NO840022L - Anordning for frostbeskyttelse av lagnings- eller tilfoerselsinnretninger for frostoemfintlige vaesker, spesielt vann - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører beskyttelse mot frost i installasjoner for lagring eller tilførsel av en væske som er mottagelig for frysing. Vann er av spesiell interesse. Ethvert volum av væsken, lite eller stort, beskyttes ved foreliggende oppfinnelse om en slik væske er permanent til stede eller ikke, og om væsken befinner seg i jorden eller er utilstrekkelig nedgravd for beskyttelse mot frost.

Som det fremgår fra det nedenstående er oppfinnelsen således anvendbar for vannkraner, målere, ventiler, pumper, drikkevannreservoarer for dyr osv.

Vanligvis foretas beskyttelse mot frost ved tilførsel av varme av elektrisk opprinnelse eller ved drenering av de eksponerte volum eller ved varmeisolasjon. 1 de siste to tilfeller sinkes bruken av de beskyttede anordninger ved ytterligere betjeninger, hvilket ofte er komplisert og krevende.

Beskyttelse ved drenering innebærer en annen drenering. Beskyttelse ved varmeisolasjon krever fjerning av visse deler for å komme til. Når det gjelder vannkraner av typen over marken, er det bare forholdet mellom den termiske treghet til det benyttede materiale og iso1asjonskvalite-ten som gir en antydning om den beskyttelse som oppnås. Dette forklarer det faktum at lange frostperioder over-vinner denne type av beskyttelse. Begrensningene for denne type beskyttelse avtar ved bruk av halvt nedgravde eller nedgravde materialer.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å eliminere disse problemer og tillate umiddelbar anvendelse uansett klima-tiske forhold.

Oppfinnelsens prinsipp ligger i bruken av varmerør, også betegnet varmeoverføringskanaler, for å ta ut undergrunns-varmen som alltid er tilgjengelig, og for å overføre den til de eksponerte delene. Virkningene av disse kanaler er spontan, og bevirker overføring av varme til alle ovverflateelementer som er kaldere enn røret. Mengden av varme som transporteres, er proporsjonal med temperatur-forskjellen.

For dette formål angår oppfinnelsen en anordning for beskyttelse mot frost av installasjoner for lagring og tilførsel av en frostømfintlig væske, spesielt vann, kjennetegnet ved at den innbefatter minst et varmerør eller varmeove r føringskåna 1 omfattende en endedel anbragt i jorden i en avstand fra overflaten som er tilstrekkelig til at temperaturen ved dette sted alltid er over 0°C, idet nevnte endedel på utsiden eventuelt er forsynt med et varmeoppsamlingssystem av ribbetypen eller lignende, og på innsiden med et kondensatdråpe-fordelingssystem. Den andre enden av varmerøret er anbragt og anordnet slik at den er beliggende i den umiddelbare nærhet av den delen av installasjonen som er utsatt for frostrisiko.

Ytterligere kjennetegn og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå fra nedenstående beskrivelse av forskjellige anvendelser, idet det er vist til medfølgende tegninger hvor : Fig. 1 er et skjematisk riss som viser en anordning ifølge oppfinnelsen for beskyttelse av en vannkran over marken;

fig. 2 er et planriss av en utførelse ifølge fig. 1;

fig. 3 er et planriss som illustrerer anvendelsen av oppfinnelsen på en vannmåler;

fig. 4 er et perspektivriss, delvis i snitt, som illustrerer anvendelsen av oppfinnelsen i et mannhull for en vann-installasjon;

fig. 5 er et skjematisk riss av et snitt langs en vertikal akse i en automatisk ikke-frysende drikkeskål anordnet ifølge oppfinnelsen;

fig. 6 er et skjematisk riss lik det i figurene 1 og 2 av en alternativ utførelse;

fig. 7 er et riss av et snitt langs en vertikalakse av en ytterligere anordning ifølge oppfinnelsen benyttet på en vannmåler, og

figurene 8 og 9 er skjematiske riss av to ytterligere ut-førelser benyttet på vannmålere.

