DE102008057245A1 - Modular probe base and its components - Google Patents
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Abstract
Ein Sondenfuß-Unterteil für den Sondenfuß einer Erdwärmesonde, welches die Umlenkung von einem Medienzulauf zu einem Medienrücklauf enthält und welches eine Aufnahme für einen Adapter aufweist, in die der Medienzulauf und der Medienrücklauf getrennt voneinander münden. Als weitere Komponenten für einen Sondenfuß werden Setzgewichte und Maßnahmen für die Leckageüberwachung beschrieben.A probe base for the probe foot of a geothermal probe, which contains the deflection of a media inlet to a media return and which has a receptacle for an adapter, in which the media inlet and the media return open separately. Set weights and measures for leakage monitoring are described as further components for a probe foot.
Description
Die Erfindung betrifft einen modular aufgebauten Sondenfuß einer Erdwärmesonde und seine Komponenten.The The invention relates to a modular probe foot of a Geothermal probe and its components.
Erdwärmesonden werden zur Ausnutzung der Erdwärme als Wärmetauscher in den Boden eingesetzt. Ein flüssiges Medium wird über mindestens ein Zulaufrohr zu dem Sondenfuß geführt, dort umgelenkt und über ein Rücklaufrohr hinaus geführt. Die Umlenkung erfolgt über eine U-Form im Sondenfuß nach folgenden Grundsätzen:
- a) Eine direkte Umlenkung, bei der ein Rohr
an der untersten Stelle des Sondenfußes zu einem U geformt
wird, ein Beispiel dafür zeigt die
WO 03/078905 A1 - b) Verschweißen der Rohrenden von Zulauf und Rücklauf
mittels eines U-Formstückes, welches die Umlenkung sicherstellt,
diese Variante ist in der
EP 1 036 974 B1
- a) A direct deflection, in which a tube is formed at the lowest point of the probe foot to a U, an example of which shows the
WO 03/078905 A1 - b) welding the pipe ends of inlet and return by means of a U-shaped piece, which ensures the deflection, this variant is in the
EP 1 036 974 B1
Die Umlenkung am Sondenfuß ist nicht nur die mechanisch am stärksten belastete Komponente einer Erdwärmesonde, sie ist auch der in strömungstechnischer Hinsicht anspruchsvollste Teil des Sondenfußes.The Deflection at the probe foot is not only the mechanical on strongest loaded component of a geothermal probe, It is also the most demanding in terms of aerodynamics Part of the probe foot.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Sondenfuß zur Verfügung zu stellen, bei dem die Umlenkung effizient und flexibel gestaltet ist. Dieser Sondenfuß soll bei nach verschiedensten Prinzipien gestalteten Erdwärmesonden zum Einsatz kommen, beispielsweise sowohl bei Einkreis-Erdwärmesonden als auch bei Zweikreis-Erdwärmesonden, und soll Möglichkeiten beinhalten, gegebenenfalls zur Leckageüberwachung ausgestattet und in Kombination mit Setzgewichten verwendet zu werden.It is therefore the object of the invention to provide a probe foot for To provide, in which the diversion efficient and is designed flexibly. This probe foot should after various principles designed geothermal probes for Use come, for example, both in single-circuit geothermal probes than even with two-circuit geothermal probes, and should possibilities include, if necessary, equipped for leakage monitoring and to be used in combination with setting weights.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein Sondenfuß modular aufgebaut wird, wobei die Umlenkung in einer für alle Sondenfüße einer Nennweit identischen Komponente untergebracht ist, nämlich einem Sondenfuß-Unterteil, und somit strömungsmechanisch optimiert werden kann, wobei nur ein Formwerkzeug benötigt wird. Die Anpassung an die bestimmte Bausituation und Anwendungen gelingt dann mit Hilfe von Adaptern.These Problem is in accordance with the present invention solved by constructing a probe foot modular is, with the diversion in one for all probe feet a Nennweit identical component is housed, namely a probe foot lower part, and thus optimized flow mechanics can be, with only a mold is needed. The adaptation to the specific construction situation and applications succeeds then with the help of adapters.
Demgemäß ist ein Sondenfuß-Unterteil für den Sondenfuß einer Erdwärmesonde, welches die Umlenkung von einem Mediumzulauf zu einem Mediumrücklauf enthält, so gestaltet, dass eine Aufnahme für einen Adapter vorgesehen ist, in die der Medienzulauf und der Medienrücklauf getrennt voneinander münden.Accordingly a probe base for the probe foot of a Geothermal probe, which is the diversion of a medium inlet contains to a medium return, designed so that a receptacle is provided for an adapter, in the media feed and the media return flow separately.
