RU2515667C1

RU2515667C1 - System for temperature stabilisation of structure foundations on permafrost soils

Info

Publication number: RU2515667C1
Application number: RU2012142210/03A
Authority: RU
Inventors: Григорий Меркулович Долгих; Илья Павлович Рило
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Фундаментстройаркос"
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2012142210A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: system for temperature stabilisation of structure foundations on permafrost soils includes a condenser made in the form of a system of pipes, an evaporator, connected with a hydraulic lock and with pipelines, supplying and draining coolant, placed evenly along the entire area of filling of the foundation soil equipped with a layer of heat insulation. Additionally it comprises a buffer-separator arranged under the condenser, which represents a vertically oriented section in the form of three pipes arranged one under another and connected to each other, being horizontally directed, the inner volume of which in total is equal to the volume of the evaporator laid in the foundation soil filling representing parallel coil-like pipes connected by draining pipelines with an upper horizontally separated pipe of the specified buffer-separator equipped with a swirler, the lower horizontally directed pipe of which via a hydraulic lock is connected with the help of pipelines supplying coolant with the evaporator. Coolant used is ammonia or carbon dioxide.

EFFECT: increased freezing and bearing capacity of a foundation, provision of control and monitoring over process of soil freezing and process of system reliability redundancy.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение «Система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах» относится к области строительства на многолетнемерзлых и слабых грунтах и касается выполнения систем замораживания и термостабилизации грунтовых оснований сооружений.The present invention “System for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils” relates to the field of construction on permafrost and soft soils and relates to the implementation of freezing and thermal stabilization of soil bases of structures.

Известна система для температурной стабилизации основания сооружений на вечномерзлых грунтах, описанная в патенте СССР №1426151, МКИ Е02D 3/115, 27/35, которая включает размещенные в подсыпке из непросадочного материала испаритель в виде системы труб, заполненных теплоносителем и соединенных концами с подающим и отводящим коллекторами, и конденсатор, причем упомянутая система снабжена уравнительным сосудом, последовательно соединенным с конденсатором и испарителем, а каждая труба испарителя выполнена С-образной с верхней и нижней ветвями, последняя их которых оснащена гидрозатвором, кроме того нижняя ветвь каждой трубы соединена с подводящим коллектором, а верхняя - с отводящим.A known system for temperature stabilization of the foundation of structures on permafrost soils, described in USSR patent No. 1426151, MKI E02D 3/115, 27/35, which includes an evaporator located in a bed of non-drop material in the form of a pipe system filled with a coolant and connected by ends to the supply and exhaust manifolds, and a condenser, the system being equipped with a surge vessel connected in series with a condenser and an evaporator, and each evaporator tube is C-shaped with upper and lower branches, ednyaya of which is equipped with a water seal, furthermore each lower branch pipe connected to a supply manifold, and the top - from the discharging.

Недостатком данной системы является низкая эффективность и скорость замораживания на начальном этапе пуска системы, высокая себестоимость.The disadvantage of this system is the low efficiency and speed of freezing at the initial stage of the system startup, high cost.

Данный недостаток обусловлен конструктивными особенностями испарителя, в котором каждая труба испарителя выполнена С-образной с верхней и нижней ветвями, и трудоемкостью монтажа испарителя.This disadvantage is due to the design features of the evaporator, in which each tube of the evaporator is made C-shaped with upper and lower branches, and the complexity of the installation of the evaporator.

Известно также устройство для замораживания грунта под сооружением, описанное в авторском свидетельстве СССР №872640, МПК Е02D 3/115, опубликованное 15.10.1981 г., которое включает конденсатор и испаритель, выполненные в виде частично заполненных низкокипящим жидким агентом труб, размещенных с уклоном, причем каждая труба выполнена по длине ломаной с чередующимися восходящими и нисходящими участками.There is also known a device for freezing soil under a structure, described in USSR author's certificate No. 872640, IPC E02D 3/115, published on 10/15/1981, which includes a condenser and an evaporator, made in the form of pipes partially sloped with a low boiling liquid agent, placed with a slope, moreover, each pipe is made along the length of the broken line with alternating ascending and descending sections.

