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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sondenfuß für
eine Erdwärmesonde sowie auf eine Erdwärmesonde,
die den erfindungsgemäßen Sondenfuß umfasst.
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Erdwärmesonden
werden in ein Bohrloch eingeführt und fungieren im Erdboden
als rohrförmige Wärmetauscher. Eine derartige
Erdwärmesonde ist dabei aus einem oder mehreren Rohrpaaren
von Zulauf- und Ablaufrohren für ein Wärmeträgermedium
aufgebaut, die über einen Sondenfuß zu diskreten
Kreisläufen für das Wärmeträgermedium
zusammengefügt sind. Der Sondenfuß erleichtert
darüber hinaus das Einführen der Erdwärmesonden
ins Bohrloch. Ist die Erdwärmesonde in die Bohrung eingeführt
worden, wird der Zwischenraum zwischen der Sonde und der Bohrungswand
ausgegossen. Im ausgehärteten Zustand gewährleistet
das Ausgussmaterial einen Energietransfer zwischen dem Wärmeübertragungsmedium
in der Erdwärmesonde und dem Erdreich.
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Aufgrund
des Schwindens der Vorräte an fossilen Energieträgern
und des gestiegenen Umweltbewusstseins der Bevölkerung
kommt derartigen Erdwärmesonden derzeit eine steigende
Bedeutung zu. Um eine höhere Energieausbeute zu erzielen, werden
Versuche unternommen, Erdwärmesonden immer tiefer ins Erdreich
einzubringen. Die gegenwärtig häufig eingesetzten
Erdwärmesonden aus Polyethylen sind jedoch nur für
Tiefen von bis zu etwa 130 m geeignet, da in größeren
Tiefen der für derartige Erdwärmesonden maximal
zulässige Betriebsdruck überschritten würde.
Um Erdwärmesonden mit größerer Eindringtiefe
verwenden zu können, sind Zulauf- und Ablaufrohre für
das Wärmeträgermedium und Sondenfüße
aus anderen Materialien oder armierten Materialien erforderlich.
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Grundsätzlich
sind die für die Überführung des Wärmeträgermediums
vom Zulaufrohr zum Ablaufrohr erforderlichen Sondenfüße
dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die
CH 687 268 A5 einen
Sondenfuß, der ein um etwa 180° gekrümmtes
Fugenteil aufweist, durch das die Zu- und Ablaufrohre der Erdwärmesonde
zur Durchströmung eines Wärmeträgers
verbindbar sind, wobei der Sondenfuß als ein einstückig
geformtes, um im Wesentlichen 180° umgelenktes Kunststoffrohr
ausgebildet ist.
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Die
EP 1 387 130 A1 beschreibt
einen Sondenfuß für eine Erdwärmesonde,
welcher zwei derartige um etwa 180° gekrümmte
Bogenteile aufweist.
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Die
in diesen Druckschriften beschriebenen Sondenfüße
für Erdwärmesonden weisen an ihren unteren Enden
Bohrungen auf, durch die an den Sondenfußkörpern
Gewichte durch eine entsprechende Verschraubung befestigt werden
können. Die Gewichte sollen das Einführen der
Erdwärmesonden in das Bohrloch erleichtern und dem durch
das Grundwasser im Bohrloch bewirkten Auftrieb entgegenwirken. Neben
dem Verschrauben besteht die Möglichkeit, dass das entsprechende
Gewicht mit dem Sondenfußkörper verschweißt
ist.
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Derartige
Gewichte bieten dem Sondenfußkörper allerdings
nur einen unzureichenden Schutz, da die gekrümmten Bogenteile
frei liegen und daher bei einem Feststecken oder Verkanten der Erdwärmesonde
während des Einführens ins Erdreich dazu neigen,
beschädigt zu werden.
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Zur
Lösung dieses Problems ist es gemäß der
EP 2 034 254 A2 vorgesehen,
den Sondenfuß an seiner Unterseite mit einem Schutzzylinder
aus einem schweren Vollmaterial zu verbinden, wobei der Schutzzylinder
eine angeschweißte Aufnahme für den Sondenfuß aufweist,
die den Sondenfuß zumindest in zwei gegenüberliegenden
Bereichen umschließt.
