Пристрій для температурної термостабілізації багаторічномерзлих грунтів

 

Винахід відноситься до теплотехніки в області будівництва, більш конкретно до області конструювання індивідуальних сезонно-діючих охолоджуючих пристроїв - термостабилизаторов грунтів, зокрема розміщених в гільзі, які можуть бути використані для термостабілізації багаторічномерзлих і слабонесущих грунтів. Область конкретного використання термостабилизаторов грунтів досить широка: стабілізація ґрунту в основах фундаментів і споруд, опор трубопроводів, ліній електропередач, мостів, полотна залізниць, створення протифільтраційних завіс та ін

Застосування штучного охолодження грунтів підстав дозволяє істотно знизити терміни будівництва споруди, а також металоємність фундаментів за рахунок зменшення довжини і кількості паль.

Термостабілізатор призначені для штучного заморожування талих і охолодження багаторічномерзлих грунтів, температурної стабілізації грунтів підстав з метою підвищення несучої здатності і забезпечення стійкості та експлуатаційної надійності грунтових і пальових основ при будівництві, експлуатації та ремонті трубопроводів, об'єктів нафто - і газотранспортних систем, обустроиях кріолітозони.

Термостабілізатор представляють собою герметичні конструкції з труб, заправлених холодоагентом, що складаються з надземної частини - конденсатора і підземної - випарника. Надземна частина виробів завжди знаходиться на відкритому повітрі.

Ефективним способом підтримання або посилення мерзлого стану ґрунту в основах споруд є використання низьких температур зовнішнього повітря за допомогою парорідинних термосифонов, званих термостабілізатор. Режим роботи термостабилизаторов - сезонний, в залежності від температури навколишнього повітря.

Відомий термосифона, що містить конденсаторну секцію, випарну секцію, розташовану з від'ємним нахилом, і робочу рідину в секції випарної (патент США №4961463, опублікований 09.10.1990, МПК E02D 13/115). Дана конструкція занурюється в грунт без гільзи.

У порівнянні з існуючими конструкціями термостабилизаторов застосування гільзи дозволяє проводити заміну термостабилизаторов без застосування бурової техніки.

Відомий термостабілізатори, розміщений у гільзі, яка являє собою циліндричний корпус з кришкою на верхньому кінці і днищем на нижньому кінці (Окунєв С. Н. та ін. Досвід проектування� НПС ПУРПЕ», матеріали міжнародної конференції «Кріогенні ресурси полярних і гірських регіонів. Стан і перспективи інженерного мерзлоотведения», стор 139-141, р. Тюмень, 2008 р.).

Недоліком відомого технічного рішення є необхідність застосування витратних матеріалів (монтажної піни), мають обмеження по температурі навколишнього повітря при монтажі термостабілізатора в гільзу, а також необхідність видалення ущільнювальних матеріалів та очищення внутрішньої поверхні гільзи при заміні термостабілізатора під час експлуатації.

Найбільш близьким рішенням є пристрій для термостабілізації, що містить гільзу, порожнина якого заповнена незамерзаючої рідиною, а всередині гільзи встановлені охолоджуючі елементи, причому верхня частина гільзи і охолоджуючої труби оснащена кришкою з отвором для розміщення охолоджуючого елемента і заливною горловиною з пробкою (патент на UA №116871, опублікований 10.06.2012, E02D 3/115).

Завданням пропонованого рішення є розширення температурного діапазону виконання монтажних робіт термостабилизаторов, виключення попадання залишків ущільнювальних матеріалів у порожнину гільзи, заповнену холодоносієм.

Технічний результат, олизатора в гільзі при використанні одного і того ж ущільнювального (герметизуючого елемента, а також у розширенні діапазону температур атмосферного повітря при монтажі термостабілізатора в гільзу.

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для температурної термостабілізації багаторічномерзлих грунтів містить термостабілізатори на основі двофазного термосифона, що включає надземну конденсаторну частина і підземні транспортну і випарні частини, розміщені у гільзі з холодоагентом, що представляє собою порожнистий циліндричний корпус з дном і герметизуючим елементом на верхньому кінці з отвором для установки термостабілізатора, герметизуючий елемент являє собою роз'ємне сальникове ущільнення, яке складається з опорного кільця, встановленого на виконану в гільзі кругову сходинку, натискного кільця і ущільнювальних кілець з терморозширеного графіту, затиснутих між ними.

