RU2531155C1 - Structure foundation - Google Patents
Structure foundation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531155C1 RU2531155C1 RU2013117664/03A RU2013117664A RU2531155C1 RU 2531155 C1 RU2531155 C1 RU 2531155C1 RU 2013117664/03 A RU2013117664/03 A RU 2013117664/03A RU 2013117664 A RU2013117664 A RU 2013117664A RU 2531155 C1 RU2531155 C1 RU 2531155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- piles
- pipes
- pipe
- soil
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов в мерзлых грунтах.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of pile foundations in frozen soils.
Известны винтовые сваи, включающие заостренный снизу ствол и прикрепленную в его нижней части винтовую лопасть с возможностью продольного смещения (а.с. СССР №172237,1962 г.).Known screw piles, including a shaft pointed at the bottom and a screw blade attached in its lower part with the possibility of longitudinal displacement (AS USSR No. 172237.1962).
Недостаток этих свай заключается в том, что при повышении температуры грунта выше 0°C за счет повышения температуры атмосферного воздуха либо за счет выделения тепла от установленного на сваях сооружения ухудшается несущая способность свай, установленных в мерзлых грунтах.The disadvantage of these piles is that when the soil temperature rises above 0 ° C due to an increase in atmospheric air temperature or due to heat generation from a structure installed on piles, the load-bearing capacity of piles installed in frozen soils deteriorates.
Известны сваи (а.с. СССР №679695, 1979 г.) - ближайший аналог, содержащие стволы и винтовые лопасти, снабженные электронагревательным элементом для уменьшения усилия при погружении (ввинчивании) свай в грунт.Known piles (AS USSR No. 679695, 1979) - the closest analogue containing trunks and screw blades equipped with an electric heating element to reduce the force when immersing (screwing) piles into the ground.
Такие сваи имеют тот же недостаток, что и приведенный выше аналог, а также при ввинчивании свай в грунт возникает возможность перекручивания и обрыва проводников, подающих напряжение к электронагревательным элементам.Such piles have the same drawback as the above analogue, and when screwing the piles into the ground, it becomes possible to twist and break the conductors that supply voltage to the electric heating elements.
Целью предлагаемого изобретения является захолаживание свайного фундамента, размещенного в мерзлых грунтах при повышении температуры грунта выше 0°C за счет использования холодильной машины, работающей от ветродвигателя и подающей в ствол сваи хладагент. Это обеспечивает более стабильную и высокую несущую способность сваи, а также возможность экономии потребления электроэнергии при захолаживании фундамента с помощью холодильной машины, приводимой в действие энергией ветра.The aim of the invention is the cooling of the pile foundation, placed in frozen soils when the soil temperature rises above 0 ° C due to the use of a wind turbine chiller that delivers refrigerant to the pile shaft. This provides a more stable and high load-bearing capacity of the piles, as well as the possibility of saving electricity consumption when cooling the foundation with a chiller driven by wind energy.
Поставленная цель достигается за счет того, что фундамент сооружения, образованный винтовыми сваями, в котором каждая свая включает заостренный снизу и заглушенный сверху ствол и установленные на нем в нижней части винтовые лопасти, снабжена соосно закрепленной внутри каждого ствола трубой, нижний торец которой открыт, а верхний торец заглушен, трубы выполняют роль испарителя холодильной машины (ХМ), в состав которой входят также компрессор и теплообменник, выполненный из оребренных трубок и служащий конденсатором ХМ, а в качестве двигателя компрессора используется роторный ветродвигатель с вертикальным валом (например, по патенту РФ №2210000, 2007 г.), кинематически связанный с компрессором с помощью редуктора и установленной на валу ветродвигателя электромагнитной тормозной муфты (ЭТМ), электрически связанной с термореле, чувствительный элемент которого размещен в грунте вблизи свай фундамента, термореле включено в цепь электропитания ЭТМ, при этом закрепленные соосно в стволах свай трубы и сами стволы в верхних частях, расположенных выше поверхности грунта, снабжены штуцерами для присоединения с помощью трубок к коллекторам, один из которых, соединенный трубками с испарителем, присоединен трубкой к нагнетательному патрубку компрессора, а другой коллектор, соединенный трубками со стволами, присоединен трубкой к входному патрубку конденсатора (теплообменника), выходной патрубок которого также с помощью трубки присоединен к входному (всасывающему) патрубку компрессора.This goal is achieved due to the fact that the foundation of the structure formed by screw piles, in which each pile includes a shaft pointed at the bottom and muffled from above and screw blades mounted on it at the bottom, is equipped with a pipe coaxially fixed inside each barrel, the lower end of which is open, and the upper end is plugged, the pipes act as the evaporator of the refrigeration machine (XM), which also includes a compressor and a heat exchanger made of finned tubes and serving as the XM condenser, and as a motor In order to compress the compressor, a rotary wind turbine with a vertical shaft is used (for example, according to RF patent No. 2210000, 2007), kinematically connected to the compressor by means of a gearbox and an electromagnetic brake clutch (ETM) mounted on the wind turbine shaft, electrically connected to a thermal relay, the sensitive element of which is located in the ground near the foundation piles, the thermal relay is included in the ETM power supply circuit, while the pipes and the trunks themselves, coaxially fixed in the trunk of the pile, are equipped with pieces for connecting with tubes to the collectors, one of which is connected by pipes to the evaporator, is connected by a pipe to the compressor discharge pipe, and the other collector, connected by pipes to the trunks, is connected by a pipe to the inlet pipe of the condenser (heat exchanger), the outlet pipe of which is also by the tube is connected to the inlet (suction) pipe of the compressor.