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Die
in der
EP 2 034 254
A2 offenbarte Lösung hat jedoch den Nachteil,
dass zur fluiddichten Verbindung der Zulauf- und Ablaufrohre aus
Polyethylen mit dem Sondenfuß aus Polyethylen torsionssteif
verschweißt werden müssen, was die Handhabung
der Erdwärmesonde bei der Konfektionierung und während
der Montage auf der Baustelle erschwert. Darüber hinaus
besitzen Erdwärmesonden aus Polyethylen den Nachteil, dass
sie aufgrund der mangelnden Dauerdruckbeständigkeit nicht
für einen Einsatz in Tiefen von mehr als 130 m geeignet
sind.
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Im
Gegensatz zu derartigen Polyethylenrohren sind armierte Kunststoffrohre
für einen Einsatz in Tiefen von bis zu etwa 700 m geeignet,
wo Drücke bis zu etwa 70 bar auftreten können.
In Abhängigkeit von den verwendeten Armierungen können
Erdwärmesonden mit derartigen armierten Kunststoffrohren auch
in noch größeren Tiefen verwendet werden.
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Allerdings
können derartige armierte Kunststoffrohre nicht durch die übliche
Schweißtechnik mit herkömmlich verwendeten Kunststoff-Sondenfüßen verbunden
werden.
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Ausgehend
davon liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde,
einen Sondenfuß für eine Erdwärmesonde
zur Verfügung zu stellen, der die Nachteile des Standes
der Technik überwindet. Insbesondere soll ein Sondenfuß für
eine Erdwärmesonde zur Verfügung gestellt werden,
der für einen Einsatz in Tiefen von bis etwa 700 m geeignet ist.
Darüber hinaus soll der Sondenfuß für
eine Erdwärmesonde einfach mit den Zulauf- und Ablaufrohren
für das Wärmeträgermedium fluiddicht
verbindbar sein. Ferner soll es der Sondenfuß für
eine Erdwärmesonden ermöglichen, dass die Verbindung zwischen
Sondenfuß und Zulauf- und Ablaufrohren nicht torsionssteif
erfolgen kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt
in der Bereitstellung einer Erdwärmesonde, die einen derartigen Sondenfuß umfasst
und für einen Einsatz in Tiefen von bis etwa 700 m geeignet
ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass diese Aufgabe überraschenderweise dadurch
gelöst wird, dass der Sondenfußkörper
in das Metallgewicht integriert ausgebildet ist. Dementsprechend
werden die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben
durch einen Sondenfuß mit den Merkmalen des Anspruches
1 bzw. durch eine Erdwärmesonde mit den Merkmalen des Anspruches
8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Sondenfußes bzw. der erfindungsgemäßen
Erdwärmesonde sind in den jeweils davon abhängigen
Ansprüchen beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft damit einen Sondenfuß für
eine Erdwärmesonde, der einen Sondenfußkörper
mit mindestens zwei axialen Ausnehmungen zur Aufnahme der Rohrenden
von Zulauf- und Ablaufrohren für das Wärmeträgermedium
und ein Metallgewicht umfasst, wobei die axialen Ausnehmungen zur
Führung des Wärmeträgermediums paarweise
miteinander verbunden sind und wobei der Sondenfußkörper
in das Metallgewicht integriert ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft
die vorliegende Erfindung eine Erdwärmesonde, die einen
erfindungsgemäßen Sondenfuß, mindestens
ein Zulaufrohr für das Wärmeträgermedium
und mindestens ein Ablaufrohr für das Wärmeträgermedium
umfasst, wobei die Zulauf- und Ablaufrohre für das Wärmeträgermedium
in die axialen Ausnehmungen des erfindungsgemäßen
Sondenfußes eingesteckt sind.
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Dabei
kann es von Vorteil sein, wenn das Metallgewicht ein zylindrisches
Metallgewicht, insbesondere ein zylindrisches Stahlgewicht ist,
wobei ein Ende des Metallzylinders abgerundet oder angespitzt ausgebildet
ist. Eine derartige Form des Metallgewichts erleichtert das Einführen
der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde in
ein Bohrloch und verhindert ein Verkanten beim Absenken im Bohrloch.
