DE202010007525U1

DE202010007525U1 - Sonde zum Einbringen in Bohrlöcher und Gewichtselemente hierfür

Info

Publication number: DE202010007525U1
Application number: DE202010007525U
Authority: DE
Original assignee: CLAAS GUSS GmbH
Current assignee: CLAAS GUSS GmbH
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2020-06-03

Abstract

Sonde zum Einbringen in Bohrlöcher (4), mit einem Rohrabschnitt (2) und einem in Einschubrichtung (Z) vorne angeordneten, den Rohrabschnitt abschließenden Sondenkopf (5) sowie einem mit der Sonde gekoppelten Gewicht (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (6) wenigstens ein mit dem Sondenkopf (5) koppelbares Gewichtselement (6a, 6c) aufweist, welches einen ersten Kopplungsabschnitt (8) oder/und einen zweiten Kopplungsabschnitt (9) aufweist, wobei der zweite Kopplungsabschnitt (9) so ausgelegt ist, dass er mit dem ersten Kopplungsabschnitt (8) eines weiteren Gewichtselementes (6b) oder mit einem Kopplungsabschnitt des Sondenkopfes (5) gekoppelt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft Sonden zum Einbringen in Bohrlöcher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Gewichtselemente hierfür.
Entsprechende Sonden werden zur Nutzung von Erdwärme eingesetzt. Dabei werden mit einem zirkulierenden Medium gefüllte Rohre in der Regel bis auf eine Tiefe von etwa 100 Metern im Erdreich platziert. Das zirkulierende Medium (bei dem es sich um Sole handeln kann) wird im Erdreich erwärmt und zu einer Wärmepumpe geleitet, wo anschließend der Sole die Wärmeenergie entzogen und die abgekühlte Sole zurück zur erneuten Aufwärmung in die im Erdreich befindliche Sonde zurück geleitet wird. Zum Einbringen der Sonde in das Erdreich sind Bohrlöcher erforderlich, welche je nach Dimensionierung der Anlage zur Wärmegewinnung unterschiedliche Tiefen und Durchmesser aufweisen.
In der Regel werden solche Löcher mittels eines Vertikal-Bohrgerätes in das Erdreich eingebracht. Die dabei anfallende Bohrmasse wird entfernt, indem das Bohrloch permanent mit Wasser geflutet wird. Dies dient darüber hinaus der Stützung des Bohrlochs gegen Einfallen. Nach Beendigung des Bohrvorganges und Entfernen des Bohrgestänges verbleibt eine entsprechende Wassersäule im Bohrloch.
Die nun einzuführende Sonde mit der zumeist aus einem Kunststoff wie z. B. Polyethylen bestehenden Verrohrung, die teilweise bereits mit Flüssigkeit gefüllt sein kann oder ist, erzeugt durch ihr gegenüber dem im Bohrloch stehenden Wasser geringeres spezifisches Gewicht einen entsprechenden Auftrieb.
Damit die Sonde mit Sondenkopf und Verrohrung bis auf den Grund des Bohrloches abgesenkt werden kann, wird ein entsprechendes Gewicht unterhalb der Sonde befestigt.
Das erforderliche Gewicht zum ”Abtäufen” der Sonde muss dabei abhängig von verschiedenen Faktoren wie der Bohrtiefe, dem Wasserstand im Bohrkanal und dem Füllstand der Sonde bzw. der zugehörigen Verrohrung ausgelegt und gefertigt werden. Diese Faktoren können sich während der Bohrphase noch verändern, so dass das zuvor gefertigte, auf den speziellen Anwendungsfall ausgelegte Gewicht unter Umständen nicht ausreicht. Dem kann allenfalls dadurch Rechnung getragen werden, dass auf Vorrat unterschiedliche Gewichte vorgehalten werden müssen.
Zudem sind die Gewichte unter Umständen so schwer, dass deren Handhabung auf der Baustelle eine nicht unerhebliche Belastung und Gefährdung der Mitarbeiter darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sonde und ein Gewichtselement hierfür anzugeben, bei welchen die erwähnten Nachteile nicht auftreten und bei denen es möglich ist, etwaige Änderungen ohne Probleme vornehmen zu können, ohne Gewichte unterschiedlicher, zum Teil nicht mehr für einzelne Personen handhabbarer Massen bevorraten zu müssen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Gewichtselement mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß sind die verwendeten Gewichtselemente in Form eines kuppelbaren Standardkörpers vorgesehen. Diese Gewichtselemente können in beliebiger Anzahl in Form einer Kette miteinander verbunden und an die Sonde bzw. den Sondenkopf befestigt werden. Stellt sich auf der Baustelle heraus, dass weiteres Gewicht benötigt wird, so wird ein weiteres Gewichtselement angehängt und bevorzugt mittels einer geeigneten Blockierung gegen unerwünschtes Lösen gesichert. Hierzu können z. B. Bolzen, Splinte, Spiralspannstifte, Federklemmer usw. eingesetzt werden. Die Verbindung kann dabei so konstruiert werden, dass eine leichte Bewegung der Gewichtselemente gegeneinander möglich ist und Verkannten innerhalb des Bohrkanals unterbleibt.
Das für das entsprechende Bohrloch notwendige Gewicht kann so auf der Baustelle ”vor Ort” zusammengesteckt werden, so dass zu große Gewichte nicht vorkonfektioniert werden müssen und immer ausreichend Gewicht durch Anhängen zur Verfügung gestellt wird, um die Sonde am Grund des Bohrloches zu halten.
