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Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter zur achsparallelen Fixierung mehrerer, ein Rohrbündel bildender Rohrstränge, insbesondere Erdwärmesonden, in Abstand zueinander, mit einem innenseitigen Aufnahmeraum für drei oder mehr im Rohrbündel außenseitig gelegene Rohre.
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Bei einer Geothermieanlage wird Erdwärme mit Hilfe von Rohrsonden und einer Wärmepumpe für Heizzwecke, beispielsweise für Warmwasserheizung im Haushalt, genutzt. Dabei werden zumeist vier Rohre – wobei jeweils zwei Rohre über einen Sondenkopf verbunden sind und einen Kreislauf (Vor- und Rücklauf) für das zirkulierende Wärmeträgerfluid bilden, – in bis zu 1500 m tiefe Erdbohrungen eingeführt, um Schichten zu erreichen, die geothermisch nutzbar sind. Mit den geschilderten Geothermierohren wird meist zusätzlich ein Verfüllschlauch nach unten geführt, welcher zum Einbringen eines Verfüllmaterials mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit ins Bohrloch dient.
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Ein Abstandshalter der eingangs genannten Art für ein derartiges Rohrsystem ist aus der Patentschrift
DE 10 2007 018 979 B3 bekannt. Bei dem daraus bekannten Abstandshalter zur achsparallelen Fixierung mehrerer Rohrstränge werden durch stegförmige Verbindungsteile beabstandete kreisringförmige Abschnitte verwendet, welche die Rohrstränge des Rohrbündels außenseitig zumindest teilweise formschlüssig umgreifen. Dabei ist jeder kreisringförmige Abschnitt mindestens mit einem sich radial nach außen erstreckenden rippenförmigen Abstandsteil verbunden, über welches das Rohrbündel zentrisch innerhalb der Erdbohrung abstützbar ist, so dass sich ein genau definierter Ringspalt zwischen dem Rohrbündel und der Bohrlochwandung ergibt.
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Die Haftreibung des Abstandshalters am Rohrbündel, die allein durch das teilweise formschlüssige Umgreifen der außen liegenden Rohrstränge bewirkt wird, erweist sich jedoch nicht bei allen Anwendungsfällen als hinreichend stark, um das Verrutschen des Abstandshalters entlang des Rohrstranges zu verhindern. Aus diesem Grund muss in der Praxis typischerweise Klebeband zur zusätzlichen Befestigung des Abstandshalters am Rohrbündel verwendet werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Abstandshalter der eingangs genannten Art die Rutschfestigkeit zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Abstandshalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in mindestens einer von seinen zum Anliegen an den Rohren bestimmten Zonen ein oder mehrere Bremselemente aus einem Material aufweist, das einen höheren Reibungskoeffizienten besitzt als der Werkstoff, aus dem der übrige Abstandshalter gebildet ist.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Bremselement als ein Puffer ausgebildet, der in den für die Rohre bestimmten Aufnahmeraum hineinragt. Bei dieser Ausführungsform liegen die Rohrstränge bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Abstandshalters, d. h. wenn die Rohrstränge den für sie bestimmten Aufnahmeraum im Inneren des Abstandshalters ausfüllen, mit einem erheblichen Druck an dem mindestens einen Bremselement an, was seine Reibungswirkung maximiert.
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Alternativ dazu ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel das mindestens eine Bremselement als Beschichtung eines Teils der Oberfläche des Abstandshalters ausgebildet. Vorteile einer solchen Ausführungsform sind zum einen die Einfachheit der Herstellung und zum anderen eine große Reibungsfläche zwischen dem Abstandshalter und dem Rohrbündel bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Abstandshalters.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Abstandshalter ein oder mehrere Presselemente auf, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Abstandshalters mit Druck an der Rückseite von dem mindestens einen Bremselement anliegen und dieses dadurch in den für die Rohre bestimmten Aufnahmeraum hineinragen lassen. Beispielsweise wird bei einem Abstandshalter mit einer zusammenzuschließenden Schnittstelle ein solches Presselement auf der einen Anschlussseite ausgebildet sein, während sich auf der anderen Anschlussseite die Rückseite des mindestens einen Bremselements befindet, gegenüber dem Presselement angeordnet.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandshalter aus zwei identischen Abstandshalterhälften zusammengesetzt. Im zusammengebauten Zustand des Abstandshalters sind die zwei identischen Abstandshalterhälften zueinander spiegelverkehrt montiert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform drückt beim Zusammensetzen der beiden Abstandshalterhälften ein Presselement gegen die Rückseite des an der gegenüberliegenden Abstandshalterhälfte angeordneten Bremselements.