Vorzugsweise weist das Sondenfuß-Unterteil an seiner Außenseite eine Formschlussfläche mit Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, die so angeordnet und gestaltet sind, dass ein baugleiches Sondenfuß-Unterteil mit seiner Formschlussfläche im Wesentlichen passgenau auf die Formschlussfläche aufzulegen ist und dass somit eine Verschiebung der beiden Sondenfuß-Unterteile in der Ebene der Formschlussfläche relativ zueinander unterbunden ist.Preferably has the bottom of the probe foot on its outside a form-fitting surface with elevations and / or depressions on, which are arranged and designed so that a structurally identical Probe foot base with its form-fitting surface essentially fit exactly on the form-fitting surface and that is thus a displacement of the two probe base parts prevented in the plane of the positive surface relative to each other is.
Ein einzelnes Sondenfuß-Unterteil gemäß der vorliegenden Erfindung bildet somit die Grundlage für eine Einkreis-Erdwärmesonde, zwei aneinander gelegte Sondenfuß-Unterteile bilden die Grundlage für eine Zweikreis-Erdwärmesonde. Über den Formschluss der baugleichen Sondenfuß-Unterteile ist eine Verschiebung zueinander nicht mehr möglich. Eine Sicherung kann über einen zusätzlichen, beide Sondenfuß-Unterteile umgebenden Haltering erfolgen. Durch die Einbringung bzw. Integration der Halteringkontur in ein erforderliches Setzgewicht wird die Erstellung einer Zweikreis-Erwärmesonde mit der Montage des Setzgewichtes kombiniert. Die Einbringung der Halteringkontur in ein Setzgewicht führt zu einer kompakten Einheit aus Setzgewicht und Sondenfuß, was sich bei der Abteufung positiv auswirken kann. Die Montage geschieht vor Ort oder im Werk bei der Konfektionierung der Sonden.One single probe base according to the The present invention thus forms the basis for a Single-circuit geothermal probe, two adjacent probe feet lower parts form the basis for a two-circuit geothermal probe. about the positive fit of the same design probe base parts is a shift to each other no longer possible. A fuse can have one extra, both probe foot bottoms surrounding retaining ring done. Through the integration or integration the retaining ring contour in a required setting weight is the creation a two-circuit heating probe with the mounting of the setting weight combined. The introduction of the retaining ring contour in a set weight leads to a compact unit consisting of setting weight and probe foot, which can have a positive effect on the removal. The assembly happens on site or in the factory when assembling the probes.
Zweikreis-Erdwärmesonden,
auch als Duplexsonden bezeichnet, sind beispielsweise aus der
Die Formschlussfläche sollte sich im Wesentlichen über die Höhe und/oder über die Breite des Sondenfuß-Unterteils erstrecken. Vorzugsweise ist der Umriss der Formschlussfläche im Wesentlichen rechtwinklig. Weiter bevorzugt weist die Formschlussfläche wenigstens zwei in Bezug auf einen Mittelpunkt der Formschlussfläche diametral angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, die sich nach einer besonderen Ausgestaltung im Mittelpunkt berühren.The Mating interface should be essentially over the height and / or width of the bottom of the probe base extend. Preferably, the outline of the form-fitting surface essentially at right angles. More preferably, the form-fitting surface at least two with respect to a center of the interlocking surface diametrically arranged elevations and / or depressions, which are in the center touch according to a special embodiment.
Um
den Sondenfuß vor der mechanischen Beanspruchung beim Einbringen
der Erdwärmesonde in ein Bohrloch zu schützen,
ist unterhalb der Aufnahme ein Aufprallschutz vorgesehen, der eine
Rippenstruktur aufweisen und/oder aus anderen dampfenden Materialien,
wie Schaumstoff, gebildet sein kann. Dabei ist als Schaumstoff geschäumtes
Polyurethan besonders geeignet, da es impulsdämpfend ist,
aber auch kleinere Hindernisse wegdrücken kann, wie es
in der
Im Bereich des Aufprallschutzes ist weiterhin eine durchgehende Bohrung vorgesehen, mittels der ein Setzgewicht und/oder eine Halterung für ein Schubgestänge oder dergleichen anzubringen ist. Durch die Einbringung einer Scheibe mit entsprechendem Durchgang an dem Aufnahmegestänge kann diese durch die Verwendung einer Halterung bei der Einkreis-Erdwärmesonde als Aufnahme sowohl für ein Schubgestänge als auch für Setzgewichte genutzt werden. Durch die Scheibe wird eine mögliche Drehung des Aufnahmegestänges um die eigene Achse auch bei der Zweikreis-Erdsonde durch Formschluss unterbunden.In the field of impact protection a continuous bore is still provided by means of a set weight and / or a holder for a push rod or the like is to be attached. By introducing a disc with a corresponding passage on the receiving linkage, this can be used by the use of a holder in the single-circuit geothermal probe as a receptacle for both a push rod and set weights. Through the disc a possible rotation of the receiving link around its own axis is prevented even with the two-circuit ground probe by positive locking.