Недостатком данной системы является низкая эффективность и скорость замораживания на начальном этапе пуска системы, а также сравнительно большой объем работ по монтажу системы.The disadvantage of this system is the low efficiency and speed of freezing at the initial stage of the system startup, as well as the relatively large amount of work to install the system.

Известна принятая за прототип система температурной стабилизации основания сооружений на вечномерзлых грунтах (патент РФ №2416002, МПК E02D 3/115, опубл. 10.04.2011), содержащая гидрозатвор, уравнительный сосуд, соединенный с конденсатором и связанный с ними посредством трубопроводов, подводящих и отводящих теплоноситель, испаритель, размещенный в отсыпке грунта основания, дополнительный испаритель с системой трубопроводов и гидрозатвором, причем оба испарителя размещены равномерно по всей площади отсыпки грунта основания, оснащенного слоем теплоизоляции, и соединены с помощью трубопроводов посредством своих отводящих концов - с верхними точками уравнительного сосуда, а подводящими концами основной и дополнительный испарители подсоединены в нижней точке конденсатора и нижней точке уравнительного сосуда соответственно через соответствующие гидрозатворы, подача теплоносителя из уравнительного сосуда в дополнительный испаритель обеспечивается через патрубок, расположенный внутри объема уравнительного сосуда, высота которого равна по меньшей мере 1/3 диаметра уравнительного сосуда, каждый испаритель выполнен в виде системы труб, уложенной в горизонтальной плоскости равномерно по всей площади отсыпки грунта основания, и имеет вид плоского змеевика, при этом витки системы труб одного испарителя находятся в промежутке между витками системы труб другого испарителя, а в качестве теплоносителя используется легкокипящий теплоноситель - аммиак.Known adopted for the prototype system of temperature stabilization of the base of structures on permafrost soils (RF patent No. 2416002, IPC E02D 3/115, publ. 04/10/2011), containing a water seal, surge vessel connected to the condenser and connected to them by pipelines, inlet and outlet coolant, evaporator, placed in the filling of the soil of the base, an additional evaporator with a piping system and a water trap, both evaporators are placed evenly over the entire area of the filling of the soil of the base, equipped with a layer of heat insulation, and connected via pipelines through their outlet ends to the upper points of the equalization vessel, and the supply ends of the main and additional evaporators are connected at the lower point of the condenser and the lower point of the equalization vessel, respectively, through the corresponding hydraulic locks, the coolant is supplied from the equalization vessel to the additional evaporator through a nozzle located inside the volume of the surge vessel, the height of which is equal to at least 1/3 of the diameter of the surge vessel vessels, each evaporator is made in the form of a pipe system, laid horizontally evenly over the entire area of the base soil, and has the form of a flat coil, while the turns of the pipe system of one evaporator are in the gap between the turns of the pipe system of the other evaporator, and is used as a coolant low-boiling coolant - ammonia.

Недостатком известной системы температурной стабилизации основания сооружений на вечномерзлых грунтах является недостаточная стабильность работы, устойчивость и пространственная прочность конструкции системы температурной стабилизации грунта, а также низкая эффективность замораживания основания сооружения.A disadvantage of the known temperature stabilization system of the foundation of structures on permafrost soils is the lack of stability, stability and spatial strength of the structure of the temperature stabilization of the soil, as well as the low efficiency of freezing the base of the structure.

