CH686736A5

CH686736A5 - Vorrichtung zum Einfuehren einer Erdsonde in ein Bohrloch.

Info

Publication number: CH686736A5
Application number: CH01217/93A
Authority: CH
Inventors: Ernst Rohner
Original assignee: Grundag Ag Gossau
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1996-06-14
Also published as: DE9403070U1

Description

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CH 686 736 A5

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Beschreibung

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Einführen einer Erdsonde in ein Bohrloch gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, bei Erdwärmegewinnungsanlagen Wasser oder ein anderes Medium durch ein haar-nadelförmig ausgebildetes, in ein Bohrloch eingesetztes Rohr zu pumpen und auf diese Weise dem Erdinnern Wärme zu entziehen. Solche am Grund des Bohrloches mit einem 180°-Bogen versehenen, üblicherweise aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen, hergestellte Erdsonden, werden auf der Baustelle aus ringförmig aufgewickelten Rohren durch Ein-schweissen von Bögen zur Verbindung der beiden Rohre am unteren Ende zu der der Bohrlochtiefe entsprechenden Länge zusammengefügt.

Diese Rohre behalten die ihnen nach der Herstellung und bei der Lagerung aufgezwungene Krümmung auch nach dem Abwickeln vom Ring teilweise bei und lassen sich deshalb nur mit Mühe in das enge Bohrloch einführen. In vielen Fällen kommt noch hinzu, dass das Bohrloch ganz oder teilweise mit Wasser gefüllt ist, so dass, infolge des niedrigen spezifischen Gewichtes der einzuführenden Rohre, diese beim Eintauchen in die Flüssigkeit einen Auftrieb erhalten, der das Einführen zusätzlich behindert. Im weiteren findet auch eine nicht zu vernachlässigende Reibung an der Bohrlochwand statt, da sich die Rohre infolge ihrer eigenen Biegung dort anliegen.

Aus dem Schweizer Patent Nr. 653 120 ist es bekannt, den im Bohrloch zuunterst zu liegen kommenden Abschnitt der Kunststoffrohre durch ein Stahlrohr oder einen Stahlstab, welcher mit Briden mit den Rohren verbunden ist, eine Streckung und mehr Masse zu verleihen. Um zusätzlich eine Beschädigung des bogenförmigen Teiles der haarna-delförmig verlaufenden Rohre zu verhindern, wird eine durch Wärme schrumpfende Kappe über die Bögen gestülpt.

Diese bekannte Vorrichtung hat sich ausgezeichnet bewährt und lässt sich für das Versetzen von Erdsonden bis in Tiefen von 120, allenfalls 150 m verwenden.

