CN201031387Y - 液氮冻结器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液氮冻结器，该液氮冻结器主要由冻结管，与冻结管连为一体的冻结管底锥，设在冻结管内并伸出冻结管的供液管和出气管构成，供液管在冻结管内的长度大于出气管在冻结管内的长度，冻结管顶部设有第一密封板，底部设有第二密封板，在冻结管内的供液管上设有多个喷液孔，至下而上均匀排列，供液管靠近冻结管底锥一侧用密封装置进行密封，使在进行冻结操作时液氮从各喷液孔中均匀喷出，节省液氮用量并实现均匀冻结需冻结区的岩土的目的，可在人工制冷技术中广泛应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液氮冻结器，特别是指在岩土工程中使用的液氮冻结器。
背景技术
冻结法是一种利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行井筒或地下工程挖砌施工的特殊施工技术，其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。在一个标准大气压下，液氮的蒸发温度为-196℃，因此使用液氮作为冷冻剂可以达到普通冻结难以达到的低温，快速冻结。岩土工程中的冻结操作为：在需要冻结的地层中预先打好钻孔，在钻孔中放入专用冻结器，通液氮到专用的冻结器中，其在冻结器中蒸发，带走冻结器周围土层中的大量热量，使得土层急速冻结，其冻结速度是普通盐水冻结的10倍以上。现有的液氮冻结器结构见图1所示，其供液管3只有一个底端开口，液氮从供液管3底端开口喷出时(见图2)，液氮1从冻结管底部向顶部流动，吸收土层热量，变成气氮10从出气管9排出。因液氮冻结有超低温、快速的特点，故供液管底端开口处的冻土发展速度远大于其他部位，虽然能实现冻结土体的要求，但在工程上不能达到土体均匀冻结的目的。此外，为了保证远离供液管底端开口处的冻土厚度达到设计要求，就要增加冻结时间，此时供液管底端开口处的冻土厚度已经远远大于设计要求，造成液氮很大浪费，同时也带来冻胀和融沉等一系列问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种液氮冻结器，它能均匀冻结冻结器周围的土层，并减少液氮的使用量。
为解决上述技术问题，本实用新型的液氮冻结器包括由冻结管、与冻结管连为一体的冻结管底锥，设在冻结管内的供液管和出气管构成，冻结管内设置的供液管长于出气管，冻结管顶部设有第一密封板，底部设有第二密封板，在冻结管内的供液管上设有多个喷液孔；顶部封板和冻结管、供液管和出气管焊接为一个整体，底部封板和冻结管与底锥焊接为一个整体。
本实用新型液氮冻结器，由于在供液管上设多个喷液孔，同时将供液管靠近冻结器底锥一侧密封，使液氮从各喷液孔中均匀喷出，从而冻结过程中液氮在冻结区内得到均匀合理的分配，使得液氮冻结器在冻结段管壁温度保持比较均匀的低温，使冻结区段内冻结管壁和周围介质之间温度梯度保持一致，冻结段冻土发展速度均匀一致，从而减少设计范围外不必要的冻结区域，提高冻结质量，节约液氮使用量，减少冻结时间，减少冻胀量，而且制作简单、工艺性能好、成本低廉，具有广泛的实用性。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是现有技术液氮冻结器的结构示意图；
图2是现有技术液氮冻结器供液循环示意图；
图3是本实用新型液氮冻结器的结构示意图；
图4是本实用新型液氮冻结器顶部的局部放大图；
图5是本实用新型液氮冻结器底部的局部放大图；
图6是本实用新型液氮冻结器供液循环示意图。
具体实施方式
图3为本实用新型液氮冻结器一较佳实施例结构示意图，该液氮冻结器包括有冻结管2、供液管3、冻结管底锥7和出气管9构成，冻结管底锥7可以单独与冻结管2焊接为一体，也可和冻结管2直接做成一体。冻结管2为冻结器主体，冻结管2顶部设有第一密封板8，底部设有第二密封板6，其高度为实际工程需要冻结的范围。整个冻结器2为无缝钢管或不锈钢管，内部放置一长一短2根材质为钢、不锈钢或铜的细管并伸向冻结管外，长管为供液管3，比冻结管稍短，液氮1从供液管进入；短管为出气管9，液氮1在冻结管内吸热蒸发后变成气氮或气液混合物10后从此管排出。供液管3和出气管9穿过第一密封板8并通过焊接密封固定在第一密封板8上(见图4)，第一密封板8焊接在冻结管2顶部。设在冻结管2内的供液管3上设有多个喷液孔4(见图5)，喷液孔4可设2～6个，也可视供液管的长度而定，喷液孔至下而上均匀排列，其孔径随供液管3的管径大小不同而改变，供液管径大，相应的喷液孔径也会大些，一般为2mm～5mm，供液管3靠近冻结管底锥一侧设有封头装置5，可通过预制封头管、螺帽封头或焊接封头实现。
当进行冻结时(见图6)，在一定压力作用下液氮1从供液管3内流入冻结管2，并通过沿供液管3上各组均匀分布的喷液孔4喷出，通过多孔喷出形式使液氮1在整个冻结管2内均匀扩散，蒸发吸热，由于液氮在整个冻结管2内均匀蒸发吸热，使得冻结管壁能够保持比较均匀的低温，从而使冻结区段内冻结管壁和周围介质之间温度梯度保持一致，冻结壁发展速度保持相同，最终形成设计要求的均匀冻结区域。
Claims (4)
1.一种液氮冻结器，该液氮冻结器包括有冻结管(2)，与冻结管连为一体的冻结管底锥(7)，设在冻结管内并伸出冻结管的供液管(3)和出气管(9)构成，冻结管顶部设有第一密封板(8)，底部设有第二密封板(6)，其特征在于：所述供液管(3)在冻结管内的长度大于所述出气管(9)在冻结管内的长度，所述供液管(3)上设有多个喷液孔(4)。
2.按照权利要求1所述的液氮冻结器，其特征在于：所述喷液孔(4)至下而上均匀排列。
3.按照权利要求1或2所述的液氮冻结器，其特征在于：所述喷液孔(4)的孔径为2mm～5mm。
4.按照权利要求1所述的液氮冻结器，其特征在于：所述供液管(3)靠近所述冻结管底锥(7)一侧设有封头装置(5)。
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