Устройство для замораживания грунта

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТА(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Чернюк Владимир Петрович Пчелин Вячеслав Николаевич Чернюк Михаил Владимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Устройство для замораживания грунта, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус, в полости которого расположен охлаждающий хладоноситель рабочий орган, отличающееся тем, что последний выполнен в виде лопастного шнека, верхний конец которого выведен за пределы корпуса и соединен с вертушкой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вертушка выполнена в виде стакана,снабженного воздухозаборниками по боковой поверхности, одетого с зазором и с возможностью вращения на надземную часть корпуса. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что стакан и воздухозаборники выполнены пластмассовыми.(56) 1. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. - Л. Стройиздат, 1984. С. 21-24, рис. 7, 10. 2. А. с. СССР 617521, МПК Е 02 3/12, 1978. 1061 Полезная модель относится к области строительства в условиях распространения слабых, мерзлых, сезонно- и вечномерзлых грунтов и может быть использована преимущественно в свайном фундаментостроении. Известно устройство для замораживания грунта, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус 1. Работоспособность устройства обеспечивается только в зимнее время года с наступлением отрицательных температур наружного воздуха за счет охлаждения хладоносителя в наружной части корпуса, повышения его плотности, перетекания в подземную часть корпуса. В донной части хладоноситель отдает холод грунту, замораживает его, забирает тепло, нагревается и перетекает в надземную часть корпуса. Работа происходит в автоматическом режиме. Недостатками известного устройства являются возможность использования в качестве хладоносителя только керосина, имеющего небольшие коэффициенты теплоемкости и теплопроводности возможность растепляющего воздействия на грунт из-за обратного летнего теплотока за счет естественной конвекции керосина невысокая холодопроизводительность зимой из-за использования керосина в качестве хладоносителя. Известно также устройство для замораживания грунта, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус, в полости которого расположен охлаждающий хладоноситель рабочий орган 2. Грунт вокруг устройства замораживается за счет естественной конвекции хладоносителя (керосина), а также за счет его принудительного дополнительного охлаждения рабочим органом (теплообменником) при прокачивании через него хладоагента (холодного воздуха или охлаждающей жидкости). Однако данное решение имеет ряд недостатков сложность устройства из-за необходимости применения в качестве рабочего органа теплообменника необходимость прокачки через теплообменник хладоагента использование в качестве хладоносителя керосина возможность растепляющего действия на грунт летом. Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в том, чтобы повысить холодопроизводительность устройства за счет принудительного дополнительного охлаждения хладоносителя - солевого раствора СаС 2 без привлечения дополнительных энергоисточников, кроме дарового использования холодного воздуха в качестве хладоагента. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном устройстве для замораживания грунта, содержащем частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус, в полости которого расположен охлаждающий хладоноситель рабочий орган, последний выполнен в виде лопастного шнека, верхний конец которого выведен за пределы корпуса и соединен с вертушкой. Вертушка выполнена в виде стакана, снабженного воздухозаборниками по боковой поверхности, одетого с зазором и с возможностью вращения на надземную часть корпуса. Стакан и воздухозаборники выполнены пластмассовыми. Соединение рабочего органа с вертушкой, снабженной воздухозаборниками, позволяет использовать более эффективные хладоносители, дополнительно их охлаждать, перемешивать, использовать холодный воздух для охлаждения, что в совокупности позволяет повысить холодопроизводительность устройства. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство в процессе замораживания грунта, разрез на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Обозначения 1 2 1061 хладоноситель 2 - трубчатый корпус 3 - лопастной шнек 4 - вертушка 5 - болтовое соединение 6 - воздухозаборники. Устройство содержит частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем(лучше солевым раствором СаС 2) 1 трубчатый корпус 2, в полости которого расположен рабочий орган в виде лопастного шнека 3, верхний конец которого выведен за пределы корпуса 2 и соединен с вертушкой 4 посредством, например, болтового соединения 5. Вертушка 4 выполнена в виде пластмассового стакана, снабженного воздухозаборниками 6 по его боковой поверхности, одетого с зазором и с возможностью вращения на надземную часть корпуса 2. Устройство для замораживания грунта работает следующим образом. В зимнее время года при наступлении отрицательных температур наружного воздуха и большой скорости ветра холодный воздух через воздухозаборники 6 поступает в зазор между вертушкой (стаканом) 4 и корпусом 2, омывая и охлаждая его стенки, и выходит за пределы устройства через низ вертушки 4 и выходные воздухозаборники 6. Под действием давления ветра вертушка 4 вращается относительно трубчатого корпуса 2 (аналогично трещеткам, мельницам), вовлекая во вращение лопастной шнек 3. Последний через болтовое соединение 5 вовлекает далее во вращение хладоноситель 1, перемешивая его в корпусе 2. При этом охлажденный холодным воздухом хладоноситель 1 опускается в донную часть корпуса 2, по пути охлаждая стенки корпуса 1 и замораживая грунт. При отсутствии и наличии вертушки 4 даже без вращения устройство может работать в автономном режиме за счет естественной циркуляции хладоносителя 1. При вращении вертушки 4 холодопроизводительность устройства повышается за счет возможности использования более эффективного, теплоемкого и теплопроводного хладоносителя 1, например солевого раствора СаС 2, усиленного его охлаждения в надземной части корпуса 2,принудительного перемешивания путем вращения вертушки 4 и лопастного шнека 3. Летом во избежание растепления грунта за счет обратного теплопотока в грунт вертушку можно снять и утеплить корпус или заклинить ее в зазоре для предотвращения вращения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.