DE102010054514A1

DE102010054514A1 - Fixier - sowie Zentrierelement für wenigstens zwei Rohrpaare von Erdwärmesonden

Info

Publication number: DE102010054514A1
Application number: DE102010054514A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Fixier- sowie Zentrierelement für Rohrpaare von Erdsonden für die Wärmegewinnung aus dem Erdreich. Dabei dient ein längsgeschlitztes Rohr zur seitlichen Aufnahme von sternförmig abstehenden, federelastischen, längs ausgerichteten Flügeln, in deren dreieckförmigen Flankenräumen die Rohrpaare angeordnet und dort fixiert sind. nachdem das Rohr über den Längsschlitz auf den Verpressschlauch aufgeclipt ist. Die Flügel weisen dabei bogenförmige Gestalt auf und deren Ausbauchung ist so bemessen, dass sie die Rohrpaare in einem Bohrloch zentrieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fixier- sowie Zentrierelement für wenigstens zwei Rohrpaare von Erdwärmesonden mit einem mittig zwischen den Rohrpaaren angeordneten Verpressschlauch, wobei die Rohrpaare und der Verpressschlauch ein Rohrbündel bilden.
Ein solches Element ist aus der DE 10 2007 018 979 B3 bekannt. Diese bekannte Einrichtung weist einen Abstandshalter zur achsparallelen Fixierung mehrerer Erdwärmesonden auf, die in einer Erdbohrung anzuordnen sind.
Die Fixierwirkung wird dadurch erreicht, dass die Rohre halbkreisförmig von einem Formteil umgriffen sind, welches Abstandselemente aufweist, die sternförmig nach außen weisen. Diese nach außen weisenden Abstandselemente sind fest mit dem Formteil verbunden, und somit relativ wenig in der Lage bei Unregelmäßigkeiten von Bohrlochquerschnitten, die sich zwangsläufig in einem solchen, nahezu 100 Meter tiefen Bohrloch ergeben, auszuweichen. Durch diese relativ unelastische Anordnung ist ein Einbringen eines Rohrbündels in ein Bohrloch außerordentlich schwierig und erfordert ein wiederholtes Nachobenziehen des Rohrbündels und erneutes Einbringen. Besonders nachteilig dabei ist, dass durch Verkeilen dieser Abstandselemente ein Einbau des Rohrbündels unmöglich wird.
Aus der USPS 2,845,128 ist eine Zentriervorrichtung für ein Einzelrohr in einem Aufnahmerohr bekannt, bei dem zwischen Endbereichen nach außen bauchende Flügel angeordnet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Fixier- sowie Zentrierelementes, das fertigungstechnisch außerordentlich einfach gebaut ist, welches die Funktion der Fixierung der Rohrpaare zueinander und zu dem Verpressschlauch einerseits ermöglicht sowie die Zentrierung des aus den Rohrpaaren und dem Verpressschlauch gebildeten Rohrbündels zur Bohrlochwandung hin andererseits gewährleistet, und welches ein nahezu störungsfreies Einbringen des Rohrbündels in ein Bohrloch erlaubt. Außerdem soll eine thermische Trennung der Sondenrohre zuverlässig gewährleistet sein Dies erreicht die Erfindung mit den Maßnahmen, wie sie im Kennzeichen des Anspruches 1 formuliert sind. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen aufgeführt.
Das Wesen dieser Erfindung liegt also in der Erkenntnis, dass ein für die Zentrierung eines Rohres in einem Aufnahmerohr bekanntes elastisches Zentrierelement durch Anwendung weiterer Modifikationen gleichzeitig als Fixierelement weiterer achsparallel geführten Rohre dient.
Die benachbart nach außen gebauchten, elastischen Flügel der bekannten Vorrichtung bilden zwischen sich dreieckförmige Räume, die in geradezu idealer Weise dazu geeignet sind zusätzlich Rohre aufzunehmen, die sich dort mit einfachen Mitteln fixieren lassen.
Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn das Fixier-, sowie Zentrierelement mit den nach außen ragenden, elastischen Flügeln aus Kunststoff besteht und einstückig im Spritzgießverfahren hergestellt ist. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass durch bekannte Ziehwerkzeuge in der Formenkonstruktion diejenigen Freiräume und Öffnungen in das Gussteil einbringbar sind, die zur Schaffung der nach außen bauchenden Flügel sowie Öffnungen zur Aufnahme weiterer Elemente z. B. Spannelementen dienen.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht die Schaffung des Fixier- sowie Zentrierelementes als einstückig z. B. gespritztes Rohr vor, in dessen rohrförmigem Mittenbereich, also des Bereiches zwischen den beiden Endbereichen Freiräume eingebracht werden, die Stege schaffen, die unter Bildung der elastischen Flügel nach außen bauchen, sofern die Endbereich aufeinanderzugedrückt werden. Auch eine leichte, gewissermaßen richtungsgebende Vorformung der Stege in radiale Richtung, sowie das Festlegen von unterschiedlichen Dickenbereiche, z. B. der die Flügel bildenden Stege zur Schaffung definierter Elastzität ist bei diesem Verfahren problemlos möglich.
In die Kategorie der besonderen günstigen Fertigungstechniken gehört auch die Herstellung des Fixier- bzw. Zentrierelementes unter Verwendung eines flächigen Bauteils, in das z. B. durch Stanzung oder Fräsung die notwendigen Freiräume bzw. Öffnungen eingebracht werden. Dieses flächige, vorgefertigte Teil lässt sich mit einfachsten Mitteln z. B. über eine erwärmte Rohrform zu einem Rohr biegen. Die Erwärmung des Formrohres sollte dabei 140°C nicht überschreiten sofern z. B. Polystyrol als Werkstoff verwendet wird, der im übrigen eine ausgezeichnete Elastizität aufweist.
Unter dem oben bereits mehrfach genannten Verpressschlauch ist ein Rohr zu verstehen, durch das nach erfolgtem Einbringen der Erdsonden in ein Bohrloch ein Verfestigungsmittel, ähnlich einer Betonmischung in dasselbe von unten nach oben fortschreitend gedrückt wird. Dabei erfolgt eine vollständige Verfüllung des Bohrloches, sodass Querverbindungen unterschiedlicher Grundwasserstockwerke unterbrochen sind. Außerdem wirkt die Verfüllung als Wärmeleiter zwischen Erdreich und Rohrsonden.
Alternativ zu den oben beschriebenen Herstelltechniken die zu einem einstückigem Element führen, kann das Fixier- bzw. Zentrierelement auch mehrteilig hergestellt werden.
Dabei wird ein längsgeschlitztes Rohr verwendet, auf dessen Endbereichen die Enden vorgefertigter Flügel unter Zuhilfenahme bekannter Verbindungstechniken aufgebracht werden.
Dabei müssen die vorgefertigten Flügel bereits eine solche Ausbauchung aufweisen, die für die entsprechende Zentrierung erforderlich ist.
Zur Befestigung eignen sich hier Klebemittel, es ist aber auch ein Vernieten bzw. eine Art Druckknopftechnik möglich. Auch ein Spiegelschweißen ist zur Befestigung dieser separat gefertigten Flügel denkbar.
Aus der Praxis ist es bekannt, dass Monteure beim Einbringen des Rohrbündels in ein Bohrloch nur sehr ungern Fixierelemente verwenden, wenn deren Handhabung mit Schwierigkeiten verbunden ist. Dies führt dazu, dass die behördlich streng geforderte Verwendung derartiger Fixiermittel ausbleibt, was dann u. U. zu den inzwischen bekannten Störungen führen kann.
Hier bietet eine Variante des Fixier- sowie Zentrierelementes nach dieser Erfindung die Möglichkeit diese bereits herstellerseitig in einer Vormontagephase auf dem Verpressschlauch anzubringen, und zwar in einem Zustand, bei dem die Flügel noch nicht nach außen geformt sind. Dadurch ist der Querschnitt der Verpressrohre durch die Aufnahme dieser Elemente nicht wesentlich vergrößert und es ist durchaus ein Aufwickeln auf eine Transportrolle und Transportieren dieses Schlauches mit aufgesetzten Fixier- sowie Zentrierelementen möglich.
Dabei müssen diese Elemente einseitig mit dem Verpressschlauchr verklebt sein, damit sie sich während der weiteren Bearbeitung sowie des Transportes nicht verschieben.
Erst am Montageort hat der Monteur lediglich das nicht verklebte Teil des Fixier- bzw Zentrierelementes in Richtung des verklebten Teiles unter Ausbauchung der Stege und damit Schaffung der Flügel zu verschieben, diese Position zu fixieren, die Rohrsondenpaare in die durch die Flügel gebildeten Räume einzulegen, diese ebenfalls zu fixieren und das dabei entstehende Rohrbündel in das Bohrloch einzubringen Neben der montagetechnisch günstigen Vorgehensweise ergibt sich bei dieser Vorgehensweise der nicht unerhebliche Vorteil, dass die Forderungen der Behörden problemlos erfüllt werden können, wodurch ein hohes Maß an Sicherheit beim Einbringen dieser Erdwärmesonden gegeben ist.
