DE102015001388A1 - Apparatus for recovering deep earth heat by means of an "earth-resisting deep-earth heat collector" with weight-reduced geothermal heat transfer line by prestressing - Google Patents
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Abstract
Diese zum deutschen Patent angehobene Gebrauchsmusterschutzanmeldung AZ. 20 2014 002 215.1 zeigt die Konstruktionsmerkmale eines erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektors (5) welcher neben seiner Funktion Erdwärme fördern zu können, auch die nachfolgend aufgeführten Randbedingungen in vollem Umfang mit abdeckt um überhaupt genehmigungsfähig zu werden. Randbedingungen • Grundwasserschutz. • Sicherheit gegen Erdbewegungen für den jeweiligen Einsatzort. • Auflagerpunkte für den Einbau der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) welche einem Ziehvorgang nicht im Wege stehen. • Gewichtsreduzierung der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) • Die Ziehmöglichkeit und das Wiedereinbauen der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) • Hinterpressungsmöglichkeit zur Erhöhung der Haftzugreibung zwischen Mantelrohr und Gebirge. Wie diese Randbedingungen konstruktiv abgedeckt werden sollen wurde ausführlich im Erläuterungsbericht, der Figurenbeschreibung und der 1 bis 9 zeichnerisch dargestellt, beschrieben und erläutert. Die Abdeckung aller Randbedingungen bei einem solchen Tiefenerdwärmekollektor ist die Hauptaufgabe dieser Schutzanmeldung.This German utility patent application AZ. 20 2014 002 215.1 shows the design features of an earth-resisting deep earth heat collector (5) which in addition to its function to be able to produce geothermal energy, also fully covers the following boundary conditions in order to be able to approve. Boundary conditions • Groundwater protection. • Safety against earthmoving for the respective place of use. • Support points for the installation of the geothermal heat transfer line (5.3) which do not impede a pulling process. • Reduction of the weight of the geothermal heat transport pipe (5.3) • The possibility of pulling and re-installing the geothermal heat pipe (5.3) • Backpressure possibility to increase the adhesive pull between casing and mountain. How these boundary conditions are to be covered constructively was described in detail in the Explanatory Report, the description of the figures and Figures 1 to 9, described and explained. The cover of all boundary conditions in such a deep earth heat collector is the main task of this protection application.
Description
1.0 Vorwort1.0 Foreword
In dieser Gebrauchsmusterschutzanmeldung geht es ausschließlich darum die Konstruktion eines Tiefenerdwärmekollektors so vorzunehmen, dass er nicht nur seine Aufgabe als Erdwärmetransporteur erfüllt, sondern auch die Randbedingungen abdeckt welche vom Markt gefordert werden, welche da sind:
- a) Grundwasserschutz beim Lastfall ”Rohrbruch” (Wärmeträger Öl o. ä.)
- b) Sicherheit gegen Erdbewegungen (kleine und mittlere Erdbeben).
- c) Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung in der Überbrückungsstrecke
- d) Gewichtsreduzierung und Lastabtragungen der Erdwärmeabtransportleitung durch Vorspannung.
- e) Das Einbauen der Erdwärmeabtransportleitung in unzugänglichen Tiefen.
- f) Temperaturänderungen und damit verbundene Längenänderungen.
- g) Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabführleitung,
- h) Öffnungsspalt/Möglichkeit zur Einbringung von Verpressungsmaterials zwischen Gebirge und Mantelrohr über das Rohrgelenk.
- a) Groundwater protection in case of load "pipe break" (heat transfer oil or similar)
- b) Safety against earth movements (small and medium earthquakes).
- c) Stability enhancing thermal insulation in the bridging path
- d) Weight reduction and load transfer of the geothermal discharge line by bias.
- e) Installing the geothermal heat pipe at inaccessible depths.
- f) temperature changes and related changes in length.
- g) The removal and replacement of the geothermal heat pipe,
- h) opening gap / possibility for introducing Verpressungsmaterials between mountains and jacket pipe over the pipe joint.
Zur Abdeckung dieser zusätzlichen Randbedingungen entstand neben dem angedachten Tiefenerdwärmekollektor (
3.0 Kurzabriss der Naturgesetze bezogen auf die Konstruktion eines ”Erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor”3.0 Brief outline of the laws of nature relating to the construction of an "earth-resisting deep-earth heat collector"
3.1 Naturgegebenheiten3.1 Natural conditions
- • Es ist bekannt, dass mit immer größer werdender Tiefe das Gebirge immer heißer wird, bis es nach ca. 50. Km Tiefe auf den flüssigen Erdkern trifft. Dadurch entsteht ein ständiger Wärmefluss vom Erdinneren in Richtung der Erdoberfläche.• It is known that with increasing depth, the mountains get hotter and hotter, until after about 50. Km depth it hits the liquid core. This creates a constant flow of heat from the Earth's interior towards the Earth's surface.
-
• Die Materialwahl und dessen Dicke, in Verbindung mit dessen Artgewicht und den Auflagerabständen beeinflussen das Gewicht des erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor (
5 ) in dessen Teilbereich.• The choice of material and its thickness, in connection with its type weight and the bearing distances, influence the weight of the earth-resisting deep-earth heat collector (5 ) in its subarea. - • Erdbeben sind unkontrollierte horizontale Erdbewegungen, welche auf einen Tiefenerdwärmekollektor einwirken können. Diesem Tatbestand muss schon im Vorfeld der Konstruktion Rechnung getragen werden. Sie sind in Deutschland nicht sehr häufig und nicht so ausgeprägt aber dieser mögliche Lastfall zu ignorieren ist, bei den hohen Erstellungskosten, sträflicher Leichtsinn.• Earthquakes are uncontrolled horizontal earth movements that can affect a deep earth heat collector. This fact must be taken into account in advance of the construction. They are not very common in Germany and not so pronounced but to ignore this possible load case is, with the high creation costs, criminal lightheartedness.
3.2 Zur Anwendung kommende Naturgesetze: 3.2 Natural Laws Applicable:
-
– Für die Verfahrenstechnik –
- a. Das Gesetz der kommunizierenden Röhre.
- b. Das Massengleichheitsprinzip.
- c. Die thermische Kontakttransmission erweitert zur Ableitung der Mindestabteufwinkel.
- d. Ausdehnung aller Werkstoffe bei thermischer Erhöhung.
- a. The law of the communicating tube.
- b. The mass equality principle.
- c. The thermal contact transmission expands to derive the Mindestabteufwinkel.
- d. Expansion of all materials with thermal increase.
3.2.1 Kurzerläuterungen zu den angesprochenen Naturgesetzen3.2.1 Short explanations to the mentioned laws of nature
3.2.1.1 – Allgemeines –3.2.1.1 - General -
Es ist bekannt das Verfahrenstechniken, welche auf der Ableitung von Naturgesetzen beruhen, patentrechtlich nicht geschützt werden können. Dennoch müssen die in Frage kommenden Naturgesetze hier kurz angerissen werden, damit der Betrachter erkennt, warum die Konstruktion des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektors (
3.2.1.2 Punkt a bis d3.2.1.2 points a to d
- • Die Naturgesetze der Punkte a und b sind in der Technik hinreichend bekannt.• The laws of nature of points a and b are well known in the art.