На внутрішній поверхні гільзи на верхньому кінці виконана внутрішня різьба для натискної гайки, призначеної для затиснення ущільнювальних кілець.

Ущільнювальні кільця формують з шнура терморозширеного графіту квадратного перерізу, розмір сторони якого дорівнює відстані між зовнішньою стінкою випарної секції і внутрішньої стінкою гільзи,�я вставка у транспортній частині.

Гільза заповнена холодоагентом до рівня сезонного відтавання грунту.

Рішення пояснюється кресленнями, на фіг. 1 представлений загальний вигляд пристрою в поздовжньому розрізі, на фіг. 2 - сальникове ущільнення, де 1 - гільза, 2 - циліндричний корпус, 3 - сальникове ущільнення, 4 - днище, 5 - термостабілізатори, 6 - радіатор, 7 - холодоносія (антифриз), 8 - опорне кільце, 9 - нажимний кільце, 10 - кільця з терморозширеного графіту, 11 - натискна гайка.

Пристрій містить 1 гільзу, яка являє собою циліндричний корпус 2, з сальниковим ущільненням 3 на верхньому кінці і має днище 4 на нижньому кінці. Усередині корпусу 2 розташований термостабілізатори 5. На верхньому кінці термостабілізатора 5 встановлений радіатор 6. Термостабілізатори має нижню випарну частина, середню транспортну і верхню конденсаторну. Гільза заповнена антифризом 7. Заливка антифризу (холодоносія) здійснюється до рівня сезонного відтавання грунту. Сальникове ущільнення 3, розташоване у верхній частині гільзи термостабілізатора, складається з опорного кільця 8 і натискного кільця 9 із стисненими між ними двома кільцями 10 з терморозширеного графіту. Кільця терморозширеного графіту 10 формують з шнура до�мостабилизатора і внутрішньої стінкою гільзи. При цьому місця з'єднання торців шнура (стики кілець) розташовані зі зміщенням відносно один одного. Необхідне поджатие кілець 10 здійснюється натискною гайкою з зовнішньою різьбою 11. На внутрішній поверхні гільзи 1 виконана відповідна різьблення для гайки. Під різьбленням на гільзі виконана кругова сходинка для розміщення опорного кільця 8. Між конденсаторної і випарної секціями в області транзитної частини може бути розміщена теплоізолююча вставка у вигляді циліндра з полімерної труби більшого діаметру, встановлена з повітряним зазором між корпусом термостабілізатора і внутрішньою поверхнею вставки.

Пристрій збирається наступним чином. На корпусі термостабілізатора попередньо послідовно встановлюють через конденсаторну частина натискну гайку 11, нажимний кільце 9 і опорне кільце 8. Після цього термостабілізатори 5 розміщують у гільзі 1, при цьому опорне кільце 8 впирається в кругову сходинку. Кільця з терморозширеного графіту 10 встановлюються між опорним кільцем 8 і натискним кільцем 9, при цьому стики кілець розташовуються зі зсувом відносно один одного. Герметизація сальникового ущільнення гільзи 1 здійснюється шляхом загвинчування нажи�рним повітрям, за рахунок фазових перетворень хладагента (переміщення під дією гравітаційних сил «рідина вниз - пар вгору», від конденсатора до випарника і назад). Холодоагентами є речовини, здатні змінювати свій фізичний стан «рідина-пар» при наявності температурного градієнта між атмосферним повітрям і ґрунтами в умовах наявності певного тиску всередині термостабілізатора.

Функціонування пристрою відбувається природним чином в зимовий період за рахунок від'ємних температур повітря, а в літній час (при позитивних температурах повітря) переходить у стан спокою внаслідок припинення циркуляції холодоагенту. Роз'ємне сальникове ущільнення дозволяє виключити попадання залишків ущільнювальних матеріалів у порожнину гільзи, багаторазово використовувати ущільнення, розширити діапазон температур навколишнього повітря при монтажі термостабілізатора в гільзу. При виході з ладу термостабілізатора він може бути замінений на новий з неодноразовим використанням запропонованого роз'ємного сальникового ущільнювача.