Weiter vorteilhaft weist die Aufnahme mindestens ein Positionierelement auf, welches die Position des Adapters eindeutig festlegt. Dieses kann als Nase, Rippe, Rinne, Einbuchtung oder dergleichen gestaltet sein, ein komplementäres Merkmal findet sich am Adapter.Further Advantageously, the receptacle has at least one positioning element which clearly defines the position of the adapter. This can be designed as a nose, rib, gutter, indentation or the like be, a complementary feature can be found on the adapter.
Die Aufnahme ist weiterhin auf das jeweilige Fügeverfahren abgestimmt, mit der dem Adapter am jeweiligen Sondenfuß-Unterteil angebunden werden soll. So kann sie zylindrische Bereiche für das Elektroschweißen aufweisen. Als Alternative kann die Aufnahme für das spaltenfreie Laserschweißen konisch gestaltet sein.The Recording is still on the respective joining process matched, with the adapter on the respective bottom of the probe foot to be connected. So she can use cylindrical areas for have the arc welding. As an alternative, the recording Conically designed for gap-free laser welding be.
Das Sondenfuß-Unterteil weist insbesondere die Kontur der Umlenkung auf und bestimmt damit maßgeblich die Strömungseigenschaften. Durch die weitgehend offene U-Form ohne Hinterschnitt besteht die Möglichkeit, mit einfachen Mitteln, so wie Kernanpassungen, mechanischer Bearbeitung usw., diese Außenfläche strömungstechnisch zu optimieren. Durch Einbringen spezieller Formen, zum Beispiel Strömungshindernissen, kann eine turbulente oder laminare Strömung im Sondenfuß-Unterteil erzeugt werden, die sich in den Medienrücklauf fortsetzt und den guten Wärmeübergang auf das Medium fördert.The Probe foot lower part has in particular the contour of the deflection and thus significantly determines the flow properties. Due to the largely open U-shape without undercut is the Possibility of using simple means, such as nuclear adjustments, mechanical processing, etc., this outer surface to optimize flow. By introducing special Forms, for example, flow obstacles, can be a turbulent or laminar flow generated in the bottom of the probe foot which continues into the media return and the promotes good heat transfer to the medium.
Mit dem modularen Aufbau von Sondenfuß-Unterteil(en) und Adapter wird der Bauraum auf ein Minimum reduziert. Dies wird vorteilhaft durch die Formgebung insbesondere des Sondenfuß-Unterteils gefördert. So ist seine Breite im Bereich des Aufprallschutzes geringer als im Bereich der Aufnahme. Damit gibt es genügend Freiraum für das Entweichen von Luft und Sedimenten an dem Sondenfuß im Bohrloch bei der Einbringung der Erdwärmesonde.With the modular design of probe base (s) and adapters the installation space is reduced to a minimum. This will be beneficial by the shape, in particular of the probe foot base promoted. So its width is in the area of the impact protection less than in the area of admission. There are enough Free space for the escape of air and sediments the probe foot in the borehole during the introduction of the geothermal probe.
Dazu ist bevorzugt die Querschnittsfläche des Sondenfuß-Unterteils im Wesentlichen oval, halb oval oder rechteckig, wobei die Länge der Hauptachse des Querschnitts etwa gleich dem Zweifachen der Länge der Nebenachse ist. Mit dieser Bauform wird auch bei Zweikreis-Erdwärmesonden die kompakte Gestaltung erreicht.To is preferably the cross-sectional area of the probe foot base essentially oval, half oval or rectangular, with the length being the major axis of the cross section is approximately equal to twice the length the minor axis is. This design is also used for two-circuit geothermal probes achieved the compact design.