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Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch einen eingangs beschriebenen Abstandshalter, der erfindungsgemäß ein oder mehrere sich radial nach außen erstreckende und radial federnde Abstandsteile aufweist. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Abstandshalters wird das Rohrbündel mittels der Abstandsteile, die typischerweise außenseitig am Abstandshalter angebracht sind, innerhalb der Bohrung abgestützt, typischerweise zentrisch. Die erfindungsgemäße radiale Flexibilität einer solchen Zentrierung des Abstandshalters (und damit des Rohrbündels) im Bohrloch hat gegenüber einem Abstandshalter mit starren rippenförmigen Abstandsteilen den Vorteil, dass unvermeidliche Unebenheiten in der Bohrung ausgeglichen werden und ein Einbringen des Rohrbündels ins Bohrloch ohne Komplikationen gewährleistet wird.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Abstandsteil des Abstandshalters als ein sich in axialer Richtung erstreckender und radial federnder Steg mit angebundenem Bogen als Gleitschiene ausgebildet. Dadurch werden eine hohe Flexibilität in radialer Richtung und gleichzeitig gute Gleiteigenschaften des mindest einen Abstandsteils gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist das mindestens eine Abstandsteil am Abstandshalter unlösbar montiert, insbesondere irreversibel verrastet. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn der Abstandshalter zum Einbringen und Fixieren von Rohrbündeln in Bohrungen mit verschiedenen Innendurchmessern verwendet werden soll. Je nach Innendurchmesser der Bohrung können bei dieser Ausführungsform Abstandsteile mit passender Abmessung in radialer Richtung am selben Abstandshalter irreversibel verrastet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der Möglichkeit einer kompakten Lagerung des Abstandshalters für die Zeiten, in denen er nicht eingesetzt wird, beispielsweise zum Transport oder zum Aufbewahren. Man kann zu diesem Zweck den mindestens einen Abstandsteil und den Abstandshalter voneinander getrennt lagern.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr einen beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Abstandshalter mit zwei identischen Abstandshalterhälften, der an einem Rohrbündel angebracht und in einem Bohrloch angeordnet ist; und
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2 eine perspektivische Ansicht des Abstandshalters aus 1 im nicht zusammengebauten Zustand.
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1 zeigt den Querschnitt einer Bohrung 13 mit einem Abstandshalter 1, der gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus zwei Abstandshalterhälften 2, 3 zusammengesetzt ist. Die identischen und zueinander spiegelverkehrt montierten Abstandshalterhälften 2, 3 sind in der Figur in der oberen bzw. in der unteren Halbebene zu sehen und sind jeweils mittels einer Verschlusseinheit 4 mit der anderen Abstandshalterhälfte 2 bzw. 3 verbunden, vorzugsweise auch nicht wieder lösbar, damit sich die Abstandshalterhälften 2, 3 beim Einführen des Abstandshalters 1 in das Bohrloch 13 nicht voneinander lösen können.
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Der starr ausgebildete Abstandshalter 1 ist um ein Rohrbündel gelegt, das aus vier außenseitig gelegenen Rohrsträngen 5 und einem darin mittig verlaufenden Verfüllschlauch 6 besteht. Durch den Abstandshalter 1 wird das Rohrbündel in einer in 1 dargestellten quadratischen Stellung gehalten. Die Rohrstränge 5, die beispielsweise jeweils paarweise einen Vor- und Rücklauf einer Erdwärmesonde bilden, sind voneinander durch Vorsprünge 7 des Abstandshalters 1 beabstandet.
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Jede der identischen Abstandshalterhälften 2, 3 weist erfindungsgemäß jeweils ein Bremselement in Form eines Puffers 8 auf, der aus einem Material mit einem höheren Reibungskoeffizienten als der Werkstoff des Abstandshalters 1 gebildet ist. Mittels jeweils eines Presselements 9, das im zusammengebauten Zustand des Abstandshalters 1 auf die Rückseite 8a (siehe 2) des jeweiligen Puffers 8 drückt, liegt der Puffer 8 mit einem erheblichen Druck am jeweiligen Rohrstrang 5 an. Dies erzeugt eine hohe Haftreibung zwischen dem Abstandshalter 1 und den Rohrsträngen 5 des Rohrbündels, die für die Rutschfestigkeit des Abstandshalters 1 am Rohrbündel sorgt. Die beiden Puffer 8 sind vorzugsweise aus einem Gummimaterial, wie z. B. aus NBR (Nitrile Butadiene Rubber).