Данный недостаток обусловлен конструктивными особенностями известной системы температурной стабилизации основания сооружений на вечномерзлых грунтах и конструкцией испарителя.This drawback is due to the design features of the well-known temperature stabilization system of the foundation of structures on permafrost soils and the design of the evaporator.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение промораживающей способности и, как следствие, повышение несущей способности основания, а также обеспечение управления и контроля за процессом промораживания грунта и процессом резервирования надежности системы, что способствует повышению эффективности замораживания основания сооружения.The technical result of the invention is to increase the freezing ability and, as a result, to increase the bearing capacity of the base, as well as to provide control and monitoring of the process of freezing soil and the process of reserve reliability of the system, which helps to increase the efficiency of freezing the base of the structure.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах, включающей конденсатор, выполненный в виде системы труб, испаритель, связанный с гидрозатвором и с трубопроводами, подводящими и отводящими теплоноситель, размещенными равномерно по всей площади отсыпки грунта основания, оснащенного слоем теплоизоляции, согласно изобретению дополнительно содержится расположенный под конденсатором буфер-сепаратор, представляющий собой вертикально ориентированную секцию в виде трех расположенных друг под другом, связанных между собой горизонтально направленных труб, внутренний объем которых суммарно равен объему уложенного в отсыпке грунта основания испарителя, представляющего собой параллельно расположенные змеевиковоподобные трубы, связанные отводящими трубопроводами с оснащенной завихрителем верхней горизонтально направленной трубой упомянутого буфера-сепаратора, нижняя горизонтально направленная труба которого через гидрозатвор связана с помощью подводящих теплоноситель трубопроводов с испарителем, причем в качестве теплоносителя используется аммиак или двуокись углерода.The specified technical result is achieved by the fact that in the known system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils, including a condenser made in the form of a pipe system, an evaporator connected to a water seal and to pipelines supplying and discharging the coolant, placed uniformly over the entire area of the base soil dumping equipped with a layer of thermal insulation, according to the invention further comprises a buffer separator located under the capacitor, which is a vertically an oriented section in the form of three horizontally directed pipes connected one between the other, the internal volume of which is equal to the total volume of the evaporator base laid in the soil filling, which is parallel coil-shaped pipes connected by outlet pipes with an upper horizontally directed pipe of the above buffer equipped with a swirler a separator, the lower horizontally directed pipe of which is connected through a water seal with the help of the coolant spruce pipeline with an evaporator, and ammonia or carbon dioxide is used as a coolant.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the distinguishing features and the achieved technical result, there is the following causal relationship.