-
• Das Naturgesetz der thermischen Kontakttransmission bedarf es einer Ergänzung hinsichtlich des Abteufwinkels beim Einsatz mehrerer Tiefen-Erdwärmekollektoren (
1 +5 ), welche an der Erdoberfläche in einem Kreis zusammen geschlossen wurden.• The natural law of thermal contact transmission needs to be supplemented with regard to the drilling angle when using several deep geothermal collectors (1 +5 ), which were closed together on the earth's surface in a circle.
Durchführung und Ableitung der Ergänzung Aus (
- • Die Wärmeübertragung beruht darauf, dass die Molekühle mit größerer thermischer Energie einen Teil ihrer Energie an das Nachbarmolekühl mit geringerer thermischer Energie bei der Berührung übertragen. Ein Wärmefluss von a nach b erfolgt, bis diese sich thermisch ausgeglichen haben. Erfolgt eine gleichbleibende und ständige Wärmeentnahme, stellt sich im Untergrund ein Temperaturabsenkungstrichter ein, welcher den Wärmefluss von A nach B steuert. – Zitatende –
- • The heat transfer is based on the fact that the molecules with higher thermal energy transfer part of their energy to the neighbor molecule with less thermal energy at the touch. A heat flow from a to b takes place until they have thermally balanced. If there is a constant and constant removal of heat, a temperature reduction funnel is established in the underground, which controls the heat flow from A to B. - Quote end -
Bezogen auf einen Tiefenerdwärmekollektor (
- • Stehen zwei oder mehrere Tiefenerdwärmekollektoren zu dicht nebeneinander können diese sich über den Temperaturabsenkungstrichter gegenseitig beeinflussen. Damit dies ausgeschlossen werden kann, müssen diese beim Beginn der Wärmeaufnahmefläche (Teilbereich III) weiter von einander entfernt sein wie zweimal der Radius des Temperaturabsenkungstrichters in diesem Bereich.
- • If two or more deep earth heat collectors are too close together, they can influence each other via the temperature reduction funnel. For this to be ruled out, they must be farther apart from each other at the beginning of the heat receiving surface (sub-area III) than twice the radius of the temperature-descending funnel in this area.
Und dies heißt, bezogen auf den Abteufneigungswinkel:
- • Der Mindestneigungswinkel bei einer Vielzahl kreisförmig abgeteufter Tiefenerdwärmekollektoren (
1 oder5 ) wird von den örtlichen Gegebenheiten, in Verbindung mit dem Temperaturabsenkungstrichter vorgegeben und kann deshalb, wegen der unterschiedlichen Leitfähigkeit des Bodens von Anlage zu Anlage unterschiedlich sein. Deshalb wird dies hier nur zur Vervollständigung erwähnt.
- • The minimum angle of inclination for a large number of circularly submerged deep-earth heat collectors (
1 or5 ) is determined by the local conditions, in connection with the temperature lowering funnel and can therefore be different from plant to plant because of the different conductivity of the soil. Therefore, this is mentioned here only to complete.
Zu Punkt 3.2 Teil d – Temperatureinfluss –To point 3.2 part d - temperature influence -
Es ist bekannt, dass sich alle Werkstoffe bei Temperaturerhöhung ausdehnen. Jeder Werkstoff hat seinen eigenen Wärmeausdehnungskodifizient. Bei der hier angedachten Größenordnung ist dieses Naturgesetz bei der Längenbemessung der einzelnen Teilbereiche der Steigleitung/Erdwärmeabtransportleitung (
Zu Punkt 3.2 Teil e – Lage der Erdwärmeabtransportleitung – Point 3.2 Part e - Location of the geothermal heat transport pipeline -
-
• Die zentrische Lage ist aus statischer Sicht von größerer Bedeutung: Gerät der Untergrund in Folge von Erdplattenverschiebungen kurzzeitig in Schwingungen, stellt sich kurzzeitig und ruckartig im erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektor (
5 ) eine Druck- und eine Zugzone ein. Damit die Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) im Teilbereich I und II bei diesem Kräftespiel nicht zerrieben wird, muss die Lage im Übergangsbereich zwischen der Druck- und Zugzone angesiedelt werden. Dieser Bereich liegt nun mal, bei einem Kreisquerschnitt, in unmittelbarer Nähe der Mitte.• The centric position is of greater importance from a static point of view: if the ground vibrates briefly as a result of shifts in the earth's surface, it will be briefly and jerkily placed in the earth-resisting deep-earth heat collector (5 ) a pressure and a tensile zone. So that the Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) in sub-areas I and II is not crushed in this power game, the situation in the transition region between the pressure and tension zone must be settled. This area is located, in a circular cross-section, in the immediate vicinity of the center.
4.0 Kurzbeschreibung des Funktionsprinzip4.0 Brief description of the operating principle
• Vorbemerkung:• Preliminary remark:
Der erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektor (
- a. Steck- bzw. Einschub-Rohrgelenke auszubilden (Biegemoment im Rohrgelenk gleich Null) und
- b. Auflager (
5.1.5 ) für die Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) zu schaffen.
- a. Plug-in or insertion pipe joints form (bending moment in the pipe joint equal to zero) and
- b. In stock (
5.1.5 ) for the geothermal heat transfer line (5.3 ) to accomplish.
