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Die Erfindung betrifft einen Rohrstrang zur Gewinnung geothermischer Wärme, bestehend aus mehreren Rohren, die in ein Bohrloch in Abstand von der Bohrlochwand einsetzbar und an ihren
Enden miteinander verbindbar sind.
Es ist bekannt, dass bei Tiefbohrungen mit zunehmender Tiefe die im Bohrloch herrschende
Temperatur ansteigt und bei grossen Tiefen beträchtliche Werte erreicht. Um diese Wärmeenergie auszunutzen, hat man bereits vorgeschlagen. Wasser oder ein anderes Wärmeträgermedium in die
Tiefbohrungen bis zur Bohrlochsohle einzuleiten, wobei beim Abwärtsströmen bis zur Bohrlochsohle dieses Wärmeträgermediums erwärmt wird. Das erwärmte Wärmeträgermedium wird im Anschluss daran wieder hochgefördert. Zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist es bereits bekannt, in die
Tiefbohrung einen Rohrstrang in Abstand von der Bohrlochwand einzusetzen, so dass zwischen der
Aussenseite des Rohrstranges und der Bohrlochwand ein Ringraum entsteht, in dem das an der
Erdoberfläche eingespeiste Wasser nach unten zur Bohrlochsohle geleitet wird.
Hiebei erfolgt je nach Bohrlochtiefe eine beträchtliche Erwärmung des das Wärmeträgermedium bildenden Wassers, welches schliesslich verdampft, wobei der Dampf durch im Bereich der Bohrlochsohle vorgesehene Öffnungen in das Innere des Rohrstranges eintritt und in diesem Rohrstrang zur Erdoberfläche geleitet wird, wo eine entsprechende Verwertung erfolgt.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass die im Bohrloch herrschende Wärme in optimaler Weise ausgenutzt wird. Die Erfindung besteht hiebei darin, dass wenigstens einige der Rohre, vorzugsweise die im mittleren Bereich des Rohrstranges angeordneten Rohre, an ihrer Aussenseite mit spiralförmig zur Rohrachse verlaufenden Rippen versehen sind. Durch diese Rippen werden im Zwischenraum zwischen der Bohrlochwand und der Aussenseite des Rohrstranges spiralförmig verlaufende Kanäle gebildet, wodurch der Strömungsweg für das Wärmeträgermedium gegenüber einer Ausführung ohne Rippen, bei welcher dieses Wärmeträgermedium lotrecht nach unten strömt, wesentlich verlängert wird.
Diese Verlängerung des Strömungsweges bewirkt eine Verlängerung der Verweildauer des Wärmeträgermediums im Bereich der warmen Bohrlochzone, es wird daher die Erwärmung dieses Mediums grösser.
Die Verlängerung der Verweildauer in der warmen Bohrlochzone wird noch dadurch unterstützt, dass im unteren Teil des Bohrloches das Wärmeträgermedium vom flüssigen in den gas-bzw. dampfförmigen Zustand übergeht, wodurch das von oben nachströmende Wärmeträgermedium zurückgehalten wird.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil des erfindungsgemässen Rohrstranges und Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das obere Ende eines den Rohrstrang bildenden Rohres.
In Fig. 1 sind drei Rohre-l, 2, 3-- eines erfindungsgemässen Rohrstranges, teilweise abgebrochen, dargestellt. Die Rohre-l und 2-- sind gleich ausgebildet, wogegen das unterste Rohr --3-- des Rohrstranges eine andere Form aufweist. Das Rohr --2-- ist mit dem Rohr --3-in bereits zusammengesetztem Zustand dargestellt, wogegen das Rohr-l-eine Lage einnimmt, in der es gerade auf das Rohr --2-- aufgesetzt wird.
Am einen Ende der Rohre --1, 2-- sind Klemmfedern --4--, beispielsweise durch Schweissen befestigt, deren Mittellinie die Form einer Wellenlinie aufweist und die so geformt und angeordnet sind, dass sie im zusammengesetzten Zustand des Rohrstranges am benachbarten Rohr federnd anliegen. Die strichliert dargestellte Klemmfeder ist in der Zeichenebene hineingedreht gezeichnet. Es ist ersichtlich, dass bei vollständig zusammgengeschobenen Rohren die gegen die Längsachse des Rohrstranges gerichtete Welle der wellenlinienförmigen Klemmfedern --4-- zusammengepresst wird und federnd an der Aussenwand des Rohres anliegt, wobei gleichzeitig auch ein federndes Anliegen der Klemmfedern --4-- an der Bohrlochwand --6-- erfolgt. Dadurch wird sowohl eine sichere Verbindung der
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sehen sein.
