Термосвая Советский патент 1981 года по МПК E02D3/115 

(54) ТЕРМОСВАЯ

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для охлаждения и замораживания грунта.

Известна термосвая, выполненная в ввде частично размещенной в грунте трубы, заполненной теплоносителем, за счет циркуляции которого в термосвае достигается перенос тепла от грунта и передача его в атмосферу 1. Недостатком термосваи является перемешивание восходящего и нисходящего потоков теплоносителя и малая интенсивность его двнжения, что снижает ее эффективность.

Известна также термосвая, включающая трубчатый корпус и внутреннюю трубу, встроенную в нижнюю его часть. Внутренняя . труба снабжена винтовыми лопастями на внутренней и внещней поверхностях н установлена с возможностью вращения от привода в внде ветряной вертушки на валу, присоединенному к трубе. В этой термосвае имеет место разделение восходящего н нисходящего потоков теплоносителя в ее нижней части и интенсификация движения теплоносителя вращающиМ1(ся винтовыми лопастями {2.

Однако в верхней части .термосваи происходит перемешиванне восходящего и нисходящего потоков теплоносителя. Кроме того, устройство громоздко, так как для вращения тяжелой внутренней трубы с лопастями требуется вертущка больщнх размеров, а повыщение интенсивности движения теплоносителя достигается незначнтельное.

Наиболее близкой к предлагаемой является термосвая, включающая трубчатый корпус,

10 коакснально. установленную в нем внутреннюю трубу, разделитель потоков н лопастный винт, установленный во внутренней трубе и соеди- . ненный посредством вала с ветродвигателем. Эта термосвая более эффективна. Поскольку менее громоздка, обеспечивает разделение восходящих и нисходящих потоков теплоносителя, лопастный же винт обеспечивает интенсивное движение теплоносители от ветродвигателя малых размеров и нмеет высокий

20 КПД 13).

Недостаток данной термосван заключается в том, что передача тепла от теплоносителя в атмосферу через стенкн верхней части корriyca термосваи, предусмотрена юлько за счет усгановившегося режима обтекания корпуса воздухом атмосферы. А между тем интенсификация подвода тепла к внутренней поверхности стенки верхней части корпуса термосваи требует интенсивного отвода тепла от внешней поверхности этих стенок. Цель изобретения - повышение эффективности работы термосваи. Поставленная цель достигается тем, что в термосвае, включаюп1ей трубчатый корпус, коаксиально установленную в нем внутреннюю трубу, разделитель потоков и лопастный винт, установленный во внутренней трубе и соединенный посредством валл с ветродвигателем, внутренняя труба установлена с превышением ее верхнего торца относительно верхнего торца корпуса, а лопастный винт установлен по внутренней трубе выше отметки верхнего торца корпуса, причем внутренняя труба снабжена изогнутыми патрубками, расположенными выше лопастного винта и сообщаюшими : полость внутренней трубы с полостью корпуса в его верхней части. Кроме того, внутренняя труба в части, размещен той выше верхнего торца корпуса, снабжена дополнительными патрубками, расположенными ниже лопастного винта и сообщаю шими полость внутренней трубы с полостями изогнутых патрубков на участке их изгиба. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. Термосвая состоит из заполненного теплоно сителем корпуса 1, коаксиально установленной в нем внутренней трубы 2, разделителя 3 потоков, делящего указанную трубу на верхний и нижний участки. Внутренняя труба своим верхним концом выведена за пределы кор пуса, а выше отметки верхнего торца корпуса в ней установлен лопастный винт 4, соединенный посредством вала 5 с ветродвигателем 6, вьшолненйым в виде чашечной вертуш ки. Внутренняя труба выше лопастного винта 4 снабжена изогнутыми патрубками 7, сообщающими ее полость с полостью корпуса в его верхней части. Кроме того, внутрюнняя труба может быть снабжена дополнительными патрубками 8, которые примыкают к ней в выше верхнего торца корпуса и ниже лопастного винта 4 и сообщают ее полость с полос тями изогнутых патрубков. Верхний торец внутренней трубы имеет отверстие с пробкой 9 ,для за.ливки теплоносителя, а верхний ее участок с примыкающими к нему патрубками 7 и 8 может быть выполнен раздельно и соединяться с нижним участком, например, с помощью фланца 10. 8 4 Термосвая работает следующим образом. Через отверстие в верхнем торце внутренней трубы заливают теплоноситель. Отверстие закрывают пробкой 9. С наступлением холодов теплоноситель приходит в движение. Теплоноситель наименьшей плотности, нагретый стенками корпуса 1 подземной части термосвай, поднимается вверх между стенкамн корпуса и стенками трубы 2. Через разделитель 3 цотоков нагретый теплоноситель поступает в верхний з асток внутренней трубы. Двигаясь по нему по патрубкам 7 и подземной части корпуса 1 термосваи, теплоноситель интенсивно охлаждается, становится более плотным, поступает в нижний участок внутренней трубы 2 и опускается на дно термосваи, вытесняя теплоноситель меньшей плотности. При наличии ветра вертушка 6 приходит в движение, вращая лопастный винт 4, который принудительно подает теплоноситель в верхний участок внутренней трубы. При зтом значительно возрастает скорость движения теплоносителя в изогнутых патрубках 7. На их изгибе образовавшийся вакуум всасывает теплоноситель через дополнительные патрубки 8, интенсивнее изливается в верхнюю часть корпуса 1 термосваи. При отсутствии ветра теплоноситель получает возможность для увеличения теплообмена за счет развитой поверхности теплоотдачи: тепло интенсивно отдается через стенки выведенной за пределы корпуса части внутренней трубы, патрубков и надземной части корпуса термосваи. При наличии ветра ускоряется циркуляция теплоносителя, что при относительно большой теплоотдающей поверхности ведет к дополнительному увеличению теплоотдачи. При движении жидкости по патрубкам 7 на участках их изгиба происходит сжатие потока, отрыв его от внутренней стенки и образование в зтом месте вакуума. По присоединенным: в месте образования вакуума дополнительным патрубкам 8 происходит всасывание дополнительного количества теплоносителя, что, в свою очередь, приводит к отбору теплого теплоносителя из внутренней; трубы. А так как дополнительные патрубки присоединены ниже лопастного винта, возрастает скорость циркуляции, все сечение в месте изгиба изогнутых патрубков заполняется теплоносителем, что приводит к увеличению теплообмена. В предлагаемой термосвае обеспечивается увеличение поверхности теплосъема и повышение скорости движения теплоносителя, что увеличивает интенсивность теплообмена между грунтом и термосваей и эффективность замораживания грунта.