Im Innenraum des erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor befindet sich die Erdwärmeabtransportleitung (
• Das Fließschema:• The flow chart:
(Aus Gebrauchsmusterschutz (
Der flüssige Wärmeträger, welcher vom Ausgang aus dem Wärmetauscher kommt, strömt einem oder mehreren erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor(en) (
5.0 Positionsübersicht der einzelnen Bauteile5.0 item overview of the individual components
5.1 Vorbemerkung:5.1 Preliminary remark:
-
– Der erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektor (
5 ) beginnt am jeweiligen Einlaufflansch oberhalb des Deckels (5.1.1 ) und endet am Auslaufflansch, ebenfalls oberhalb des Deckels (5.1.1 ). Alles was oberhalb des Deckels montiert wird, gehört zum ”Stand der Technik” für die Verstromung und ist nicht Teil dieser Schutzanmeldung. –- The earth-resisting deep earth heat collector (5 ) starts at the respective inlet flange above the lid (5.1.1 ) and ends at the outlet flange, also above the lid (5.1.1 ). Everything that is mounted above the cover belongs to the "state of the art" for the generation of electricity and is not part of this protection application. - - – Die Positionierung, erfolgt von der Erdoberfläche zum Erdinneren und wurde nach folgenden Bereichen ausgewählt:- The positioning is from the surface of the earth to the interior of the earth and was selected according to the following ranges:
-
a. Äußerer Mantel (
5.1 ) des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5 ) nebst Ölwanne (5.1.2 ), Steck- bzw. Einschub-Rohrgelenkausbildung (5.1.4 ) und Auflagerfläche (5.1.5 ) für die Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) des Mantelrohres (5.1 +5.1.3.1 ), einschließlich der Möglichkeit einer Hinterwandwandverpressung (5.1.7 ). und einem temperaturbeständigem Elastomer (5.1.8 ) in und über der Bewegungsöffnung (5.1.6 ).a. Outer jacket (5.1 ) of the ground-resisting deep-earth heat collector (5 ) and sump (5.1.2 ), Plug-in or pipe joint training (5.1.4 ) and support surface (5.1.5 ) for the geothermal heat transfer line (5.3 ) of the jacket tube (5.1 +5.1.3.1 ), including the possibility of back wall crimping (5.1.7 ). and a temperature-resistant elastomer (5.1.8 ) in and above the movement opening (5.1.6 ). -
b. Überbrückungsstrecke (
5.2 ) mit Zulauf zur Kontaktstrecke (5.7.2 ) nebst stabilisierender Wärmeisolierung (5.2.1 +5.2.2 ) in dem Teilbereich I und II. b. Bridging route (5.2 ) with inlet to the contact section (5.7.2 ) together with stabilizing thermal insulation (5.2.1 +5.2.2 ) in subarea I and II. -
c. Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) nebst Kombiflansch (5.3.1.0 bis5.3.1.9 ) mit mehreren Funktionen und zwar als:c. Geothermal heat pipe (5.3 ) together with combination flange (5.3.1.0 to5.3.1.9 ) with several functions as: - I) Verbindungsflansch,I) connecting flange,
- II) Abstandshalter,II) spacers,
- III) Mantelrohrstabilisierer undIII) jacket tube stabilizer and
-
IV) Vorspannwiderlager usw. nebst Rohrgelenkausbildung (
5 bis9 ),IV) preload abutment, etc. together with pipe joint training (5 to9 ) -
V) Vorspanndrahtseile (
5.3.1.5 ) dienen gleichzeitig als Verbindungselement zweier Rohre gemäß5a ,5b und6 .V) leader wire ropes (5.3.1.5 ) serve simultaneously as a connecting element of two pipes according to5a .5b and6 , -
d. Das Ziehen der Erdwärmeabtransportleitung mittels Zugseile (
5.4 ) wurde nur aus Gründen der Vollständigkeit angerissen. Aber wegen der dann erforderlichen Rohrwanddicke gestrichen, zumal das Ziehen viel leichter mit einer externen Zugeinrichtung bewerkstelligt werden kann weil keine Hindernisse mehr vorhanden sind.d. The pulling of the geothermal discharge line by means of pull cables (5.4 ) was touched on for completeness only. But because of the then required pipe wall thickness deleted, especially since the pulling much easier can be accomplished with an external drawbar because there are no more obstacles. -
d. Rohrverbindung (
5.5 ) der einzelnen Teilstrecken im Steckverfahren.d. Pipe connection (5.5 ) of the individual sections in the plug method. -
f. Ölsperren (
5.6 )f. Oil barriers (5.6 ) -
g. Definitionen o. ä. (
5.7 )G. Definitions or similar (5.7 )
Zuordnungsabschnitte:
6.0 Konstruktionsmerkmale (vergl. 1.0 Vorwort) 6.0 Design features (compare 1.0 Foreword)
Vorwort:Foreword:
-
• Die Berechnung und Bemessung eines Tiefenerdwärmekollektors (
1 ) und (5 ) ist nicht Sache dieser Schutzanmeldung und wird deshalb hier nicht behandelt.• The calculation and design of a deep earth heat collector (1 ) and (5 ) is not a matter of this protection application and is therefore not dealt with here. -
• Die Konstruktionsmerkmale lassen sich ableiten aus den Lastfällen denen ein erdbewegungswiderstenender Tiefenerdwärmekollektor (
6 ) zu genügen hat und welche Randbedingung dieser zusätzlich erfüllen muss um überhaupt auf dem Markt bestehen zu können.• The design features can be derived from the load cases which an earth-resisting deep-earth heat collector (6 ) and which additional condition this must fulfill in order to survive on the market.
6.1 Anzunehmende Lastfälle6.1 Acceptable load cases
6.1.1 Lastfall ”Erdbewegungen”6.1.1 Load case "Earth movements"
Der erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektor (
Dabei ist es unerheblich ob diese Erdbewegungen natürlichen Ursprungs oder von Menschenhand erzeugt wurden. Hier in Deutschland haben wir eigentlich ein ruhiges Gebirge. Dennoch kommt es vor, dass kleinere Erdstöße auch in Deutschland registriert werden. Verstärkt ist dies festzustellen, wo der Mensch in den Untergrund eingegriffen hat oder es noch dauerhaft tut. Deshalb scheint ein Erdbeben der Kategorie 4 der größte mögliche Lastfall zu sein. Dieser Lastfall deckt höchstwahrscheinlich alle anderen in Deutschland vorkommenden Lastfälle, für einen erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor (
6.1.2 Lastfall ”Demontage der Erdwärmetransportleitung (
- • Dieder Lastfall ist zu berücksichtigen, aber, abgeleitet aus der Wanddickenermittlung hat sich herausgestellt, dass eine externe Zugvorrichtung sinnvoller ist weil sonst viel größere Wanddicken erforderlich werden.• The load case has to be considered, but, derived from the wall thickness determination, it has been found that an external drawbar is more useful because otherwise much larger wall thicknesses are required.
6.1.3 Lastfall ”Temperaturanhebung”6.1.3 Load case "Temperature increase"
-
• Dieser Lastfall ist bei allen Bauteilen zwingend zu berücksichtigen, andernfalls ist die Konstruktion gefährdet bzw. ist eine nachträgliche Demontage der Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) nur sehr schwer möglich.• This load case must be taken into account with all components, otherwise the construction is endangered or is a subsequent dismantling of the geothermal heat pipe (5.3 ) very difficult.
6.1.4 Lastfall ” Gewichtsabtragung ins Gebirge”6.1.4 Load case "weight loss in the mountains"
Die Gewichtsabtragung über die Haftzugreibung ins Gebirge ist auf jeden Fall zu untersuchen, weil nicht jedes Gebirge ”Haftzugreibung” (siehe Bohrpfahl) entwickelt. In diesen Bereichen muss entsprechend nach den tatsächlichen Vorgaben der örtlichen Geologie nachgeholfen werden.
- 6.2.0 Kurzbeschreibung der Randbedingungen welcher ein erdbewegungswiderstehender Tiefenerdwärmekollektor (
5 ) zusätzlich erfüllen muss. - 6.2.1 Grundwasserschutz, weil als Wärmeträger Öl o. ä. gewählt wurde.
- 6.2.2 Erdbewegungen (kleine und mittlere Erdbeben) Lastfall 6.1.1 Erdbewegungen”
- 6.2.3 Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung in der Überbrückungsstrecke.
- 6.2.4 Gewichtsreduzierung der Erdwärmeabtransportleitung
- 6.2.5 Das Einbauen der Erdwärmeabführleitung in unzugänglichen Tiefen.
- 6.2.6 Temperaturänderungen und damit verbundene Längenänderungen.
- Lastfall 6.1.3 ”Temperaturanhebung”
- 6.2.7 Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabtransportleitung, um die Möglichkeit zu besitzen Schäden beseitigen zu können. Lastfall: 6.1.2 ”Demontage”
- 6.2.8 Erhöhung der Haftreibung (Außenwandverpressung) Lastfall 6.1.4 ”Gewichtsabtragung ins Gebirge”
- 6.2.0 Brief description of the boundary conditions of an earth-resisting deep-earth heat collector (
5 ) must additionally fulfill. - 6.2.1 Groundwater protection, because oil or the like was chosen as heat transfer medium.
