КОАКСИАЛЬНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ТЕРМООПОРЫ

Полезная модель относится к области строительства инженерных сооружений в криолитозоне, а именно к системам для охлаждения грунтов.
Известна коаксиальная вставка для термосифонов, выполненная в виде трубчатого элемента, расположенного в центре полости оболочки термосифона, и фиксаторов положения трубчатого элемента в пределах полости, причем трубчатый элемент имеет верхние и нижние перепускные отверстия, расположенные соответственно вверху и внизу коаксиальной вставки, при этом площади верхнего, нижнего перепускных отверстий и поперечного сечения полости трубчатого элемента равны между собой и равны половине площади поперечного сечения полости оболочки термосифона (В.И. Макаров. Термосифоны в северном строительстве. Новосибирск «Изд. «Наука», Сибирское отделение, 1985, рис. 2.1).
Недостатком этой коаксиальной вставки является то, что она предназначена для охлаждающей системы жидкостного типа с небольшими размерами емкости и большой плотностью хладагента (керосина), поэтому ее конструкция не может механически быть перенесена на воздушные системы.
Известна коаксиальная вставка для термоопоры, выполненная в виде трубчатого элемента, расположенного в центре полости оболочки термоопоры, и фиксаторов положения трубчатого элемента в пределах полости, причем трубчатый элемент имеет верхние и нижние перепускные отверстия, расположенные соответственно вверху и внизу коаксиальной вставки, при этом площади верхнего, нижнего перепускных отверстий и поперечного сечения полости трубчатого элемента равны между собой и равны половине площади поперечного сечения полости оболочки термоопоры. (СП 354.1325800.2017, Фундаменты опор мостов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. М. Стандартинформ. 2018. Приложение И).
Коаксиальная вставка выполнена в виде сплошной трубы. Однако для разделения потоков хладагента, когда последним является практически невесомый воздух, достаточно очень легкого материала - типа бумаги или фольги.
Целью данной полезной модели является снижение материалоемкости и, следовательно, стоимости конструкции.
Для достижения поставленной цели коаксиальная вставка для термоопоры выполнена в виде трубчатого элемента, расположенного в центре полости оболочки термоопоры, и фиксаторов положения трубчатого элемента в пределах полости. Трубчатый элемент имеет верхние и нижние перепускные отверстия, расположенные соответственно вверху и внизу коаксиальной вставки. Площади верхнего, нижнего перепускных отверстий и поперечного сечения полости трубчатого элемента равны между собой и равны половине площади поперечного сечения полости оболочки термоопоры. Трубчатый элемент разделен на две составляющие - несущую конструкцию и оболочку-разделитель потоков хладагента. Несущая конструкция выполнена в виде жесткого захвата из одного или нескольких горизонтальных стрежней, расположенных в верхней части оболочки термоопоры и закрепленных в теле оболочки термоопоры. Оболочка-разделитель потоков хладагента состоит из гибкого материала, натянутого на обручи, расположенные по высоте оболочки, на расстоянии, обеспечивающем сохранение формы этой оболочки, приближенном к цилиндру. Верхний обруч закреплен в жестком захвате. Фиксатор положения совмещен с жестким захватом.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - представлена конструкция термоопоры с коаксиальной вставкой по прототипу (разрез А-А на фиг. 2);
на фиг. 2 - представлено сечение Б-Б на фиг. 1 термоопоры с коаксиальной вставкой по прототипу;
на фиг. 3 - представлена конструкция термоопоры с коаксиальной вставкой предлагаемой схемы (разрез Д-Д на фиг. 4);
на фиг. 4 - представлен разрез Е-Е на фиг. 3 термоопоры с коаксиальной вставкой предлагаемой схемы;
на фиг. 5 и 6 - представлены части оболочки-разделителя потоков хладагента;
на фиг. 7 и 8 - представлены элементы жесткого захвата.
