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 каркаса. Оболочка-разделитель потоков хладагента - из гибкого материала, прикрепляемого к жесткому каркасу, при этом фиксатор трубчатого элемента прикреплен к жесткому каркасу.
Кроме того, жесткий каркас может быть выполнен из четырех уголков-стоек и габаритных рамок, фиксирующих размеры конкретного сечения жесткого каркаса, причем фиксаторы трубчатого элемента совмещены с габаритными рамками.
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 В-В на фиг. 4);
на фиг. 4 - представлено сечение Г-Г на фиг. 3 термоопоры с коаксиальной вставкой предлагаемой схемы;
на фиг. 5 - представлена схема жесткого каркаса (разрез В-В на фиг. 4);
на фиг. 6 - представлено поперечное сечение жесткого каркаса в зоне продольного стыкования;
на фиг. 7 - представлен общий вид жестких рамок (разрез Д-Д на фиг. 5);
на фиг. 8 - представлен общий вид полотнища (фиг. 3.);
на фиг. 9, 10, 11, 12, 13 - представлены элементы жесткого каркаса.
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 четырьмя стойками и натянутым на них дорнитом.
В предлагаемом техническом решении трубчатый элемент разделен на две составляющие - несущую конструкцию в виде жесткого каркаса 11 и оболочку-разделитель потоков хладагента 12 (фиг. 3 и 4).
Жесткий каркас 11 состоит (фиг. 5) из 4-х уголков 13 (фиг. 13), объединенных по высоте жесткими рамками, которые состоят из пластин 14, объединенных уголковыми накладками 15 (фиг. 5 и 7). Оболочка-разделитель потоков хладагента 12 состоит из 4-х полотнищ 16, например, из дорнита с верхними и нижними перепускными отверстиями 8 (фиг. 8). Пластины 14 выполняют две функции: с одной стороны, они формируют размеры полости коаксиальной вставки, а с другой - их внешние концы являются фиксаторами положения трубчатого элемента в пределах полости жесткой ограждающей оболочки 1 (фиг. 4). Если при этом пластину 14 сделать составной (сборной), которая может менять длину (фиг. 11 и 12), то предлагаемая конструкция коаксиальной вставки становится универсальной для полостей любого размера, и элементы этой вставки могут изготавливаться большими сериями, что снижает стоимость комплекта. Единственными не универсальными элементами в комплекте являются полотнища 16. Но это не ведет к серьезному усложнению, так как изготовление полотнищ крайне простое - нарезка из рулонов, что может осуществляться на месте строительства. Уголки 13 могут наращиваться по длине с помощью плоских накладок 17 (фиг. 5).
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 каркаса, а оболочка-разделитель хладагента - из гибкого материала, прикрепляемого к жесткому каркасу, при этом фиксатор трубчатого элемента прикреплен к жесткому каркасу.
Все три основных существенных признака являются взаимосвязанными, необходимыми и достаточными для достижения заявленного технического результата. Все эти признаки отражены в п. 1 формулы.
Кроме того имеется дополнительный существенный признак: «жесткий каркас выполнен из четырех уголков-стоек и габаритных рамок, фиксирующих размеры конкретного сечения жесткого каркаса, причем фиксаторы трубчатого элемента совмещены с габаритными рамками», который отражен в п. 2 формулы.
Эффективность предлагаемого технического решения заключается в снижении материалоемкости коаксиальной вставки.