Im
Bereich der Formschlussfläche kann das Sondenfuß-Unterteil
eine in Höhenrichtung durchlaufende, im Wesentlichen halbkreisförmige
Nut aufweisen, in die ein Aufnahmegestänge für
ein Schubgestange wie Setzgewichte einzusetzen ist. Die Nut kann
dabei radial vorstehende Absätze aufweisen, welche die
am Aufnahmegestänge auftretenden Kräfte gleichmäßig
in das Sondenfuß-Unterteil einleiten. Anders als beim Stand
der Technik, beispielsweise nach der
Zum Vervollständigen des Aufbaus eines Sondenfußes wird ein Adapter in die Aufnahme des Sondenfuß-Unterteils gesetzt und mit diesem verbunden. Je nach Art des Adapters können Sondenfüße für einfache Einkreis- oder Zweikreis-Erdwärmesonden, flächenoptimierte Einkreis- oder Zweikreis-Erdwärmesonden mit mehreren Rohren sowie für Sonden mit Verfüllrohrhalterung gebildet werden.To the Complete the construction of a probe foot An adapter is inserted into the socket of the probe base set and connected to this. Depending on the type of adapter you can Probe feet for single or single circle Two-circuit geothermal probes, area-optimized single-circuit or two-circuit geothermal probes with multiple tubes and for Probes are formed with Verfüllrohrhalterung.
Flächenoptimierte
Erdwärmesonden sind in der
Nach einer Variante der vorliegenden Erfindung weist der Adapter ein Einsatzstück auf, auf das eine Doppelmuffe aufgebracht ist, wobei jeweils ein Muffenbecher für den Medienzulauf und ein Muffenbecher für den Medienrücklauf vorgesehen ist. Dabei kann jeder Muffenbecher der Doppelmuffe mit einer Heizwendel für den Anschluss von Rohrleitungen versehen sein. Besonders bevorzugt ist es, die Heizwendel von einem Muffenbecher über einen Überlappungsbereich, in dem die Muffenbecher aneinander grenzen, in den zweiten Muffenbecher zu führen. Für die Flächenoptimierung von Zulauf und Rücklauf ist nach einer Variante vor gesehen, dass der Adapter ein Einsatzstück aufweist, auf den eine Doppelmuffe für den Medienzulauf und ein Muffenbecher für den Medienrücklauf aufgebracht sind. Je nach Betriebsart (Sommer- oder Winterbetrieb) kann die Fließrichtung entgegengesetzt betrieben werden, dies ermöglicht eine Anpassung der Wärmeeintrag- bzw. Wärmeaustragsflächen je nach Betriebsart der Erdwärmesonde. Auch hier kann die Doppelmuffe mit einer verbundenen Heizwendel versehen sein, so dass ein gleichzeitiges Verschweißen der Zulaufrohre möglich ist. Der Muffenbecher für den Medienrücklauf kann ebenfalls eine Heizwendel aufweisen, die getrennt mit Energie zu beaufschlagen ist. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Adapter einen Halter für ein Verfüllrohr auf, wobei das Verfüllrohr zum Einbringen der erforderlichen Bohrlochverfüllung dient und definiert positioniert werden kann.According to a variant of the present invention, the adapter has an insert on which a double sleeve is applied, wherein in each case a sleeve cup for the media inlet and a sleeve cup for the media return is provided. Each socket cup of the double socket can be provided with a heating coil for the connection of pipes. It is particularly preferred to guide the heating coil from a socket cup into the second socket cup via an overlapping region in which the socket cups adjoin one another. For the area optimization of inlet and return is seen in a variant before that the adapter has an insert on which a double sleeve for the media inlet and a sleeve cup for the media return are applied. Depending on the operating mode (summer or winter operation), the flow direction can be operated in the opposite direction, this allows adaptation of the heat input or heat discharge surfaces depending on the operating mode of the geothermal probe. Again, the double sleeve may be provided with a connected heating coil, so that a simultaneous welding of Zulrohroh is possible. The sleeve cup for the media return can also have a heating coil, which is to apply separately with energy. According to an advantageous embodiment, the adapter has a holder for a filling pipe, wherein the filling pipe serves for introducing the required borehole filling and can be positioned in a defined manner.
Die Muffenbecher besitzen am Bechermund einen zylindrischen Absatz zur Überdeckung eines eventuell vorhandenen Schutzrohransatzes, welcher bei der Vorbereitung eines Rohres mit Schutzmantel zur Schweißung entsteht. Durch diesen integrierten Absatz wird die Schutzschicht des Rohres auch über die Rohrenden sichergestellt.The Muff cups have a cylindrical shoulder for covering on the Bechermund a possibly existing protective tube approach, which in the Preparation of a pipe with protective jacket for welding arises. This integrated paragraph becomes the protective layer of the pipe also ensured over the pipe ends.
Sondenfuß-Unterteile und Adapter sind bevorzugt aus wärmeleitendem Kunststoff, beispielsweise vernetztem Polyethylen, PEX oder Polypropylen, hergestellt und können somit im Spritzguss erzeugt werden. Dies ermöglicht es, durch einfache Änderungen im Spritzgusskerndurchmesser und somit den Wanddicken Sondenfüße für unterschiedliche Druckstufen zu erzeugen.Probe foot-butts and adapters are preferably made of thermally conductive plastic, For example, cross-linked polyethylene, PEX or polypropylene and can thus be produced by injection molding. this makes possible it, by simple changes in the injection core diameter and thus the wall thickness probe feet for to generate different pressure levels.