Fig. 1 illustrerer prinsippet ved oppfinnelsen benyttet på en vannkran 1 over marken, montert på en ende av et stigerør 2 som ved hjelp av en T-forbindelse 3 er forbundet med et rør 4 nedgravd i en avstand på noen titalls centimeter under jordoverflaten S på konvensjonell måte .

Ifølge oppfinnelsen er et varmerør 5 anbragt slik at dets nedre del 6 er nedgravd ved et vesentlig lavere nivå enn røret 4, på en slik måte at ved denne beliggenhet vil temperaturen under alle forhold være over 0°C uansett atmosfæretemperaturen over marken. Denne avstand er av størrelsesorden av flere titalls centimeter (f.eks. fra 1 meter til 1,2 meter) under røret 4.

Dersom beskaffenheten av jordsmonnet ikke tillater dyp nok nedgraving, bør enden 6 mer eller mindre skråstilles som vist ved den brudte linjen ved 6'. Varmerøret 5 passerer gjennom forbindelsen 3 på tett måte langs stigerørets 2 akse, og strekker seg på innsiden av dette rør slik at dets øvre ende 2 ligger nærmest lukkee1ementet til kranen 1.

Varmeoverføringskanalen eller varmerøret består f.eks. av et utglødet kobberrør med en indre diammeter på 1 cm inneholdende et flytendegjort fluorkarbon med høyt damp-trykk, i enpassende mengde. I en ståltrådspiral er fortrinnsvis anordnet på innerveggen i det minste langs det nedre partiet 6 som skal nedgraves, for å fukte hele den indre overflaten og for å lette fordelingen av kondensat-dr åpene.

En slik konstruksjon av et varmerør er velkjent og krever ingen detaljert beskrivelse.

Ved drift blir den nedre delen 6 av varmerøret fylt med en kondenserbar væske som absorberer varme fra det omgivende jordsmonn. Den kondenserbare væsken fordamper og stiger til den øvre delen av varmerøret hvor den i termisk kontakt.med vannet i stigerøret 2 frigjør varme til vannet og dermed oppvarmer dette. Som et resultat av denne over-føring av varme kondenserer gassen på veggen i varmerøret og drypper til den nedre delen hvor den igjen gjenvinner varme osv.

Det er således en overføring av varme fra jorden til stigerøret 2 og kranen 1 i tilstrekkelig grad til å hindre frysing av vannet i røret 2.

Fig. 22 viser en ytterligere utførelse av anordningen på fig. 1. Stigerøret 2 har en indre diameter som er tilstrekkelig til å motta varmerøret 5 uten å forstyrre strømmen av ønsket vann. Den øvre enden 7 av varmerøret er ved hjelp av en passende innretning fastgjort i midten av setet 8 til kranen 1 og i umiddelbar nærhet av setets 8 nivå, overfor ventilen (eller et annet lukkeelement for kranen). Tetthet mellom forbindelsen 3 og røret 5 er f.eks. oppnådd ved sveising eller krymping.

Den nedre enden av varmerøret 5 er fortrinnsvis forsynt med minst en varmegjenvinningsribbe 10, som kan være fast eller hul og i kommunikasjon med det indre rommet i varmerøret, hvilken ribbe er festet til røret ved hjelp av en hvilken som helst passende innretning og har til hensikt å forbedre jordsmonnets utveksling av varme. Varmerøret 5 er vist bøyet bare for i 1lustrasjonsformål, og vil anordnes i jorden som vist på fig. 1.

Fig. 3 illustrerer anvendelsen av oppfinnelsen på en vannmåler representert ved et metallhus 11 som symboliserer vannkammeret til måleren. Dette kammer 11 er anbragt i en vannkrets som innbefatter undergrunns-vannti 1f ørse1s-ledningen 12 hvis strømningskapasitet skal måles, et stigerør 13 for å bringe vann til måleren (over marken), og et f orbinde1sesrør 14 til undergrunns ledningen 12.

Vannkammeret 11 er forbundet oppstrøms med stigerøret 13 ved hjelp av en portventil 15 og nedstrøms med det nedadgående røret 14 ved hjelp av en annen portventil 16. Ventilene 15 og 16 tjener til å isolere måleren og å avbryte vannsirkulasjonen i ledningene 12.

