同軸供回液管凍結(jié)器的制造方法
【專利摘要】一種同軸供回液管凍結(jié)器，包括供液管、回液管和凍結(jié)管，所述供液管、回液管均由聚乙烯塑料或聚氯乙烯制成；所述凍結(jié)管為中空?qǐng)A筒形，其底端由下封板封閉，所述下封板的下端還設(shè)有底錐；回液管伸出凍結(jié)管的部分設(shè)有第一回液閥門，所述凍結(jié)管的上端外側(cè)設(shè)有第二回液閥門，所述供液管設(shè)有供液閥門；由此，本發(fā)明改變供液管與回液管在凍結(jié)管內(nèi)布置的空間位置，在不增加凍結(jié)管直徑及鹽水流量的前提條件下，能有效的降低供液管內(nèi)鹽水壓力；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了控制冷量傳導(dǎo)的效果；且供液管在回液管內(nèi)，提高了供液管的冷量傳輸效率。
【專利說明】同軸供回液管凍結(jié)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工凍結(jié)的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種同軸供回液管凍結(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0002]凍結(jié)法起源于天然凍結(jié)，由于人工制冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，產(chǎn)生了人工凍結(jié)。傳統(tǒng)上，較普遍的人工凍結(jié)是使用鹽溶液間接致冷法，就是將鹽(如CaC12)溶液通過氟利昂(或氨)制冷壓縮機(jī)冷凍后，降為低溫溶液，將其作為冷媒在土體內(nèi)埋設(shè)的管道中循環(huán)，與土體進(jìn)行熱交換，吸收土體熱量，增加自身顯熱，通過不斷循環(huán)制冷，使周圍土體凍結(jié)，達(dá)到加固和穩(wěn)定土體的目的。采用人工致冷加固土體(凍結(jié)法)，可以使土體中的大部分水結(jié)冰，這不僅提高了土的強(qiáng)度，增強(qiáng)了土體的穩(wěn)定性和整體性，而且可以達(dá)到其它止水方法所無法比擬的隔水性能。與其它施工技術(shù)相比，它可有效增強(qiáng)土體穩(wěn)定性、減少變形、隔絕地下水。
[0003]凍結(jié)法鑿井是在不穩(wěn)定地層中建井的主要特殊方法之一。在井筒開鑿之前，用人工制冷的方法，將井筒周圍的巖土層凍結(jié)成封閉的圓筒——凍結(jié)壁，以抵抗水、土壓力，隔絕地下水和井筒的聯(lián)系，然后在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行掘砌工作的一種特殊的鑿井方法。
[0004]凍結(jié)法已有140多年的歷史。1862年英國(guó)南威爾士在建筑基礎(chǔ)施工中，首先使用了人工制冷法加固土壤。1883年德國(guó)工程師波茨舒(F.H.Poetsch)，在德國(guó)阿爾巴里得煤礦，用凍結(jié)法開鑿了深度為103米的井筒，獲得了凍結(jié)法鑿井技術(shù)專利。世界上采用凍結(jié)法鑿井較多的國(guó)家如德國(guó)、英國(guó)、波蘭、加拿大和前蘇聯(lián)等，最大凍結(jié)深度均超過了 600m，其中英國(guó)的博爾比鉀鹽礦凍結(jié)深度達(dá)到了 930m目前世界上最深的凍結(jié)井筒為我國(guó)的核桃峪副井凍結(jié)工程，凍結(jié)深度達(dá)950m。
[0005]現(xiàn)階段煤炭仍然是我國(guó)的主要能源。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，煤炭的需求量越來越大，尤其近幾年，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和較發(fā)達(dá)地區(qū)，能源緊張問題又開始顯現(xiàn)并日趨嚴(yán)重。而另一方面，隨著煤炭資源的大力開采，由于地處或臨近我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)且沖積層較薄的煤田，絕大多數(shù)已得到充分開發(fā)，其中不少煤田的資源已枯竭，已不能滿足我國(guó)目前日益增加的能源需求，因而為了滿足國(guó)民生產(chǎn)需求，一方面十分需要開發(fā)特厚沖積層所覆蓋之下的煤田；另一方面我國(guó)煤炭開采的主戰(zhàn)場(chǎng)已由東部地區(qū)向西部軟巖地區(qū)轉(zhuǎn)移，在當(dāng)前形勢(shì)下凍結(jié)技術(shù)面臨一些新的問題:
