Устройство для замораживания грунта

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТА(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Чернюк Владимир Петрович Семенюк Сергей Михайлович Сташевская Надежда Александровна Терпиловский Юрий Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Устройство для замораживания грунта, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус, в надземной части которого в полости расположена мешалка, а снаружи корпуса установлен привод мешалки, отличающееся 28722006.06.30 тем, что мешалка выполнена в виде поплавка с вмонтированным в него стержнем из ферромагнитного материала и соединенным с поплавком лопастным шнеком, крышка корпуса изготовлена из немагнитного, например пластмассового или фторопластового,материала с наружным стержнем, на котором монтирован привод мешалки в виде вращающегося магнита с ветряными лопастями.(56) 1. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. - Л. Стройиздат, 1984. С. 21-24, рис. 5, 10 (аналог). 2. Патент РБ на полезную модель 1061. Устройство для замораживания грунта / В.П. Чернюка и др. МПК 02 3/00 от 30.12.2003 (прототип). Полезная модель относится к области строительства в условиях распространения слабых, мерзлых, сезонно- и вечномерзлых грунтов, может быть использована преимущественно в свайном фундаментостроении и касается изготовления термосвай и устройств для аккумуляции холода в грунте и его замораживания. 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(керосина) в надземной части корпуса, повышения его плотности и перетекания в подземную часть корпуса. В подземной или донной части корпуса хладоноситель отдает холод грунту, замораживает его, забирает тепло, нагревается и перетекает в надземную часть корпуса. Работа происходит в автоматическом режиме. Недостатками данного устройства являются возможность использования в качестве хладоносителя только керосина, имеющего небольшие коэффициенты теплоемкости и теплопроводности возможность растепляющего воздействия на грунт летом из-за обратного теплопотока в грунт, за счет естественной конвекции керосина невысокая холодопроизводительность зимой из-за использования керосина в качестве хладоносителя. Известно более близкое по технической сущности и достигаемому результату устройство для замораживания грунта, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус, в надземной части которого в полости расположена мешалка, а снаружи корпуса установлен привод мешалки 2. Грунт вокруг устройства замораживается за счет естественной конвекции хладоносителя (керосина), а также за счет принудительного дополнительного его охлаждения и перемещения и перемешивания мешалкой, расположенной в надземной части в полости корпуса, приводящейся во вращение приводом мешалки, установленным снаружи корпуса 2. Недостатками данного решения являются негерметичность корпуса из-за соединения мешалки с приводом через крышку корпуса возможность испарения хладоносителя сложность устройства из-за наличия уплотнителей, сальников, болтового соединения возможность растепляющего воздействия на грунт летом и низкая холодопроизводительность зимой. Задачи, на решение которых направлена полезная модель, состоят в повышении эффективности работы устройства и упрощении его конструкции. Решение поставленных задач достигается тем, что в известном устройстве для замораживания грунта, включающем частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус, в надземной части которого в полости расположена мешалка,2 28722006.06.30 а снаружи корпуса установлен привод мешалки, последняя выполнена в виде поплавка с вмонтированным в него стержнем из ферромагнитного материала и соединенным с поплавком лопастным шнеком, крышка корпуса изготовлена из немагнитного, например,пластмассового или фторопластового материала с наружным стержнем, на котором монтирован привод мешалки в виде вращающегося магнита с ветряными лопастями. Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое устройство имеет следующие отличительные признаки 1. Мешалка выполнена в виде поплавка с вмонтированным в него стержнем из ферромагнитного материала. 2. Поплавок соединен посредством стержня с лопастным шнеком. 3. Крышка корпуса изготовлена из немагнитного пластмассового или винипластового материала с наружным стержнем. 4. На стержне монтирован привод мешалки в виде вращающегося магнита с ветряными лопастями. Указанные отличительные признаки являются новыми, существенными и достаточными для реализации поставленных задач повышения эффективности работы устройства зимой, снижения растепляющего воздействия на грунт летом, упрощения конструкции устройства. Работоспособность устройства (зимой) достигается за счет естественной конвекции(циркуляции) хладоносителя в корпусе под действием разности температур наружного воздуха и грунта сверху-вниз по стенкам корпуса и снизу-вверх по центру корпуса. Дополнительное перемещение хладоносителя лопастной мешалкой усиливает скорость циркуляции, что повышает холодопроизводительность и эффективность работы установки. При этом привод мешалки во вращение осуществляется вращающимся неконтактным магнитом с ветряными лопастями через немагнитную крышку за счет ветрового напора и скорости ветра. Летом установка свою работу автоматически прекращает после снятия со стержня вращающего магнита с ветряными лопастями. Таким образом, разработка отвечает всем требованиям для признания ее полезной моделью. Сравнение заявляемого объекта с другими техническими решениями в данной отрасли строительства не позволило выявить в них признаки, дискредитирующие новизну технического решения. Сущность устройства поясняется чертежом, где изображена предлагаемая конструкция в разрезе. Обозначения 1 - хладоноситель 2 - трубчатый корпус 3 - мешалка 4 - привод мешалки 5 - поплавок 6 - ферромагнитный стержень 7 - лопастной шнек 8 - немагнитная крышка 9 - наружный стержень 10 - вращающийся магнит 11 - ветряные лопасти. Устройство содержит частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем 1 (лучше всего теплоемким и теплопроводным раствором 2) трубчатый корпус 2, в надземной части которого в полости расположена мешалка 3, а снаружи корпуса 2 установлен привод 4 мешалки 3. Мешалка 3 выполнена в виде поплавка 5 из дерева или пробки с вмонтированным в поплавок 5 стержнем 6 из ферромагнитного материала и соединенным с поплавком 5 лопастным шнеком 7. Крышка 8 корпуса 2 изготовлена из немагнитного материала (пластмассы, фторопласта, дюралюминия) с наружным стержнем 9, на котором монтирован привод 4 мешалки 3 в виде вращающегося магнита 10 с ветряными лопастями 11. Устройство работает следующим образом. В зимнее время года при наступлении отрицательных температур наружного воздуха и наличии ветра хладоноситель 1 охлаждается в надземной части корпуса 2. Начинает вращаться привод 4 мешалки 3 при помощи ветряных лопастей 11 и вращающегося на стержне 9 магнита 10. Привод 4 через немагнитную крышку 8 приводит во вращение по 3 28722006.06.30 плавок 5, благодаря вмонтированному в него ферромагнитному стержню 6. Поплавок 5 жестко связан посредством стержня с лопастным шнеком 7, который также начинает вращаться, перемешивая холодный хладоноситель 1 и принуждая его к циркуляции сверху вниз в подземную часть корпуса 2 по его внутренним стенкам, а затем по его центру снизу вверх, охлаждая и замораживая окружающий грунт. При отсутствии ветра, но при отрицательных температурах наружного воздуха, устройство работает в режиме естественной циркуляции хладоносителя 1. В летнее время года при наступлении положительных температур наружного воздуха во избежание растепления грунта привод 4 мешалки 3 снимается со стержня 9. Этому же способствует наличие поплавка 5 из дерева или пробки, плохо проводящих через себя тепло. Устройство весьма эффективно, так как обладает высокой скоростью вращения привода, высоким к.п.д. устройства, простотой конструкции, низкой растепляемостью грунта летом, долговечностью и надежностью работы, герметичностью корпуса. При определенных условиях применение устройства может принести существенный экономический эффект, подсчет величины которого затруднен из-за большого числа влияющих факторов и отсутствия методики его расчета. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4