<B>Appareil de</B> réfrigération pour refroidir <B>un sol ou le maintenir froid</B> Jusqu'ici, on a rencontré de grandes difficultés en essayant d'ériger des constructions permanentes dans les régions arctiques ou presque arctiques du monde à cause de la présence du pergélisol. Comme on le sait, cet état est très répandu dans ces régions, et il se traduit par la destruction partielle ou totale de nombreuses construc tions importantes, en particulier lorsque le temps est anormalement chaud, pendant lequel le pergélisol com mence à se dégeler.
Dans les régions où la couche du pergélisol est rela tivement mince, des pieux sont enfoncés dans le sol ferme se trouvant au-dessous. Cependant, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante étant donné que dans certaines régions le pergélisol peut atteindre une profon deur de 300 mètres ou plus. Une autre méthode qui a été utilisée consiste à construire le bâtiment ou immeuble sur des soutènements en bois posés sur la toundra. Le fait de laisser la toundra intacte sur le pergélisol aide à empê cher son dégel mais, évidemment, ce mode de construc tion n'est pas toujours pratique.
Le procédé décrit ci- dessus peut être utilisé efficacement pour de petites cons tructions, mais de grands bâtiments, des installations de radar, des tours de communication, etc., nécessitent des fondations beaucoup plus robustes et d'une façon géné rale profondément enfoncées.
La présente invention a pour objet un appareil de réfrigération pour refroidir un sol ou le maintenir froid, caractérisé en ce qu'il comprend une partie allongée creuse ayant des extrémités inférieure et supérieure fer mées, pour être disposée dans le .sol de telle sorte que son extrémité supérieure dépasse de la surface du sol, un fluide remplissant sensiblement cette partie allongée, une partie isolante dont la partie externe est contiguë à la partie interne de ladite partie allongée, et qui s'étend sur une fraction de la longueur de ladite partie allongée,
les extrémités de cette partie isolante étant à une certaine distance de celles de la partie allongée et au moins un canal étant formé dans la partie isolante pour permet tre un écoulement du fluide vers le haut, entre les extré mités de la partie creuse allongée, et une partie tubu laire montée dans la partie isolante et la traversant jusqu'à un point voisin de l'extrémité inférieure fermée de la partie creuse allongée de façon à permettre un écoulement du fluide vers le bas entre les extrémités de la partie creuse.
L'appareil selon l'invention peut être simple, rela- tivement peu coûteux, et a pour but de permettre de cons truire de telles fondations par congélation permanente du sol ou du pergélisol dans lequel elles sont disposées.
Lorsque l'appareil selon l'invention est enfoncé dans le sol, on peut extraire la chaleur et la transmettre à l'aide d'échangeurs de chaleur à l'air ambiant environ nant de façon à maintenir le sol à l'état congelé d'une façon permanente.
La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une coupe transversale d'une forme d'exécu tion de l'objet de l'invention.
L'appareil représenté sur la figure comprend une enveloppe creuse 14 enfoncée dans le sol ou le pergé lisol 10. A l'intérieur de l'enveloppe 14 est montée une pièce rapportée 46 qui comporte une conduite d'admis sion 16 et un mécanisme de soupape 34 commandé par soufflet. La pièce rapportée 46 est construite de préfé rence en une matière plastique qui fournit d'une façon inhérente le calorifugeage voulu. Elle peut être cons truite en une autre matière appropriée quelconque, et on peut prévoir sur elle un calorifugeage séparé.
L'enveloppe 14 s'étend vers le haut à travers la toun dra ou le calorifugeage artificiel 12. Sa partie supérieure, au-dessus de la pièce rapportée 46, sert d'échangeur de chaleur avec l'atmosphère.
La pièce rapportée 46 comporte également un man chon 56 qui s'étend de haut en bas à partir de la soupape 34 concentriquement à l'intérieur de l'enveloppe 14. Elle est construite de façon à fournir un calorifugeage entre l'enveloppe 14 et l'intérieur de celle-ci sur une longueur suffisante de l'enveloppe 14 pour séparer la zone inférieure de transmission de chaleur au voisinage du sol de la zone supérieure de transmission de chaleur située au voisinage de l'atmosphère.
On prévoit une série de passages 58 à travers la pièce rapportée 46 pour permettre l'écoulement d'un fluide de la zone inférieure dans la zone supérieure.