Zum Einbringen von Erdwärmesonden werden so genannte Setzgewichte verwendet, die dem eventuell entstehenden Auftrieb entgegenwirken und den Sondenfuß in seine Endlage bringen sollen. Zu diesem Zweck weisen die Sondenfüße Aufhängemöglichkeiten, wie Ösen, Haken und dergleichen, auf.To the Introducing borehole heat exchangers become so-called setting weights used, which counteract the resulting buoyancy and bring the probe foot to its final position. To this Purpose, the probe feet have hanging options, such as eyelets, hooks and the like, up.
Dabei werden je nach Art der Erdwärmesonde und des Untergrundes unterschiedlich schwere Setzgewichte verwendet. Die bekannten Setzgewichte bestehen meist aus einem zylindrischen Vollstab aus Stahl, welcher eine entsprechende Aufnahme zum Einhängen am Sondenfuß besitzt.there Depending on the type of geothermal probe and the substrate different weights used. The known set weights usually consist of a cylindrical solid steel rod, which has a corresponding receptacle for hanging on the probe foot.
Durch diese freie Aufhängung der Setzgewichte am Sondenfuß besteht jedoch die Gefahr, dass sich der Sondenfuß mit dem Setzgewicht im Bohrloch verklemmt. Diese Gefahr ist besonders gegeben, wenn die Sonde, wie es oftmals nötig ist, bei der Einbringung teilweise angehoben werden muss. Überdies kann in den meisten Fällen die Größe, d. h. das Gewicht, des Setzgewichtes erst vor Ort ermittelt werden, wenn die Bohrung durchgeführt wurde und die endgültige Beschaffenheit des Bohrloches bekannt ist.By this free suspension of the set weights on the probe foot exists However, there is a risk that the probe foot with the set weight stuck in the borehole. This danger is especially given when the probe, as is often necessary, during insertion partially raised. Moreover, in most Cases the size, d. H. the weight, the set weight can only be determined on site, if the hole was performed and the final condition the well is known.
Dabei wird das Einbringen der Sonde erheblich vereinfacht, wenn der führende Abschnitt der Sonde eine starre Einheit bildet. Daher wird in der Praxis eine etwa 1.5 m lange Stange, die zumeist aus Stahl besteht, direkt an dem Sondenfuß zwischen den Sondenrohren fixiert, wodurch die gewünschte Versteifung geliefert wird.there the introduction of the probe is greatly simplified when the leading Section of the probe forms a rigid unit. Therefore, in practice a rod about 1.5 m long, which mostly consists of steel, directly fixed to the probe foot between the probe tubes, thereby the desired stiffener is delivered.
Die Erfindung stellt nun Setzgewichte bereicht, mit denen eine verbesserte und sicherere starre Anbindung an den Sondenfuß möglich ist. Dazu wird für eine formschlüssige Anbindung des Setzgewichtes an den Sondenfuß gesorgt, indem das Setzgewicht ein Aufnahmerohr aufweist, in das der Sondenfuß einzusetzen ist. Dadurch entsteht eine starre Einheit, die die Einbringung der Sonde ins Bohrloch erleichtert. Des Weiteren ist ein Verkippen des Setzgewichtes zum Sondenfuß nicht mehr möglich, was wiederum ein Verklemmen von Setzgewicht und Sondenfuß im Bohrloch verhindert. Gleichzeitig wird für einen zusätzlichen Schutz des Sondenfußes gesorgt, einerseits durch die Umhüllung durch das Aufnahmerohr, im Weiteren durch das Setzgewicht selbst.The Invention now provides setting weights with which an improved and secure rigid connection to the probe foot possible is. This is for a positive connection the set weight to the probe foot taken care of by the set weight has a receiving tube into which insert the probe foot is. This creates a rigid unit, the introduction of the Probe facilitated in the borehole. Furthermore, a tilting of the Setting weight for the probe foot no longer possible, which in turn jamming of setting weight and probe foot in Borehole prevented. At the same time, for an additional Protection of the probe foot taken care of, on the one hand by the cladding through the receiving tube, in the further by the setting weight itself.