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Weiterhin weist der Abstandshalter 1 vier Abstandsteile 10 auf, die in der 1 jeweils mittig auf der Außenseite des von den beiden Abstandshalterhälften 2, 3 gebildeten Quadrats angeordnet sind. Jedes Abstandsteil 10 (deutlicher in der perspektivischen Ansicht der 2 zu erkennen) besteht aus einem sich in axialer Richtung der Bohrung 13 erstreckenden und radial federnden Steg 11 mit einem außenseitig angebundenen Bogen 12 als Gleitschiene.
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Die Abstandsteile 10 haben die Funktion, das Rohrbündel in der Bohrung 13 im Abstand zur Bohrlochwandung 14 abzustützen, beispielsweise zentrisch, und ein problemloses Einbringen des Rohrbündels ins Bohrloch zu gewährleisten. Die radiale Flexibilität der Abstandsteile 10 sorgt für einen Ausgleich der immer vorhandenen Unebenheiten in der Beschaffenheit der Bohrlochwandung 14. Dabei ist die Anordnung der Abstandsteile 10 in der Mitte zwischen den jeweiligen Ecken des Abstandshalters 1 besonders vorteilhaft, weil sie einer maximalen radialen Ausdehnung der Bögen 12 in einem vorgegebenen Bohrloch 13 entspricht und damit eine größtmögliche Federung und Stabilität durch die Abstandsteile 10 gewährleistet.
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Die Abstandsteile 10 können integral an den Abstandshalterhälften 2, 3 angeformt sein oder, wie in 1 gezeigt, an den Abstandshalterhälften 2, 3 mittels nicht wieder lösbarer, d. h. irreversibel verrasteter Clipverbindungen 15 montiert sein, damit sich die Abstandsteile 10 beim Einführen des Abstandshalters 1 in das Bohrloch 13 nicht ablösen können. Die vier Abstandsteile 10 wie auch die beiden Abstandshalterhälften 2, 3 sind vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie z. B. aus PE (Polyethylen).
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In der 2 ist der Abstandshalter 1 aus 1 im ausgebauten und in zwei identische Abstandshalterhälften 2, 3 zerlegten Zustand dargestellt.
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Dementsprechend sind die beiden Verschlusseinheiten 4 aus 1, mittels deren die beiden Abstandshalterhälften 2, 3 in 1 verbunden sind, in 2 als gelöst dargestellt und weisen jeweils eine Rastzunge 4a mit sägezahnförmiger Rastkontur und ein Gegenstück 4b mit einer schmalen Rastöffnung auf, durch die die Rastzunge 4a beim Zusammensetzen der beiden Abstandshalterhälften 2, 3 durchgeschoben wird, um die beiden Abstandshalterhälften 2, 3 miteinander zu verrasten.
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Der Puffer 8, der in 2 für die Abstandshalterhälfte 2 besonders deutlich zu erkennen ist, weist eine konusförmig ausgebildete Rückseite 8a auf. Auf der dem Puffer 8, bzw. seiner Rückseite 8a, gegenüber liegenden Seite der zweiten Abstandshalterhälfte 3 befindet sich das Presselement 9, in 2 in Form einer Presshülse ausgebildet. Beim Zusammensetzen der beiden Abstandshalterhälften 2, 3 wird das Presselement 9 Druck auf die Rückseite 8a des Puffers 8 derart ausüben, dass der Puffer 8 teilweise in den für die Rohrstränge 5 bestimmten Aufnahmeraum 16 im Inneren des Abstandshalters 1 hineinragen wird. Derartige Konstruktion sorgt bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Abstandshalters 1 gemäß 1 für einen erheblichen Druck zwischen dem Puffer 8 und dem betroffenen Rohrstrang 5, was für eine hohe Haftreibung zwischen dem Abstandshalter 1 und dem Rohrbündel führt.
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An jeder Abstandshalterhälfte 2, 3 sind zwei Abstandsteile 10 mittels einer irreversibel verrasteten Clipverbindung 15 montiert. Jedes Abstandsteil 10 weist einen aus der 2 deutlich zu erkennenden sich in axialer Richtung erstreckenden und radial federnden Steg 11 mit angebundenem Bogen 12 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007018979 B3 [0003]