Stigerøret 13 og det nedadgående rør 14 er hver forsynt med et varmer ør system (5, 10) som er identisk med det vist på fig. 2.

Måleren er med fordel anbragt i et plasthus (ikke vist) inneholdende et isolerende materiale som omgir måleren.

De to antifryseventilene 15 og 16 beskytter på effektiv måte måleren mot frysing i kraft av overføringen av varme fra jordsonene hvor oppsamlerne 10 er nedgravet, til ventilene 15 og 16 på hver side av måleren hvorved frysing av vannet som sirkulerer fra ventilen 15 til ventilen 16 hindres, selv i tilfelle av en vesentlig minustempera tur i den tilstøtende atmosfære.

Fig. 4 viser anvendelse av oppfinnelsen for beskyttelse av et mannhull eller en hydrant. For dette formål omfatter varmerørsystemet 17 en nedre del 18 (eller flere slike deler) med varmeoppsamlingsribber 10, dypt nedgravet i grunnen og forbundet med en øvre del i form av en hylse 19 som omgir mannhullet eller hydranten (ikke vist) ved marknivået S. I utførelsen på fig. 4 er den øvre delen 19 tilveiebragt ifølge den velkjente metode med "roll bonding". For dette formål foregår sirkulasjonen av væsken i varmerøret mellom to ringformede metallplater anbragt mot hverandre og avgrensende mellom seg gren-rørene 20 som kommuniserer med resten av varmerøret. Den utvendige flaten til den laminerte hylsen 19 er med fordel omgitt av et varmeisolerende lag 21.

Det skal forstås at istedenfor grenrøranordningen 20 kan en kontinuerlig ringformet hylse anordnes rundt hydranten som skal beskyttes.

Den sirkulære åpningen ved den øvre delen av innretningen er med fordel forsynt med et deksel.

En slik konstruksjon kan anvendes for beskyttelse av elementer som er følsomme for kulde, men som ikke inne-holder noe vann.

Fig. 5 viser anvendelse av oppfinnelsen på innretningen for en automatisk drikke- eller vanningsskål beskyttet mot frysing. For dette formål omfatter varmerørsystemet en øvre del i form av et sylindrisk eller polygonalt dobbe1tvegget trau som kan være oppdelt, forbundet med flere parallelle nedre rørledninger 31 nedgravet i jorden og forsynt med flere varmeoppsamlingsribber 10. Trauet 30 er ved sin øvre del opphengt ved hjelp av en periferi-flens 32 fra den øvre kanten på en bær e - s t r uk t ur 33, f.eks. murverk, som omgir trauet 30 og er delvis nedgravet. Flensen 32 innbefatter også en innover ragende stoppekant 32'. Et varmeisolerende materiale 34 er anbragt mellom trauet 30 og strukturen 33.

Inne i trauet 30 kan det være anordnet en sylindrisk eller polygonal beholder som har flere ifyllingshull i sin øvre del.

Beholderen 35 kan flyte i vannet som befinner seg i trauet inntil den kommer i kontakt med stoppekanten 31'. I midten av beholderen ogpå dens utside danner en forlengelse 38 en nål for et ventillegeme 39 idet venti 1legemet 39 er festet til bunnen av trauet 30 og forbundet med et vann-innløpsrør 4.

Når vannivået 37 når høyden av hullene 36 i beholderen 35, blir den sistnevnte fylt og synker deretter med nålen 38 og lukker vanninnløpet i ventillegemet 39. Skålen er nå full. Ifølge den hastighet med hvilken den tømmmes, stiger den lettere beholderen ved et visst tidspunkt og tillater igjen inngang av vann i trauet 30 gjennom åpningen mellom nålen 38 og ventillegemet 39.

Bunnen av trauet 30 har en forhøyet bunn 41 til høyre for nålen 38 slik at det ved den indre periferi tilveie-bringes en sone 42 for oppsamling av smuss eller for-skjellig avfall hvorved tilstopping av ventilen hindres.

