УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Установка для замораживания горных пород.
Полезная модель относится к области подземного строительства с использованием специальных способов, в частности, замораживания горных пород.
Известна холодильная установка для замораживания горных пород по а.с. № 17494661 1. Установка включает систему циркуляции хладоносителя в породе, градирню и аккумулятор холода в виде емкости с водой. Теплообменник расположен в емкости аккумулятора холода и сообщен с градирней с возможностью отбора из нее охлаждаемого воздуха. Предложенное конструктивное выполнение установки позволяет снизить энергозатраты и повысить коэффициент полезного действия всей замораживающей установки. Недостатками являются громоздкость установки и остающиеся достаточно большими энергозатраты из-за использования в установке компрессоров с системой охлаждения.
Наиболее близкой к заявляемой и выбранной в качестве прототипа является холодильная установка для замораживания горных пород, включающая систему для циркуляции жидкого хладоносителя по трубопроводу с помощью насоса и систему производства холода на основе циркуляции газообразного агента по трубопроводу через охлаждающее устройство, в котором выбранный в качестве газообразного агента аммиак претерпевает фазовые превращения в компрессоре, конденсаторе, испарителе 2.
Недостатком прототипа является фомоздкость системы, сложность охлаждающего устройства и высокие трудозатраты.
МПК6Е21 Д 1/12
Задачей полезной модели являются создание компаюной, легко перестраиваемой установки для замораживания горных пород, позволяющей повысить коэффициент полезного действия установки и снизить энергозатраты.
Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных технических результатов стало возможным благодаря тому, что в известной установке, включающей систему циркуляции жидкого хладоносителя, по трубопроводу через замораживающие колонки с помощью насоса и систему производства холода на основе циркуляции газообразного агента по трубопроводу через устройство для охлаждения газообразного агента, последнее выполнено в виде турбогенератора, а Е качестве газообразного агента используют воздух, трубопроводы системы производства холода и системы циркуляции жидкого хладоносителя на пути доставки холода к замораживающим колонкам и отвода нагретого хладоносителя расположены один в другом, при этом во внешнем трубопроводе вьшолнены отверстия для герметичного ввода и вывода внутреннего трубопровода, а сам внешний трубопровод изготовлен из материала с низкой теплопроводностью или снабжен изолирующим слоем.
Заявленная установка иллюстрируется фигурой, на которой изображен общий вид установки для замораживания горных пород из забоя горных выработок с расположенными в специальных скважинах трубопроводами.
Установка для замораживания горных пород включает турбогенератор 1 для охлаждения воздуха, трубопровод 2 для циркуляции охлажденного воздуха, насос 3 для подачи жидкого хладоносителя, трубопровод 4 для циркуляции жидкого хладоносителя, коллектор 5,. замораживающие колонки 6. Во внешнем трубопроводе 2 выполнены отверстия 7 для герметичного ввода и вывода внутреннего трубопровода 4. Установка работает следующим образом. С помощью
турбогенератора 1 охлаждают воздух и вынуждают его циркулировать по внешнему трубопроводу 2, через отверстия 7 которого пропущен внутренний трубопровод 4. В это время с помощью насоса 3 подают жидкий хладоноситель по трубе 4 в коллектор 5 и замораживающие колонки 6, откуда принудительно возвращается в насос 3, передав холод замораживаемой породе 8. В трубопроводе 2, на пути возвращения хладоносителя, через стенки трубы 4 происходит теплообмен и доохлаждение согретого хладоносителя.
Установка легко видоизменяется. Отверстия во внешней трубе могут быть выполнены в разных местах в зависимости от технологических потребностей.
Осуществление процесса теплообмена в трубах для циркуляции охлажденны носителей, расположенных одна в другой на пути транспортировки холода, позволяет уменьшить габариты замораживающей установки, т.е. сделать ее компактной. Исходя из требований технологических условий диаметры труб и отверстий, а также длины необходимых участков теплопередачи рассчитывают в зависимости от скоростей движения воздушного и жидкостного потоков, что позволяет оптимизировать процесс теплообмена и контролировать коэффициент полезного действия системы.
Использование в системе производства холода турбогенератора и сжатого воздуха в сочетании с предложенным выполнением теплообмена позволило снизил энергозатраты в 1,3 раза.
При небольших глубинах трубу для циркуляции охлажденного воздуха располагают на поверхности и обеспечивают хорошей теплоизоляцией. В случае же значительных глубин расположения замораживаемого фунта трубу для циркуляции охлажденного воздуха монтирую т в горной выработке 9 или специальных скважинах 10.
Компактность, универсальность и экономичность предложенной установки позволяют использовать ее при различных ситуациях, требующих замораживания грунтов и горных пород.
1.А.С. СССР 1749461, 5Е21Д 1/12 «Холодильная установка для замораживания пород А.В.Фомин, БИ 27, 23.07.92 г.
2.Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве. М., «Недра, 1974., с. 221.
Список используемой литературы.