1. Пристрій для температурної термостабілізації багаторічномерзлих грунтів, характеризується тим, що містить термостабилизатоѸспарительние частини, розміщені в гільзі з холодоагентом, що представляє собою порожнистий циліндричний корпус з дном і герметизуючим елементом на верхньому кінці з отвором для установки термостабілізатора, при цьому герметизуючий елемент являє собою роз'ємне сальникове ущільнення, яке складається з опорного кільця, встановленого на виконану в гільзі кругову сходинку, натискного кільця і ущільнювальних кілець з терморасщиренного графіту, затиснутих між ними.

2. Пристрій п. 1, що характеризується тим, що на внутрішній поверхні гільзи на верхньому кінці виконана внутрішня різьба для натискної гайки, призначеної для затиснення ущільнювальних кілець.

3. Пристрій п. 1, що характеризується тим, що ущільнювальні кільця формують з шнура терморозширеного графіту квадратного перерізу, розмір сторони якого дорівнює відстані між зовнішньою стінкою випарної секції і внутрішньої стінкою гільзи, при цьому стики ущільнювальних кілець розташовані зі зміщенням.

4. Пристрій п. 1, що характеризується тим, що встановлена термоізолююча вставка у транспортній частині.

5. Пристрій п. 1, що характеризується тим, що гільза заповнена холодоагентом до рівня сезонного від�

 

Схожі патенти:

Прямоточний природно-конвективне охолоджуючий пристрій для термостабілізації мерзлого грунту

Винахід відноситься до галузі будівництва в районах поширення багаторічно-мерзлих грунтів і, конкретно, до пристроїв, що забезпечує мерзле стан грунтів підстав споруд при проектному значенні негативної температури. Технічний результат - підвищення ефективності роботи пристрою за рахунок забезпечення його автоматичного запуску при зниженні температури атмосферного повітря в заданій зоні. Пристрій для термостабілізації мерзлого грунту має конденсатор, горизонтальний випарник і систему автоматичного керування запуском. Ця система включає в себе один або кілька електромагнітних датчиків для вимірювання внутрішніх параметрів пристрою. В якості цих параметрів передбачені температура і/або тиск у конденсаторі, та/або датчик рівня конденсату в конденсаторі, датчик температури зовнішнього повітря, аналізатор сигналів датчиків і електромагнітний клапан. Даний клапан змонтований на ділянці між виходом потоку хладагента з трубки випарника і його входом у конденсатор і має можливість спрацьовування від зовнішнього - керуючого електричного сигналу аналізатора на основі закладеного в його пам'ять критерію порівняння текущ�аметри встановлені розрахунком або досвідченим шляхом з умови запобігання утворення замикаючої пробки конденсату вище місця монтажу електромагнітного клапана. 1 іл.

Спосіб заправки термостабілізатора

Винахід відноситься до способу термостабілізації багаторічномерзлих і слабких грунтів і може бути використане у виробництві термосифонов (термостабилизаторов). Спосіб заправки термостабілізатора рідким синтетичним аміаком включає очищення рідкого аміаку від домішок інертних газів, для чого його перекачують у заправну ємність, де нагрівають до температури 18-30°C при тиску в заправочній місткості 0,8-1,19 МПа з поступовим зниженням тиску аміаку в ємності, заповненої рідким аміаком, підтримуючи його кипіння протягом 10-15 с за обсягом заправочній місткості. Видаляють інертні гази разом з испарившимся аміаком шляхом продувки в систему уловлювання аміаку, причому кількість (кратність) продувок залежить від обсягу заправочній місткості і перепаду температур, не перевищує 1°C на оребренной частини конденсатора. Потім очищений рідкий аміак подають в дозатор і далі в термостабілізатори. Технічний результат полягає в забезпеченні здійснення процесу очищення синтетичного аміаку від домішок інертних газів до необхідної норми заправки термостабилизаторов, поліпшення виробничих і економічних характеристик заправки та експлуатації термостабилизаторов. 1 і

Пристрій для термостабілізації пригирловій зони свердловин

Винахід відноситься до нафтової і газової промисловості і може бути використане при освоєнні і експлуатації родовищ, розташованих у зоні багаторічномерзлих порід. Пристрій для термостабілізації пригирловій зони свердловин включає сукупність розміщених навколо гирла свердловини термостабилизаторов, з'єднаних через загальний колектор у верхній їх частині з конденсатором. При цьому нижня частина термостабилизаторов також об'єднана спільним колектором, а коефіцієнт оребрення і площа поверхні неоребренного конденсатора підбираються такими, щоб забезпечити виконання наведеного математичного виразу. Технічним результатом є забезпечення можливості безперешкодної експлуатації та ремонту свердловини при ефективної стабілізації теплового стану пригирловій зони свердловини в багаторічномерзлих породах. 1 з.п. ф-ли, 1 табл., 2 іл.