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Ferner
kann es sich als günstig erweisen, wenn die axialen Ausnehmungen
des erfindungsgemäßen Sondenfußes als
Sackbohrung ausgebildet sind, sodass die axialen Ausnehmungen an
ihrem unteren Ende nicht gegenüber der Umgebung verschlossen
werden müssen.
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Des
Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn jeweils zwei axiale Ausnehmungen
durch mindestens eine Querbohrung miteinander verbunden sind. Dabei
ist es von großem Nutzen, wenn die Querbohrung denselben
Durchmesser wie die durch die Querbohrung verbundenen axialen Ausnehmungen
aufweist. Dadurch wird ein gleichmäßiges Strömungsverhalten
des Wärmeträgermediums ohne sprunghaftes Ansteigen
bzw. Abfallen der Strömungsgeschwindigkeit in den Zulauf-
und Ablaufrohren und im Sondenfuß gewährleistet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sondenfußes
haben alle axialen Ausnehmungen und alle Querbohrungen denselben
Durchmesser.
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Es
kann besonders hilfreich sein, wenn die Querbohrung als Sackbohrung
ausgestaltet ist. Bei einer Ausgestaltung der Querbohrung als Sackbohrung
muss die Querbohrung lediglich an einer Öffnung gegenüber
der Umgebung abgedichtet sein.
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Darüber
hinaus kann es sich als besonders nützlich erweisen, wenn
die Querbohrungen jeweils in einem der Außenseite des Sondenfußes
nahen Bereich mindestens eine umlaufende Vertiefung aufweisen. Dadurch
können die Querbohrungen nach außen durch eine
Verschlussklappe verschlossen werden und durch die umlaufende Vertiefung
kann mit einer entsprechenden Erhöhung oder einem Dichtring
an der in die Querbohrung einzuführenden Oberfläche
der Verschlussklappe ein Formschluss erzielt werden.
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Darüber
hinaus kann es von Nutzen sein, wenn die axialen Ausnehmungen zum
Transport mit Stopfen verschließbar sind. Dabei kann es
von Vorteil sein, wenn die dafür verwendeten Stopfen derart ausgebildet
sind, dass zwischen ihren in die axialen Ausnehmungen einzuführenden
Oberflächen und den umlaufenden Vertiefungen der axialen
Ausnehmungen ein Formschluss erfolgt. Ein Verschließen der
axialen Ausnehmungen des Sondenfußes verhindert wirksam
deren mechanische Beschädigung und ein Eindringen von Verunreinigungen
während des Transports des Sondenfußes.
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In
Bezug auf die erfindungsgemäße Erdwärmesonde
kann es von Vorteil sein, wenn die Zulauf- und Ablaufrohre für
das Wärmeträgermedium unter Verwendung eines Fittings
in die axialen Ausnehmungen des Sondenfußes eingesteckt
sind. Die Verwendung von Fittings zum Einstecken der Zulauf- und
Ablaufrohre in die axialen Ausnehmungen des erfindungsgemäßen
Sondenfußes ermöglicht ein schnelles und einfaches
Zusammensetzen der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde
auf der Baustelle. Darüber hinaus gewährleistet
die Verwendung eines derartigen Fittings eine sichere Verbindung
zwischen Zulauf- bzw. Ablaufrohren und dem erfindungsgemäßen
Sondenfuß und eine hohe Dichtigkeit der Verbindung. Dabei
kann es sich als besonders günstig erweisen, wenn die Zulauf-
und Ablaufrohre für das Wärmeträgermedium
jeweils durch eine Verbindung zwischen einem Dichtring des Fittings
und einer umlaufenden Vertiefung in einem der Oberseite des Sondenfußes
nahen Bereich der axialen Ausnehmungen eingesteckt sind. Eine derartige
Verbindung zwischen Zulauf- bzw. Ablaufrohren und dem erfindungsgemäßen
Sondenfuß gewährleistet ein sicheres und fluiddichtes
Verbinden der Bestandteile der erfindungsgemäßen
Erdwärmesonde vor ihrem Einführen in das Bohrloch
auf der Baustelle. Ein besonders hoher Grad an Sicherheit der Verbindung
zwischen Sondenfuß und Zulauf- bzw. Ablaufrohren wird dann
erzielt, wenn die Zulauf- und Ablaufrohre für das Wärmeträgermedium
jeweils durch mindestens zwei Verbindungen jeweils zwischen einem
Dichtring des Fittings und einer umlaufenden Vertiefung in einem
der Oberseite des Sondenfußes nahen Bereich der axialen
Ausnehmungen eingesteckt sind.
