CN118602607B - 一种地热提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地热能技术领域，其目的是提供一种地热提取装置。这种地热提取装置能延长冷水加热时间使其能提取更多地热能，地热能提取效率较高。上述地热提取装置包括：安装座、换热组件、水管组件和多组导热组件；换热组件设置于安装座内，其包括由内至外依次设置的多个螺旋换热管，相邻两个螺旋换热管连通；水管组件包括进水管和出水管，进水管与最外侧一个螺旋换热管连接，出水管与最内侧一个螺旋换热管连接；多组导热组件沿安装座的周向间隔设置于安装座，且导热组件的导热部位于安装座外侧，热交换部位于安装座内侧。本发明解决了现有技术中地热提取装置中冷水在装置内的加热时间较短，换热后携带的热量比较少，地热能的提取效率较低的问题。

Description

一种地热提取装置

技术领域

本发明涉及地热能技术领域，具体涉及一种地热提取装置。

背景技术

地热提取装置是一种提取地球内部储存的热能加以利用设备，用以收集地下热能并将其转化为可用的热量或电能。这些装置通过地热能源，如岩石层或地下水的热量，利用地热能的特性来工作。地热提取装置在可再生能源领域具有重要意义，能够为可持续能源供应做出贡献，减少对传统能源的依赖，同时减少对环境的影响。

现有的地热提取装置一般都是从外部将冷水抽入装置内，冷水在流通过程中通过管壁与外部的地热能进行热交换，从而将冷水加热为热水，再将热水排出装置外进行储存或加以利用，由此实现地热能的提取利用。由于地热提取装置中水是持续流动的，因此冷水在装置内的加热时间较短，换热后携带的热量比较少，地热能的提取效率较低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的地热提取装置中冷水在装置内的加热时间较短，换热后携带的热量比较少，地热能的提取效率较低的缺陷，从而提供一种能延长冷水加热时间使其能提取更多地热能，地热能提取效率较高的地热提取装置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种地热提取装置，包括：

安装座；

换热组件，所述换热组件设置于所述安装座内，其包括由内至外依次设置的多个螺旋换热管，且相邻两个所述螺旋换热管相连通；

水管组件，所述水管组件包括进水管和出水管，所述进水管与最外侧的一个所述螺旋换热管连接，所述出水管与最内侧的一个所述螺旋换热管连接；

多组导热组件，多组所述导热组件沿所述安装座的周向间隔设置于所述安装座，且所述导热组件的导热部位于所述安装座外侧，热交换部位于所述安装座内侧。

可选的，所述换热组件包括由内至外依次设置的第一螺旋换热管、第二螺旋换热管和第三螺旋换热管，所述第一螺旋换热管和所述第二螺旋换热管的上端通过上连接管连通，所述第二螺旋换热管和所述第三螺旋换热管的下端通过下连接管连通，且所述进水管与所述第三螺旋换热管的上端连接，所述出水管与所述第一螺旋换热管的下端连接。

可选的，所述导热组件包括：第一导热件和多个第二导热件，所述第一导热件设置于所述安装座内且位于所述换热组件外侧，多个所述第二导热件沿所述第一导热件的高度方向间隔设置，且所述第二导热件的一端延伸出所述安装座的外侧。

可选的，所述第二导热件上设置有多个导热环片。

可选的，所述安装座包括：上盖、筒体和下盖，所述上盖设置于所述筒体的顶端，且所述上盖开设有供所述进水管和所述出水管穿过的第一通孔，所述筒体侧壁开设有供所述第二导热件穿过的第二通孔，所述下盖设置于所述筒体的底端。