Таким образом, при реализации предлагаемого технического решения достигается технический результат, заключающийся в том, что для захолаживания грунта, в котором сооружен свайный фундамент, используется энергия ветра, приводящего в действие ХМ (по сигналу от термореле), компрессор которой закачивает через коллектор в открытые снизу трубы, закрепленные в стволах свай, хладагент, который охлаждает ствол и грунт вокруг ствола, обеспечивая более стабильную и высокую несущую способность фундамента в случае прогрева грунта, вызванного потеплением наружной атмосферы, либо за счет выделения тепла от сооружения. Прошедший через стволы свай хладагент поступает через другой коллектор в конденсатор (теплообменник) и далее - к всасывающему патрубку компрессора. При этом нет потребления электроэнергии от электрической сети, т.к. компрессор приводится в действие ветродвигателем. Для электропитания электромагнитной муфты (ЭТМ) необходимо 24 вольт постоянного тока, который можно получить либо от аккумулятора, либо от выпрямителя напряжения переменного тока 220 вольт (источник постоянного тока в предмет изобретения не входит и в формуле не представлен).Thus, when implementing the proposed technical solution, a technical result is achieved, namely, that in order to cool down the soil in which the pile foundation is built, the wind energy is used, which drives the XM (by a signal from the thermal relay), the compressor of which pumps through the collector into the open bottom pipes fixed in pile trunks, a refrigerant that cools the trunk and soil around the trunk, providing a more stable and higher bearing capacity of the foundation in case of warming of the soil caused by warming Niemi outside atmosphere or due to heat release from the structure. The refrigerant passing through the pile trunks enters through a different collector into a condenser (heat exchanger) and then to the compressor suction pipe. At the same time, there is no electricity consumption from the electric network, as the compressor is driven by a wind turbine. To power the electromagnetic clutch (ETM), 24 volts DC are needed, which can be obtained either from the battery or from a 220 volt AC rectifier (the DC source is not included in the subject of the invention and is not presented in the formula).
Новизна решения заключается в том, что для захолаживания грунта используется ХМ, приводимая в действие энергией ветра путем использования роторного ветродвигателя с вертикальным валом, при этом осуществляется кинематическая связь ветродвигателя с компрессором с помощью редуктора и электромагнитной тормозной муфты, включающей эту связь по сигналу термореле, чувствительный элемент которого размещен в грунте вблизи свай фундамента. При этом в качестве испарителя ХМ используются трубы, смонтированные внутри стволов свай, имеющие открытый снизу торец, конденсатором служит теплообменник, охлаждаемый атмосферным воздухом.The novelty of the solution lies in the fact that XM is used to cool the soil, driven by wind energy by using a rotary wind turbine with a vertical shaft, while the kinematic connection of the wind turbine with the compressor is carried out using a gearbox and an electromagnetic brake clutch, which includes this connection by a thermal relay signal, which is sensitive whose element is placed in the ground near the foundation piles. At the same time, pipes mounted inside the pile trunks having an end face open from below are used as an XM evaporator; a heat exchanger cooled by atmospheric air serves as a condenser.