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Es
kann auch vorteilhaft sein, wenn die Verbindung von Zulauf- und/oder
Ablaufrohre für das Wärmeträgermedium
unter Verwendung von Arretierungsstiften erfolgt, die über
entsprechende Bohrungen im Sondenfuß eingeführt
werden. Derartige Arretierungsstifte können einen Formschluss
zwischen umlaufenden Vertiefungen in den axialen Ausnehmungen und
Zulauf- und/oder Ablaufrohren erzeugen, wobei eine nicht torsionssteife
Verbindung der Rohre in den axialen Ausnehmungen erzeugt wird. Es
kann auch günstig sein, wenn Zulaufrohre und/oder Ablaufrohre über
einen Fitting in den Sondenfuß eingesteckt sind und der
jeweilige Fitting über Arretierungsstifte im Sondenfuß befestigt
ist. Auch eine Kombination von Dichtringen und Arretierungsstiften
ist sowohl für einen Sondenfuß als auch für eine
einzelne Verbindung eines Zulaufrohres oder Ablaufrohres mit dem
Sondenfuß bevorzugt.
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Eine
Verbindung über Dichtringe und/oder Arretierungsstifte,
die in Eingriff mit umlaufenden Vertiefungen der axialen Ausnehmungen
des erfindungsgemäßen Sondenfußes stehen,
kann eine nicht torsionssteife, aber dennoch fluiddichte Verbindung
zwischen Sondenfuß und Zulauf- bzw. Ablaufrohren gewährleisten.
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Im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „fluiddicht”,
dass durch eine derartige Verbindung kein Wärmeträgermedium aus
der Erdwärmesonde in die Umgebung austreten kann und umgekehrt
kein Grundwasser und/oder keine Luft durch die Verbindung in die
Erdwärmesonde eindringen können.
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Darüber
hinaus kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die in der erfindungsgemäßen
Erdwärmesonde verwendeten Zulauf- und Ablaufrohre für
das Wärmeträgermedium als zumindest abschnittsweise
armierte Kunststoffrohre ausgebildet sind. Diesbezüglich
kann es sich als besonders günstig erweisen, wenn die Zulauf-
bzw. Ablaufrohre über ihre gesamte Rohrlänge vollständig
armiert sind. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die zumindest abschnittsweise
armierten Kunststoffrohre wenigstens eine Schicht aufweisen, die
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polybutylen (PB), Polyvinylchlorid (PVC)
und/oder Copolymere und/oder Blends der vorgenannten enthält.
Insbesondere kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Armierung
Fasern, Folien oder Bänder, ausgewählt aus Kurzfasern,
Langfasern und Mischungen aus den vorgenannten, und/oder Faserbündel,
Fasergewebe, Drähte, Fäden, Filamente, textile
Flächegebilde, wie Flechtungen, Gewebe, Gelege, Gestricke,
Gewirke, Vliese und/oder Mischformen der vorgenannten und/oder parallele
Faden- und Bänderscharen umfasst. In diesem Zusammenhang
ist es besonders bevorzugt, wenn die Fasern, Folien oder Bänder,
Drähte, Fäden, Filamente und/oder textilen Flächengebilde
aus Glas, Metall, Kohlenstoff, Aramid, Polyamid und/oder gereckten
Polymeren wie Polyethylen, Polyamid, Polyester, Copolymeren und/oder
Blends der vorgenannten Polymere aufgebaut sind. Derartige armierte Zulauf-
und Ablaufrohre können den in Tiefen über 1000
m herrschenden Drücken standhalten, sodass derartige armierte
Rohre umfassende Erdwärmesonden auch in derartigen Tiefen
eingesetzt werden können. In der Praxis hat sich eine Armierung
aus Metalldrähten, insbesondere Edelstahldrähten
als besonders vorteilhaft erwiesen. Vorzugsweise sind diese Metalldrähte
in Polymermaterial eingebettet, wobei das Polymermaterial weiter
bevorzugt aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polybutylen (PB),
Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Copolymeren und/oder Blends der
vorgenannten Polymere ausgewählt ist.