Спосіб інженерного захисту добувної платформи плавучого типу від льодових впливів в умовах арктичного шельфу

Винахід відноситься до будівництва гідротехнічних споруд і може бути застосована для створення огороджувальної конструкції, призначеної для захисту добувної платформи плавучого типу в льодових умовах арктичного шельфу. Спосіб включає установку по периметру платформи захисної конструкції. При цьому до установки платформи в проектне положення по периметру платформи з зазором встановлюють щонайменше один ряд опор з металевих паль круглого перерізу, заглиблених у нестійкі донні відкладення або у корінні породи. У палі монтують охолоджуючі пристрої і виробляють штучне заморожування води і ґрунту навколо паль, причому утворюються навколо паль монолітні циліндри - льдогрунтовие в підставі і льодові у воді, повинні замикатися з суміжними циліндрами, утворюючи суцільну ледогрунтовую в підставі і льодову у воді захисну протиударну і противофильтрационную стіну. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності інженерного захисту платформ плавучого типу в умовах арктичного шельфу. 5 з.п. ф-ли, 3 іл.

Охолоджуючий пристрій для глибинної температурної стабілізації грунтів, основ будівель і споруд

Винахід відноситься до галузі будівництва, а саме до пристроїв для глибинного охолодження і заморожування грунтів основ будівель і споруд, що зводяться на багаторічномерзлих грунтах. Технічним результатом винаходу є підвищення несучої здатності грунтів, спрощення монтажу і демонтажу конструкції. Охолоджуючий пристрій для глибинної температурної стабілізації грунтів основ будівель і споруд містить герметичний трубчастий корпус з зонами випаровування, конденсації та транспортної зоною між ними, виконаний з можливістю заправки теплоносієм. При цьому корпус містить теплообмінник, що включає трубу корпусу зони конденсації, ресивер, виконаний з труби більшого діаметру, ніж діаметр корпуса, що має кришку зверху і герметично встановлений на кінці труби корпусу зони конденсації. Пристрій включає не менше двох порожнистих відвідних труб, діаметр яких менше діаметра труби корпусу, виконаних із зовнішнім оребренням, розташованих вертикально навколо труби конденсаторної зони корпусу та сполучених верхніми патрубками з ресивером, а нижніми патрубками з порожниною зазору, утвореного внутрішніми стінками муфти, що з'єднує нижнюанспортной зони. Пристрій додатково містить приймальну втулку, виконану у вигляді відрізка труби меншого діаметру, ніж діаметр корпуса, з'єднаної через перехідник з нижнім кінцем труби конденсаторної зони та розміщеної частково у верхній частині труби транспортної зони корпусу з зазором щодо її внутрішній бічній поверхні, а труба корпусу в зоні випаровування виконана з перемінним перетином, і має хоча б один перехід на трубу меншого діаметру. 7 з.п. ф-ли, 2 іл.

Спосіб і пристрій для цілорічних охолодження, заморожування грунту підстави фундаменту і теплопостачання споруди на вечномерзлом грунті в умовах кріолітозони