В отличие от аналога и прототипа использование в предлагаемом изобретении «Система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах» совокупности признаков в виде конденсатора, выполненного в виде системы труб, и связанного с ним буфера-сепаратора, представляющего собой вертикально ориентированную секцию в виде трех расположенных друг под другом, связанных между собой горизонтально направленных труб, связывающего его с трубопроводами, подводящими и отводящими теплоноситель, с гидрозатвором и с испарителем, представляющим собой параллельно расположенные змеевиковоподобные трубы, которые, в свою очередь, связаны с завихрителем, установленным в верхней горизонтально направленной трубе буфера-сепаратора, повышают промораживающую способность, что, в свою очередь, обеспечивает повышение несущей способности основания, а также управление и контроль за процессом промораживания грунта и резервирование надежности системы. Использование в заявляемом изобретении именно такой зависимости свойств переменных температур грунта и мощности потока теплоносителя через стенку испарителя, при которой меняется газосодержание в парожидкостной смеси теплоносителя, величина которого определяется температурным напором, т.е. разницей температур между температурой грунта и температурой стенки испарителя, позволяет также повысить устойчивость и пространственную прочность конструкции системы для температурной стабилизации грунта и, одновременно, увеличить ее промораживающую способность. Особенности конструкции предложенной системы для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах в том, что в результате увеличения удельного объема парогазовой смеси вытесняется жидкий теплоноситель из испарителя и накапливается в буфере-сепараторе, представляющем собой вертикально ориентированную секцию в виде трех расположенных друг под другом, связанных между собой горизонтально направленных труб, внутренний объем которых суммарно равен объему уложенного в отсыпке грунта основания испарителя, при этом максимальный уровень заполнения буфера-сепаратора в зависимости от удельной мощности теплового потока и характера протекания процесса теплообмена достигает приблизительно около одной трети высоты сечения верхней горизонтальной трубы буфера-сепаратора. Следует также заметить, что трубопроводы нисходящего и восходящего потоков теплоносителя, соединяющие верхнюю трубу буфера-сепаратора и конденсатор, уменьшают разницу температур между температурами переохлажденного потока теплоносителя после конденсатора и потока теплоносителя после выхода из отсыпки грунта основания во избежание кризиса кипения, что также способствует обеспечению надежности системы.In contrast to the analogue and prototype, the use in the proposed invention “System for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils” of a set of features in the form of a capacitor made in the form of a pipe system and associated buffer separator, which is a vertically oriented section in the form of three located one below the other, interconnected horizontally directed pipes connecting it with pipelines supplying and discharging the heat carrier, with a water trap and with an evaporator m, which is a parallel-located serpentine-like pipe, which, in turn, is connected with a swirler installed in the upper horizontally directed tube of the buffer separator, increase the freezing ability, which, in turn, provides an increase in the bearing capacity of the base, as well as control and monitoring for the process of freezing soil and redundant system reliability. The use in the claimed invention of just such a dependence of the properties of variable soil temperatures and the flow rate of the coolant through the evaporator wall, at which the gas content in the vapor-liquid mixture of the coolant changes, the value of which is determined by the temperature head, i.e. the difference in temperature between the temperature of the soil and the temperature of the wall of the evaporator can also increase the stability and spatial strength of the system design for temperature stabilization of the soil and, at the same time, increase its freezing ability. The design features of the proposed system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils are that as a result of the increase in the specific volume of the vapor-gas mixture the liquid coolant is displaced from the evaporator and accumulates in the buffer separator, which is a vertically oriented section in the form of three located one above the other, connected between of horizontally directed pipes, the internal volume of which is equal to the total volume of the evaporator base laid in the soil filling, while the maximum filling level of the buffer separator, depending on the specific power of the heat flux and the nature of the heat exchange process, reaches approximately one third of the cross-sectional height of the upper horizontal tube of the buffer separator. It should also be noted that the pipelines of the descending and ascending flows of the coolant connecting the upper tube of the buffer separator and the condenser reduce the temperature difference between the temperatures of the supercooled flow of the coolant after the condenser and the flow of the coolant after leaving the base soil to avoid a boiling crisis, which also helps to ensure reliability system.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения «Система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах», позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения. По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемой системе для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах» соответствует критерию "новизна".An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, “System for the temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils,” allowed us to establish that the applicant did not find a source characterized by signs, identical to all the essential features of the claimed technical solution. According to the information available to the applicant, the set of essential features of the claimed invention "System for the temperature stabilization of soil of bases on permafrost soils" is not known from the prior art, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty". The determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest analogue in terms of the totality of features made it possible to identify the set of distinguishing features that are essential for the applicant's technical result in the inventive system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils set forth in the claims. Therefore, the claimed invention "System for temperature stabilization of soil of bases on permafrost soils" meets the criterion of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах» критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить совокупность признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной системы для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах. Результаты поиска показали, что заявленная «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах» не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение «Система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах» соответствует критерию "изобретательский уровень".To verify the conformity of the claimed invention "System for temperature stabilization of soil of bases on permafrost soils" to the criterion of "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions to identify a set of features that match the distinctive features of the claimed system for temperature stabilization of soil of bases on permafrost soils. The search results showed that the claimed "System for the temperature stabilization of soil of soils on permafrost soils" does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the level of technology defined by the applicant did not reveal the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention to achieve a technical result. Therefore, the claimed invention "System for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils" meets the criterion of "inventive step".