- 6.2.2 Earthmoving (small and medium earthquakes) Load case 6.1.1 Earthmoving "
- 6.2.3 Stability-enhancing thermal insulation in the bridging route.
- 6.2.4 Weight reduction of the geothermal heat pipe
- 6.2.5 Installing the geothermal heat pipe at inaccessible depths.
- 6.2.6 Temperature changes and related changes in length.
- Load case 6.1.3 "Temperature increase"
- 6.2.7 The removal and replacement of the geothermal heat pipe to be able to eliminate damage. Load case: 6.1.2 "Dismantling"
- 6.2.8 Increasing static friction (external wall grouting) Load case 6.1.4 "Weight loss in the mountains"
6.3 Problemansprache mit Lösungsvorschlag (6.2.1 bis -6.2.8) 6.3 Problem Solving with Suggested Solution (6.2.1 to -6.2.8)
Zu Punkt 6.2.1 – Grundwasserschutz –To point 6.2.1 - Groundwater protection -
• Problemansprache• Problem solving
Ein Tiefenerdwärmekollektor (
• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:
Im Teilbereich I wurde eine Ölwanne (
Unter der Ölwanne (
Zum Punkt 6.2.2 – unkontrollierte ruckartige Erdbewegungen –To point 6.2.2 - uncontrolled jerky earth movements -
• Problemansprache• Problem solving
Aus der Statik ist bekannt, dass bei langen eingeerdeten Systemen, das statische System, als fast voll ”Eingespannt” anzusehen ist. Speziell bei erdverlegten Kabeln kann diese Annahme als richtig bestätigt werden.It is known from statics that for long grounded systems, the static system is considered almost fully "clamped". Especially with buried cables, this assumption can be confirmed as correct.
Fragestellung:Objective:
-
• Was bedeutet dies bezogen auf einen Tiefenerdwärmekollektor (
1 )?• What does this mean in relation to a deep earth heat collector (1 )? -
• Welche Auswirkungen sind für einen Tiefenerdwärmekollektor (
1 ) zu erwarten wenn nichts dagegen unternommen wird?• What are the consequences for a deep earth heat collector (1 ) if nothing is done about it?
Bedeutung und Auswirkungen:Meaning and effects:
Bei ruckartigen Erdbewegungen in einem Teilhorizont findet in Form von Erdstößen eine Verschiebung von Gebirgshorizonten statt, welche zwangsläufig zu einer Durchbiegung des Tiefenerdwärmekollektors (
• Lösungsvorschlag: Fig. 7 bis Fig. 9Suggested solution: Fig. 7 to Fig. 9
Verkürzt man nun das statische System indem man Steck- bzw. Einschub-Rohrgelenke (
Die Konstruktion (
Zu Punkt 6.2.3 Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung im Teilbereich I und II Re point 6.2.3 Stability-enhancing thermal insulation in subareas I and II
• Problemansprache:• problem solving:
- a. Auf der Strecke von der Erdoberfläche zur erdwärmeaufnehmenden Kontaktstrecke verliert der Erdwärmeträger enorm viel Wärmeenergie. Dies muss unter allen Umständen verhindert werden.a. On the route from the earth's surface to the earth-heat-absorbing contact section, the geothermal heat carrier loses a great deal of heat energy. This must be prevented under all circumstances.
- b. Das Gebirge wird in den oberen Bereichen vom Menschen mehr genutzt als Bereiche welche Tiefer sind wie 2.500 Meter. Zu nennen wäre Kohle-, Erz-, Salz-, Öl-, Gas- oder auch Edelsteingewinnung. Das heißt: Mit Erdbewegungen muss immer gerechnet werden. Kommt noch hinzu, das auch kleinere Erdstöße registriert werden.b. The mountains are used in the upper areas of humans more than areas which are deeper than 2,500 meters. To call would be coal, ore, salt, oil, gas or gemstone extraction. That means: earth movements must always be expected. Is added that even smaller earthquakes are registered.
-
c. Das Stabilisierungs- und Wärmedämmmedium muss für die Demontage der Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) herausnehmbar sein.c. The stabilization and thermal insulation medium must be used for dismantling the geothermal heat pipe (5.3 ) be removable.
Weil der Wärmeträger Öl bei vielen Bürgern als suspekt angesehen wird und eine Markteinführung ohne die Umsetzung der Randbedingung ” Demontage” der Erdwärmeabtransportleitung” niemals möglich ist, wurde die nachfolgende Lösung entwickelt.Because the heat transfer oil is considered suspect by many citizens and a market launch without the implementation of the condition "disassembly" of the geothermal heat transfer line "is never possible, the following solution was developed.
Gedankengang zur ProblemlösungTrain of thought for problem solving
-
• Füllt man ein Kunststoffrohr randvoll mit kleinen festen Kugeln (
5.2.1 ) und verschließt die Endstücke kraftschlüssig, kann man das ehemals leicht zu biegende Kunststoffrohr nur noch mit größter Kraftanstrengung biegen. Das leicht verformbare Kunststoffrohr wird annähernd biegesteif und dabei hoch stabil. Die kleinen gleichgroßen Kügelchen (ca. ⌀ 6 mm) verteilen und vernetzen die auftretenden Biegespannungen, in lauter kleine Druckpunkte.• If you fill a plastic tube to the brim with small solid balls (5.2.1 ) and closes the tails frictionally, you can bend the former easy to bend plastic pipe only with the utmost effort. The easily deformable plastic pipe becomes nearly rigid and highly stable. The small balls of the same size (approx. ⌀ 6 mm) distribute and cross-link the bending stresses that occur, all in small pressure points.
Diese Aussage ist gut in der
- • Erhalten die kleinen Kügelchen (
5.2.1 ) eine zu hohe Auflast, wird die Silodruckhaftung an der Rohrwand überwunden. Die kleinen Kügelchen (5.2.1 ) hängen sich nicht mehr an den Rohrwänden auf, sondern möchten nach außen ausweichen. Das heißt: Sie drücken auch auf die Rohrwand der Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ). Bei dem dünnwandigem Rohr ein Problem.
- • get the little beads (
5.2.1 ) too high a load, the silo adhesion on the pipe wall is overcome. The little beads (5.2.1 ) no longer hang on the tube walls, but would like to escape to the outside. This means that you also press on the pipe wall of the geothermal heat transfer line (5.3 ). A problem with the thin-walled pipe.
• Problemlösungsvorschlag:• problem-solving suggestion:
- 1. Der Hohlraum zwischen dem Mantelrohr (Teilabschnitt I + II) wird mit kleinen Kügelchen, als Schüttgut, gefüllt. Damit wird eine äußerst hohe Stabilität erreicht.1. The cavity between the jacket tube (section I + II) is filled with small beads, as bulk material. This achieves extremely high stability.
