Устройство для искусственного замораживания грунтов в основании сооружений

 

О П И С А Н И Е ищ 582362

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Саввтсник

Социалистических

Реслублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.О1.76 (21) 2314568/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.77. Бюллетень № 44 (45) Дата опубликования описания 24.11.77 (51) М. Кл з Е 02D 3/12

Государственный комитет

Совете Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 624.139.62 (088.8) (72) Автор изобретения

В. И. Макаров (71) Заявитель

Вилюйская научно-исследовательская мерзлотная станция

Института мерзлотоведения Сибирского отделения АН СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ

ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к области строительства и касается устройств для искусственного замораживания грунтов,в основании сооружений,, возводимых преимущественно в районах, распространения вечномерзлых грунтов.

Известно однотрубное устройство для искусственного замораживания грунтов, включающее подземную замораживающую часть и надземный теплообменник, заполненные незамерзающей жидкостью (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для искусственного замораживания грунтов, включающее подземную замораживающую часть и надземный теплообменник, выполненные в виде соединенных одна с другой труб, заполненных незамерзающей жидкостью (2).

Однако .в известных устройствах повышение эффективности замораживания грунта может быть достигнуто только путем увеличения теплопередающей ловерхности надзем ной части за счет увеличения ее габаритов, что не всегда нриемлемо.

Цель изобретения — повышение эффективности замораж|ивания грунтов.

Для этого труба надземного теплообменника выполнена двухстенной с кольцевымзазором между стенками, соединенным с подземной замораживающей частью тангенциально смонтированными патрубками.

Для упрощения конструкций, обеспеч ивающих подключение холодильной машины к

5 надземной части устройства в летнее, время,,в нутренняя полость двухстенной трубы подземного теплообменника снабжена съемными торцовым и крышками с .патрубками.

На фиг. 1 изображено описываемое уст10 ройст во для искусственного замораживания грунтов, общий в ид; на .фиг. 2 — то же, план; на фиг. 3 — надземная замораживающая часть устройства, поперечный разрез.

Описываемое устройство состоит из под15 земной части 1, отводящей тепло из массива замораживаемого грунта, и надземной части — теплообменника, рассеивающего тепло в атмосферу. Вся система заполнена незамерзающей жидкостью, например керосином.

20 Подземная часть 1 может быть, выполнена в виде коаксиальной колонки.

Надземный теплообменник состоит из двух соосно соединенных труб 2 и 3. Труба 3 имеет меньший диаметр, чем труба 2, за счет че25 го между ними образуется цилиндрический кольцевой зазор 4, закрытый у торцов труб кольцевыми заглушками 5 и 6. Поверхность трубы 3 образует в теплообменнике ц илиндрическую открытую полость 7, сообщающую30 ся с атмосферой. Кольцевой зазор 4 соеди582362 няется с подземной частью 1 замораживающего устройства,патрубками 8 и 9, Принудительная вентиляция .полости 7 осуществляется от элемента 10, который может быть либо вентилятором, либо боковым отводом воздуховода.

П ри необходимости непрерывного комплексного замораживания грунта полость 7 закрывается крышкам и 11 и 12, В одну из крышек, например крыш|ку 12, вмонтированы трубки 13. На внешнюю поверхность надземной части устройства уложена съемная тепловая изоляция 14.

Под воздействием разности давлений (самотяги) различно нагретых сообщающихся столбов жидкости возникает вынужденное движение жидкости в контуре устройства.

Охлаждаемая в кольцевом зазоре 4 рабочая жидкость через патрубок 9 направляется в подземную часть 1 устройства, где нагревает,ся и через патрубок 8 возвращается в кольдевой зазор 4 надземной части.

Для того, чтобы в кольцевом зазоре 4 не возникло застойных зон, а также с целью удлинения,пути движения жидкости вдоль охлаждаемых поверхностей, патрубок 8 смонтирован тангенциально IIIQ отношению ккольцевому зазору 4. Жидкость в кольцевом зазоре 4 движется сверху вниз по спиральной траектории. Обе ограничивающие кольцевой зазор 4 поверхностями труб 2 и 3 охлаждаются холодным воздухом.

В открытой полости 7 за счет нагрева воздуха возникает самотяга, способствующая естественной вентиляции полости 7.

Таким образом, поверхность теплообмена у кольцевого,зазора:почти в два раза больше, чем у обычного цилиндра. Температура рабочей жидкости пропорциональна отношению площади поверхности теплообмена надземной части и площади теплообме на в подземной части теплообменн ика, поэтому конструкция полого цилиндрического теплообменника повышает HHTBHcHBiHocTb замораживания грунта.

Дальнейшее увеличение эффективности,замораживания грунта может быть достигнуто путем повышения интенсивности теплопередачи от жидкости, содержащейся в кольцевом зазоре надземной части, к атмосферному воздуху. Это может быть достигнуто ореорением поверхностей труб 2 и 3, соприкасающихся с атмосферным воздухом, и принудитель ной IBpнтиляц ией внутренней полости 7.

Обдув поверхности трубы 3 осуществляется без дополнительных конструктивных элементов, которые могли бы снизить эффективHoIcTb замораживания без принудительного обдува.

При необходимости непрерывного замораживания грунта охлаждение рабочей жидкости в надземной части устройства произво5

Зо

60 дится комплексно: холодным атмосферным воздухом зимой через внешнюю поверхность трубы 2 кольцевого зазора 4 и холодным рассолом или хладагентом от холодильной машины летом через внутреннюю поверхность трубы 3 закрытой с двух сторон крышками

11 и 12. На,летнее время внешняя поверхность надземной части .защищается съемной тепловой изоляцией 14 от теплового воздействия атмосферы. В зависимости от конкретных условиях внутренняя полость 7 может открываться иа зажиму или оставаться закрьпой постоянно.

Для практики искусственного замораживания грунтов характерны два этапа: первый — замораживание грунта в заданном объеме, второй — сохранение замороже1н ного массива. Устройство предложенной конструкции позволяет осуществить замораживание грунта в оптимальном режиме:;на первом этапе при замораживаниями талого массива обеспечивается высокая интенсивность замораживания за счет принудительного обдува, а на втором эта|пе, когда требуется только поддержание отрицательных температур в замороженном массиве, теплопередача к атмосферному воздуху обеспечивается естественной конвекцией воздуха у двух поверхностей теплообме нника. При необходимости непрерыв|ного замораж иван ия грунтов устройство позволяет применить, комплексное замораживание за счет охлажден|ия,надземной части воздухом в зимнее время и от холодильной машины летом.

Формула изобретения

1. Устройство для иску1аственного замораживания грунтов в основании сооружений, возводимых преимущественно в районах распространен ия вечномерзлых грунтов, вкл ючающее подземную замораживающую часть и надземный теплообменник,,BblllloJIненные,в виде соединенных одна с другой труб, заполненных,незамерзающей жидкостью, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с,целью повышения эффективности замораживания грунтов, труба,надземного теплообменника выполнена двухстен ной с кольцевым зазором между стенками,,соединенным с подземной замора кивающей частью тангенциально смонтированными патрубкам|и.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что внутренняя полость двухстенной трубы надземного теплообменн ика снабжена съемными торцовы ми крышками.

Источники информации,,принятые во внимание,при экспертизе

1. ГailleeB С. И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. Л., Изд-во литературы по строительству, 1969, с. 18 — 20.

2. Патент США № 3220470, кл. 165-40, опубл. 1975., 582362

Составитель Г. Гаврищук

Техред Н. Рыбкина

Корректор Н. Федорова

Редактор Е. Дайч

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2578/7 Изд. № 949 Тираж 881 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5