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной системы для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах совокупности условий в том виде, как заявляемая система охарактеризована в формуле изобретения, т.е. подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанного в заявке примера конкретного выполнения. Конструктивные элементы, воплощающие заявленную систему для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах при ее осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно повысить пространственную прочность конструкции системы для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах, увеличить ее промораживающую способность и, как следствие, добиться повышения несущей способности основания, а также вести управление и контроль за процессом промораживания грунта и резервирование надежности системы, следовательно, заявленное изобретение «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах» соответствует критерию "промышленная применимость".Thus, the above information indicates that when using the claimed system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils, the totality of conditions in the form as the claimed system is characterized in the claims, i.e. the possibility of its implementation using the example of a specific implementation described in the application is confirmed. Structural elements that embody the claimed system for temperature stabilization of the soil of bases on permafrost soils during its implementation are able to achieve the technical result perceived by the applicant, namely, to increase the spatial strength of the structure of the system for temperature stabilization of the soil of bases on permafrost soils, to increase its freezing ability and, as a result to achieve an increase in the bearing capacity of the foundation, as well as to manage and control the process of industrial frozen out soil and reservation system reliability, therefore, the claimed invention "system for temperature stabilization of soil in permafrost bases" meets the criterion "industrial applicability".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах», может быть многократно использована в технологически нетрудоемком процессе температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах с получением технического результата, заключающегося в повышении устойчивости и пространственной прочности конструкции системы температурной стабилизации грунта, увеличении ее промораживающей способности и, как следствие, повышении несущей способности основания, а также управлении и контроле за процессом промораживания грунта и резервирования надежности системы, что позволяет экономически выгодно и надежно укрепить несущую способность фундаментов оснований, обеспечивающих замораживание подсыпки грунта, находящегося под ней, до границы залегания мерзлоты.The set of essential features characterizing the essence of the invention “System for temperature stabilization of soil of bases on permafrost soils” can be repeatedly used in the technologically easy labor of temperature stabilization of soil of bases on permafrost soils to obtain a technical result consisting in increasing the stability and spatial strength of the design of the temperature stabilization system soil, increase its freezing ability and, as a result, increased and the bearing capacity of the base, as well as the management and control of the process of freezing the soil and backup system reliability, which allows economically and reliably enhance the bearing capacity of foundation bases, providing bedding soil freezing, which is under it, to the border of permafrost occurrence.

Сущность заявляемого изобретения «Система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах» поясняется примером конкретного выполнения и чертежами, гдеThe essence of the claimed invention "System for temperature stabilization of soil bases on permafrost soils" is illustrated by a specific example and drawings, where

на фиг.1 схематично изображена система для температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах;figure 1 schematically depicts a system for temperature stabilization of soil bases on permafrost soils;

на фиг.2 схематично изображен завихритель, вид «Б» верхней горизонтально направленной трубы буфера-сепаратора;figure 2 schematically shows a swirl, view "B" of the upper horizontally directed pipe of the buffer separator;

на фиг.3 изображен разрез по А-А верхней трубы буфера-сепаратора системы температурной стабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах;figure 3 shows a section along aa the upper pipe of the buffer-separator of the system of temperature stabilization of soil on permafrost soils;

на фиг.4 изображен вид по стрелке «В» на фиг.1.figure 4 shows a view along arrow "B" in figure 1.