Das Setzgewicht selbst besteht dazu vorzugsweise aus einer dünnen Außenschicht, welche nach einer bevorzugten Ausführungsform aus Kunststoff bestehen kann. In diese Außenschicht ist beispielsweise mittels Ringprägung ein Aufnahmerohr eingebracht, welches mit der dünnen Außenschicht fest verbunden ist. Diese Verbindung kann durch eine Verfüllung des Zwischenraumes erfolgen, aber auch über eine Schweißverbindung. Soll das Setzgewicht mit einem Sondenfuß, wie er hierin zuvor beschrieben ist, verwendet werden, entspricht der Innendurchmesser des Aufnahmerohres bevorzugt dem Außendurchmesser des Sondenfuß-Unterteils bzw. der aneinander gelegten Sondenfuß-Unterteile, je nachdem, ob eine Einkreis- oder eine Zweikreis-Erdwärmesonde aufgebaut werden soll.The Setting weight itself is preferably made of a thin Outer layer, which according to a preferred embodiment can be made of plastic. In this outer layer is For example, by means of ring embossing introduced a receiving tube, which is firmly connected to the thin outer layer is. This compound can be filled by filling the gap done, but also via a welded joint. Should the set weight with a probe foot, as it is herein previously described, corresponds to the inner diameter of the receiving tube preferably the outer diameter of the probe foot base or adjacent probe base parts, as appropriate, whether a single-circuit or a two-circuit geothermal probe constructed shall be.
Somit besteht die Möglichkeit, den Sondenfuß direkt in das Setzgewicht einzusetzen und so für eine stabile, verkippsichere Verbindung zu sorgen. Je nach Art des Sondenfußes kann dieser entsprechend tief in das Aufnahmerohr eingeführt werden, unabhängig davon, ob eine Einkreis- oder eine Zweikreis-Erwärmesonde aufgebaut wird. Oftmals ist im Sondenfuß-Unterteil bzw. im unteren Bereich eines herkömmlichen Sondenfußes eine Bohrung vorgesehen, die jetzt dazu genutzt werden kann, durch Einsetzen eines entsprechenden Stiftes, der durch das Sondenfuß-Unterteil und das Setzgewicht geführt ist, eine Einheit aus diesen beiden Komponenten zu bilden.Consequently there is the possibility of directing the probe foot in the set weight and so for a stable, tamper-proof connection. Depending on the type of probe foot this can be introduced accordingly deep into the receiving tube regardless of whether a single-circuit or a two-circuit heating probe is built. Often, in the probe foot base or at the bottom of a conventional probe foot provided a hole that can now be used by Insert a corresponding pin through the bottom of the probe base and the set weight is guided, a unit of these to form two components.
Es kann auch vorgesehen sein, das Aufnahmerohr mit zwei oder mehr Bohrungen zu versehen, die einen unterschiedlichen Abstand haben, damit an unterschiedliche Ausführungsformen eines Sondenfußes angepasst werden kann, beispielsweise für die Einkreis- oder Zweikreisausführung.It may also be provided, the receiving tube with two or more holes To provide that have a different distance, so that at different Adapted embodiments of a probe foot can be, for example, for the single-circuit or dual-circuit design.
Es kann das Setzgewicht an seinem dem Sondenfuß gegenüberliegenden Ende konisch ausgebildet sein, um eventuelle Hindernisse im Bohrloch leichter zu verdrängen bzw. zu umgehen.It can set the weight at its opposite the probe foot End conical to make any obstacles in the hole easier to displace or circumvent.
Der Gedanke des modularen Aufbaus, der schon bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sondenfuß-Unterteile wesentlich ist, kann auf die Gestaltung von Setzgewichten übertragen werden. So ist es vorteilhaft, eine Variante des Setzgewichtes zur Verfügung zu stellen, welches am freiliegenden Ende eine Bohrung aufweist, so dass ein weiteres, entsprechend ausgestaltetes Setzgewicht aufgesteckt und fixiert werden kann.Of the Thought of modular design, already in the design of the Probe base parts according to the invention is essential, can be transferred to the design of setting weights become. So it is advantageous to use a variant of the setting weight for To provide, which at the exposed end of a Has bore, so that another, appropriately ausgestaltetes Setting weight can be plugged and fixed.
Grundsätzlich können mit diesem Prinzip beliebig viele Setzgewichte in Reihe starr verbunden werden, indem Zwischenstücke verwendet werden, bei denen ein Innendurchmesser am Ende dem Außendurchmesser des Aufnahmerohres entspricht, wobei der Außendurchmesser maximal dem Außendurchmesser der Außenschicht des Setzgewicht-Hauptkörpers entsprechen sollte. In der Terminologie der Erfindung soll dabei zwischen „Adapter-Setzgewichten”, den Zwischenstücken, und „End-Setzgewichten”, die ein konisch ausgestaltetes Ende aufweisen, unterschieden werden.in principle can use this principle any number of set weights in Series rigidly connected by using intermediate pieces where an inner diameter at the end of the outer diameter of the receiving tube, wherein the outer diameter at most the outer diameter of the outer layer of the setting weight main body should correspond. In the Terminology of the invention is intended between "adapter set weights", the intermediate pieces, and "final set weights", which have a conically shaped end, can be distinguished.