Использование в предлагаемом техническом решении ветродвигателя с вертикальным валом по патенту РФ №2210000 для обеспечения работы компрессора ХМ вызвано более равномерной и более эффективной работой такого ветродвигателя. Кроме того, этот ветродвигатель не требует установки его на значительной высоте над уровнем земли, он не имеет значительных по размерам лопастей и может работать при любых скоростях ветра и любом его направлении.The use in the proposed technical solution of a vertical-shaft wind turbine according to the patent of the Russian Federation No. 22210000 for ensuring the operation of the XM compressor is caused by a more uniform and more efficient operation of such a wind turbine. In addition, this wind turbine does not require installation at a considerable height above ground level, it does not have significant blades and can operate at any wind speed and any direction.
На чертеже представлена схема размещения в фундаменте сооружения винтовых свай и подключения холодильной машины к сваям и закрепленным внутри свай трубам (испарителям).The drawing shows the layout of the construction of screw piles in the foundation and the connection of the refrigeration machine to piles and pipes (evaporators) fixed inside the piles.
На чертеже изображены стволы винтовых свай 1 с заостренными нижними концами 2 и заглушенными верхними концами 3. Стволы свай 1 снабжены в нижней части винтовыми лопастями 4. Внутри стволов свай 1 соосно закреплены трубы (испарители) 5 с открытыми нижними торцами 6 и заглушенными верхними торцами 7. Трубы 5 прикреплены к внутренней поверхности стволов свай 1 крепежными элементами 8 (например, уголками). Крепежные элементы в предмет изобретения не входят и в формуле не представлены. Трубы 5 снабжены штуцерами 9, а стволы свай 1 - штуцерами 10 и 11 для обеспечения возможности подключения к холодильной машине, в состав которой входят: компрессор 12, теплообменник (конденсатор) 13. Компрессор 12 соединен кинематически с роторным ветродвигателем 14 с вертикальным валом 15 через редуктор 16 (с конической передачей вращения от вертикального вала 15 к горизонтальным валам 19 и 20, которая в предмет изобретения не входит и в формуле не представлена). На вертикальном валу 15 ветродвигателя 14 закреплена электромагнитная тормозная муфта (ЭТМ) 17, которая при ее включении осуществляет кинематическую связь вала 15 с вертикальным валом 18 редуктора 16, горизонтальный вал 19 которого соединен с валом 20 компрессора 12. Электромагнитная тормозная муфта 17 соединена электрически с термореле 21, включенным в цепь электропитания муфты, чувствительный элемент 22 термореле размещен в грунте вблизи свай 1. Коллектор 23 предназначен для подключения к выходному (нагнетательному) патрубку 24 компрессора 12 труб 5 (испарителей), а коллектор 25 служит для подключения стволов свай 1 к теплообменнику (конденсатору) 13 и от него к входному (всасывающему) патрубку 26 компрессора 12. Подключение труб 5 и стволов свай 1 к коллекторам 23 и 25 соответственно и коллекторов к компрессору 12 осуществляется трубками 27. Для электропитания ЭТМ 17 необходимо напряжение 24 В постоянного тока, которое может быть обеспечено либо аккумулятором, либо выпрямителем переменного тока. Источник питания для ЭТМ 17 в предмет изобретения не входит и в формуле и на чертеже не представлен.The drawing shows the trunks of
Представленная на чертеже схема работает следующим образом. Винтовые сваи 1 с закрепленными на них лопастями 4 и штуцерами 10 и 11 ввинчиватся в грунт. Затем в стволах свай соосно закрепляются с помощью крепежных элементов 8 трубы 5, в которых предварительно закреплены штуцеры 9. Штуцеры 9 и 10 соединяются друг с другом трубками (аналогичными трубкам 27). На верхние концы свай 1 и верхние торцы труб 5 привариваются заглушки 3 и 7. Штуцеры 10 и 11 присоединяются трубками 27 к коллекторам 23 и 25 соответственно. Вблизи свай 1 в грунте устанавливается чувствительный элемент 22 термореле 21, которое электрически включается в цепь электропитания ЭТМ 17. Трубками 27 осуществляются все гидравлические соединения в соответствии со схемой чертежа. При повышении температуры грунта выше 0°C срабатывает термореле 21, чувствительный элемент 22 которого размещен в грунте. Термореле 21 включает цепь электропитания электромагнитной тормозной муфты (ЭТМ) 17, которая в результате замыкает кинематическую связь вертикального вала 15 ветродвигателя 14 с вертикальным валом 18 редуктора 16, горизонтальный вал 19 которого связан кинематически с валом 20 компрессора 12, который начинает работать и в результате сжатия в компрессоре холодные пары хладагента подаются через нагнетательный патрубок 24 по трубке 27 к коллектору 23 и от последнего пары хладагента поступают по трубкам 27 через штуцера 10 и 9 к трубам 