Система для термостабилизации грунта оснований на вечномерзлых грунтах представляет собой конденсатор 1, выполненный в виде системы труб 2, испаритель 3 с гидрозатвором 4, от которого к испарителю 3 поступает теплоноситель 5, в качестве которого используют аммиак, по подводящим трубопроводам 6. Отработанный теплоноситель 5 - аммиак из испарителя 3 отводится отводящими трубопроводами 7. Подводящие жидкий теплоноситель 5 трубопроводы 6 и отводящие газообразный теплоноситель 5 трубопроводы 7 размещены равномерно по всей площади 8 отсыпки грунта основания 9, которое оснащается слоем теплоизоляции 10. Под конденсатором 1, над поверхностью 11 отсыпки грунта основания 9, расположен буфер-сепаратор 12, который связан с конденсатором 1 верхним подводящим трубопроводом 13 и верхним отводящим трубопроводом 14. Буфер-сепаратор 12 представляет собой вертикально ориентированную секцию 15 в виде расположенных друг под другом горизонтально направленных трех труб: 16 - верхняя труба, 17 - средняя труба и 18 - нижняя труба. Внутренний объем труб 16, 17, 18 суммарно равен объему уложенного в отсыпке грунта основания 9 испарителя 3, представляющего собой параллельно расположенные змеевиковоподобные трубы 19 (фиг.4), связанные с подводящими жидкий теплоноситель 5 трубопроводами 6 и отводящими газообразный теплоноситель 5 трубопроводами 7 с верхней трубой 16 упомянутого буфера-сепаратора 12, оснащенной завихрителем 20, выполняющим функцию сепаратора.The system for thermal stabilization of soil in permafrost soils is a condenser 1, made in the form of a pipe system 2, an evaporator 3 with a water trap 4, from which coolant 5 is supplied to the evaporator 3, which is used ammonia, through the supply pipelines 6. Waste coolant 5 - ammonia from the evaporator 3 is discharged by the discharge pipes 7. The supply liquid coolant 5 pipelines 6 and the discharge gaseous coolant 5 pipelines 7 are evenly distributed over the entire area 8 of soil filling the base 9, which is equipped with a layer of thermal insulation 10. Under the capacitor 1, above the surface 11 of the soil filling of the base 9, there is a buffer separator 12, which is connected to the capacitor 1 by the upper supply pipe 13 and the upper discharge pipe 14. The buffer separator 12 is a vertically oriented section 15 in the form of horizontally directed three pipes arranged one below the other: 16 - the upper pipe, 17 - the middle pipe and 18 - the lower pipe. The internal volume of the pipes 16, 17, 18 is equal in total to the volume of the base 9 of the evaporator 3 laid in the soil filling, which is a parallel coil-like pipe 19 (Fig. 4) connected to the supplying liquid coolant 5 by pipelines 6 and the discharge of gaseous coolant 5 by pipelines 7 from the top a pipe 16 of the aforementioned buffer separator 12, equipped with a swirler 20, performing the function of a separator.

В качестве теплоносителя 5 могут использовать двуокись углерода.As the heat transfer medium 5, carbon dioxide can be used.

Система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах работает следующим образом.A system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils works as follows.