Anhand von Figuren soll der Gegenstand beispielhaft erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 ein im Spritzgiessverfahren hergestelltes Fixier- sowie Zentrierelement,
2 das in 1 gezeigte Element, verbunden und fixiert mit Rohrpaaren und Verpressschlauch
3 eine Draufsicht auf das Rohrbündel gem. 2, montiert in einem Bohrloch
4 eine Draufsicht auf ein Plattenteil als Ausgangsteil einer weiteren Herstellungsvariante, und
5 ein Fixier- sowie Zentrierelement, hergestellt nach der in 4 gezeigten Variante, jedoch in einem Zustand, bei dem die Flügel noch nicht gebildet sind In 1 ist mit 1 das Fixier- sowie Zentrierelement bezeichnet. Dieses ist im Spritzgießverfahren hergestellt und weist ein mit Längsschlitz 5 versehenes Rohr 2 mit Endbereichen 3 und 4 auf. An die Endbereiche sind bogenförmig nach außen bauchende Flügel 6 bis 9 angespritzt, wobei das Maß der Ausbauchung dem Bohrlochdurchmesser des Bohrloches entspricht, in das die Erdsonden eingebracht werden sollen. Der Längsschlitz 5 erlaubt das Aufclippen des Elementes auf einen Verpressschlauch.
In 2 ist das Fixier- sowie Zentrierelement auf den Verpressschlauch 14 geclippt und mit den Rohrpaaren 10, 11, sowie 12 und 13 verbunden. Dabei liegen die Rohrpaare in den dreieckförmigen Flankenräumen der nach außen bauchenden Flügel.
Ein Spannband 15 mit Klettverschluß 16 (3) fixiert die Rohre, sodass ein Verschieben aus dieser Montageposition nicht mehr möglich ist. Als Spannband eignet sich hier ein Kabelhalteband mit oder ohne Klettverschluß. Es ist aber durchaus auch denkbar das Spannband als integrales Teil mitzuspritzen, was die Handhabung deutlich erleichtert. Damit ist ein Rohrbündel 17 geschaffen, das zum Einbau in ein Bohrloch 18 (3) fertig vorbereitet ist.
Einen solchen Einbauzustand zeigt die 3.
In 4 ist mit 20 eine Platte gezeigt, die eine Dicke von 3 mm, eine Höhe von 350 mm und eine Breite von 100 mm aufweist, sofern es sich um einen Verpressschlauch mit einem Durchmesser von 32 mm handelt, auf den das Fixier- sowie Zentrierelement aufzubringen ist. In diese sind Freiräume, d. h. Ausschnitte 21 bis 23 z. B. durch Fräsung eingebracht. Dadurch sind Stege 24 bis 27 geschaffen, die durch späteres Ausbauchen die Flügel zum Zentrieren bilden. Die Stege sind zwischen Endbereichen 28 bzw. 29 angeordnet. Mit 30 und 31 sind Öffnungen gekennzeichnet, die zur Aufnahme von Spannmitteln, im einfachsten Fall eines kräftiger Bindfaden vorgesehen sind.
Laschen 32 und 33 in den Endbereichen 28 und 29 weisen Schlitzöffnungen 34 und 35 auf Auf der gegenüberliegenden Seite der Endbereiche sind pilzartige Erhebungen 36 und 37 angeordnet. Damit lassen sich die Elemente auf dem Verpressschlauch fixieren, nachdem sie auf denselben aufgeclipt sind. Dies geschieht dadurch, dass die Öffnungen 34 und 35 druckknopfartig auf die pilzartigen Erhöhungen 36, 37 gedrückt werden. Es lassen sich aber auch andere Befestgungsmittel anwenden, z. B. Kabelhaltebänder mit oder ohne Klettverschluss.
Die 5 zeigt die Platte als Rohr gebogen, mit seitlichem Schlitz 38 Die Rohrpaare, wie in 2 gezeigt, sind unten strömungstechnisch miteinander verbunden, wie die strichlierte Darstellung zeigt.