5, выполняющим роль испарителя. Через открытые торцы 6 труб 5 хладагент поступает в стволы свай 1 и поднимается по ним вверх, охлаждая сваи 1 и окружающий их грунт, что усиливает несущую способность свай 1. Из стволов свай 1 хладагент поступает через штуцеры 11 по трубкам 27 к коллектору 25, а от него - на вход теплообменника 13, охлаждаемого окружающим воздухом. Сконденсированный в теплообменнике 13, выполняющем роль конденсатора, сжиженный конденсат с выхода теплообменника 13 поступает к входному патрубку 26 компрессора 12, и весь цикл повторяется до тех пор, пока грунт не охладится до температуры ниже 0°C, при этом термореле 21 разомкнет цепь питания ЭТМ 17 и передача вращения от вала 15 ветродвигателя 14 к вертикальному валу 18 редуктора 16 и далее к горизонтальному валу 19 и к валу 20 компрессора 12 прекратится. Ветродвигатель 14 при этом будет работать без нагрузки до последующего срабатывания термореле 21. Следует отметить, что процесс охлаждения свай и грунта осуществляется без потребления электроэнергии от сети за счет работы роторного ветродвигателя 14 с вертикальным валом 15; ветродвигатель 14 работает даже при слабом ветре (в соответствии с описанием, приведенным в патенте РФ №2210000).Presented on the drawing, the circuit works as follows. Screw
Таким образом, предлагаемая конструкция фундамента сооружения, образованного винтовыми сваями, использующими для повышения несущей способности охлаждение грунта с помощью холодильной машины, работающей в автоматическом режиме и приводимой в действие энергией ветра, позволяет усиливать несущую способность винтовых свай при прогреве грунта до температуры выше 0°C без использования электроэнергии от электросети.Thus, the proposed foundation design of the structure formed by screw piles, which use soil cooling to increase the bearing capacity with the help of a chiller operating automatically and driven by wind energy, can enhance the load-bearing capacity of screw piles when the soil is heated to a temperature above 0 ° C without using electricity from the mains.
Предлагаемая конструкция фундамента сооружения, образованного винтовыми сваями, и схема подачи хладагента в сваи являются промышленно применимыми, так как не содержат в себе элементов, не изготовляемых промышленностью; ветродвигатели по патенту РФ №2210000 мощностью до 10 кВт изготовляются, что следует из интервью патентообладателя К. Туркина, приведенного в статье в газете «Санкт-Петербургские ведомости» от 03.12.2012 г. «Электричество из молекулы».The proposed construction of the foundation of the structure formed by screw piles, and the scheme for supplying refrigerant to the piles are industrially applicable, since they do not contain elements that are not manufactured by the industry; wind turbines according to the patent of the Russian Federation No. 2210000 with a capacity of up to 10 kW are manufactured, which follows from an interview with patent holder K. Turkin, cited in the article in the newspaper Saint Petersburg Vedomosti dated December 3, 2012, Electricity from a Molecule.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013117664/03A RU2531155C1 (en) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | Structure foundation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013117664/03A RU2531155C1 (en) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | Structure foundation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2531155C1 true RU2531155C1 (en) | 2014-10-20 |
RU2013117664A RU2013117664A (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=53380433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013117664/03A RU2531155C1 (en) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | Structure foundation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531155C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575381C1 (en) * | 2015-02-05 | 2016-02-20 | Еуропеан Инвестмент Патент Компани с.р.о. | Steel filled pile with built-in seasonal cooling device (versions) |
RU2681161C1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-03-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Device for stabilizing permafrost soil of piled foundation with casings |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU512268A1 (en) * | 1974-12-23 | 1976-04-30 | Северное Отделение Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Института Оснований И Подземных Сооружений | Pile foundation |
SU679695A1 (en) * | 1976-12-09 | 1979-08-15 | Макеевский Инженерно-Строительный Институт | Pile |
DE3112291A1 (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-07 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Soil-freezing arrangement |
RU2256746C2 (en) * | 2003-09-15 | 2005-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" | Method for ground cooling and heat-conduction pile for ground cooling |