Газообразный теплоноситель 5, в качестве которого используется аммиак (может использоваться и двуокись углерода), конденсируется в конденсаторе 1, после чего жидкая фаза теплоносителя 5, являющегося одновременно хладагентом, по трубопроводу нисходящего потока 13 сливается в буфер-сепаратор 12, представляющий собой вертикально ориентированную секцию 15 в виде расположенных друг под другом горизонтально направленных трех труб: верхней трубы 16, средней трубы 17 и нижней трубы 18. В верхнюю горизонтально направленную трубу 16 буфера-сепаратора 12, оснащенную завихрителем 20, по отводящим смесь газообразного и жидкого теплоносителя 5 трубопроводам 7 подается закрученный встречным потоком парогазовой смеси теплоноситель 5. Под воздействием центробежной силы в завихрителе 20, выполняющем функцию сепаратора, происходит разделение парогазовой смеси на жидкую и газовую фазы теплоносителя 5. Газообразный теплоноситель по трубопроводу восходящего потока 14 подается в конденсатор 1, где происходит его конденсация под воздействием низкой температуры атмосферного воздуха. Жидкий теплоноситель 5 по трубопроводу нисходящего потока 13 вновь подается в буфер-сепаратор 12, где он смешивается в верхней горизонтально направленной трубе 16 с жидкой фазой теплоносителя, выделенной в завихрителе 20, а из буфера-сепаратора 12 через гидрозатвор 4 подается по подводящему жидкий теплоноситель 5 трубопроводу 6 в уложенный в отсыпке грунта основания 9 и представляющий собой параллельно расположенные змеевиковоподобные трубы 19 испаритель 3, в котором происходит испарение теплоносителя 5 в целях охлаждения грунта. Далее цикл испарения теплоносителя 5 повторяется и, пройдя завихритель 20, разделенные фазы (жидкая и газообразная) теплоносителя 5 попадают далее в верхнюю трубу 16 буфера-сепаратора 12, и в конденсатор 1. При этом трубопроводы нисходящего 13 и восходящего 14 потоков теплоносителя 5, соединяющие верхнюю трубу 16 буфера-сепаратора 12 и конденсатор 1, уменьшают разницу температур между температурами переохлажденного потока теплоносителя 5 после конденсатора и потока теплоносителя 5 после выхода из отсыпки грунта основания 9 во избежание кризиса кипения.The gaseous heat carrier 5, which is used as ammonia (carbon dioxide can also be used), is condensed in the condenser 1, after which the liquid phase of the heat carrier 5, which is also a refrigerant, is discharged through a downflow pipe 13 into a buffer separator 12, which is a vertically oriented section 15 in the form of horizontally directed three pipes arranged one below the other: the upper pipe 16, the middle pipe 17 and the lower pipe 18. In the upper horizontally directed pipe 16 of the buffer separator 12, equipped with a swirler 20, the heat carrier 5 is supplied through pipelines 7 leading to the mixture of gaseous and liquid heat carrier 5; the heat carrier 5 is swirled by the counter-flow of the gas-vapor mixture. Under the influence of centrifugal force, the gas-gas mixture is separated into the liquid and gas phases of the heat carrier 5. the upflow pipe 14 is fed to the condenser 1, where it condensates under the influence of low temperature. The liquid coolant 5 through the downward flow pipe 13 is again fed to the buffer separator 12, where it is mixed in the upper horizontally directed pipe 16 with the liquid phase of the coolant separated in the swirl 20, and from the buffer separator 12 through the hydraulic seal 4 is fed through the supply of coolant 5 the pipeline 6 to the base 9 laid in the soil dumping and representing a parallel coil-like pipes 19 evaporator 3, in which the heat carrier 5 evaporates in order to cool the soil. Next, the evaporation cycle of the coolant 5 is repeated and, after passing through the swirl 20, the separated phases (liquid and gaseous) of the coolant 5 fall further into the upper pipe 16 of the buffer separator 12, and into the condenser 1. In this case, the pipelines of the downward 13 and upward 14 flows of the coolant 5 connecting the upper pipe 16 of the buffer separator 12 and the condenser 1, reduce the temperature difference between the temperatures of the supercooled flow of coolant 5 after the condenser and the flow of coolant 5 after exiting the bed of soil 9 to avoid a bale crisis Eden.

Предложенное изобретение «Система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах» позволяет повысить устойчивость и пространственную прочность конструкции системы для термостабилизации грунта, увеличить ее промораживающую способность и, как следствие, повысить несущую способность основания, а также обеспечивает управление и контроль за процессом промораживания грунта и процессом резервирования надежности системы, что способствует повышению эффективности замораживания основания сооружения, так как увеличивается теплосъем с единицы площади основания.The proposed invention "System for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils" allows to increase the stability and spatial strength of the structure of the system for thermal stabilization of the soil, increase its freezing ability and, as a result, increase the bearing capacity of the base, and also provides control and monitoring of the process of freezing the soil and the process of backing up the reliability of the system, which helps to increase the efficiency of freezing the foundation of the structure, since velichivaetsya heat removal from the area of the base unit.

Claims

A system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils, including a condenser made in the form of a pipe system, an evaporator connected to a water trap and pipelines supplying and discharging a heat carrier, placed uniformly over the entire area of filling the foundation soil equipped with a thermal insulation layer, characterized in that it further comprises a buffer separator located under the capacitor, which is a vertically oriented section in the form of three located one below the other, interconnected horizontally directed pipes, the internal volume of which is equal to the total volume of the evaporator base laid in the soil filling, which is parallel serpentine-like pipes connected by outlet pipes with the upper horizontally directed pipe of the said buffer separator equipped with a swirler, the lower horizontal pipe of which is connected through a water seal with the help of the coolant supply pipelines with an evaporator, while as a coolant A use ammonia or carbon dioxide.