可选的，还包括插杆组件，所述插杆组件包括设置于所述下盖中心位置处的中心插杆设置在所述中心插杆周围的边缘插杆。

可选的，所述中心插杆和所述边缘插杆远离所述安装座的一端为尖端。

可选的，所述插杆组件还包括：驱动件和传动机构，所述驱动件设置于所述下盖内，所述传动机构包括中心传动齿轮和边缘传动齿轮，所述中心传动齿轮设置于所述中心插杆上，且与所述驱动件的驱动端连接，所述边缘传动齿轮设置于所述边缘插杆上，且与所述中心传动齿轮啮合。

可选的，所述出水管外侧还套设有隔热套。

可选的，所述出水管上还设置有抽水件。

本发明具有以下优点：

1.本发明提供的地热提取装置，包括：安装座、换热组件、水管组件和多组导热组件。换热组件设置于安装座内，其包括由内至外依次设置的多个螺旋换热管，并且相邻两个螺旋换热管连通。水管组件包括进水管和出水管，进水管与最外侧一个螺旋换热管连接，出水管与最内侧一个螺旋换热管连接。多组导热组件沿安装座的周向间隔设置于安装座，且导热组件的导热部位于安装座外侧，热交换部位于安装座内侧。冷水从进水管进入最外侧一个螺旋换热管，然后在多个螺旋换热管依次流通，最后从最内侧一个螺旋换热管经出水管排出，冷水在螺旋换热管内流通时，可由导热组件将外部的地热能通过导热部传导至热交换部，与螺旋换热管内的冷水进行热交换，将冷水进行加热，实现地热能的提取利用。由于螺旋管状的换热管可以延长水的流通路径，并且设置有多个螺旋换热管，因此可以增加冷水在安装座内的流通时间，进而延长加热时间，可以加热至更高温度，能提取更多地热能，较高地热能的提取利用效率。

2.本发明提供的地热提取装置，导热组件包括：第一导热件和多个第二导热件，第一导热件设置于安装座内且位于换热组件外侧，多个第二导热件沿所述第一导热件的高度方向间隔设置，且第二导热件的一端延伸出安装座的外侧。通过多个第二导热件从安装座外部提取地热能，并传递至第一导热件，第一导热件可与螺旋换热管进行热交换，加热冷水。设置的多个第二导热件可以增大受热面积，提取更多的地热能。

3.本发明提供的地热提取装置，第二导热件上设置有多个导热环片，设置导热环片可以进一步增大受热面积，提高地热能提取效率。

4.本发明提供的地热提取装置，还包括插杆组件，插杆组件包括设置于下盖中心位置处的中心插杆设置在中心插杆周围的边缘插杆。并且中心插杆和边缘插杆远离安装座的一端为尖端。通过设置中心插杆和边缘插杆便于将装置插入土体内，进行稳固安装。

5.本发明提供的地热提取装置，插杆组件还包括：驱动件和传动机构，驱动件设置于下盖内，传动机构包括中心传动齿轮和边缘传动齿轮，中心传动齿轮设置于中心插杆上，且与驱动件的驱动端连接，边缘传动齿轮设置于边缘插杆上，且与中心传动齿轮啮合。通过驱动件带动各传动齿轮转动，进而带动中心插杆和边缘插杆转动钻入土体内，实现装置快速便捷的安装。

6.本发明提供的地热提取装置，出水管外侧还套设有隔热套，防止热水在出水管流通过程中热量损失，降低地热能的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明地热提取装置的示意图；

图2为本发明地热提取装置另一视角的示意图；

图3为本发明地热提取装置中插杆组件的示意图；

图4为本发明地热提取装置中导热组件与安装座的连接示意图；

图5为本发明地热提取装置中导热组件的连接示意图；

图6为本发明地热提取装置中换热组件的连接示意图。

附图标记说明：

1、安装座，11、上盖，12、筒体，13、下盖；

2、换热组件，21、第一螺旋换热管，22、第二螺旋换热管，23、第三螺旋换热管，24、上连接管，25、下连接管；

31、进水管，32、出水管，33、隔热套，34、抽水件；

4、导热组件、41、第一导热件，42、第二导热件，43、导热环片；

5、插杆组件、51、中心插杆，52、边缘插杆，53、驱动件，54、中心传动齿轮，55、边缘传动齿轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1、图2所示，为本发明地热提取装置的优选实施例，这种地热提取装置主要用于提取地下的地热能以待后续利用。而且这种地热提取装置能延长冷水加热时间使其能提取更多地热能，达到更高的加热温度，地热能提取效率较高。