[0006]I)在東部地區(qū)特厚沖積層凍結(jié)建井過程中全深凍結(jié)技術(shù)在技術(shù)層面上仍然能滿足當(dāng)前凍結(jié)工程的需要，但是從經(jīng)濟(jì)層面考慮，存在冷量嚴(yán)重浪費(fèi)的問題，與當(dāng)前國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不相適應(yīng)。
[0007]2)在西部軟巖地區(qū)的建井過程中，由于對(duì)西部地區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的認(rèn)識(shí)及經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，井檢孔水文地質(zhì)資料不準(zhǔn)確，提供的預(yù)測(cè)井筒涌水量與實(shí)際掘進(jìn)過程中井涌水量嚴(yán)重不符，造成的淹井事故屢見不鮮，出現(xiàn)問題的井筒基本都需要采用凍結(jié)法進(jìn)行下一步的施工。此類工程凍結(jié)施工中，上部已成型井壁段凍結(jié)壁交圈封水即可，凍結(jié)壁厚度較?。幌虏?jī)鼋Y(jié)段需要抵抗水土壓力，凍結(jié)壁厚度較厚，現(xiàn)有的全深凍結(jié)技術(shù)在處理此類凍結(jié)工程中易將上部已成型井壁凍壞，產(chǎn)生二次事故。
[0008]目前工程中常用的局部保溫凍結(jié)器如圖1，其包含塑料材質(zhì)PE制成的供液管1、凍結(jié)管3、回液管閥門5、上封板2、下封板8、底錐9和塑料材質(zhì)PE制成的回液管10，其工作結(jié)構(gòu)及原理為:凍結(jié)管3、上封板6、下封板8及底錐9通過焊接形成一個(gè)整體，內(nèi)有供液管I及回液管10，低溫鹽水通過供液管I流入，沿著凍結(jié)管3內(nèi)壁向上流，將冷量通過凍結(jié)管3傳遞給地層，鹽水通過回液管閥門5流出凍結(jié)管3。
[0009]這種凍結(jié)器存在如下缺陷:供液管I和回液管10在凍結(jié)管內(nèi)并排放置，隨著凍結(jié)深度的增大及上部需要保溫段的增大，供液管I和回液管10的長(zhǎng)度都需要增加，在凍結(jié)器流量不變的前提條件下，供液管I和回液管10內(nèi)的壓力將增大，超過其耐壓能力發(fā)生破壞，若減小流量、減小壓力又達(dá)不到預(yù)期凍結(jié)效果，若增加供液管I和回液管10的管徑來減小管內(nèi)壓力，則需要凍結(jié)管3的直徑增大，造成鋼材用量增大，并且增加了凍結(jié)造孔難度，增加工程費(fèi)用；其存在的主要問題是在深井凍結(jié)工程中使用需要的凍結(jié)管直徑增大，造成鋼材用量增大，并且增加了凍結(jié)造孔難度，增加工程費(fèi)用。
[0010]為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長(zhǎng)期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種同軸供回液管凍結(jié)器，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:現(xiàn)有技術(shù)的凍結(jié)器在深井凍結(jié)工程中使用需要的凍結(jié)管直徑增大，造成鋼材用量增大，并且增加了凍結(jié)造孔難度，增加工程費(fèi)用。
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種同軸供回液管凍結(jié)器，包括供液管、回液管和凍結(jié)管，其特征在于:
[0013]所述供回液管由聚乙烯塑料或聚氯乙烯塑料制成；
[0014]所述凍結(jié)管為中空?qǐng)A筒形，其底端由下封板封閉，所述下封板的下端還設(shè)有底錐；
[0015]所述供液管和回液管插設(shè)于所述凍結(jié)管內(nèi)，所述供液管的底端和所述凍結(jié)管的底端之間的距離為凍結(jié)管的直徑的1/4-1/2 ；
[0016]所述回液管插入所述凍結(jié)管內(nèi)的距離為凍結(jié)管長(zhǎng)度的1/3-1/2，且回液管伸出凍結(jié)管的部分設(shè)有第一回液閥門，所述凍結(jié)管的上端外側(cè)設(shè)有第二回液閥門，所述供液管設(shè)有供液閥門。