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Bei
einem konventionell verwendeten Wärmeträgermedium
auf Wasser-Glykol-Basis ist die Verwendung von konventionellen Zulauf-
und Ablaufrohren auf Basis von PE 100 bis in eine Einbautiefe von
etwa 130 m in Bezug auf die Druckstabilität ausreichend.
Vor diesem Hintergrund kann es hinsichtlich der Verwendung der erfindungsgemäßen
Erdwärmesonde in großen Tiefen besonders vorteilhaft sein,
wenn die Zulauf- und Ablaufrohre einen armierten zweiten Abschnitt
und einen nicht armierten ersten Abschnitt aufweisen, wobei der
armierte Abschnitt jeweils am dem erfindungsgemäß Sondenfuß zugewandten
Ende der Erdwärmesonde angeordnet ist. Dabei ist der nicht
armierte Abschnitt bevorzugt bis zu 130 m lang. Dadurch wird die
Länge des nicht armierten und daher kostengünstigeren
Rohrabschnitts maximiert und der Anschluss der erfindungsgemäßen
Erdwärmesonde an horizontale Anbindungsleitungen kann unter
Verwendung konventioneller Anschlusskomponenten erfolgen. Die Verbindung
zwischen dem ersten nicht armierten und dem zweiten armierten Abschnitt
des Rohres erfolgt dabei fluiddicht unter Verwendung entsprechender
Verbindungsmittel, beispielsweise unter Verwendung entsprechender
Fittings. Besonders bevorzugt ist als Verbindungsmittel ein Verbinder,
der mit dem armierten Rohrabschnitt fluiddicht verbunden ist und
dessen freies Ende bevorzugt die Abmessungen des anzuschließenden
Rohrabschnitts aufweist. Im Folgenden kann der Verbinder mit dem
nicht armierten Rohrabschnitt fluiddicht verbunden werden, beispielsweise
durch ein Schweißverfahren oder durch Verkleben oder durch
eine mechanische Verbindung. Ebenso kann eine fluiddichte Verbindung
zwischen nicht armiertem ersten Rohrabschnitt und armiertem zweiten
Rohrabschnitt durch eine Kombination der vorstehend genannten Verfahren
bewerkstelligt werden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im
Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf die
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1a zeigt
einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Sondenfuß für eine Erdwärmesonde.
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1b zeigt
eine Draufsicht auf den in 1a dargestellten
erfindungsgemäßen Sondenfuß für
eine Erdwärmesonde.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Erdwärmesonde mit dem in 1a dargestellten
erfindungsgemäßen Sondenfuß und eingestecktem
Zulaufrohr und Ablaufrohr für ein Wärmetransportmedium.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1a zeigt
einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sondenfußes 1 für eine Erdwärmesonde.
Der Sondenfuß 1 ist ein zylindrisches Metallgewicht 6 aus
Stahl, dessen unteres Ende abgerundet ist. Mit diesem abgerundeten
unteren Ende wird die Erdwärmesonde nach ihrem Zusammenbau
auf der Baustelle in die Bohrung eingeführt.
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Am
oberen Ende des zylindrischen Metallgewichts 6 sind in
axialer Richtung vier Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3''' eingebracht,
die alle denselben Durchmesser besitzen (1b). Die
axialen Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3''' dienen
zur Aufnahme der Zulaufrohre 4 und Ablaufrohre 5.
An ihrem unteren Ende sind die axialen Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3''' im
Metallblock abgerundet.