Somit wird ein Sondenfuß, beispielsweise der, der zuvor beschrieben worden ist, in das Aufnahmerohr eines Adapter-Setzgewichtes eingebracht und verstiftet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Adapter-Setzgewichtes wird ein Zwischenstück aufgeschoben und verstiftet, woraufhin ein weiteres Adapter-Setzgewicht eingeschoben und ebenfalls verstiftet werden kann. Weitere Adapter-Setzgewichte können entsprechend mit Zwischenstücken aufgesetzt und verstiftet werden. Schließlich wird das End-Setzgewicht befestigt. Um die Versteifung zu erreichen, könnte auch der gesamte Satz der Setzgewichte in ein entsprechend langes ”Zwischenstück”, also eine Überwurfhülse, eingebaut werden. Somit kann mit diesem modularen Aufbau eine beliebig gewünschte Einheit aus Setzgewichten aufgebaut werden.Consequently becomes a probe foot, for example the one described previously has been introduced into the receiving tube of an adapter setting weight and pinned. On the opposite side of the adapter set weight an intermediate piece is pushed and pinned, whereupon another adapter set weight inserted and also pinned can be. Other adapter set weights can be used accordingly be placed with intermediate pieces and pinned. After all the final set weight is fixed. To achieve the stiffening, could also be the entire set of set weights in a corresponding long "intermediate piece", ie a cap sleeve, to be built in. Thus, with this modular structure an arbitrary desired unit of setting weights are constructed.
Das Gewicht der einzelnen Komponenten kann durch Füllen der Körper mit entsprechendem Material, wie Eisen oder Schwerspat, eingestellt werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, diese Füllung mit Beton zu vergießen und somit den Verbleib der Füllung in der Form sowie die Stabilisierung der gegebenenfalls vorhandenen Prägungen sicherzustellen. Eine Ausführung mit anderen Materialien, wie Stahl, Stahlbeton usw., ist auch möglich.The Weight of each component can be filled by filling Body with appropriate material, such as iron or barite, be set. It has proven to be advantageous to pour this filling with concrete and thus the whereabouts of the filling in the mold and the stabilization of the to ensure any imprints that may exist. A Version with other materials, such as steel, reinforced concrete etc., is also possible.
Die Außenschicht aus Kunststoff wirkt dabei als dämpfendes Element, was insbesondere beim Transport der Gewichte von Vorteil ist. Außerdem ist eine Beschädigung des Sondenfußes durch etwaige harte Kanten ausgeschlossen.The Plastic outer layer acts as a cushioning Element, which is particularly advantageous when transporting the weights is. There is also damage to the probe foot excluded by any hard edges.
Damit kann durch den modularen Aufbau der Setzgewichte vor Ort mit einfachen Mitteln eine Einheit erstellt werden, welche individuell auf die Anforderungen des Bohrloches abgestimmt ist. Durch die formschlüssige Anbindung an den Sondenfuß sowie die Anbindung der Setzgewichte untereinander entsteht eine starre Einheit aus Sondenfuß und Setzgewichten, was das Einbringen der Sonde in das Bohrloch erheblich vereinfacht und einem Verklemmen des Sondenfußes im Bohrloch verbeugt.In order to can be due to the modular design of setting weights on site with simple Means a unit can be created which individually on the Requirements of the well is matched. By the form-fitting Connection to the probe foot and the connection of the setting weights with each other creates a rigid unit of probe foot and Settling weights, resulting in the introduction of the probe into the well considerably simplified and jamming of the probe foot in the borehole bows.
Ein weiteres Problem bei der Verlegung von Erdwärmesonden besteht in der Gefahr der Verschmutzung des Untergrundes im großen Umfang durch das Wärmeträgermedium, die auch durch die Tiefe der Anlagen außerhalb von Wasserschutzgebieten besteht. Im Markt sind Rohrsysteme vorhanden, welche mit Hilfe einer durchgängigen leitfähigen Schicht, beispielsweise aus Aluminium, eine Verletzung einer äußeren Schutzschicht durch eine Überwachung des elektrischen Potentials erfassen können. Ein solches Rohr ist in der Regel als Dreischichtrohr aufgebaut, bestehend aus dem Druckrohr als Innenschicht, der Überwachungsschicht und der bereits angesprochenen außen liegenden Schutzschicht. Diese Rohrsysteme kommen bei Standardverlegungen in Wasserschutzgebieten und bei sensiblen Medien zum Einsatz.One Another problem with the installation of geothermal probes exists in danger of pollution of the underground in the big one Scope through the heat transfer medium, which also by the depth of the facilities outside of water conservation areas consists. In the market pipe systems are present, which with the help of a continuous conductive layer, for example made of aluminum, a violation of an outer protective layer detect by monitoring the electrical potential can. Such a pipe is usually as a three-layer pipe constructed, consisting of the pressure tube as inner layer, the monitoring layer and the already mentioned outer protective layer. These pipe systems come with standard installations in water protection areas and for sensitive media used.