La soupape 34 comprend un élément de soupape à bille 48 destiné à former un joint avec l'extrémité supé rieure de la conduite d'admission 16. L'élément de sou pape 48 présente une tige 50 s'étendant vers le haut et reliée à un soufflet 52. Ce dernier est monté sur une tra verse 54 qui est reliée par chaque extrémité à l'intérieur de la pièce rapportée 46.
Les extrémités supérieure et inférieure de l'enveloppe 14 sont fermées. Un bouchon 40 est prévu de façon à pouvoir remplir l'appareil ou à pouvoir remplacer le fluide en cas de perte fortuite de ce dernier. Cette ins tallation est remplie et de préférence hermétiquement fermée. Un appareil entièrement rempli et hermétique ment fermé permet de mettre le fluide sous pression et fournit une élévation du point d'ébullition du fluide au cas où l'on utilise des fluides à bas point d'ébullition.
On a utilisé des liquides à bas point d'ébullition, comme certains liquides réfrigérants, ainsi que des liquides à point d'ébullition élevé comme l'éthylène-gly- col ou des liquides à base d'éthylène glycol pour remplir l'appareil. On a également utilisé de l'essence ordinaire avec succès dans l'appareil. La différence principale constatée entre les liquides utilisés est le rendement de l'appareil.
Le fonctionnement de l'appareil est relativement sim ple. Après avoir installé l'enveloppe 14 comme repré senté, la chaleur du sol ou du pergélisol est transmise au fluide contenu dans la partie inférieure de l'enveloppe 14. A mesure que la température du fluide augmente, le fluide commence à monter dans l'enveloppe 14 en pas sant par les passages 58 et dans la zone supérieure de l'enveloppe supérieure 14. La chaleur du fluide est alors transmise à l'atmosphère à travers la paroi de l'enve loppe 14.
Le volume du fluide s'écoulant dans l'appareil est réglé par la position de l'élément de soupape 48 par rapport à la conduite d'admission 16. On peut régler la position initiale de façon à pouvoir obtenir un débit voulu dans une certaine gamme de température. Le soufflet 52 peut être relié de façon à fermer ou ouvrir l'élément de soupape 48 lors d'une augmentation ou d'une chute de la température du fluide.
En reliant l'élé ment de soupape 48 au sommet du soufflet 52, la base du soufflet étant fixée à la traverse 54, comme représenté sur la figure, on obtient un mouvement de l'élément de soupape 48 à l'écart de la conduite d'admission 16 à mesure que l'atmosphùre entourant le soufflet devient plus chaude. Le soufflet 52 se déploie longitudinale- ment pour déplacer l'élément de soupape en raison de la dilatation d'un fluide thermosensible contenu dans le soufflet 52.
Lorsque la soupape 34 est installée dans l'appareil de cette façon, on obtient un plus grand débit et ainsi un taux supérieur de transmission de chaleur à des températures relativement plus chaudes du fluide dans la partie supérieure de l'enveloppe 14, de sorte qu'on peut tirer un profit maximum de la transmission de chaleur minimum dans la zone supérieure.
Le fluide froid contenu dans la partie supérieure de l'enveloppe supérieure 14 s'écoule alors de haut en bas à travers la conduite d'admission calorifugée 16 jusqu'en un point situé près de la base de l'enveloppe 14, en com plétant ainsi le cycle de réfrigération.
D'après ce qui précède, il ressort que l'appareil décrit est très sûr et relativement peu coûteux à fabri quer et à faire fonctionner.
<B> Refrigeration apparatus </B> for cooling <B> soil or keeping it cold </B> So far, great difficulties have been encountered in trying to erect permanent constructions in arctic or near arctic regions of the world due to the presence of permafrost. As we know, this condition is very widespread in these regions, and it results in the partial or total destruction of many important constructions, in particular when the weather is abnormally hot, during which the permafrost begins to thaw.
In areas where the permafrost layer is relatively thin, piles are driven into the firm ground below. However, this solution is not entirely satisfactory since in some areas permafrost can reach a depth of 300 meters or more. Another method which has been used consists in constructing the building or building on wooden supports placed on the tundra. Leaving the tundra untouched on the permafrost helps prevent thawing, but obviously this method of construction is not always practical.
The method described above can be used effectively for small constructions, but large buildings, radar installations, communications towers, etc., require much more robust and generally deep-set foundations.