Винахід відноситься до пристроїв регульованою температурної стабілізації, охолодження і заморожування грунту основи фундаментів, а також теплопостачання споруд на вічній грунтах (в умовах кріолітозони). Спосіб цілорічних охолодження, заморожування грунту підстави фундаменту і теплопостачання споруди на вечномерзлом грунті в умовах кріолітозони включає буріння свердловин, охолодження грунту. Цілий рік регулюють охолодження і заморожування грунту підстави фундаменту і проводять цілорічне часткове теплопостачання споруди за рахунок теплоти охолоджуваного і замораживаемого грунту підстави фундаменту і прилеглих до нього шарів ґрунту. Утворюють первинний контур з низькотемпературним теплоносієм теплового насоса, робоче тіло теплового насоса має температуру кипіння нижче на 10-30°С мінімальної температури теплоносія первинного контуру. Тепловий насос розташовують усередині споруди і здійснюють теплопостачання з коефіцієнтом перетворення більше одиниці 1-3. Теплоносій первинного контуру теплового насоса має температуру замерзання нижче мінімальної температури навколишнього повітря місця спорудження до -60°С. Температура испаркважину встановлюють у масиві підстави споруди з несучими палями по периферії або, будучи розділеною на менш потужні, термоскважини встановлюють по його периферії, виконуючи додатково несучу функцію палі. Теплоносій розділених термоскважин подають з теплоізоляційним теплопроводів до загального первинного теплообмінника контуру теплового наоса або до декількох теплових насосів, встановлених у різних приміщеннях споруди. Технічний результат полягає в забезпеченні гарантованого цілорічного забезпечення замороженого стану фундаменту споруди по всій глибині свердловини, а також у забезпеченні постійного покриття частини (приблизно половина) теплового навантаження споруди з допомогою теплового насоса за рахунок використання теплоти охолоджуваного і замораживаемого вечномерзлого грунту. 2 н. і 3 з.п. ф-ли, 1 табл., 3 іл.

Спосіб уловлювання аміаку вузла заправки термостабилизаторов вічній грунтів

Винахід відноситься до галузі будівництва на багаторічномерзлих грунтах, зокрема до підготовки заморожувальних пристроїв - термостабилизаторов до експлуатації. Пропонується спосіб уловлювання аміаку вузла заправки термостабилизаторов вічномерзлих ґрунтів шляхом поглинання газоподібного аміаку у системі з циркулюючої аміачною водою. Безперервний процес поглинання газоподібного аміаку ведуть в ежекторі при температурі 20-40°C в один щабель. Створюють надлишковий тиск парів аміаку 30-100 кПа і використовують аміачну воду концентрацією 20-25% з подальшим виведенням цієї аміачної води з ежектора в накопичувальну ємність, яку розміщують у грунті, через стінки якої в грунт роблять відвід тепла, отриманого від розчинення газоподібного аміаку в аміачній воді. Одночасно регулюють рівень рідини в накопичувальній ємності. Проводять відкачування аміачної води з накопичувальної ємності і подають свіжу жорстку воду в накопичувальну ємність, а також періодично вивантажують з неї випали в осад солі жорсткості. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності при одночасному зниженні собівартості та зниження енерговитрат з можливістю застосування жорсткої в

Система для температурної стабілізації підстав споруд на вічномерзлих ґрунтах

Винахід відноситься до галузі будівництва на багаторічномерзлих і слабких грунтах і стосується виконання систем заморожування і термостабілізації грунтових основ споруд. Система для температурної стабілізації підстав споруд на вічномерзлих ґрунтах включає конденсатор, виконаний у вигляді системи труб, випарник, пов'язаний з гідрозатворів і з трубопроводами, підвідними і відвідними теплоносій, розміщеними рівномірно по всій площі відсипання ґрунту основи, оснащеного шаром теплоізоляції. Додатково містить розташований під конденсатором буфер-сепаратор, який представляє собою вертикально орієнтовану секцію у вигляді трьох розташованих один під одним, пов'язаних між собою горизонтально направлених труб, внутрішній обсяг яких сумарно дорівнює обсягу покладеного в відсипки ґрунту основи випарника, що представляє собою паралельно розташовані змеевиковоподобние труби, пов'язані відвідними трубопроводами з оснащеної завихрювач верхній горизонтально спрямованої трубою згаданого буфера-сепаратора, нижня горизонтально спрямована труба якого через гідрозатвор пов'язана з допомогою підвідних теплоносій трубопроводо�остоит у підвищенні промораживающей та несучої здатності основи, забезпечення управління і контролю за процесом проморожування грунту і процесом резервування надійності системи. 4 іл.

Термосвая для опор моста

Винахід відноситься до пристроїв для сезонного охолодження і заморожування грунтів основ будівель і споруд у районах поширення вічній грунтів

Охолоджуючий пристрій для температурної стабілізації багаторічномерзлих грунтів і спосіб монтажу такого пристрою

Винахід відноситься до галузі будівництва в районах із складними інженерно-геокриологическими умовами, а саме термостабілізації багаторічномерзлих і слабких грунтів
Up!