Oben sind die Rohrpaare strömungsmäßig so verschaltet, dass die durch die Rohrpaare strömende Flüssigkeit parallel in diese eintritt und nach vorangegangener Wärmeaufnahme aus denselben wieder parallel austritt.
Der austretende Strang ist mit dem Verdampfer eines Wärmepumpenkreislaufes verbunden, der mittels Kompression die Wärme aus diesem Strömungskreis entzieht und zu Heizzwecken weiterverwendet.
Dies für den Fall, dass geheizt werden soll. Soll gekühlt werden, sind die Rohrpaare strömungstechnisch mit dem Kondensator des Wärmepumpenkreislaufes verbunden, sodass die Wärme aus dem Klimatisierungskreislauf aufgenommen und in das Erdreich eingebracht wird. Dies ist nicht nur theoretisch möglich, sondern bereits bei zahlreichen Anwendungen in südlichen Ländern so praktiziert.
Statt einer Herstellung das Fixier- sowie Zentrierelementes in einem Verfahren, das zu einem einstückigen Element führt, ist auch ein solches denkbar, bei dem die Flügel separat gefertigt sind und anschließend mit einem auf das Verpressrohr aufzuclippende Trägerrohr, das in Längsrichtung geschlitzt ist, mit marktbekannten Techniken verbunden sind.
Zu diesen marktbekannten Techniken zählen beispielsweise: Klebung, Nietung Klemmung eine Schwalbenschwanz-Verbindungstechnik oder Spiegelschweißung Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Lösung, bei der nur an einem Endbereich des geschlitzten Rohres (2) Flügelstummel befestigt ist, deren fingerähnliche Abspreizung die Zentrierung im Bohrloch bewirken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007018979 B3 [0002]
US 2845128 [0004]

Claims

Fixier- sowie Zentrierelement für wenigstens zwei Rohrpaare von Erdwärmesonden mit einem mittig zwischen den Rohrpaaren angeordneten Verpressschlauch, wobei die Rohrpaare und der Verpressschlauch ein Rohrbündel bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixier- sowie Zentrierelement (1) aus einem mit Längsschlitz (5) versehenen, auf den Verpressschlauch (14) anbringbarem Rohr (2) mit bogenförmig nach außen ragenden Flügeln (6 bis 9)) besteht, zwischen deren seitlichen Flanken die Rohrpaare (10, 11 sowie 12, 13) unter Bildung eines Rohrbündels angeordnet und fixierbar sind, und welche Flügel soweit nach außen ragen, dass sie das Rohrbündel radial in einem Bohrloch (18) zentrieren.
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (6 bis 9) federelastisch ausgebildet sind.
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe im Spritzgießverfahren hergestellt ist.
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixier- sowie Zentrierelement Rohrendabschnitte (28, 29, 4 u. 5) mit zwischen sich angeordneten Stegen (24, 27, 4 u. 5) aufweist und die Flügel durch Zueinanderdrücken der Endbereiche und damit Ausbauchen der nun zu Flügel werdenden Stege erfolgt
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Stegen während des Spritzvorganges eine leichte Wölbung in radialer Ausrichtung aufgeprägt wird
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe aus einem flächigem Bauteil herausgearbeitet ist, in das die die Stege bildenden Freiräume sowie weitere Funktionsöffnungen durch mechanische Bearbeitungstechniken, z. B. Fräsen, eingebracht sind und dass das so vorbearbeitete Teil zu dem endgültigem Element gebogen ist (5).
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbereiche (28, 29, 4 u. 5)) in der die Flügel bildendenden Position mittels Verbindungselement (21) fixierbar sind.
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel separat gefertigt sind und in den Endbereichen eines längsgeschlitzten Rohres durch an sich bekannte Befestigungstechniken mit demselben verbunden sind.
Fixier- sowie Zentrierelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Vorkonfektionierphase in für die Zentrierung des Verpressrohres notwendigen Abständen auf den Verpressschlauch aufgebracht und ein Endbereich desselben durch Klebung mit diesem verbunden ist, wobei das Erzeugen der Flügel durch axiales Drücken des nicht verklebten Bereiches in Richtung des verklebten Bereichs am Ort des Einbringens des Rohrbündels in das Bohrloch erfolgt.
Fixier- sowie Zentrierelement nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der an den beiden Endbereichen (3, 4) des Rohres (2) befestigten Flügel (6 bis 9) einseitig befestigte und radial abstehende Flügelstummel als Zentrierelemente vorgesehen sind.