The present invention relates to a refrigeration apparatus for cooling a floor or keeping it cold, characterized in that it comprises a hollow elongate part having closed lower and upper ends, to be arranged in the floor so that its upper end protrudes from the surface of the ground, a fluid substantially filling this elongated part, an insulating part of which the external part is contiguous with the internal part of said elongated part, and which extends over a fraction of the length of said part elongated,
the ends of this insulating part being at a certain distance from those of the elongated part and at least one channel being formed in the insulating part to allow the fluid to flow upwards, between the ends of the elongated hollow part, and a tubular part mounted in the insulating part and passing through it to a point close to the closed lower end of the elongated hollow part so as to allow a flow of the fluid downward between the ends of the hollow part.
The apparatus according to the invention may be simple, relatively inexpensive, and its object is to allow such foundations to be built by permanent freezing of the soil or of the permafrost in which they are placed.
When the apparatus according to the invention is sunk into the ground, the heat can be extracted and transmitted by means of heat exchangers to the surrounding air so as to keep the ground in a frozen state. 'permanently.
The single figure of the accompanying drawing shows, by way of example, a cross section of one embodiment of the object of the invention.
The apparatus shown in the figure comprises a hollow casing 14 sunk into the ground or the pergola lisol 10. Inside the casing 14 is mounted an insert 46 which comprises an intake pipe 16 and a release mechanism. valve 34 controlled by bellows. Insert 46 is preferably constructed of a plastic material which inherently provides the desired thermal insulation. It may be constructed of any other suitable material, and a separate thermal insulation may be provided thereon.
The envelope 14 extends upwardly through the toun dra or the artificial insulation 12. Its upper part, above the insert 46, serves as a heat exchanger with the atmosphere.
The insert 46 also has a sleeve 56 which extends up and down from the valve 34 concentrically within the casing 14. It is constructed to provide thermal insulation between the casing 14 and. the interior thereof over a sufficient length of the casing 14 to separate the lower heat transmission zone near the ground from the upper heat transfer zone located near the atmosphere.
A series of passages 58 are provided through the insert 46 to allow the flow of fluid from the lower zone into the upper zone.
The valve 34 includes a ball valve member 48 for forming a seal with the upper end of the intake line 16. The valve member 48 has a rod 50 extending upwardly and connected to it. a bellows 52. The latter is mounted on a trap 54 which is connected by each end to the interior of the insert 46.
The upper and lower ends of the casing 14 are closed. A plug 40 is provided so as to be able to fill the device or to be able to replace the fluid in the event of accidental loss of the latter. This installation is filled and preferably hermetically sealed. A fully filled and hermetically sealed apparatus allows the fluid to be pressurized and provides a rise in the boiling point of the fluid in the event that low boiling point fluids are used.
Low boiling point liquids, such as some coolants, as well as high boiling point liquids such as ethylene glycol or ethylene glycol based liquids were used to fill the apparatus. Regular gasoline has also been used successfully in the device. The main difference observed between the liquids used is the efficiency of the device.
The operation of the apparatus is relatively simple. After installing the envelope 14 as shown, the heat from the soil or permafrost is transmitted to the fluid contained in the lower part of the envelope 14. As the temperature of the fluid increases, the fluid begins to rise in the housing. envelope 14 by passing through the passages 58 and in the upper zone of the upper envelope 14. The heat of the fluid is then transmitted to the atmosphere through the wall of the envelope 14.
The volume of fluid flowing through the apparatus is controlled by the position of the valve member 48 relative to the inlet pipe 16. The initial position can be adjusted so that a desired flow rate can be achieved within a certain range. temperature range. Bellows 52 may be connected to close or open the valve member 48 upon an increase or decrease in the temperature of the fluid.
By connecting the valve member 48 to the top of the bellows 52 with the base of the bellows attached to the cross member 54, as shown in the figure, movement of the valve member 48 is achieved away from the pipeline. inlet 16 as the atmosphere surrounding the bellows becomes warmer. Bellows 52 expands longitudinally to move the valve member due to the expansion of a heat-sensitive fluid contained in bellows 52.
When valve 34 is installed in the apparatus in this way, a greater flow rate and thus a higher rate of heat transfer is obtained at relatively hotter temperatures of the fluid in the upper part of the casing 14, so that Maximum benefit can be obtained from the minimum heat transfer in the upper zone.
The cold fluid contained in the upper part of the upper casing 14 then flows from top to bottom through the heat-insulated inlet pipe 16 to a point located near the base of the casing 14, supplementing thus the refrigeration cycle.
From the foregoing, it appears that the apparatus described is very safe and relatively inexpensive to manufacture and operate.