 2 незамерзающая жидкость 8 не полностью вытесняется в цилиндрический выступ камеры, часть ее остается в верхней конической части камеры, обепечивая необходимую теплоизоляцию. При повы1дении температуры окружающего воздуха выше температуры фазовых переходов льда в воду, последний начинает плавиться. Освобождающийся пр таянии льда объем заполняется незамерзающим топливом, при зтом поршень 2 с клапаном 1 перемещается вниз под действием собственного веса. Таким образом, один из каналов воздушноконвекционной установки ИЛИ5 жидкостной термосваи в период температуры окружающего воздуха выше температуры вечномерзлого грунта оказывается закры1ъам. Регулирование необходимой температуры фазовых переходов можно осуществлять введением в воду различных солевых растворов.

Использование предлагаемого устройства не требует для своего функционирования периодического присутствия обслуживающего персонала и применения дополнительного источника энергии. Это и простота элементов конструкции устройства делают его дотаточно надежнь 1 при эксплуатации в отдаленных и труднодоступных районах с любыми климатическими условиями. Использование устройства в качестве терморегулятора в воздушно-конвекционных установках и жидкостных термосваях позволяет предотвратить растепление вечномерзлого грунта вокруг опор трубопроводов и скважин, вызванное конвективными токами в летнее время года, и повысить эффективность работы воздушно-конвекционных установок и термосвай,

Формула изобретения

1. Запорное устройство для конвекционных установок и термосвай, включающее клапан и приспособление для регулирования его положения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его работы, приспособление для регулирования положения клапана выполнено в виде замкнутой камеры, имеющей в верхней части полый вертикальный выступ, поршня со штоксм и рычагом, причем поршень установлен в вертикальном выступе, его шток пропущен через

верхнюю стенку вертикального выступа и посредством рычагов соединен с клапаном, а к 1Мера заполнена одой с размещенным на ней слоем незамерзающей жидкости, плотность которой меньше плотности воды.

2. Запорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера выполнена конической сужающейся книзу, а ее вертикаипьимй выступ - цилиндрическим.

Источники информации, принятые во внигиЕ1ние при экспертизе

1.Galate I.W. Passive refrte ration is best suited for arctic pile supports,Oil and das J. 1975, vol 73, 47, p. 45-50 .

2.Патент США 388023б,кл .166-302 опублик. 1975.