上述地热提取装置包括：安装座1、换热组件2、水管组件和多组导热组件4。换热组件2设置于安装座1内，换热组件2包括由内至外依次设置的多个螺旋换热管，并且相邻两个螺旋换热管连通。水管组件包括进水管31和出水管32，进水管31与最外侧一个螺旋换热管连接，出水管32与最内侧一个螺旋换热管连接，进水管31将外界的冷水供入换热组件2内，冷水在螺旋换热管内流通时吸收热量逐渐被加热，然后通过出水管32排出装置外。多组导热组件4沿安装座1的周向间隔设置于安装座1。导热组件4的导热部位于安装座1外侧，热交换部位于安装座1内侧。导热部用于提取周围环境中的地热能，即导热部吸收地热能中的热量，然后还会传递给热交换部，热交换部与螺旋换热管内冷水发生热交换，将冷水加热。地热提取装置的具体使用过程如下：冷水从进水管31进入最外侧一个螺旋换热管，然后在多个螺旋换热管中依次流通。冷水在螺旋换热管内流通的同时，导热部将外部的地热能吸收并传导至热交换部，热交换部吸收热量，温度较高会与螺旋换热管内的冷水进行热交换，将冷水进行加热，加热后的热水从最内侧一个螺旋换热管经出水管32排出，实现地热能的提取利用。螺旋管状的换热管与现有的直管相比，既可以延长水的流通路径，也能增大换热面积，因此给予冷水更长的加热时间，可以吸收更多的热量，加热至更高的温度。并且设置有多个螺旋换热管，可以进一步延长水的流通路径，延长冷水加热时间，利于吸收和提取更多地热能，因此装置具有较高的地热能提取效率。

进一步的，安装座1包括：上盖11、筒体12和下盖13。筒体12为圆筒状，内部设置有换热组件2，且筒体12的侧壁开设第二通孔。上盖11设置于筒体12的顶端，且上盖11开设有供进水管31和出水管32穿过的第一通孔。进水管31和出水管32穿过第一通孔进入筒体12内，与换热组件2进行连接。下盖13设置于筒体12的底端。本实施例中，上盖11和下盖13与筒体12的连接方式均为可拆连接，具体的，上盖11和下盖13与筒体12均为螺纹连接。

水管组件中进水管31用于将外部的冷水送入换热组件2中，出水管32用于将加热后的热水从换热组件2中排出。其中，出水管32上还设置有抽水件34，本实施例中，抽水件34优选为水泵，用于抽取水流实现水循环流通。此外在出水管32的外侧还套设有隔热套33进行保温，由于出水管32内流通着加热后的热水，为防止热水在出水管32流通时导致热量损失，在出水管32外壁设置隔热套33进行保温，降低热量的消耗和损失，保证热提取效率。