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In
der Nähe der Oberseite des zylindrischen Metallgewichts 6 befindet
sich in jeder axialen Ausnehmung 3, 3', 3'', 3''' eine
umlaufende Vertiefung 10, 10'. Die umlaufenden
Vertiefungen 10, 10' haben jeweils einen rechtwinkligen
Querschnitt. Für den Transport können die axialen
Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3''' jeweils
durch einen Stopfen verschlossen werden, wobei wiederum ein Dichtring
des Stopfens mit der umlaufenden Vertiefung 10, 10' der
jeweiligen axialen Ausnehmung 3, 3', 3'', 3''' einen
Formschluss erzeugt.
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Die
axialen Ausnehmungen 3 und 3'' sind über
eine Querbohrung 7 miteinander verbunden. Ebenso sind die
axialen Ausnehmungen 3' und 3''' über
eine weitere Querbohrung miteinander verbunden (nicht dargestellt).
Dabei verläuft die Querbohrung 7 in dem Metallgewicht 6 unterhalb
der weiteren Querbohrung, die die axialen Ausnehmungen 3' und 3''' miteinander
verbindet. Die Querbohrung 7 und die weitere Querbohrung
haben denselben Durchmesser wie die axialen Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3'''. Dadurch
wird ein gleichmäßiger Zu- und Ablauf des Wärmeträgermediums
gewährleistet. Weiterhin sind beide Querbohrungen als Sackbohrungen
ausgestaltet.
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In
den 1a und 1b dargestellten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sondenfußes 1 erstreckt sich die Querbohrung 7 von
der Außenseite des Sondenfußes 1 aus
durch die axiale Ausnehmung 3 und endet dann in der axialen
Ausnehmung 3'' (1a). Ebenso
geht die die axialen Ausnehmungen 3' und 3''' miteinander
verbindende Querbohrung von der Außenseite des Sondenfußes 1 aus, verläuft
durch die axiale Ausnehmung 3' und endet in der axialen
Ausnehmung 3'''. Durch einen derartigen Aufbau kann der
Sondenfuß 1 in einer Erdwärmesonde mit
einem und zwei Kreisläufen für das Wärmeträgermedium
eingesetzt werden. Bei einer Verwendung des Sondenfußes 1 in
einer Erdwärmesonde mit nur einem Kreislauf für
das Wärmeträgermedium können Zulaufrohr 4 und
Ablaufrohr 5 in die miteinander über die Querbohrung 7 verbunden
axialen Ausnehmungen 3 und 3'' oder in die miteinander über
die weitere Querbohrung verbunden axialen Ausnehmungen 3' und 3'' eingesteckt
sein. Dagegen sind bei einer Verwendung des Sondenfußes 1 in
einer Erdwärmesonde mit zwei Kreisläufen für
das Wärmeträgermedium Zulaufrohre 4 und
Ablaufrohre 5 in die axialen Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3''' eingesteckt.
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In
der Nähe der Außenseite des Sondenfußes 1 weisen
die Querbohrung und die weitere Querbohrung jeweils eine umlaufende
Vertiefung 8 auf. Die umlaufenden Vertiefungen 8 haben
ebenfalls einen rechtwinkligen Querschnitt. Zum Verschließen wird
jeweils eine Verschlusskappe 9 in die Querbohrung 7 und
in die weitere Querbohrung eingeführt, wobei ein Dichtring
der Verschlusskappe 9 mit der jeweiligen umlaufenden Vertiefung 8 einen
Formschluss erzeugt, sodass die Querbohrungen an der Außenseite
des Sonderfußes 1 durch die Verschlusskappen 9 im
Wesentlichen fluiddicht verschlossen werden.
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Zum
Zusammenbau der Erdwärmesonde auf der Baustelle werden
die Stopfen vor Einführen der Erdwärmesonde in
das Bohrloch aus den axialen Ausnehmungen 3, 3', 3'', 3''' entfernt
und ein Ende der Zulaufrohre 4 wird in die jeweilige axiale
Ausnehmung 3, 3' des Sondenfußes 1 eingesteckt.
