Устройство для охлаждения и замораживания грунта

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам, используемым при термомелиорации грунтов основания фундаментов сооружений, возводимых в районах распространения вечной и сезонной мерзлоты. Устройство для охлаждения и замораживания грунта включает грунтовый и воздушный теплообменники и соединительный теплопровод в виде мягкого гофрированного рукава. Новым в устройстве является то, что устройство снабжено термоаккумулятором в виде объемлющей воздушный теплообменник с зазором, заполненным антифризом, трубы. Соединительный теплопровод снабжен патрубком, присоединенным нижним торцом к грунтовому теплообменнику, а верхним - к нижнему торцу трубы термоаккумулятора. Мягкий рукав прикреплен верхним концом к нижнему торцу воздушного теплообменника, а нижним - к внутренней поверхности патрубка, ниже уровня сезонного промерзания и оттаивания грунта, с возможностью относительного осевого перемещения совместно с воздушным теплообменником. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении эффективности действия термоустройства в течение пассивного периода путем обеспечения возможности сохранения криологических свойств грунтов основания, приобретенных ими за активный период. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам, используемым при термомелиорации грунтов основания фундаментов сооружений, возводимых в районах распространения вечной и сезонной мерзлоты.

Наиболее близким к изобретению по решаемой задаче и достигаемому результату является устройство для охлаждения и замораживания грунта, включающее грунтовый и воздушный теплообменники и соединительный теплопровод в виде мягкого гофрированного рукава (см. RU, заявка 95106005/03, кл. E 02 D 3/115, 27.01.97). Это известное решение как наиболее близкое принято за прототип.

Недостатком известной конструкции является отсутствие возможности сохранения и стабилизации приобретенных за активный (зимний) период криологических свойств охлажденных грунтов основания фундамента в течение последующего пассивного (летнего) периода.

Задачей изобретения является повышение эффективности действия термоустройства в течение пассивного периода путем обеспечения возможности сохранения криологических свойств основания, сообщенных им за активный период.

Задача решается за счет того, что устройство для охлаждения и замораживания грунта, включающее грунтовый и воздушный теплообменники и соединительный теплопровод в виде мягкого гофрированного рукава, снабжено термоаккумулятором в виде объемлющей воздушный теплообменник с зазором, заполненным антифризом, трубы, а соединительный теплопровод снабжен патрубком, присоединенным нижним торцом к грунтовому теплообменнику, а верхним - к нижнему торцу трубы термоаккумулятора, причем мягкий рукав прикреплен верхним концом к нижнему торцу воздушного теплообменника, а нижним - к внутренней поверхности патрубка ниже уровня сезонного промерзания и оттаивания грунта с возможностью относительного осевого перемещения совместно с воздушным теплообменником. При этом труба термоаккумулятора и патрубок соединительного теплопровода могут быть выполнены в виде единого элемента.

Технический результат, обеспечиваемый за счет указанного сочетания конструктивных признаков, состоит в повышении эффективности действия термоустройства в течение пассивного периода путем обеспечения возможности сохранения криологических свойств грунтов основания, приобретенных ими за активный период.

На фиг. 1 изображен общий вид термоустройства в рабочем положении, соответствующем активному периоду, а на фиг. 2 - в законсервированном положении, соответствующем пассивному периоду.

Термоустройство содержит воздушный теплообменник 1, мягкий гофрированный рукав 2, соединительный теплопровод 3, грунтовый теплообменник 4, термоаккумулятор 5, ограничитель перемещения воздушного теплообменника 6. Нижний торец мягкого гофрированного рукава прикреплен к внутренней поверхности корпуса соединительного теплопровода, а верхний - к нижнему торцу воздушного теплообменника.

Термоустройство устанавливают в предварительно пробуренную скважину, воздушный теплообменник 1 выдвигают из корпуса устройства и фиксируют в выдвинутом положении (фиг. 1). В этом положении теплообмен осуществляется в активный период между охлаждаемым грунтовым основанием и внешней средой. При этом температура антифриза, заполняющего полость термоаккумулятора, также понижается. По окончании активного периода воздушный теплообменник 1 вдвигают внутрь корпуса термоустройства и оставляют в таком положении (фиг. 2) в течение всего пассивного периода. В этом положении теплообмен осуществляется между грунтовым основанием и сезонно-мерзлым слоем грунта через термоаккумулятор. Таким образом, вместо растепления мерзлого грунтового основания за счет переноса тепла из внешней среды через корпус термоустройства в пассивный период будет осуществляться дальнейшее охлаждение грунтов основания за счет использования запасов холода, накопленных сезонно-мерзлым слоем грунта и термоаккулятором за активный период. При этом теплообмен происходит только в пределах грунтовой толщи при полной термоизоляции от внешней среды, что существенно повышает эффективность работы устройства за счет исключения утечек и потерь в процессе теплообмена.

Описанная конструкция термоустройства обеспечивает продление рабочего периода действия термоустройства после повышения температуры воздуха за счет использования холода, накопленного сезоннопромерзающим слоем грунта и термоаккумулятором, а также уменьшение теплопереноса в охлаждаемое грунтовое основание через корпус воздушного теплообменника в летний период за счет предотвращения его нагревания путем заглубления ниже уровня поверхности грунта.

Предложенная конструкция термоустройстава может быть эффективно использована при возведении различных сооружений, в частности опор линий электропередачи в северных районах с сохранением природного состояния мерзлых грунтов.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения и замораживания грунта, включающее грунтовый и воздушный теплообменники и соединительный теплопровод в виде мягкого гофрированного рукава, отличающееся тем, что устройство снабжено термоаккумулятором в виде объемлющей воздушный теплообменник с зазором, заполненным антифризом, трубы, а соединительный теплопровод снабжен патрубком, присоединенным нижним торцом к грунтовому теплообменнику, а верхним - к нижнему торцу трубы термоаккумулятора, причем мягкий рукав прикреплен верхним концом к нижнему торцу воздушного теплообменника, а нижним - к внутренней поверхности патрубка ниже уровня сезонного промерзания и оттаивания грунта с возможностью относительного осевого перемещения совместно с воздушным теплообменником.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что труба термоаккумулятора и патрубок соединительного теплопровода выполнены в виде единого элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2