进一步的，如图6所示，本实施例中，换热组件2包括由内至外依次设置的第一螺旋换热管21、第二螺旋换热管22和第三螺旋换热管23。第一螺旋换热管21、第二螺旋换热管22和第三螺旋换热管23的外形相似，但尺寸逐渐增大，相当于第二螺旋换热管22围绕在第一螺旋换热管21外侧，第三螺旋换热管23围绕在第二螺旋换热管22外侧。螺旋换热管采用导热性能良好的材质制成，以便于内部的冷水与导热组件4进行热交换。第一螺旋换热管21和第二螺旋换热管22的上端通过上连接管24连通，第二螺旋换热管22和第三螺旋换热管23的下端通过下连接管25连通，保证第一螺旋换热管21、第二螺旋换热管22和第三螺旋换热管23之间能让水流顺利流通。进水管31与第三螺旋换热管23的上端连接，出水管32与第一螺旋换热管21的下端连接。水流在换热组件2内的流通路径为：水流从第三螺旋换热管23的上端进入，由上至下在第三螺旋换热管23内流通，然后经过下连接管25进入第二螺旋换热管22内，在第二螺旋换热管22内由下至上流通，再经过上连接管24进入第一螺旋换热管21，在第一螺旋换热管21内由上至下流通，然后通过出水管32排出。这种结构的换热组件2大大延长了水流的流通路径，从而延长了水流的加热时间，可以提取到更多的地热能。

在其他实施例中，螺旋换热管的数量也可以为两个、四个等。相邻螺旋换热管之间的连接点也可以为两个或者更多。

进一步的，如图4、图5所示，导热组件4包括：第一导热件41和多个第二导热件42，第一导热件41和第二导热件42同样应具有良好的导热性能。第一导热件41的轴向与安装座1的高度方向平行，第一导热件41设置于安装座1内且位于换热组件2外侧，即第一导热件41位于筒体12侧壁和第三螺旋换热管23之间，第一导热件41也即热交换部，用于和换热组件2内的冷水进行热交换。多个第二导热件42沿第一导热件41的高度方向间隔设置，并且第一导热件41的轴向与第二导热件42的轴向相垂直。第二导热件42的一端通过筒体12侧壁的第二通孔延伸出安装座1的外侧，第二导热件42也即导热部，用于提取吸收地热能，并传递至第一导热件41。具体的，本实施例中，每个第一导热件41上设置有七个第二导热件42，且七个第二导热件42是均匀设置在第一导热件41上的。

在其他实施例中，第二导热件42的数量也可以为两个、四个、十个等。

更进一步的，第二导热件42上还设置有多个导热环片43。导热环片43为环状的薄片，具有良好的导热性能。通过设置导热环片43能增大受热面积，加快地热能提取的效率。

本实施例中，导热组件4的数量为四组，围绕着安装座1的周向间隔均匀设置，并且四个第一导热件41围绕在换热组件2的外周。

在其他实施例中，导热组件4的数量也可以为两组，六组等。

在其他实施例中，第一导热件41也可以位于换热组件2的内侧，也就是说第一导热件41可以设置在换热组件2中最内侧一个螺旋换热管的内侧。

进一步的，如图3所示，地热提取装置还包括插杆组件5，插杆组件5包括设置于下盖13中心位置处的中心插杆51设置在中心插杆51周围的边缘插杆52。通过设置中心插杆51和边缘插杆52，便于将装置插入土体进行安装固定。具体的，本实施例中，在中心插杆51的周围设置有三个边缘插杆52。

此外，中心插杆51和边缘插杆52远离安装座1的一端为尖端。尖端可以提高中心插杆51和边缘插杆52的破土能力，更方便插入土体内。

在其他实施例中，也可以设置四个、六个边缘插杆52等；或者不设置中心插杆51，直接通过边缘插杆52进行装置的安装固定。

插杆组件5还包括：驱动件53和传动机构，驱动件53设置于下盖13内，优选为电机。传动机构设置于下盖13内，其包括中心传动齿轮54和边缘传动齿轮55。中心传动齿轮54设置于中心插杆51上，且与驱动件53的驱动端连接，边缘传动齿轮55设置于边缘插杆52上，且与中心传动齿轮54啮合。电机驱动中心传动齿轮54转动时，可以同步带动各边缘传动齿轮55传动，进而中心插杆51和边缘插杆52都会转动，快速插入土体中，实现装置的固定。