[0017]其中:所述供液管和回液管同軸插設(shè)于所述凍結(jié)管內(nèi)，所述回液管的直徑大于所述供液管的直徑故套合于所述供液管外。
[0018]其中:所述供液管的直徑為凍結(jié)管的直徑的1/6-1/4，所述回液管的直徑為凍結(jié)管的 1/3-2/3。
[0019]其中:所述供液管的直徑為凍結(jié)管的1/5，所述回液管的直徑為凍結(jié)管的3/5。
[0020]其中:所述供液管和回液管為直徑相同的半圓管，配合形成一個(gè)圓管后插入所述凍結(jié)管內(nèi)。
[0021]其中:所述圓管的直徑為凍結(jié)管的直徑的1/4-3/4。
[0022]其中:所述圓管的直徑為凍結(jié)管的1/2。
[0023]通過上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的同軸供回液管凍結(jié)器具有如下技術(shù)效果:[0024]I)采用了改變供液管與回液管在凍結(jié)管內(nèi)布置的空間位置，在不增加凍結(jié)管直徑及鹽水流量的前提條件下，能有效的降低供液管內(nèi)鹽水壓力；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了控制冷量傳輸?shù)哪康模?br> [0025]2)回液管采用聚乙烯或聚氯乙烯塑料，提高了回液管的保溫性能，達(dá)到提高凍結(jié)器制冷效率的目的。
[0026]本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容可通過后述的說明及所附圖而得到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中凍結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2顯示了本發(fā)明單進(jìn)雙回液管凍結(jié)器第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3A、B分別顯示了圖2中A-A和B-B向的剖視圖；
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明的單進(jìn)雙回液管凍結(jié)器包括供液管、回液管和凍結(jié)管。
[0031 ] 其中，所述供液管、回液管均由聚乙烯塑料或聚氯乙烯制成。
[0032]所述凍結(jié)管為中空?qǐng)A筒形，其底端由下封板封閉，所述下封板的下端還設(shè)有底錐。
[0033]所述供液管和回液管插設(shè)于所述凍結(jié)管內(nèi)，所述供液管的底端和所述凍結(jié)管的底端之間的距離既要保證流體的充分流動(dòng)，還要保證底部的冷卻性能，優(yōu)選距離為凍結(jié)管的直徑的I/4-1/2。
[0034]所述回液管插入所述凍結(jié)管內(nèi)的距離優(yōu)選為凍結(jié)管長(zhǎng)度的1/3-1/2，且回液管伸出凍結(jié)管的部分設(shè)有第一回液閥門，所述凍結(jié)管的上端外側(cè)設(shè)有第二回液閥門，所述供液管設(shè)有供液閥門(未不出)。
[0035]下面介紹本發(fā)明的兩個(gè)具體實(shí)施例。
[0036]參見圖2至圖3A-B，顯示了本發(fā)明的單進(jìn)雙回液管凍結(jié)器的第一實(shí)施例。
[0037]所述單進(jìn)雙回液管凍結(jié)器包括供液管11、回液管12和凍結(jié)管13。
[0038]所述凍結(jié)管13為中空?qǐng)A筒形，其底端由下封板18封閉，所述下封板18的下端還設(shè)有底錐19。
[0039]所述供液管11和回液管12同軸插設(shè)于所述凍結(jié)管13內(nèi)(參見圖2)，所述供液管11的直徑為凍結(jié)管13的直徑的1/6-1/4，所述回液管12的直徑大于所述供液管11的直徑故套合于所述供液管11外，其直徑為凍結(jié)管的1/3-2/3，以實(shí)現(xiàn)更好的效果，優(yōu)選的是，所述供液管11的直徑為凍結(jié)管13的1/5，所述回液管12的直徑為凍結(jié)管的3/5。
[0040]其中，所述供液管11的底端和所述凍結(jié)管13的底端之間的距離既要保證流體的充分流動(dòng)，還要保證底部的冷卻性能，優(yōu)選距離為凍結(jié)管的直徑的1/4-1/2。