Vorteilhafterweise können hierzu Gewichtselemente gleicher Masse eingesetzt werden, so dass der Fertigungsaufwand solcher Gewichtselemente gering ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in den 1 und 2 schematisch näher erläutert.
1 – zeigt eine Schnittdarstellung einer in das Erdreich eingeführten erfindungsgemäßen Sonde,
2 – zeigt Seiten- und Schnittansichten zweier aneinander befestigter erfindungsgemäße Gewichtselemente,
3 – zeigt Seiten- und Schnittansichten eines Endgewichtselements.
In 1 ist schematisch dargestellt wie die Erfindung eingesetzt wird. Zunächst wird in das Erdreich 7 ein Schacht oder Bohrloch 4 gebohrt. Beim Bohren wird das Loch 4 mit Wasser geflutet, welches je nach Tiefe des Loches bis zu einem Füllstand 3 im Loch 4 steht. Das in Pfeilrichtung Z verlaufende Loch 4 wird zur Installation der Erdwärmeanlage mit einer Sonde beschickt, die je nach Tiefe des Loches 4 einen oder mehrere Rohrsegmente oder Rohrabschnitte 2 und in Einschubrichtung Z vorne einen Sondenkopf 5 aufweist, der die Rohrabschnitte oder Rohrsegmente 2 abschließt. Die Sonde ist mit einer Wärmepumpe 1 verschaltet und beinhaltet ein zirkulierendes Medium wie zum Beispiel Sole, die im Betrieb im Erdreich 7 erwärmt wird und die Energie über die Wärmepumpe 1 abgibt und in die Sonde zurückgeführt wird.
Im Bereich des Sondenkopfes 5 wird die Rohrleitung 2 umgelenkt, um das zirkulierende Medium im Kreislauf zurück zur Wärmepumpe zu führen. Um die Sonde trotz des Wassers 3 im Bohrloch 4 zu halten und absenken zu können, ist die Sonde mit einem Gewicht 6 beschwert, welches im folgenden anhand von 2 näher beschrieben werden soll.
Im gezeigten Beispiel ist der Sondenkopf 5 mit wenigstens einem Gewichtselement 6a, 6b verbunden. Jedes Gewichtselement 6a, 6b ist so ausgebildet, dass es sich mit der Sonde bzw. dem Sondenkopf 5 und/oder einem weiteren bevorzugt baugleichen Gewichtselement 6a, 6b verbinden lässt. Jedes Gewichtselement 6a, 6b weist bevorzugt wenigstens abschnittweise eine etwa zylindrische Form auf und verfügt jeweils über einen ersten und einen zweiten Kopplungsabschnitt 8, 9. Die Kopplungsabschnitte 8, 9 sind so ausgebildet, dass ein erster Kopplungsabschnitt 8 eines ersten Gewichtselementes 6b mit dem zweiten Kopplungsabschnitt 9 eines zweiten Gewichtselementes 6a gekoppelt werden kann. So lässt sich aus einer Mehrzahl Gewichtelemente eine Kette bilden. Bevorzugt sind die Gewichtselemente 6a, 6b dabei am einen Ende mit einer Lasche 9 als Kopplungsabschnitt und am anderen Ende mit einer gabelartigen Aufnahme 8 als Kopplungsabschnitt ausgebildet. Die Lasche 9 und die Aufnahme 8 weisen bevorzugt jeweils Bohrungen 9a bzw. 8a, 8a' auf, die so angeordnet sind, dass die Bohrung 9a mit den Bohrungen 8a, 8a' fluchtet, wenn zwei Gewichtselemente 6a, 6b miteinander gekoppelt werden. Durch die fluchtend ausgerichteten Bohrungen 8a, 8a' und 9a kann dann zur Fixierung als Verriegelungselement ein Bolzen, Stift, Splint oder ein anderes Fixierelement geführt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kopplungsabschnitte 8, 9 bzw. die Gewichtselemente 6a, 6b jedenfalls zum Teil verjüngend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass im Bohrloch 4 sowohl in als auch (ergänzend oder alternativ hierzu) entgegen der Einschubrichtung Z ein besseres Verschieben der Sonde mit dem Gewicht 6 ermöglicht wird. Insbesondere kann so ein Hängenbleiben der Sonde mit dem Gewicht beim Herausziehen aus dem Bohrloch (falls dies erforderlich sein sollte) vereinfacht werden. Die entsprechende Verjüngung der genannten Bereiche ist bevorzugt konisch ausgebildet.
Bevorzugt können so an der Baustelle standardisierte Gewichtselemente 6a, 6b vorgesehen werden, wobei je nach aktuellem Bedarf ein oder eine Mehrzahl Gewichtselemente an die Sonde angehängt werden können, ohne dass Gewichte unterschiedlicher Masse auf Verdacht auf einer Baustelle vorgehalten werden müssen. Bevorzugt sind Standardgewichte mit einer Masse von je ca. 25 kg.
Es ist zur Feinabstimmung möglich, wenigstens eines der Standardgewichte mit einer anderen Masse vorzusehen, die geringer ist als die Masse der übrigen Gewichte, so dass sich auch Zwischenwerte einstellen lassen.
Wie in 3 zu sehen, kann ein Abschlussgewichtselement 6c am in Einschubrichtung Z vorderen Ende des Gewichts vorgesehen sein. Es verfügt in vorteilhafter Weise über einen entsprechenden zweiten Kopplungsabschnitt 9 wie oben beschrieben. Zum besseren Abtäufen der Sonde ist das Abschlussgewichtselement 6c in Einschubrichtung verjüngend, insb. konisch ausgebildet.
Durch die Erfindung müssen keine individuell auf den Anwendungsfall angepasste Gewichte mehr vorgefertigt werden, vielmehr ist es möglich, mit für eine Person handhabbaren Standardgewichten vor Ort zu arbeiten und nicht mehr als das tatsächlich notwendige Gewicht an die Sonde zu hängen. Nicht benötigte Standardgewichte können auf einer anderen Baustelle weiter benutzt werden.