在其他实施例中，也可以不设置插杆组件5，直接将安装座1放置于地面。

下面对本实施例提供的地热提取装置的使用过程叙述如下：

首先启动驱动件53(电机)，带动中心插杆51和边缘插杆52转动，快速插入土体中，完成装置的固定。然后通过进水管31将冷水供入换热组件2，并通过抽水件34驱使水流在第三螺旋换热管23、第二螺旋换热管22和第一螺旋换热管21内流通。流通过程中，第二导热件42和设置于其上的导热环片43吸收地热能，并将地热能传导至第一导热件41，螺旋换热管外的高温第一导热件41与内部冷水存在温差就会发生热交换，冷水被加热升温，升温后的热水携带地热能从出水管32排出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种地热提取装置，其特征在于，包括：

安装座（1）；

换热组件（2），所述换热组件（2）设置于所述安装座（1）内，其包括由内至外依次设置的多个螺旋换热管，且相邻两个所述螺旋换热管相连通；

水管组件，所述水管组件包括进水管（31）和出水管（32），所述进水管（31）与最外侧的一个所述螺旋换热管连接，所述出水管（32）与最内侧的一个所述螺旋换热管连接；

多组导热组件（4），多组所述导热组件（4）沿所述安装座（1）的周向间隔设置于所述安装座（1），且所述导热组件（4）的导热部位于所述安装座（1）外侧，热交换部位于所述安装座（1）内侧；

所述导热组件（4）包括：第一导热件（41）和多个第二导热件（42），所述第一导热件（41）设置于所述安装座（1）内且位于所述换热组件（2）外侧，多个所述第二导热件（42）沿所述第一导热件（41）的高度方向间隔设置，且所述第二导热件（42）的一端延伸出所述安装座（1）的外侧，所述第二导热件（42）上设置有多个导热环片（43）。

2.根据权利要求1所述的地热提取装置，其特征在于，所述换热组件（2）包括由内至外依次设置的第一螺旋换热管（21）、第二螺旋换热管（22）和第三螺旋换热管（23），所述第一螺旋换热管（21）和所述第二螺旋换热管（22）的上端通过上连接管（24）连通，所述第二螺旋换热管（22）和所述第三螺旋换热管（23）的下端通过下连接管（25）连通，且所述进水管（31）与所述第三螺旋换热管（23）的上端连接，所述出水管（32）与所述第一螺旋换热管（21）的下端连接。

3.根据权利要求1所述的地热提取装置，其特征在于，所述安装座（1）包括：上盖（11）、筒体（12）和下盖（13），所述上盖（11）设置于所述筒体（12）的顶端，且所述上盖（11）开设有供所述进水管（31）和所述出水管（32）穿过的第一通孔，所述筒体（12）侧壁开设有供所述第二导热件（42）穿过的第二通孔，所述下盖（13）设置于所述筒体（12）的底端。

4.根据权利要求3所述的地热提取装置，其特征在于，还包括插杆组件（5），所述插杆组件（5）包括设置于所述下盖（13）中心位置处的中心插杆（51）设置在所述中心插杆（51）周围的边缘插杆（52）。

5.根据权利要求4所述的地热提取装置，其特征在于，所述中心插杆（51）和所述边缘插杆（52）远离所述安装座（1）的一端为尖端。

6.根据权利要求4所述的地热提取装置，其特征在于，所述插杆组件（5）还包括：驱动件（53）和传动机构，所述驱动件（53）设置于所述下盖（13）内，所述传动机构包括中心传动齿轮（54）和边缘传动齿轮（55），所述中心传动齿轮（54）设置于所述中心插杆（51）上，且与所述驱动件（53）的驱动端连接，所述边缘传动齿轮（55）设置于所述边缘插杆（52）上，且与所述中心传动齿轮（54）啮合。

7.根据权利要求1-6任一项所述的地热提取装置，其特征在于，所述出水管（32）外侧还套设有隔热套（33）。

8.根据权利要求1-6任一项所述的地热提取装置，其特征在于，所述出水管（32）上还设置有抽水件（34）。