-
2. Damit sich die kleinen Kügelchen (
5.2.1 ) an der Rohrwand aufhängen und nicht die dünne Rohrwand der Erdwärmeabführleitung (5.3 ) zerquetschen, werden diese mit einem wasserlöslichem Leim oder Kleber (5.2.2 ) versetzt, welcher jedoch hohe Temperaturen vertragen kann. Die kleinen Kügelchen (5.2.1 ) verkleben untereinander und hängen sich lagenweise zusätzlich über den Kleber an beiden Rohrwänden auf. Die Stabilität bleibt trotzdem erhalten. Beim Lastfall ”Demontage” kann man mit Heißdampf lagenweise die Kügelchen (5.2.1 ) aus ihrer Verklebung (5.2.2 ) lösen und absaugen. Nach einem Wasserbad können diese wieder, wie vor, eingebaut werden.2. So that the little beads (5.2.1 ) hang on the pipe wall and not the thin pipe wall of Erdwärmeabführleitung (5.3 ), these are mixed with a water-soluble glue or glue (5.2.2 ), which, however, can tolerate high temperatures. The little beads (5.2.1 ) stick together and hang in layers additionally on the adhesive on both pipe walls. The stability is still preserved. When load case "disassembly" you can use hot steam layer by layer the beads (5.2.1 ) from their bonding (5.2.2 ) and vacuum. After a water bath, they can be installed again, as before.
Der Teilbereich I und II ist nach dieser Befüllung erdbebensicher.
- 3. Verwendet man für die Herstellung der Kügelchen ein hochtemperaturbeständiges, hartes Acrylglas o. ä. (
5.2.1 ) tritt zusätzlich eine hohe wärmedämmende Wirkung ein. Somit wird auch das Problem der Wärmedämmung (5.2.1 ) in der Überbrückungsstrecke (5.7.1 ) einschließlich dessen Einbringung mit abgearbeitet. (siehe1 bis4 ). - 4. Füllt man die Ölwanne (
5.1.2 ) ebenfalls mit solchen Kügelchen ((5.2.1 ), und (5.2.2 )) wird der Kopf des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5 ) bis in Tiefen von bis zu 200 Meter so isoliert, dass ein wesentlicher Wärmeverlust in diesem Bereich (Teilbereich I) nicht mehr statt findet. Außerdem wird dieser Teilabschnitt1 so stabil, dass ein Bruch, hervorgerufen von Erdbewegungen jeglicher Art, ausgeschlossen werden kann. Der Grundwasserschutz (5.7.3) ist jetzt, in Verbindung mit den Ölsperren (5.6 ) im Untergrund, nach den Vorgaben der zuständigen Bergämter, voll gewährleistet. Der Luftporenanteil, liegt bei ca. 20 Volumenprozent und ist Grundlage für die Vorbemessung der Ölwanne.
- 3. Is used for the production of the beads, a high temperature resistant, hard acrylic o. Ä.
5.2.1 ) also has a high thermal insulation effect. Thus, the problem of thermal insulation (5.2.1 ) in the bridging route (5.7.1 ) including its incorporation with processed. (please refer1 to4 ). - 4. Fill the sump (
5.1.2 ) also with such beads ((5.2.1 ), and (5.2.2 )), the head of the earth-resisting deep-earth heat collector (5 ) to depths of up to 200 meters so that a significant loss of heat in this area (subarea I) no longer takes place. In addition, this subsection becomes1 so stable that a break caused by earth movements of any kind can be excluded. Groundwater protection (5.7.3) is now, in conjunction with the oil barriers (5.6 ) in the underground, according to the specifications of the responsible mining authorities, fully guaranteed. The air pore content, is about 20 percent by volume and is the basis for the preliminary design of the oil sump.
Zu Punkt 6.2.4 Gewichtsreduzierung der Erdwärmeabtransportleitung Re point 6.2.4 Weight reduction of the geothermal heat transfer line
-
a) Lastabtragungen aus der Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 )a) Load transfer from the geothermal heat transfer line (5.3 ) - b) Gewichtsreduzierung durch Vorspannungb) weight reduction by bias
• Problemansprache• Problem solving
6.000 bis sogar 10.000 Meter Erdwärmeabführleitung (
• Lösungsvorschlag• Suggested solution
- Gewichtsreduzierung in Verbindung mehrerer AuflagerpunkteWeight reduction in combination with several support points
-
1. Unterteilt man die Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) in Teillängen und hängt diese Teillängen an bestimmten Auflagerpunkten (5.1.5 ) auf, werden die Gewichte pro Auflagerpunkt kleiner.1. Divide the geothermal heat transfer line (5.3 ) in partial lengths and hang these partial lengths at certain support points (5.1.5 ), the weights per support point become smaller. - 2. Könnte man zusätzlich die Erdwärmeabtransportleitung im Gewicht durch eine dünnere Rohrwanddicke reduzieren, wäre das Gewichtsproblem lösbar, wenn nicht gleichzeitig die zulässige Zugspannung sich verringern würden.2. Could you also reduce the Erdwärmeabtransportleitung in weight by a thinner pipe wall thickness, the weight problem would be solved, if not at the same time the allowable tension would decrease.
Das Problem kann somit nur gelöst werden, wenn man die Zugspannungen, hervorgerufen aus den hohem Eigengewicht in hängender Position, durch Drahtseile mit Vorspannung auslagern kann. (Weiteres unter Punkt b, Gewichtsreduzierung durch Vorspannung)
- 3. Reduziert man die Wanddicken der Kombiflansche (
5.3.1,0 ) im Bereich außerhalb der eigentlichen Flanschverbindung auf die notwendige Wanddicke für die Aufgabenstellung ”Abstandshalter”(6 ) kann auch hier überflüssiges Gewicht abgestreift werden. Auch über die Werkstoffwahl könnte für diesen Bereich nachgedacht werden. Der Wärmeausdehnungskodifient und andere Randbedingungen reduzieren jedoch die Alternativen erheblich.
- 3. If the wall thicknesses of the combination flanges (
5.3.1,0 ) in the area outside the actual flange to the necessary wall thickness for the task "spacers" (6 ) superfluous weight can also be stripped off here. Also on the choice of materials could be considered for this area. The thermal expansion coefficient and other constraints, however, significantly reduce the alternatives.
Hinweise zum Lösungsvorschlag:Notes on the proposed solution:
Zu Punkt 6.2.4.a Gewichtsreduktion durch Untergliederung in TeilstreckenRe point 6.2.4.a Weight reduction by subdivision into sections
-
• Aufgeschweißte Auflagerböcke, an der Innenseite des Mantelrohres angebracht, verhindern ein nachträgliches Ziehen der Erdwärmeabführleitung. Deshalb wurde u. a. das ”Rohr in Rohr – Rohrgelenk” (
5.1A ) gewählt, damit an der Innenseite des Rohrgelenkes (5.1.4 ) ein Auflagerplatz (5.1.5 ) für eine Teilstrecke der Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) entsteht, um dort diese Teilstrecke der Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) aufzuhängen, aber es später auch mal wieder ziehen kann.• Welded support brackets, mounted on the inside of the jacket tube, prevent subsequent pulling of the geothermal heat transfer line. Therefore, among other things, the "pipe in pipe - pipe joint" (5.1A ), so that on the inside of the pipe joint (5.1.4 ) a Auflagerplatz (5.1.5 ) for a part of the Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) arises to there this part of the Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) but can pull it later.