[0041]所述回液管12插入所述凍結(jié)管13內(nèi)的距離優(yōu)選為凍結(jié)管13長(zhǎng)度的1/3-1/2，且回液管12伸出凍結(jié)管13的部分設(shè)有第一回液閥門15，所述凍結(jié)管13的上端外側(cè)設(shè)有第二回液閥門17，所述回液管12的頂端設(shè)有包圍所述供液管11并封閉所述回液管12的第一封板14，所述凍結(jié)管13的頂端設(shè)有包圍所述回液管12并封閉所述凍結(jié)管13的第二封板16，所述供液管11伸出所述回液管12并設(shè)有供液閥門(未示出)。
[0042]通過上述結(jié)構(gòu)，本申請(qǐng)中的供液管11、回液管12和凍結(jié)管13同軸設(shè)置，既能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的凍結(jié)效果，通過回液管12流出凍結(jié)管13能對(duì)凍結(jié)管13下部的地層進(jìn)行有效凍結(jié)，而通過第二回液閥門17流出凍結(jié)管13能對(duì)凍結(jié)管13上部的地層進(jìn)行有效凍結(jié)，從而在深層凍結(jié)時(shí)能獲得有益的凍結(jié)效果。
[0043]而且，同軸的設(shè)置，可以有效降低供液管內(nèi)的液體壓力，雙回液的流道也使得保溫效果更加明顯。
[0044]同時(shí)，本申請(qǐng)中供液管和回液管的特殊直徑和長(zhǎng)度設(shè)置，是 申請(qǐng)人:通過長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)造性勞動(dòng)得到的，這種設(shè)置使得供液和回液之間的流動(dòng)狀態(tài)更加穩(wěn)定，冷凍效果更好。
[0045]通過上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0046]I)同軸供回液結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使輸冷方式更為合理，在實(shí)現(xiàn)控制冷量分配的同時(shí)還有利于提高輸送冷量的效率。
[0047]2)采用了改變供液管與回液管在凍結(jié)管內(nèi)布置的空間位置，在不增加凍結(jié)管直徑及鹽水流量的前提條件下，能有效的降低供液管內(nèi)鹽水壓力；同時(shí)改善了冷卻效果；
[0048]3)回液管用聚乙烯塑料或聚氯乙烯制成，降低了回液管的保溫性能，提高了該凍結(jié)器的保溫效果。
[0049]顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸供回液管凍結(jié)器，包括供液管、回液管和凍結(jié)管，其特征在于: 所述供、回液管均由聚乙烯塑料或聚氯乙烯塑料制成； 所述凍結(jié)管為中空?qǐng)A筒形，其底端由下封板封閉，所述下封板的下端還設(shè)有底錐； 所述供液管和回液管插設(shè)于所述凍結(jié)管內(nèi)，所述供液管的底端和所述凍結(jié)管的底端之間的距離為凍結(jié)管的直徑的1/4-1/2 ； 所述回液管插入所述凍結(jié)管內(nèi)的距離為凍結(jié)管長(zhǎng)度的1/3-1/2，且回液管伸出凍結(jié)管的部分設(shè)有第一回液閥門，所述凍結(jié)管的上端外側(cè)設(shè)有第二回液閥門，所述供液管設(shè)有供液閥門。
2.如權(quán)利要求1所述的同軸供回液管凍結(jié)器，其特征在于:所述供液管和回液管同軸插設(shè)于所述凍結(jié)管內(nèi)，所述回液管的直徑大于所述供液管的直徑故套合于所述供液管外。
3.如權(quán)利要求2所述的同軸供回液管凍結(jié)器，其特征在于:所述供液管的直徑為凍結(jié)管的直徑的1/6-1/4，所述回液管的直徑為凍結(jié)管的1/3-2/3。
4.如權(quán)利要求3所述的同軸供回液管凍結(jié)器，其特征在于:所述供液管的直徑為凍結(jié)管的1/5，所述回液管的直徑為凍結(jié)管的3/5。
【文檔編號(hào)】E02D3/115GK103898895SQ201410161969
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】王建平, 劉志強(qiáng), 周華群, 李方政, 崔建軍, 許舒榮, 李寧, 高偉, 劉曉敏, 李昆, 郭壘, 王恒, 葉玉西, 陳紅蕾, 石紅偉, 孫右好, 楊明紅, 張緒忠, 李林, 姜國(guó)靜, 趙玉明 申請(qǐng)人:北京中煤礦山工程有限公司