Operasjonen av en drikkeskål av denne typen er således helt automatisk, og dens beskyttelse mot frost er permanent sikret ved hjelp av trauet 30 som dannes av den øvre delen av varmerøret.

I anordningen på fig. 5 kan den flytende beholderen 35 og dens nål 38 elimineres, idet vanninntaket reguleres av en automatisk eller manuell ventil eller idet skålen fylles på annen måte.

Fig. 6 illustrerer en variant av utførelsen på figurene 1 og 2, ifølge hvilken stigerøret 2 forløper nedover forbi T-forbindelsen 3 som en rørformet hylse 2' hvis lengde tilsvarer dybden av nedgravningen av den nedre enden av varmerøret 5. Dette røret er fullstendig innført i den rørformede rørledning 2, 2', og ender i et blindt hull. En slik anordning tillater øyeblikkelig fjerning av varmerøret 15 i tilfelle svikt og umiddelbar utskifting derav.

En eller flere varmegjerivinningsribber kan være festet ut-vendig på hylsen 2' ved dens nedre ende for å sikre god varmeoverf øring til tross for jorden som omgir den nedre delen av varmerøret 5 gjennom rørledningen 2' og vannet som omgir nevnte varmerør.

I utførelsen på fig. 7 er det tilveiebragt en spesiell T-forbindelse 43 som er anordnet mellom ledningen 44 for vannti 1 førse1ssystemet og ledningen 45 og ut 1øpslednin-gen 45 som betjener brukeren.

Forbindelsen 43 er sammenføyet med et stigerør 46 hvori det er anordnet et koaksialt stigerør 47 som strekker seg under forbindelsen 43 ved hjelp av en sylindrisk hylse inn i et blindhull (48) som er identisk med den rørformede hylsen 2' på fig. 6 og er eventuelt forsynt på utsiden med varmeribber (ikke vist).

Broer er anordnet mellom de koaksiale rørledningene 46 og 47 for å sikre den nødvendige avstand mellom ledningene.

De øvre endene på ledningene 46 og 47 rager over marknivået S og er forbundet med en forbindelse 49 forsynt med en forbinde1sesmutter 50, forbindelse med en vannmåler 51 som er eksponert for atmosfæren i en forlengelse av ledningene 46, 47.

Ledningene 46 , 47 er lagt på en slik måte at vannet som kommer fra vannsystemrøret 44 stiger i retning av måleren 51 i det ringformede mellomstykket 52 mellom ledningene 46 og 47 og synker, etter å ha passert gjennom måleren, i retning av ledningen 45 gjennom en ringformet ledning 53 avgrenset mellom ledningen 47 og et varmerør anordnet på innsiden av ledningen 47 i og dens nedre forlengelse 48, idet sirkulasjonsretningen er angitt med pilene på fig. 7. Et buet avbøyningssegment 54 er anordnet mellom ledningene 46 og 47 til høyre for forbindelsen 43, for å tillate sirkulasjon av vannet.

Den øvre enden av varmerøret 5 trenger i det minste delvis inn i målerens 51 vannkamraer med unntagelse for at den nedre enden strekker seg til hylsen 48, dvs. i den avstanden som er nødvendig under marknivået. Om nødvendig kan varmerøret 5 fjernes umiddelbart og utskiftes med et nytt varmerør.

Fig. 8 illustrerer en variant av utførelsen på fig. 3 ifølge hvilken vannmåleren 11' ikke lenger er beskyttet av varmerør innført i stigerøret 13' og det nedadgående rør 14', men av varmerør som omgir den delen av systemet som befinner seg under marknivået S.

For dette formål er det tilveiebragt en parallell epipedisk kasse 55 som er foret med et varmeisolerende materiale og som er lukket og isolert ved sin nedre del og dekker elementene 11', 13' og 14' over marknivået. En av kassens 55 vertikale sider er forsynt med en adgangs-åpning (ikke vist). Til den indre flaten av kassen 55 er det festet to varmerør 56 og 57 ved hjelp av egnede inn-retninger, overfor rørene 13' og 14' og måleren 11'.