Zu Punkt 6.2.4.b – Gewichtsreduktion durch Vorspannung –To point 6.2.4.b - weight reduction by bias -
• Problemansprache:• problem solving:
Neben der Kostenfrage gibt es viele Punkte die dazu zwingen, das eine Gewichtsreduzierung von elementarer Bedeutung ist:
- 1. Der Abstand der Auflagerflächen (
5.1.5 ) ist u. a. vom Gewicht der Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) in Verbindung mit der daraus resultierenden Zugkraft abhängig. Wird die zulässige Zugkraft für den Lastfall ”H” überschritten muss ein zusätzliches Auflager (5.1.5 ) geschaffen werden. Die Summe der erforderlichen Auflagerflächen (5.1.5 ) kann sich aus den Gewichtsproblemen schnell verdoppeln. - 2. Weil jedes Auflager gleichzeitig eine Einschnürung mit sich zieht, werden die Bohrtiefen begrenzt oder die Durchmesser der Außenwand müssen deutlich vergrößert werden. (vergl.
7 bis9 ).
- 1. The distance of the bearing surfaces (
5.1.5 ) is partly due to the weight of the geothermal heat transfer line (5.3 ) in conjunction with the resulting tensile force. If the permissible tensile force for load case "H" is exceeded, an additional support (5.1.5 ) be created. The sum of the required support surfaces (5.1.5 ) can quickly double from weight problems. - 2. Because each support pulls at the same time a constriction, the drilling depths are limited or the diameter of the outer wall must be significantly increased. (Comp.
7 to9 ).
Die Punkte 1 und 2 führen nicht nur zu höheren Erstellungskosten sondern führen zusätzlich zu weiteren technischen Problemen.Points 1 and 2 not only lead to higher production costs but also lead to further technical problems.
Eine einfache Wanddickenreduktion alleine ist somit keine Lösung, weil damit sich die zulässigen Zugspannungen verringern werden. Bleibt nur als Lösung die Auslagerung der Zugkräfte auf Drahtseile (
• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:
Die Zugspannungen, resultiert aus dem Gewicht der Teilstrecken der Erdwärmeabführleitung (
Die Vorspannmuttern (
Bleibt noch zu erwähnen, dass:
- 1. Die eigentlich gewollte Vorspannung stellt sich erst im Untergrund ein, weil die unterschiedlichen Ausdehnungskodifizienten bei Erwärmung eine unterschiedliche Längenausdehnung zur Folge hat. Deshalb ist ein ausreichend großer Toleranzspalt (
5.3.2 ), indem immer noch eine Ausdehnung eines Teilbereiches der Erdwärmeabführleitung (5.3 ) aufgenommen werden könnte, von elementarer Bedeutung. - 2. Das System kann, wegen der dünnen Rohrwand, keine großen Drucklasten vertragen. Diese Aussage ist wichtig für den Lastfall ”Demontage”
- 1. The actually desired preload only sets in underground because the different expansion modifiers result in a different length expansion when heated. Therefore, a sufficiently large tolerance gap (
5.3.2 ), by still extending a portion of the Erdwärmeabführleitung (5.3 ) of elementary importance. - 2. The system can not tolerate high pressure loads due to the thin tube wall. This statement is important for the load case "disassembly"
Zu Punkt 6.2.5To point 6.2.5
-
Einbauen der Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) in unzugänglichen Tiefen.Installing the geothermal heat pipe (5.3 ) in inaccessible depths.
• Problemansprache:• problem solving:
Die Erdwärmeabtransportleitung (
• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:
-
1. Weil gemäß Problemansprache eine oberirdische Vormontage nicht möglich ist, müssen die einzelnen Rohre (
6 bis9 ) hängend im Mantelrohr (5.1 ) zusammengeschraubt werden bis die gewünschte Teillänge erreicht wird.1. Because according to problem solving an aboveground pre-assembly is not possible, the individual tubes (6 to9 ) suspended in the jacket tube (5.1 ) are screwed together until the desired part length is reached.
Zu beachten ist, dass sich die eigentliche Baulänge erst durch die Erwärmung im Untergrund einstellt. Diese endgültige Baulänge ist die Streckenlänge von Auflagerfläche (
2. Die überlange Steckmuffenverbindung2. The oversized push-in joint
-
• Das, in Fließrichtung gesehene unterste Rohrstück des nachfolgenden ersten Rohres der zukünftigen Steckmuffenverbindung (
5.5 ), besitzt unter dem unteren Kombiflansch (7 bis9 ) einen Rohrstutzen, mit nachfolgender überlangen Rohrmuffe mit Einführglocke. (5.5.2 ) (siehe7 bis9 ) für die Aufnahme des Rohrstutzens mit mehreren Rollringdichtungen (5.5.1 )• The, seen in the flow direction, the lowest pipe section of the following first pipe of the future push-in socket connection (5.5 ), has under the lower combination flange (7 to9 ) a pipe socket, with subsequent overlong pipe socket with insertion bell. (5.5.2 ) (please refer7 to9 ) for receiving the pipe socket with a plurality of rolling ring seals (5.5.1 ) -
• Das, in Fließrichtung gesehene oberste Rohrstück des unteren Teilabschnittes, besitzt oberhalb der Gelenkknotenausbildung (
7 bis9 ) einen Rohrstutzen, als Einführstutzen mit geeigneten eingelegten Rollringdichtungen (5.5.1 ).• The uppermost tube piece of the lower part section, viewed in the direction of flow, has above the joint node formation (7 to9 ) a pipe socket, as an inlet with suitable inserted Rollringdichtungen (5.5.1 ).
Beim Herablassen der Teilstrecke führt die Einführglocke (
Die einzelnen Rohrstücke (
- • Bleibt noch zu erwähnen, dass die Durchmesser der Kombiflansche (
5.3.1.0 ) (5.3.3 ) sich dem jeweiligen Innendurchmesser an der Einbaustelle und der Temperaturausdehnung anpassen müssen. Deshalb ist eine Vornummerierung äußerst wichtig. - • Wie man sich die Konstruktion der Aufhängevorrichtung des jeweiligen Teilstückes der Erdwärmeabführleitung vorstellen muss, kann man den Systemzeichnungen der
7 bis9 , sowie der Figurenbeschreibung entnehmen.
- • It remains to be mentioned that the diameters of the combination flanges (
5.3.1.0 ) (5.3.3 ) must adapt to the respective inner diameter at the installation site and the temperature expansion. That's why pre-numbering is extremely important. - • As you have to imagine the construction of the suspension of each section of Erdwärmeabführleitung, you can see the system drawings of
7 to9 , as well as the description of the figures.