Dabei bildet ein Dichtring des jeweiligen Zulaufrohres 4 mit der
umlaufenden Vertiefung 10 der axialen Ausnehmung 3, 3' einen
Formschluss, sodass die Verbindungen zwischen Zulaufrohren 4 und
dem Sondenfuß 1 im Wesentlichen fluiddicht ist.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde sind
die Ablaufrohre 5 für das Wärmeträgermedium über
einen Fitting 11 in die entsprechenden axialen Ausnehmungen 3'', 3''' des Sondenfußes 1 eingesteckt.
Ein Dichtring 12 des Fittings 11 sorgt wiederum
für einen Formschluss mit der umlaufenden Vertiefung 10' der
axialen Ausnehmung 3'', 3''', sodass die Verbindung
zwischen den Zulaufrohren 5 und dem Sondenfuß 1 wiederum
im Wesentlichen fluiddicht ausgebildet ist.
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Ebenso
können auch die Zulaufrohre 4 über einen
derartigen Fitting 11 in den Sondenfuß 1 eingesteckt
sein. Darüber hinaus können auch die Ablaufrohre 5 ohne
den Einsatz eines Fittings 11 in den Sondenfuß 1 eingesteckt
sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind
sämtliche Zulaufrohre 4 und Ablaufrohre 5 für
das Wärmeträgermedium über einen Fitting 11 in
den Sondenfuß 1 eingesteckt.
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In
anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird
der Formschluss zwischen der umlaufenden Vertiefung 10 der
axialen Ausnehmung 3, 3' und dem Zulaufrohr 4 sowie
zwischen der umlaufenden Vertiefung 10' der axialen Ausnehmung 3'', 3''' und
dem Ablaufrohr 5 durch Arretierungsstifte erzeugt, die über
entsprechende Bohrungen im Sondenfuß eingeführt
werden. Ebenso kann das Zulaufrohr 4 in der umlaufenden
Vertiefung 10 durch Arretierungsstifte und das Ablaufrohr 5 in
der umlaufenden Vertiefung 10' durch einen Dichtring fixiert
sein und umgekehrt. Ebenso können auch Zulaufrohre 4 und/oder
Ablaufrohre 5 über einen Fitting 11 in
den Sondenfuß 1 eingesteckt sein und der jeweilige
Fitting 11 ist über Arretierungsstifte im Sondenfuß 1 befestigt.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind
sämtliche Zulaufrohre 4 und Ablaufrohre 5 für
das Wärmeträgermedium über einen Fitting 11 in
den Sondenfuß 1 eingesteckt und der jeweilige
Fitting 11 ist über Arretierungsstifte im Sondenfuß 1 befestigt.
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In
der in 2 dargestellten Ausführungsform besitzen
die Zulaufrohre 4 und Ablaufrohre 5 jeweils einen
mehrschichtigen Aufbau mit einer inneren, dem Lumen der Rohre 4, 5 zugewandtem Schicht
aus vernetztem Polyethylen (PE-X), einer sich anschließenden Schicht
aus einer Fadenarmierung und einer darüber ausgebildeten
Schutzschicht aus Polyethylen (PE). Die Schutzschicht aus Polyethylen
gewährleistet, dass die Rohre 4, 5 an
ihrer Außenseite besonders gleitfähig und abriebfest
sind. Ein derartiger Aufbau der Rohre 4, 5 ist
gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Alternativ
dazu können auch nur einzelne die Zulaufrohre 4 und
Ablaufrohre 5 einen derartigen Aufbau aufweisen.
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Die
erfindungsgemäße Erdwärmesonde hat den
Vorteil, dass sie an der Baustelle einfach und fluiddicht aus ihren
Komponenten zusammengesteckt werden kann und damit ein gegenüber
herkömmlichen Erdwärmesonden verbessertes Handling
aufweist. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Sondenfuß 1 aufgrund
der Verwendung von Steckverbindungen nicht torsionssteif mit den
Zulauf- und Ablaufrohren 4, 5 verbunden, was das
Einbringen der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde
in das Bohrloch erleichtert. Ferner ist die erfindungsgemäße Erdwärmesonde
in großen Tiefen, vorzugsweise in Tiefen von bis zu ca.
700 m einsetzbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - CH 687268
A5 [0004]
- - EP 1387130 A1 [0005]
- - EP 2034254 A2 [0008, 0009]