Claims

Sonde zum Einbringen in Bohrlöcher (4), mit einem Rohrabschnitt (2) und einem in Einschubrichtung (Z) vorne angeordneten, den Rohrabschnitt abschließenden Sondenkopf (5) sowie einem mit der Sonde gekoppelten Gewicht (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht (6) wenigstens ein mit dem Sondenkopf (5) koppelbares Gewichtselement (6a, 6c) aufweist, welches einen ersten Kopplungsabschnitt (8) oder/und einen zweiten Kopplungsabschnitt (9) aufweist, wobei der zweite Kopplungsabschnitt (9) so ausgelegt ist, dass er mit dem ersten Kopplungsabschnitt (8) eines weiteren Gewichtselementes (6b) oder mit einem Kopplungsabschnitt des Sondenkopfes (5) gekoppelt werden kann.
Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Kopplungsabschnitt (8, 9) komplementär ausgebildet sind.
Sonde nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungsabschnitt (8, 9) als Lasche ausgebildet ist und der andere Kopplungsabschnitt (8, 9) eine Aufnahme aufweist, wobei die Aufnahme und die Lasche jeweils Bohrungen (8a, 8a'; 9a) aufweisen, die so ausgebildet sind, dass sie beim Eingreifen der Lasche eines Gewichtselementes (6a) in die Aufnahme eines weiteren Gewichtselementes (6b) miteinander fluchten.
Sonde nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) oder/und der Sondenkopf (5) und wenigstens ein Gewichtselement (6a, 6b) mittels eines Verriegelungselementes, insbesondere eines Bolzens, miteinander verbunden sind.
Sonde nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei verkettete Gewichtselemente (6a, 6b) das Gewicht (6) bilden.
Sonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) gleich schwer sind.
Sonde nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) baugleich sind.
Sonde nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gewichtselement (6c) einen konisch verjüngenden Abschnitt aufweist.
Gewichtselement (6a), welches einen ersten Kopplungsabschnitt (8) und/oder einen zweiten Kopplungsabschnitt (9) aufweist, wobei der zweite Kopplungsabschnitt (9) so ausgelegt ist, dass er mit dem ersten Kopplungsabschnitt (8) eines weiteren Gewichtselementes (6b) oder eines Sondenkopfes (5) gekoppelt werden kann.
Gewichtselement (6a) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Kopplungsabschnitt (8, 9) komplementär ausgebildet sind.
Gewichtselement (6a) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungsabschnitt (8, 9) als Lasche ausgebildet ist und der andere Kopplungsabschnitt (8, 9) eine Aufnahme aufweist, wobei die Aufnahme und die Lasche jeweils Bohrungen (8a, 8a'; 9a) aufweisen, die so ausgebildet sind, dass sie beim Eingreifen der Lasche eines Gewichtselementes (6a) in die Aufnahme eines weiteren Gewichtselementes (6b) miteinander fluchten.
Gewichtselement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gewichtselement (6c) einen konisch verjüngenden Abschnitt aufweist.
Gewicht (6), insbesondere zur Beschwerung von Sonden nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gewicht wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 aufweist, wobei die wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) mittels eines Verriegelungselements, bevorzugt mittels eines Bolzens, miteinander verbunden sind.
Gewicht (6) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) gleich schwer sind.
Gewicht (6) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gewichtselemente (6a, 6b) baugleich sind.