Zum Punkt 6.2.6 •Temperatureinfluss• und die damit verbundene Längenänderungen der Erdwärmeabtransportleitung (
• Problemansprache:• problem solving:
Jeder metallische oder auch nichtmetallische Werkstoff dehnt sich in Folge einer Temperaturerhöhung aus und zwar nach seinem werkstoffeigenem Wärmeausdehnungskodifizient. Somit muss die jeweilige Baulänge eines jeden Teilsstückes um die Ausdehnungsstrecke plus Toleranzspalt (
• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:
-
1. die Muffenverbindung (
5.5 ) wurde als überlang mit fünf Rollringdichtungen (5.5.1 ) vorgesehen. Diese kann geringe Längenunterschiede auffangen.1. the socket connection (5.5 ) was considered to be more than five roll-ring seals (5.5.1 ) intended. This can absorb small differences in length. -
2. Die Baulänge einer Teilstrecke im eingebautem Zustand muss geringfügig kürzer sein als die Strecke von Auflagerfläche (
5.1.5 ) zur nächsten Auflagerfläche (5.1.5 ). Das Beibehalten eines Toleranzspaltes (5.3.2 ) ist Voraussetzung um eine Aufständerung zu verhindern. Es muss gewährleistet sein, dass jede Teilstrecke sauber hängt und nur auf einer Auflagerfläche (5.1.5 ) aufliegt.2. The overall length of a section in the installed state must be slightly shorter than the distance from the bearing surface (5.1.5 ) to the next bearing surface (5.1.5 ). Maintaining a tolerance gap (5.3.2 ) is a prerequisite to prevent an elevation. It must be ensured that each section hangs cleanly and only on one support surface (5.1.5 ) rests. -
3. Auch die Kombiflansche (
5.3.1.0 ) vergrößern sich im Durchmesser in Folge einer Temperaturerhöhung. Deshalb muss der Herstellungsdurchmesser an der Erdoberfläche geringfügig kleiner sein wie der Durchmesser im eingebautem Zustand.3. Also the combination flanges (5.3.1.0 ) increase in diameter as a result of a temperature increase. Therefore, the production diameter at the earth's surface must be slightly smaller than the diameter when installed.
Zum Punkt
Einleitung:Introduction:
Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabführleitung (
• Problemansprache:• problem solving:
Das Ziehen der gesamten Erdwärmeabtransportleitung (
- 1. Das Mitführen von Zugdrahtseilen oder
- 2. Das Ziehen mit einer externen Zieheinrichtung.
- 1. The entrainment of pull wire ropes or
- 2. Pulling with an external pulling device.
Weil das Durchführen der Zugdrahtseile vom Teilabschnitt III zum Teilabschnitt II mit großen Dichtigkeitsproblemen behaftet ist und eine externe Hubeinrichtung bereits für die Abteufung vorhanden ist, ist dies wohl die bessere Lösung. Because the execution of the pull wire ropes from section III to section II is associated with large leaks problems and an external lifting device is already available for the Abteufung, this is probably the better solution.
• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:
- Externe Hubeinrichtung.External lifting device.
-
Hubplatte mit Haltevorrichtung, welche sich in die Durchgangsöffnungen (
5.3.1.2 ) für den Wärmeträger einklinken.Lifting plate with holding device which extends into the passage openings (5.3.1.2 ) for the heat carrier.
Zum Punkt 6.2.8 Erhöhung der Haftreibung durch AußenwandverpressungRegarding Item 6.2.8 Increasing the Stiction by External Wall Compression
• Problemansprache• Problem solving
Wie jede Maschine und jedes Bauteil hat auch der erdbewegungsaufnehmenden Tiefenerdwärmekollektor (
• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:
Durch den Rohrspalt (
- – Ende der allgemeinen Erläuterungen –
- - End of general explanations -
7.0 Figurenbeschreibung Fig. 1 bis Fig. 97.0 figure description Fig. 1 to Fig. 9
Die Erdwärmeabtransportleitung (
- 1. Verbindungselement zwischen zwei Rohren
- 2. In Verbindung mit den vier Knotenblechen (
5.3.1.6 ) (5a ) Widerlager für die Vorspannung (5.7.4 ) (6 ). - 3. Stabilisierung des Mantelrohres (
5.1 +5.1.3.1 ) ca. alle 5 Meter - 4. Arretierung der Lage der Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) als Abstandshalter. - 5. Durchlass für den Wärmeträger damit dieser erst Erdwärme aufnehmen und transportieren kann.
- 6. In Verbindung mit den vier Stegblechen (
5.3.1.9 ) Widerlager für die Aufhängung eines Telbereiches der Erdwärmeabführleitung (5.3 ) zwischen zwei plangefrästen Auflagerpunkten (5.1.5 ).
- 1. connecting element between two pipes
- 2. In conjunction with the four gusset plates (
5.3.1.6 ) (5a ) Abutment for the prestressing (5.7.4 ) (6 ). - 3. Stabilization of the jacket tube (
5.1 +5.1.3.1 ) about every 5 meters - 4. Locking the position of the geothermal heat transfer line (
5.3 ) as a spacer. - 5. Passage for the heat carrier so that it can first absorb and transport geothermal heat.
- 6. In conjunction with the four web plates (
5.3.1.9 ) Abutment for the suspension of a Telbereiches the Erdwärmeabführleitung (5.3 ) between two flat-milled support points (5.1.5 ).
Die ersten fünf Aufgabenstellungen müssen abgedeckt werden, andernfalls sind diese Flanschverbindungen unbrauchbar. Punkt 6 gilt nur für die Aufhängeknoten.The first five tasks must be covered otherwise these flange connections will be unusable. Point 6 applies only to the suspension nodes.
- a) eine Flanschverbindung herkömmlicher Art herzustellen und
- b) Arretierung der Vorspannglieder in Lage und Befestigung vorzuhalten. Als Flanschverdickung (
5.3.1.6 ) für die Widerlagerfunktion wurden hier mal Unterlegplatten gewählt.
- a) produce a flange of conventional type and
- b) Retain locking of the tendons in position and attachment. As flange thickening (
5.3.1.6 ) for the abutment function shims were chosen here times.
- Vorbemerkung:
- Drei allgemeine Konstruktionshinweise zur Konstruktion der
7 bis9 :
- 1. Schiebt man zwei Rohre mit unterschiedlichem Rohrdurchmesser zusammen und versucht dann diese beiden Rohre zu biegen, faltet sich das eingeschobene Rohr am oberen Rand zusammen und das größere Rohr börtelt am unterem Rand aus. Stabilisiert man jedoch das eingeschobene Rohr mit zwei Scheiben, faltet sich in Folge eines Biegemomentes der obere Rand des eingeschobenen nicht und die Ausbörtelung des größeren Rohres sind erheblich geringer. Dies ist der technische Hintergrund dieser Konstruktion. Die stabile runde Form des eingeschobenen Rohres (
5.1.3.1 ) bleibt so bestehen.
- Preamble:
- Three general construction notes for the construction of the
7 to9 :
- 1. If you push together two pipes with different pipe diameters and then try to bend these two pipes, the inserted pipe folds together at the top and the larger pipe groves at the bottom. If, however, the inserted pipe is stabilized with two washers, the upper edge of the inserted pipe does not fold as a result of a bending moment, and the recessed portion of the larger pipe is considerably smaller. This is the technical background of this construction. The stable round shape of the inserted tube (
5.1.3.1 ) stays that way.
Dies ist auch der Grund warum in dem eingeschobenen Rohr noch zwei Kombiflansche (
Ein weiterer Grund liegt in der Standfestigkeit. Jede Teilstrecke, also von Auflagerfläche (
- 2. Der Kopf eines jeden Teilabschnittes der Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) muss Biegesteif ausgeführt werden. Dies wird dadurch erreicht, in dem man auf den Auflagerflansch (5.3.1.0 ) noch Stegbleche (5.3.1,9 ) gemäß5a aufsetzt und an des Rohr der Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) anschweißt.