Zwischen den einzelnen Rohren --1, 2, 3-- ist ein Dichtungsring --7-- vorgesehen, so dass an den Stossstellen eine fluchtende und abgedichtete Verbindung der einzelnen Rohre des Rohrstranges erfolgt.
Zwischen der Aussenwand der Rohre-l, 2, 3-- und der Bohrlochwand --6-- ist ein Zwischenraum --8-- freigehalten, über welchen ein Wärmeträgermedium, vorzugsweise Wasser, zugeführt werden kann, wobei in die nicht dargestellte Zuführungsleitung ein Ventil und/oder eine Pumpe
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eingeschaltet ist. Dieses Wärmeträgermedium fliesst im Bohrloch nach unten und erwärmt sich dabei an der heissen Bohrlochwand --6--. Um die Zeit, welche das Wärmeträgermedium für das Abwärts- fliessen zur Bohrlochsohle --9-- benötigt. lang zu halten, sind an der Aussenseite der Rohre - l, 2-spiralförmig zur Rohrachse verlaufende Rippen --10-- angeordnet, welche Strömungskanäle bilden und einen spiralförmigen Umlauf des Wärmeträgermediums erzwingen.
Durch die Fliehkraft, die infolge der spiralförmigen Strömung auf das Wärmeträgermedium einwirkt, wird dieses gegen die Bohrlochwand --6-- gepresst, wodurch der Wärmeübergang weiter verbessert wird.
Das unterste, auf der Bohrlochsohle --9-- aufruhende Rohr --3-- weist eine grössere Wandstärke auf und ist mit seitlichen Schlitzen --11-- versehen, durch welche das Wärmeträgermedium in das
Innere des Rohrstranges eintreten kann. Dieses unterste Rohr --3-- weist weiters keine spiralförmig verlaufenden Rippen --10-- auf.
Das durch die Schlitze --11-- eintretende Wärmeträgermedium kann je nach dem Erwärmungs- grad noch flüssig sein oder bereits die dampfförmige Phase angenommen haben. Das erwärmte
Wärmeträgermedium wird nun im Inneren des Rohrstranges nach oben geführt. Die Rohre --1, 2-- sind zweckmässig im Inneren mit einem wärmeisolierenden Belag --12-- versehen, um eine Wärme- abgabe vom Wärmeträgermedium an die Rohrwand zu verhindern. Die Rohre im obersten Bereich des Bohrloches können gegebenenfalls auch ohne spiralförmig angeordnete Rippen --10-- ausgebildet sein, da in diesem oberen Bereich die Temperatur der Bohrlochwand --6-- noch gering ist und daher in diesem Bereich nur eine geringfügige Erwärmung des Wärmeträgermediums stattfindet, so dass dieses den oberen Bereich des Bohrloches rasch durchlaufen kann.
Am oberen Ende des Rohrstranges ist eine nicht dargestellte Leitung angeschlossen, über welche das im Inneren des Rohrstranges hochgestiegene Wärmeträgermedium einem Verbraucher, beispielsweise einer Heiz- oder Warmwasserbereitungsanlage zugeführt wird.
Um ein leichteres Absenken und Zusammenführen der einzelnen Rohre im Bohrloch zu ermöglichen, sind die vom oberen Ende des Rohres abstehenden Führungsrippen --5-- mit einem Ring --13-- verbunden, der am stirnseitigen Ende des Rohres --1 bzw. 2-- befestigt ist und der mit in das Rohrinnere nach unten ragenden Vorsprüngen --14-- versehen ist. An diesen Vor- sprüngen --14-- können die Ankerschaufeln-15-- eines Versenkankers-16-- angreifen, mit welchem die einzelnen Rohre auf einfache Weise in das Bohrloch abgesenkt werden können.
In gleicher Weise können die Vorsprünge --14-- auch mit einem Aufholanker zusammenwirken, der sich bei einer Bewegung in Richtung zur oberen Bohrlochöffnung gegen die Vorsprünge --14-- anspreizt. Zur Regelung des Wasserzulaufes ist ein Ventil oder eine Pumpe vorgesehen. Ein weiteres Ventil verhindert das Auftreten von Unterdruck, wenn der Zulauf abgesperrt wird. Zweckmässigerweise können auch noch Zuleitungen von der oberen Rohrmündung direkt zu einem Kondensator und zum Wassereinlauf eingeschaltet werden, die eine Vorwärmung vor dem Betriebsbeginn ermöglichen.