Устройство для охлаждения грунта

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУНТА(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Чернюк Владимир Петрович Ивасюк Петр Петрович Шаповал Анастасия Николаевна Корогода Павел Игоревич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Устройство для охлаждения грунта, включающее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус из двух труб, выполненный в виде сообщающихся центральной с расширителем и боковой труб, отличающееся тем, что центральная труба изготовлена из теплопроводного, например стального или алюминиевого, материала, а боковая выполнена из теплоизоляционного, например пластмассового или резинового водомаслостойкого, материала, причем внутренние диаметры обеих труб равны, а их стыковые соединения устроены на муфтах.(56) 1. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. - Л. Стройиздат, 1984. С. 21-24, рис. 6, 7, 8 (аналог). 2. Патент РБ на изобретение 8913, МПК Е 02 Д 3/ 115, 2007 (прототип). 97902013.12.30 Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений в условиях распространения слабых, болотистых, мерзлых, сезонно- и вечномерзлых грунтов, преимущественно в северной строительно-климатической зоне, и может быть использована в свайном фундаментостроении для закрепления, охлаждения и замораживания грунтов в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве при возведении различного рода объектов. Известно устройство для охлаждения грунта, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем (керосином) трубчатый корпус из двух труб, выполненный в виде сообщающихся центральной с расширителем и боковой труб 1. Недостатком данного устройства является высокая металлоемкость конструкции, обусловленная необходимостью выполнения обеих труб из металла, да и еще разных диаметров по их внутреннему сечению. Наиболее близким к заявленному является устройство для охлаждения грунта, включающее частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем (преимущественно керосином) трубчатый корпус из двух труб, выполненный в виде сообщающихся центральной с расширителем и боковой труб, причем центральная труба изготовлена из теплоизоляционного материала, например пластмассы, а боковая выполнена из теплопроводного материала, например стали. Недостатками данного устройства являются повышенные металлоемкость и сложность конструкции, обусловленные наличием труб разных диаметров и сложной их стыковкой в местах соединения труб из разных материалов (пластмассы и стали) и разными диаметрами внутренних сечений. Задачей настоящего устройства является устранение указанных недостатков уменьшение металлоемкости и сложности в предложенной конструкции при ее высокой холодопроизводительности в зимний период года. Поставленная задача в заявленном устройстве решается тем, что в известном устройстве для охлаждения грунта, включающем частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем трубчатый корпус из двух труб, выполненный в виде сообщающихся центральной с расширителем и боковой труб, центральная труба изготовлена из теплопроводного, например стального или алюминиевого, материала, а боковая выполнена из теплоизоляционного, например пластмассового или резинового водомаслостойкого, материала, причем внутренние диаметры обеих труб равны, а их стыковые соединения устроены на муфтах. Отличительными признаками заявляемого устройства от прототипа являются следующие центральная труба изготовлена из теплопроводного материала в качестве теплопроводного материала может служить сталь или алюминий боковая труба выполнена из теплоизоляционного материала в качестве теплоизоляционного материала может служить пластмасса или водомаслостойкая резина внутренние диаметры центральной и боковой труб равны стыковые соединения труб устроены на муфтах. Конструкция установки весьма простая, а главное, менее металлоемкая (за счет изготовления боковой трубы из пластмассы или резины), причем внутренние диаметры центральной стальной и боковой пластмассовой труб равны, что существенно уменьшает гидравлические сопротивления движению хладоносителя (повышает холодопроизводительность устройства зимой) и позволяет применить муфтовые соединения стыков труб,которые отработаны и успешно применяются в газовой промышленности при подземной газификации домов и приусадебных сооружений, дачных построек, коттеджей и др. Работоспособность устройства заключается в том, что хладоноситель более быстро и интенсивно охлаждается в центральной стальной трубе, чем в боковой пластмассовой, за счет весьма значительной разности в сопротивлениях теплопередачи (более чем в 1000 раз) для стали коэффициент теплопроводности 58 Вт/мС для пластмассы 0,04 Вт/мС 97902013.12.30 хладоносителя между центральной и боковой трубами зимой (при равенстве внутренних диаметров труб), что позволяет переносить холод в грунт и выносить тепло из него на поверхность, а это приводит к охлаждению и замораживанию грунта. Таким образом, заявляемое устройство обладает новизной, существенными отличиями, возможностью реализации и работоспособностью в практике строительства, что позволяет квалифицировать и считать его полезной моделью. Сравнение с другими технологическими решениями в данной отрасли строительства не позволило выявить в них признаки, дискредитирующие новизну технического решения. По крайней мере, они авторам не известны. Сущность технического решения поясняется фигурой, где изображено предлагаемое устройство в разрезе. Обозначения 1 - хладоноситель (керосин) 2 - трубчатый корпус 3 - центральная(стальная) труба 4 - расширитель 5 - боковая (пластмассовая) труба 6 - пластмасовая муфта. Устройство содержит частично погруженный в грунт и заполненный хладоносителем(керосином) 1 трубчатый корпус 2, выполненный из двух труб в виде сообщающихся центральной 3 с расширителем 4 и боковой 5 труб. Центральная труба 3 изготовлена из теплопроводного (стального или алюминиевого) материала, а боковая 5 выполнена из теплоизоляционного (пластмассового или резинового) материала, причем внутренние диаметры обеих труб 3, 5 равны. Такое исполнение корпуса 2 позволяет легко резать и варить стальную трубу 3 с патрубками, краном, а пластмассовую трубу 5 - гнуть и выгибать, стыковать ее посредством пластмассовых муфт 6 со стальной трубой 3, причем такая стыковка труб 3, 5 освоена и отработана в газовой промышленности при подземной газификации различных объектов с помощью пластмассовых труб. Устройство работает следующим образом. Зимой при наступлении отрицательных температур наружного воздуха (вплоть до - 50 С) керосин 1 более интенсивно охлаждается в надземной части стальной центральной трубы 3 трубчатого корпуса 2. При этом он уменьшается в объеме, повышает свою плотность и опускается вниз, охлаждая и замораживая окружающий грунт. В подземной части корпуса 2 керосин 1 нагревается до более высоких температур, уменьшая свою плотность, и, как более легкий, перетекает в боковую теплоизоляционную пластмассовую трубу 5, и по ней поступает опять в надземную часть корпуса 2, где цикл охлаждения керосина 1, а затем и нагревание в подземной части повторяется. Процесс длится непрерывно, вплоть до наступления положительных температур наружного воздуха. Никакого смешивания потоков теплого и холодного хладоносителя 1 не происходит,т.к. устройство представляет собой замкнутую сообщающуюся круговую систему. В теплый период года (при положительных температурах наружного воздуха) устройство свою работу автоматически прекращает, т.к. более теплый и легкий хладоноситель 1 остается в надземной части корпуса 2. Более того, боковая труба 5 выполнена из пластмассы и нагрев хладоносителя 1 в корпусе 2 снижается, а обратный летний теплопоток в грунт уменьшается. Достоинствами предлагаемого устройства являются его минимальная металлоемкость,простота и технологичность в изготовлении, высокая холодопроизводительность зимой,практически нулевая растепляемость грунта летом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3