Hvert varmerør omfatter en del 58 og 59 i form av en fir-kant anordnet mot kassen 55 og forlenget på utsiden i retning mot marken ved en rørformet rørledning 60, 61. Delene 58 og 59 av varmerørene er fremstilt ved den såkalte "roll bonding"-metoden og er flate, rektangulære elementer f.eks. med en bredde på 15 cm og bøyet for tilpasning til kassen 55, idet anordningen har en konstruksjon som ligner den i anordningen på fig. 4. Den nedre enden av røret 60 kan være forsynt med en varmeribbe 10.

Den venstre siden av fig. 8 illustrerer en første utførelse av (direkte) nedgravning av røret 60 i marken ved tidspunktet for installasjon av kassen 55.

Den høyre siden av fig. 8 illustrerer en annen utførelse av installasjonen av røret 61. Dette rør er omhyllet av et metallrørelement 62 som er nedgravd vertikalt og eventuelt forsynt med en varmeribbe 10. Røret 62 er fylt med vann 63 med en liten mengde olje 64 ved overflaten for å hindre fordampning av vannet. Med en slik anordning er montering og fjerning av kassen 55 med varmerørene spesielt hurtig og lett.

Fig. 9 illustrerer en annen anvendelse av oppfinnelsen for beskyttelse av en måler 11' og dens tilbehør. For dette formål er det innført et system av varmerør (5) mellom to inntaksledninger (13) og uttaket (14) for vannet og er på den øvre delen forsynt med minst en fast varme-di ffusorribbe eller mer fordelaktig med et dobbe 11vegget vuggeelement (65) fremstilt ved "roll bond ing"-metoden og anbragt slik at det er beliggende i den umiddelbare nærhet av gjenstanden som skal beskyttes (11"). Anordningen er dekket med varmeisolas jon (66) over den del derav som er utsatt for kulden, idet den nedre delen av varmerør-systeraet enten er forsynt med en ribbe (10) eller er installert i en rørformet brønn i likhet med rør-brønnen (48) på fig. 7.

Det skal forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til de utførelser som er vist og beskrevet ovenfor, men tvert imot dekker alle varianter, spesielt de som vedrører former og anordninger av varmerørsysternene som en funksjon av de forskjellige anvendelser som betraktes, spesielt med hensyn til beskaffenheten av de vannlagrings- og -tilførselsinstallasjoner som skal beskyttes. Oppfinnelsen gjelder væsker som kan fryse og også generelt alle elementer som er følsomme for kulde. Tverrsnittet av vamerøret eller -rørene er nødvendigvis ikke konstant over hele systemets lengde. Videre kan delene (58, 59) av varmerørene som er fremstilt ved "roll bonding"-metoden.være erstattet med en grenribbestruktur eller rettribbestruktur, slik som den nedre delen av varmerøret ( 56 ) .

Claims (10)

1. Anordning for beskyttelse mot frysing av installasjoner for lagring og tilførsel av en væske som er mottagelig for frost, spesielt vann, karakterisert ved at den innbefatter minst ett varmerør (5) som har en ende (6) anordnet i jordgrunnen i en avstand fra overflaten (S) som er tilstrekkelig til å sikre at temperaturen ved dette sted alltid er over 0°C, idet nevnte ene ende har et varme-gjenvinningssystem (10) av ribbetypen og nevnte varmerør har et indre system for fordeling av dråpekondensat , og idet den andre enden (7) av varmerøret er beliggende i umiddelbar nærhet av delen (1) av installasjonen som er utsatt for frostrisiko.

2. Anordning ifølge krav 1, for beskyttelse av en vannkran (1) forbundet ved hjelp av et stigerør (2) med en undergrunnstilførselsledning (4 ), karakterisert ved at varmerøret (5) på væsketett måte passerer gjennom en forbindelse (3) til stigerøret i midten derav og forløper inne i stigerøret og er omgitt av den væsken som skal beskyttes, idet den øvre enden (7) av varmerøret er festet til kranen (1) i umiddelbar nærhet av dens lukkee1ement.