- 2. The head of each section of the geothermal heat transfer line (
5.3 ) must be performed rigid. This is achieved by placing on the support flange (5.3.1.0 ) still web plates (5.3.1,9 ) according to5a and at the pipe of the geothermal heat transfer line (5.3 ) welds.
Auf diese Stegbleche (
Über die jetzt aufgesetzten und angeschweißten Stegbleche (
Wäre nur eine runde Scheibe mit den entsprechenden Bohrungen vorhanden, würde sich dieser Auflagerkombiflansch (
Es wird empfohlen, wie in den
- 3. Damit kein Grundwasser über das Rohrgelenk in das Innere eines erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (
5 ) gelangen kann wird der Bewegungsspalt (5.1.6 ) mit einem PU – Elastomer ausgespritzt. Gegebenfalls scheint eine Hinterwandverpressung (5.1.7 ) die bessere Lösung. Unter dem Auflagerkombiflansch (5.3.3 +5.3.1.0 ) ist zusätzlich ein Dichtungsring (5.3,1.10) angeordnet.
- 3. So that no groundwater flows through the pipe joint into the interior of an earth-resistant deep earth heat collector (
5 ) the movement gap (5.1.6 ) with a PU elastomer. If necessary, a Hinterwandverpressung seems (5.1.7 ) the better solution. Under the support collar flange (5.3.3 +5.3.1.0 ) is additionally a sealing ring (5.3,1.10) arranged.
Durch die hohe Auflast aus der Erdwärmeabtransportleitung (
- – Ende der 3 allgemeinen Hinweise zum Thema der Rohrgelenkausbildung und weiter in der Figurenbeschreibung –- End of the 3 general notes on the topic of pipe joint training and further in the figure description -
- a) vier Zulaufleitungen (
5.2 ) und - b) für die Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ).
- a) four supply lines (
5.2 ) and - b) for the geothermal heat pipe (
5.3 ).
Weil der Wärmeträger Öl mit hoher Geschwindigkeit über die Überbrückungsstrecke (
Das Rohrgelenk
- Ende des Erläuterungsberichtes
- End of the explanatory report
8.0 Zusammenfassung und Schlusswort8.0 Summary and conclusion
Diese zum
- a) Grundwasserschutz, weil als Wärmeträger Öl gewählt wurde.
- b) Sicherheit gegen Erdbewegungen (kleine und mittlere Erdbeben).
- c) Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung in der Überbrückungsstrecke d) Lastabtragungen in Verbindung mit der Gewichtsreduzierung der Erdwärmeabführleitung durch Vorspannung.
- e) Das Einbauen der Erdwärmeabführleitung in unzugänglichen Tiefen.
- f) Temperaturänderungen und damit verbundene Längenänderungen.
- g) Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabführleitung.
- h) Preisgünstige Lösung einer Hinterpressungsmöglichkeit zur Erhöhung der Haftzugreibung zwischen Rohrmantel und Gebirge.
- a) Groundwater protection, because oil was chosen as the heat carrier.
- b) Safety against earth movements (small and medium earthquakes).
- c) Stability-enhancing thermal insulation in the bridging path d) Load dissipation in connection with the weight reduction of the geothermal discharge line due to prestressing.
- e) Installing the geothermal heat pipe at inaccessible depths.
- f) temperature changes and related changes in length.
- g) Removal and replacement of the geothermal heat pipe.
- h) Inexpensive solution of a Hinterpressungsmöglichkeit to increase the Haftzugreibung between pipe jacket and mountains.
Die Umsetzung gelingt durch folgende Hauptkonstruktionsmerkmale:
- 1. Anordnung einer Ölwanne (
5.1.2 ) zum Schutz des Grundwassers (1 ) - 2. Stabilitätswärmedämmung (
5.2.1 +5.2.2 ) in der Überbrückungsstrecke (5.7.1 ) in Form von hochtemperaturbeständige Keramik- oder Acrylglasperlen o. ä. - 3. Einführung von Einschub-Rohrgelenken (
5.1.4 ) im Mantelrohr (7 bis9 ) - 4. Schaffung von Auflagerflächen (
5.1.5 ) für das Aufhängen von Einzelteilabschnitten der Erdwärmeabtransportleitung (5.3 ) - 5. Das Einhängen und Verbinden von Leitungsabschnitten der hängenden Erdwärmeabtransportleitung (
5.3 ) auch in tiefen, unzugänglichen Bereichen (7 bis9 ) über eine überlange Steckmuffenverbindung mit Einführglocke (5.5.1 +5.5.2 ). - 6. Gewichtsreduktion der Erdwärmeabführleitung (
5.3 ) durch Vorspannung (5.7.4 ) über die Kombiflanschverbindung (5.3.1.0 bis5.3.1.10 ) und den mindestens vier Vorspanndrahtseilen (5.3.1.5 +5a + b sowie6 ) - 7. Berücksichtigung des Wärmeausdehnungskodifizienten und damit verbunden die Vorhaltung eines Toleranzspaltes (
53.2 ) zwischen zwei Erdwärmeabführleitungsabschnitten (5.3 ) im Bereich der Einführglocke (7 bis9 ) - 8. Die Bewegungsöffnung (
5.1.6 ) ist zusätzlich nutzbar für eine möglicherweise notwendige Mantelrohrwandhinterpressung (5.7.5 )
- 1. Arrangement of an oil sump (
5.1.2 ) for the protection of groundwater (1 ) - 2. Stability heat insulation (
5.2.1 +5.2.2 ) in the bridging route (5.7.1 ) in the form of high temperature resistant ceramic or acrylic glass beads o. Ä. - 3. Introduction of withdrawable tube joints (
5.1.4 ) in the jacket tube (7 to9 ) - 4. Creation of bearing surfaces (
5.1.5 ) for suspending individual sections of the geothermal heat transfer line (5.3 ) - 5. The suspension and connection of line sections of the suspended geothermal heat transfer line (
5.3 ) even in deep, inaccessible areas (7 to9 ) via an extra long socket connection with insertion bell (5.5.1 +5.5.2 ). - 6. Weight reduction of the geothermal discharge line (
5.3 ) by bias (5.7.4 ) via the combination flange connection (5.3.1.0 to5.3.1.10 ) and the at least four prestressing wire ropes (5.3.1.5 +5a + b as well6 ) - 7. Consideration of the thermal expansion modifier and, associated therewith, the provision of a tolerance gap (
53.2 ) between two geothermal exhaust duct sections (5.3 ) in the region of the insertion bell (7 to9 ) - 8. The movement opening (
5.1.6 ) is additionally usable for a possibly necessary jacket tube wall backpressure (5.7.5 )
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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DE202014002215U1 (en) | 2014-03-11 | 2014-05-28 | Heinz-Jürgen Pfitzner | Apparatus for recovering deep geothermal energy via an earth-resisting deep earth heat collector with weight-reduced, geothermal discharge line by means of prestressing |
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Publication number | Publication date |
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DE202014002215U1 (en) | 2014-05-28 |
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