Коаксиальные вставки являются составной частью термоопоры, которая содержит жесткую ограждающую оболочку 1, погруженную в грунт 2 ниже его естественной поверхности 3. Снизу жесткая ограждающая оболочка, закрыта, например, бетонной пробкой 4 (для предотвращения проникновения в полость грунтовых вод), сверху на оболочку опирается ригель 5, воспринимающий внешнюю нагрузку (если термоопора является несущим и охлаждающим элементом, если же она является только охлаждающим элементом, то сверху она просто закрыта крышкой). Охлаждение грунта происходит за счет конвекции воздуха в зимний период. Коаксиальная вставка служит для интенсификации процесса охлаждения путем разделения восходящих и нисходящих потоков воздуха. Она состоит из трубчатого элемента 6, расположенного в центре полости жесткой ограждающей оболочки, и фиксаторов 7 положения трубчатого элемента в пределах полости. Вверху и внизу трубчатого элемента расположены перепускные отверстия 8. В зимний период воздух в полости через стенки жесткой ограждающей оболочки 1 охлаждается и опускается вниз, образуя нисходящий поток 9. Вытесненный снизу теплый воздух через нижние перепускные отверстия 8 по коаксиальной вставке поднимается кверху, образуя восходящие потоки 10, которые через верхние перепускные отверстия 8 снова поступают к стенкам жесткой ограждающей оболочки для охлаждения.
В существующей конструкции (фиг. 1 и 2) элемент 6 выполнен из металлической трубы. В результате формируется техническое противоречие. С одной стороны, труба нужна, чтобы обеспечить разделение восходящих и нисходящих потоков воздуха. С другой, - нужна не столько труба, сколько некая очень легкая перегородка между встречными потоками, которая при такой постановке потеряет несущую способность и фиксированное положение в пределах полости, поэтому неосуществима. Для достижения поставленной цели (снижения материалоемкости) предлагается (фиг. 3 и 4): сплошная оболочка заменяется подвесной системой, работающей на растяжение.
В предлагаемом техническом решении трубчатый элемент разделен на две составляющие - несущую конструкцию в виде жесткого захвата 11 из одного или нескольких горизонтальных стержней, расположенных в верхней части оболочки термоопоры, и оболочку - разделитель потоков хладагента 12.
Оболочка-разделитель потоков хладагента 11 (фиг. 3 и 4) состоит из обручей 13 (фиг. 5 и 6), расположенных по высоте на расстоянии друг от друга, равном «b», на которые натянут гибкий материал, например, дорнит 14. Жесткий захват 11 (фиг. 3 и 4) состоит, например, из прямого стержня 15 и вогнутого стержня 16 (фиг. 7 и 8), закреплепляемых в жесткой ограждающей оболочке 1 (фиг. 3). Расстояние «b» между обручами определяется по расчету, в зависимости от гибкости материала оболочки и степени контроля в процессе монтажа термоопоры. Возможно скручивание материала, сужение отверстия посредине между обручами, боковое выдавливание материала при монтаже и др. Для обеспечения сохранения формы может быть рекомендована зависимость: b=πR, где R - радиус обруча.
Вместо параллельных обручей может быть применен непрерывный пружинообразный обруч с фиксаторами расстояния между витками.
Конструкция работает следующим образом.
В зимний период воздух в полости через стенки жесткой ограждающей оболочки 1 охлаждается и опускается вниз, образуя нисходящий поток 9. Вытесненный снизу теплый воздух через нижние перепускные отверстия 8 по коаксиальной вставке поднимается кверху, образуя восходящие потоки 10, которые через верхние перепускные отверстия 8 снова поступают к стенкам жесткой ограждающей оболочки для охлаждения.
В данном техническом решении имеются следующие существенные признаки.
Первый существенный признак:
- коаксиальная вставка для термоопоры, выполненная в виде трубчатого элемента, расположенного в центре полости оболочки термоопоры, и фиксаторов положения трубчатого элемента в пределах полости, причем трубчатый элемент имеет верхние и нижние перепускные отверстия, расположенные соответственно вверху и внизу коаксиальной вставки, при этом площади верхнего, нижнего перепускных отверстий и поперечного сечения полости трубчатого элемента равны между собой и равны половине площади полости оболочки термоопоры.
Второй существенный признак:
- трубчатый элемент разделен на две составляющие - несущую конструкцию и оболочку-разделитель потоков хладагента.
Третий существенный признак:
- несущая конструкция выполнена в виде жесткого захвата из одного или нескольких горизонтальных стержней, расположенных в верхней части оболочки термоопоры и закрепленных в теле оболочки термоопоры, а оболочка-разделитель потоков хладагента из гибкого материала, натянутого на обручи, расположенные по высоте оболочки на расстоянии, обеспечивающем сохранение формы этой оболочки, приближенном к цилиндру, при этом верхний обруч закреплен в жестоком захвате, причем фиксатор положения совмещен с жестким захватом.
Все три существенных признака являются взаимосвязанными, необходимыми и достаточными для достижения заявленного технического результата. Все эти признаки отражены в п. 1 формулы.
Эффективность предлагаемого технического решения заключается в снижении материалоемкости коаксиальной вставки.