Um die Verwendung solcher Rohrsysteme bei Erdwärmesonden-Anwendungen zu ermöglichen, wird ein Sondenfuß benötigt, welcher eine dichte elektrische Verbindung von zweien oder mehreren leitfähigen Schichten herstellen kann.Around the use of such piping systems in geothermal probe applications to enable a probe foot is needed which is a tight electrical connection of two or more can produce conductive layers.
Dazu sieht die Erfindung vor, bei Sondenfüßen, beispielsweise denen, die oben beschrieben sind, eine weitere Fügezone pro Rohrende vorzusehen. Mit dieser zusätzlichen Fügezone wird die äußere Schutzschicht dicht mit dem Sondenkörper verschweißt. In dem freien Raum zwischen der Fügezone der äußeren Schutzschicht und der Fügezone des innen liegenden Druckrohres wird die leitfähige Mittelschicht kontaktiert. Direkt über das Kontaktelement, beispielsweise über geschützte Leiter, kann ein weiterer Kontakt einer bzw. mehrerer Schutzschichten kurzgeschlossen werden. Durch diesen Kurzschluss der Schutzschichten wird ein für die Leckageüberwachung notwendiger elektrischer Überwachungskreis erzeugt.To provides the invention, at probe feet, for example those described above, another joining zone provide per pipe end. With this additional joining zone the outer protective layer becomes tight with the probe body welded. In the free space between the joining zone the outer protective layer and the joining zone of the inner pressure tube becomes the conductive middle layer contacted. Directly over the contact element, for example via protected ladder, another contact of one or more several protective layers are shorted. By this short circuit the protective layers become one for leakage monitoring necessary electrical monitoring circuit generated.
Durch einen gefederten Kontakt besteht die Möglichkeit, durch einfaches Einstecken der vorbehandelten Rohrenden eine dauerhafte Kontaktierung der leitfähigen Schicht sicherzustellen.By a spring-loaded contact is possible through simple insertion of the pre-treated pipe ends a permanent Ensure contacting of the conductive layer.
Dabei kann die Federeigenschaft durch die Form und einen entsprechend gewählten Werkstoff des Kontaktelements gewährleistet werden. Auch ist eine Ausführungsform denkbar, bei der eine separate Feder vorgesehen ist.there can change the spring characteristic by the shape and a corresponding ensures selected material of the contact element become. An embodiment is also conceivable in which a separate spring is provided.
Damit wird es möglich, eine Beschädigung des äußeren Schutzrohres bei der Sondeneinbringung ebenso wie beim Betrieb der Anlage zu erkennen. Insbesondere kann nun eine Online-Überwachung der Schutzschicht im direkten Betrieb der Anlage erfolgen.This will make it possible to damage the outer protective tube during probe insertion as well as during operation of the system to recognize. In particular, online monitoring of the protective layer can now take place in direct operation of the system.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.in the Below, the invention with reference to the accompanying drawings be explained in more detail.
Dabei ist:there is:
Die
Formschlussfläche
Die
optimierte Umlenkung im Sondenfuß-Unterteil
Alle
Muffenbecher
Die
Die vorliegende Erfindung stellt zahlreiche Varianten eines Sondenfußes zur Verfügung, der vor Ort bzw. werksseitig werkzeuglos zusammengesetzt werden kann. Durch das „Baukastensystem” kann der Sondenfuß je nach Einsatz und Anwendungszweck mit dem geeigneten Adapterstück als Übergang versehen werden.The The present invention provides numerous variants of a probe foot available on site or at the factory without tools can be composed. Due to the "modular system" of the Probe foot depending on the application and intended use with the appropriate Adapter piece to be provided as a transition.
Die Setzgewichte und die Leckageüberwachung können auch mit anderen Sondenfüßen als den hierin beschriebenen verwendet werden, gegebenenfalls, nachdem Anpassungen an diesen vorgenommen sind.The Setting weights and leakage monitoring can also with probe feet other than those described herein used, if necessary, after adjustments to this are made.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawing and in the Claims disclosed features of the invention can both individually and in any combination for the To be essential to the realization of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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