Seit einiger Zeit besteht nun der Wunsch, Erdsonden wesentlich tiefer zu setzen, um anstelle mehrerer nebeneinander geführter Sonden, die auch mehrere Bohrungen benötigen, mit einem einzigen Bohrloch auszukommen. Bei Bohrlöchern, deren Tiefe mehr als 150 m beträgt, müssen aus Gründen der inneren Reibung bei der Umwälzung der wärmeleitenden Flüssigkeit Sondenrohre mit grösserem Durchmesser verwendet werden. Da auch diese Rohre in Gestalt von Ringen auf die Baustelle geliefert werden, ist den Rohren eine Krümmung eigen, die sich durch Auslegen am Boden oder durch Einsetzen eines Stabes nicht aufheben lässt. In den meisten Fällen können die Rohre vor dem Verlegen auch nicht gestreckt werden, da nicht genügend Raum zur Verfügung steht, die beispielsweise 300 m lange Sonde gestreckt auszulegen. Diese nun zu verwendenden dickeren Rohre von beispielsweise 2" Durchmesser weisen selbstverständlich auch eine grössere Wandstärke auf und sind so wesentlich steifer wie die bisher verwendeten 1 " Rohre oder kleinere.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein oder mehrere Rohrpaare leicht in ein Bohrloch eingebracht werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung derart auszubilden, dass die Sonde während des Versetzens aus dem Bohrloch wieder herausgezogen werden kann, wenn sich aus irgendwelchen Gründen ein zu grosser Widerstand für das vollständige Absenken entgegensetzt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäss den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Der aus einem Stahlrohr bestehende Mantel erlaubt nicht nur die Ausbildung eines einwandfrei gestreckten Bereiches an der Spitze der Erdsonde, sondern er schützt auch den Bogenbereich der haarnadelförmig verbundenen Rohre und den an den Bogenbereich anschliessenden Verbindungsbereich der Bögen mit den Enden der Rohre vor Beschädigung durch die rauhe Bohrlochwand. Im weiteren kann durch Verwendung eines dickwandigen glatten Rohres eine hohe Masse an der Spitze der Erdsonde konzentriert werden, so dass diese zusammen mit der kegel-, kegelstumpf- oder halbkugelförmigen Spitze mit geringer Reibung in das Bohrloch abgesenkt werden kann. Aus der Wand des Bohrloches vorstehende Teile können die Sonde nicht verletzen und werden meist bereits durch das Stahlrohr abgeschlagen oder stumpf geschliffen. Der das Stahlrohr vorne verschliessende Verschluss kann abgenommen werden, so dass die Vorrichtung auf der Baustelle für die Montage der Bögen von unten auf das untere Ende der Rohre aufgeschoben werden kann. Die das Stahlrohr oben verlassenden Rohre sind in Bohrungen im Deckel geführt. Dadurch ist eine absolut exakte Zentrierung der wasserführenden Rohre im Stahlrohr gewährleistet. In das Innere des Stahlrohres führende Bohrungen erlauben den Durchtritt von Wasser von unten nach oben, wenn die Sonde in ein mit Wasser gefülltes Bohrloch eingeführt wird. Die die wasserführenden Kunststoffrohre im Innern des Stahlrohres zusammenhaltende Bride ermöglicht es, eine bereits teilweise in das Bohrloch eingeführte Erdsonde aus dem Bohrloch zurückzuziehen ohne die an den Enden der Kunststoffrohre angeschweissten Bögen einer zu hohen Zugbelastung auszusetzen. Am Gewindebolzen am Deckel der Vorrichtung können Einführrohre aufgeschraubt werden und mit diesen einerseits das Gewicht der Sonde erhöht und anderseits die Sonde nach unten geschoben werden. Sobald die Sonde eingeschoben ist, können die aufgeschraubten Rohre, welche Rechtsgewinde aufweisen, durch eine zusätzliche Rechtsdrehung vom Stahlrohr gelöst und aus dem Bohrloch herausgehoben werden. Das von der Sonde gelöste Einführrohr kann, bevor es aus dem Bohrloch herausgezogen wird, zum Einführen einer Wärmeleitmasse, z.B. Bentonit, verwendet werden.

Die vom Einführrohr auf die Sonde ausgeübte Kraft wird nur auf das rohrförmige Ende übertragen,

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so dass dieses sich durch das Bohrloch nach unten arbeitet. Die vom rohrförmigen Ende durch das Bohrloch nach oben verlaufenden Kunststoffrohre werden beim Einführen nachgezogen.

Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine haarnadelförmig ausgebildete Erdsonde gemäss dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer haarnadelförmig ausgebildeten Erdsonde mit einem Mantel aus Stahlrohr.

Der in Fig. 1 dargestellte untere Abschnitt 1 eines haarnadelförmigen Kunststoffrohres 3 einer herkömmlichen Erdsonde 5 ist durch zwei Briden 7 mit einem zwischen den Kunststoffrohren 3 angeordneten Stahlstab oder Stahlrohr 9 gestreckt. Eine Kappe 11 aus wärmeschrumpfbarer Kunststoffolie umgibt den bogenförmigen Abschnitt 13 (in Fig. 1 als Explosionsdarstellung gezeigt).