3. Anordning ifølge krav 1, for beskyttelse av en vannmåler, karakterisert ved at den innbefatter et stigerør (13) forbundet ved sin nedre ende med en undergrunnstilførselsledning (12) for vann, et nedadgående rør (14) forbundet ved sin nedre ende med en vannfordelingsledning (12), idet vanntilfø rsels- og- -forde 1ings1edningene er forbundet ved sine øvre ender med vannkammeret (11) til måleren som skal beskyttes, ved hjelp av styreventiler (15, 16) og har nevnte varmerør (5,10) anordnet på nevnte vanntilførsels- og -fordelingsledninger.

4. Anordning ifølge krav 1, for beskyttelse av et mannhull eller en hydrant, karakterisert ved at den øvre delen av varmerøret er utformet som en rett eller forgrenet, dobbelt vegget hylse (19, 20) og er anordnet rundt og i umiddelbar nærhet av mannhullet eller hydranten.

5. Anordning ifølge krav 1, innbefattende en drikkeskål, karakterisert ved at den øvre delen av varmerørsystemet har form av et sylindrisk eller polygonalt, dobbeltvegget trau (30) og er festet til en bærehylse (33) som i det minste delvis er nedgravet og omgir trauet med et varmeisolerende materiale (34), hvor en flytende beholder (35) i trauet har flere if yllingshull (36) i sin øvre del og kan forskyves vertikalt i trauet som den befinner seg i, idet beholderen på utsiden av sin nedre ende har et midtre utragende element som danner en nål (38) og samvirker med et ventillegeme (39) festet til bunnen av trauet (30), hvor nålen automatisk styrer innstrømmingen av vann når beholderen (35) tømmes tilstrekkelig til å stige.

6. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at varmerøret (5) strekker seg under sammenføyningen (3) for stigerøret (2, 13) eller det nedadgående rør (14) med en undergrunns-tilførselsledning (4, 12) i en rørformet ledning som ender i et blindhull (2') beliggende i en forlengelse av røret og kommuniserer med ledningen (4, 12) og har varmegjenvinningsribber (10).

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at varmerø ret (5) er anordnet i en første rørformet ledning (47) som kommuniserer med en fordelings ledning (45) og er innført i en annen koaksial, rørformet ledning (46) som kommuniserer med ledningen for vanntilførsels- systemet (44), idet nevnte første ledning (47) er forlenget under sammenføyningen (43) ved hjelp av et blindhullrør (48) for mottagelse av varmerøret (5) og kommuniserer med nevnte fordelingsledning (45), og idet den første og andre ledningen (46 , 47 ) er forsynt med anordninger for forbindelse med deres over marken beliggende øvre ender med en stasjonær vannmåler (51).

8. Anordning ifølge krav 1, for beskyttelse av en vannmåler som befinner seg over marken og er forbundet med et stigerør (13') og et nedadgående rør (14'), karakterisert ved at anordningen innbefatter to varmerør ( 56 , 57 ) som hver har en nedre rør-formet del (60, 61) som kan anbringes i jordgrunnen og en øvre del ( 58 , 59 ) fremstilt ved "roll bond ing"-metoden og festet til den indre flaten av et stasjonært hus (55) av et varmeisolerende materiale som kan dekke måleren (11') og de deler av rørene (13', 14') som ligger over marken.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den nedre delen (61) av hvert varmerør er innført i en vertikal unde r gr unns ledni ng (62) fylt med vann (63) som er dekket med olje (64) og eventuelt forsynt med varmegjenvinningsribber (10) på utsiden.

10. Anordning ifølge krav 1, 4 og 6, for beskyttelse av en vannmåler eller et raannhull, karakterisert ved at varmerøret (5) følger vannkretsene (13, 14) i umiddelbar nærhet på utsiden og er forlenget ved sin øvre del ved minst en varmediffusorribbe eller dobbeltvegget vuggeelement (65) tilpasset det legeme som skal beskyttes, måleren (11") eller et raannhull, idet innretningen som utgjøres av varmerøret og nevnte vannkretser er omgitt av varmeisolas jon (66 ) .