一种液氮差异冻结器的制作方法

1.本发明涉及液氮冻结技术领域，特别涉及一种液氮差异冻结器。


背景技术：

2.作为一种绿色环保、操作方便且不受施工场地限制的技术，液氮冻结法与传统冻结法相比具有显著优势，而且相较于传统的冻结技术而言，液氮冻结技术沸点更低，冻结效果更好，所以当传统冻结法的冻结效果无法达到预期时，往往采用液氮冻结法。
3.通常液氮冻结是在冻结孔内下入直径稍小的圆形冻结管，再在冻结管内下入直径更小的圆形供液管从而形成圆形管的冻结循环。冻结施工时将液氮通过供液管灌入冻结管的底部，液氮气化后形成的气液混合态沿冻结管与供液管之间的环形空间向上流动，并与冻结管周围的地层发生冷量交换使地层冻结，而气化后的氮气通过冻结管口直接排入大气中。在实际工程中，有时会遇到一些客观因素，使液氮冻结效率降低。如当地下水流速过快，会带走冻结冷量，从而使冻结速率变慢、冻结效率降低。克服这类问题，使冻结效率提高，就成了优化冻结法的关键。公开号为cn202010912578.x和cn202110341197.5的冻结系统和方法中，使用液氮和盐水联合制冷的方式，但是施工成本较高。提高冻结效率的方法可以通过增大冻结管与土体的接触面积来实现，公开号为cn201911058355.5的液氮冻结器、生产及施工方法中，提出了一种多段u型细冻结管，但考虑到该结构不适用于插入土地的操作，冻结管紧贴冻结孔周围地层。为了提高液氮制冷的效率，节约液氮用量，节省工程成本，本发明提出一种液氮差异冻结器来解决这一实际问题。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种液氮冻结器，专门为解决液氮冻结时，因地层深度造成冷量损失而进行的设计，将传统的圆柱体冻结管设计成多直径的阶梯状冻结管。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种液氮差异冻结器，包括第一冻结管、第二冻结管、第三冻结管、供液管、出气管、通孔，其中
6.第一冻结管和第二冻结管之间通过变直径相连通，呈台阶状，第二冻结管的管径大于第一冻结管的管径；
7.第二冻结管和第三冻结管之间通过变直径相连通，呈台阶状，其中第三冻结管的管径大于第二冻结管的管径；
8.供液管由第三冻结管的上方管口伸入，供液管上开凿多个通孔；
9.出气管与第三冻结管相连通。
10.较优的，所述通孔均匀分布在供液管的两侧。
11.本发明具有以下技术效果：
12.1.与传统圆柱体冻结管相比，本发明的差异冻结器分为多个不同直径的冻结管，针对不同深度的土体采用不同的直径；
13.2.增大冻结器与土体的接触面积，可在不增加液氮的使用量上大大提高了液氮的
制冷效率。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为一种液氮差异冻结器结构示意图。
16.图中：1-第一冻结管；2-第二冻结管；3-第三冻结管；4-供液管；5-出气管；6-通孔。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
19.如图1所示，冻结器包括第一冻结管、第二冻结管、第三冻结管、供液管、出气管、通孔。第一冻结管和第二冻结管之间通过变直径相连通，呈台阶状，第二冻结管的管径大于第一冻结管的管径；第二冻结管和第三冻结管之间通过变直径相连通，呈台阶状，其中第三冻结管的管径大于第二冻结管的管径。供液管由第三冻结管的上方管口伸入，供液管上开凿多个通孔，通孔均匀分布在供液管的两侧；出气管与第三冻结管相连通。
20.冻结器在冻结管的设计上，将传统的圆柱体冻结管优化为多直径、阶梯状的冻结管，在其中心放入供液管，其两侧开凿对称通孔，供液氮汽化，吸收周围土层的热量，使土壤冻结，形成冻土帷幕。但由于液氮在回流过程中会造成冷量损失，致使冻结管上方冷量低于冻结管底部，故将上方冻结管直径变大，使冻结管与土壤接触面积增大，提高液氮制冷效率；最后，液氮经出气管排出，如此循环在地层中形成阶梯状冻土帷幕。
21.在实际使用中，根据冻结器的长度和直接施工冻结孔，然后插入冻结器，输入液氮，当冻结孔周边形成的冻土墙厚度满足设计要求后，即可进行后续操作。
22.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
23.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。


技术特征：
1.一种液氮差异冻结器，包括第一冻结管、第二冻结管、第三冻结管、供液管、出气管、通孔，其中第一冻结管和第二冻结管之间通过变直径相连通，呈台阶状，第二冻结管的管径大于第一冻结管的管径；第二冻结管和第三冻结管之间通过变直径相连通，呈台阶状，其中第三冻结管的管径大于第二冻结管的管径；供液管由第三冻结管的上方管口伸入，供液管上开凿多个通孔；出气管与第三冻结管相连通。2.如权利要求1所述的一种液氮差异冻结器，其特征在于，所述通孔均匀分布在供液管的两侧。

技术总结
本发明涉及液氮冻结技术领域，特别涉及一种液氮差异冻结器。在冻结器的设计上，将传统的圆柱体冻结管优化为多直径、阶梯状的冻结管，在其中心放入供液管，其两侧开凿对称通孔，供液氮汽化，吸收周围土层的热量，使土壤冻结，形成冻土帷幕。但由于液氮在回流过程中会造成冷量损失，致使冻结管上方冷量低于冻结管底部，故将上方冻结管直径变大，使冻结管与土壤接触面积增大，提高液氮制冷效率；最后，液氮经出气管排出，如此循环在地层中形成阶梯状冻土帷幕。帷幕。帷幕。


技术研发人员：荣传新
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2022/5/31