RU2318098C1 (en) * | 2006-04-10 | 2008-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей" "Энергосетьпроект" | Seasonal freezing retarding method |
RU2384672C1 (en) * | 2009-02-11 | 2010-03-20 | Александр Иванович Абросимов | Cooled pile support for structures erected on permanently frozen soil |
-
2013
- 2013-04-16 RU RU2013117664/03A patent/RU2531155C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU512268A1 (en) * | 1974-12-23 | 1976-04-30 | Северное Отделение Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Института Оснований И Подземных Сооружений | Pile foundation |
SU679695A1 (en) * | 1976-12-09 | 1979-08-15 | Макеевский Инженерно-Строительный Институт | Pile |
DE3112291A1 (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-07 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Soil-freezing arrangement |
RU2256746C2 (en) * | 2003-09-15 | 2005-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" | Method for ground cooling and heat-conduction pile for ground cooling |
RU2318098C1 (en) * | 2006-04-10 | 2008-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей" "Энергосетьпроект" | Seasonal freezing retarding method |
RU2384672C1 (en) * | 2009-02-11 | 2010-03-20 | Александр Иванович Абросимов | Cooled pile support for structures erected on permanently frozen soil |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575381C1 (en) * | 2015-02-05 | 2016-02-20 | Еуропеан Инвестмент Патент Компани с.р.о. | Steel filled pile with built-in seasonal cooling device (versions) |
RU2575383C1 (en) * | 2015-02-05 | 2016-02-20 | Еуропеан Инвестмент Патент Компани с.р.о. | Steel pile with built-in seasonal cooling device (versions) |
RU2681161C1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-03-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Device for stabilizing permafrost soil of piled foundation with casings |
RU2795010C2 (en) * | 2021-05-17 | 2023-04-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" | Soil freezing method and device for its implementation |
RU2783457C1 (en) * | 2022-06-30 | 2022-11-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Cooled pile foundation |
RU2786189C1 (en) * | 2022-07-27 | 2022-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for thermostabilization of soil around piles |
RU2786186C1 (en) * | 2022-07-27 | 2022-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Device for thermostabilization of soil around piles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013117664A (en) | 2014-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120011865A1 (en) | Combined Water Extractor and Electricity Generator | |
CN102620462B (en) | The vacuum refrigeration system that thermal source drives | |
CN107724377A (en) | For preventing and treating the compression-type refrigerating system of Permafrost Degeneration | |
CN205002435U (en) | Utilize solar energy steam -jet ejector formula overlapping cooling cycle system | |
CN204830556U (en) | Solar energy sprays overlapping cooling cycle system | |
US8297064B2 (en) | Energy efficient air conditioning system | |
CN206387100U (en) | A kind of integrated heat pump water heater of new structure | |
RU2531155C1 (en) | Structure foundation | |
CN201991579U (en) | Air energy power generating device | |
CN102538286B (en) | Solar refrigerating system and refrigerating method thereof | |
CN103542477A (en) | Automatic switchover integrated type outer-door-free air conditioner having double-cold-source refrigeration function | |
CN203744637U (en) | Refrigeration device of refrigerated container | |
CN203533766U (en) | Automatic switchover integrated type outer-door-free air conditioner having double-cold-source refrigeration function | |
CN204202234U (en) | A kind of take solar energy as the ejector refrigeration system driven | |
CN103174650A (en) | Screw air compressor for driving through utilizing water potential energy | |
CN103175321A (en) | River water heat source utilizing device | |
AU2017203030B2 (en) | A combined water extractor and electricity generator. | |
Jamaluddin et al. | Performance evaluation of a small-scale solar driven refrigeration system | |
CN101182967A (en) | Air energy low-temperature bake oven | |
CN101178254A (en) | Methods for producing hot water by wind energy | |
CN204960998U (en) | Organic working medium low temperature waste heat power generation system | |
CN203925628U (en) | A kind of thaw device of cold energy and dry fillet waste gas generating of fish products that utilizes | |
CN206755577U (en) | A kind of infant industry high temperature heat pump | |
CN202284526U (en) | Solar engine | |
CN206683297U (en) | A kind of new off-grid type solar domestic refrigerator |