Die beiden Kunststoffrohre 3 in der die Erfindung darstellenden Fig. 2 sind an ihrem unteren Ende durch einen 180°- oder zwei 90°-Bögen 15 durch Spiegelschweissungen miteinander verbunden. Der an die Bögen 15 anschliessende Abschnitt der Kunststoffrohre 3 liegt innerhalb eines Stahlrohres 17, dessen oberes Ende durch einen Deckel 19 und dessen unteres Ende durch einen Verschluss 21 verschlossen ist. Der Verschluss 21 dringt teilweise in das Stahlrohr 17 ein und kann durch ein Gewinde 23 oder eine radial verlaufende Ver-schraubung (keine Darstellung) mit dem Stahlrohr 17 verbunden sein. Der Deckel 19 ist mit dem oberen Ende des Stahlrohres 17 verschweisst und weist zwei Bohrungen 25 für die Durchführung der Kunststoffrohre 3 auf. Auf der Oberfläche des Dek-kels 9 ist weiterhin ein Gewindebolzen 27 befestigt, z.B. angeschweisst. Der Gewindebolzen 27 weist ein linksgängiges Gewinde auf, in welches das untere Ende eines aus mehreren Stücken zusammengesetzten Einführrohres 29 eingeschraubt ist. Die einzelnen Stücke des Einführrohres 29 weisen rechtsgängige Gewinde auf (keine Darstellung). Das Einführrohr 29 ist dazu bestimmt und ausgebildet, mit einer Pumpe zum Einführen und Umwälzen einer wärmeleitenden Flüssigkeit in das Bohrloch verbunden zu werden.

In einem Abstand a von Scheitel S des Bogens 15 ist eine Haltebride 31 angeordnet, mit der die beiden Rohre 3 geklemmt gehalten werden. Die Haltebride 31 dient dazu, bei einem allenfalls notwendig werdenden Herausziehen der Erdsonde 5 aus dem Bohrloch, die vom Stahlrohr 17 auf die Rohre 3 wirkende Zugkraft nicht im Bereich der Bögen 15 in diese einzuleiten, sondern in einem Abstand dazu.

Im Stahlrohr 17 und/oder im Verschluss 21 und/ oder im Deckel 19 sind Bohrungen oder Ausnehmungen 33 angebracht, welche den Zutritt von Wasser aus dem Bohrloch in das Innere des Stahlrohres 17 und von dort durch den Deckel 19 in den Raufri oberhalb des Deckels 19 ermöglichen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können an der Mantelfläche des Stahlrohres 17 axial verlaufende Rippen 35 angebracht sein, welche den seitlichen Fluss von Wasser im Bohrloch von unten nach oben erleichtern.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Einführen einer Erdsonde (5) in ein Bohrloch, mit einem haarnadelförmig ausgebildeten, flüssigkeitsführenden Kunststoffrohr (3), einem das Kunststoffrohr (3) an dessen auf dem Grund des Bohrloches zu liegen kommenden unteren Abschnitt (1) umgebenden Mantel (17), dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (17) aus einem Stahlrohr (17) besteht, auf dessen unteres Ende ein abnehmbarer Verschluss (21) aufgesetzt ist und dessen oberes Ende durch einen zwei Durchgangsöffnungen (25) für die Kunststoffrohre (3) aufweisenden Deckel (19) verschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckel (19) ein Gewindebolzen (27) mit einem Linksgewinde zum Befestigen eines Einführstabes oder -rohres (29) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (21) in das untere Ende des Stahlrohres (17) eingesteckt oder eingeschraubt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (21) kegel-, kegelstumpf- oder halbkugelförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass im Stahlrohr (17) und/oder im Deckel (19) und/oder im Verschluss (21) in das Innere des Stahlrohres (17) führende Bohrungen (33) angebracht sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand (a) vom Scheitel (S) des Kunststoffrohres (3) eine die beiden nebeneinander verlaufenden Rohrschenkel miteinander verbindende Klammer (31) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

6, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Einführrohres (29) zum Einleiten eines Wärmeleitmittels mit einer Pumpe verbindbar ausgebildet ist.

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