DE202014002215U1 - Apparatus for recovering deep geothermal energy via an earth-resisting deep earth heat collector with weight-reduced, geothermal discharge line by means of prestressing - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) welcher gemäß neben seiner Hauptfunktion, Erdwärme fördern zu können, zusätzliche marktrelevante Randbedingungen mit erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Rohrgelenke (5.1.4) in dem Mantelrohr (5.1.3 + 5.1.3.1) aufweist um damit die Längenänderung zu speisen, welche durch Erdbewegungen jeglicher Art hervorgerufen werden.Device for generating geothermal energy with a geothermal heat collector (5) which is resistant to earth movement and which, in addition to its main function of being able to convey geothermal energy, also fulfills additional market-relevant boundary conditions, characterized in that this pipe joints (5.1.4) in the jacket pipe (5.1.3 + 5.1. 3.1) in order to feed the changes in length that are caused by earth movements of any kind.

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, weil als Wärmeträger Öl gewählt wurde.
  • b) Sicherheit gegen Erdbewegungen (kleine und mittlere Erdbeben).
  • c) Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung in der Überbrückungsstrecke
  • d) Gewichtsreduzierung und Lastabtragungen der Erdwärmeabtransportleitung.
  • e) Das Einbauen der Erdwärmeabführleitung in unzugänglichen Tiefen.
  • f) Temperaturänderungen und damit verbundene Längenänderungen.
  • g) Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabführleitung,
  • h) Erhöhung der Haftzugreibung zwischen Rohrmantel und Gebirge.
In this utility model application, it is all about the construction of a Tiefenerdwärmekollektor to make so that it not only fulfills its mission as Erdwärmetransporteur, but also covers the boundary conditions which are required by the market, which are there:
  • 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) Weight reduction and load transfer of the geothermal heat transfer line.
  • 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) Increasing the adhesive pull between pipe jacket and mountains.

Aus all diesen zusätzlichen Randbedingungen entstand aus dem ehemals angedachten Tiefenerdwärmekollektor (1) aus AZ 20 2011 104 515.7 ein ”Erdbewegungswiderstehender Tiefenerdwärmekollektor (5)” (19) mit gewichtsreduzierter, vorgespannten Erdwärmeabtransportleitung welcher die oben genannten Forderungen erfüllen kann und deshalb hier als eigenständliche Entwicklung erst zum Gebrauchsmusterschutz angemeldet wird, um, nach Prüfung, dies zum DE-Patent anheben zu lassen. 2.0 Gliederung Ifd. Nr. Bezeichnung 1.0 Vorwort 2.0 Gliederung 3.0 Kurzabriss der Naturgesetze 3.1 Naturgegebenheiten 3.2 Naturgesetze und dessen Ableitung auf die Konstruktion Mindestabteufwinkel und Wärmeausdehnungskodifizient 4.0 Kurzbeschreibung des Funktionsprinzip 5.0 Positionsübersicht 6.0 Konstruktionsbeschreibung des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor mit den jeweiligen Lösungsansätzen 7.0 Figurenbeschreibung 1 bis 10 8.0 Zusammenfassung und Schlusswort 9.0 Schutzansprüche 10.0 Anlagen: Konstruktionszeichnungen, 10 Figuren als Systemzeichnungen. For all these additional constraints, the formerly conceived deep-earth heat collector ( 1 ) from AZ 20 2011 104 515.7 an "Erdbewegungsresstehender Tieferdwärmekollektor ( 5 ) "( 1 - 9 ) with weight-reduced, prestressed Erdwärmeabtransportleitung which can meet the above requirements and therefore registered here as an independent development only for utility model protection to, after examination, to raise the DE patent. 2.0 outline Ifd. No. description 1.0 foreword 2.0 structure 3.0 Short break of the laws of nature 3.1 natural conditions 3.2 Natural laws and its derivation on the construction Mindestabteufwinkel and Wärmeausdehnungskodifizient 4.0 Brief description of the operating principle 5.0 Item Overview 6.0 Construction description of the earth-resisting deep-earth heat collector with the respective solutions 7.0 Figure description 1 to 10 8.0 Summary and conclusion 9.0 protection claims 10.0 Facilities: construction drawings, 10 figures as system drawings.

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: – Für die Verfahrenstechnik – 3.2 Natural Laws Applicable: - For Process Engineering -

  • a. Das Gesetz der kommunizierenden Röhre.a. The law of the communicating tube.
  • b. Das Massengleichheitsprinzip.b. The mass equality principle.
  • c. Die thermische Kontakttransmission erweitert zur Ableitung der Mindestabteufwinkel.c. The thermal contact transmission expands to derive the Mindestabteufwinkel.
  • d. Ausdehnung aller Werkstoffe bei thermischer Erhöhung.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 (5) so gewählt, wurde um allen Forderungen mit dessen Randbedingungen zu erfüllen. (siehe 1.0 Vorwort Punkt a bis g)It is known that process techniques, which are based on the derivation of natural laws, can not be patented. Nevertheless, the relevant laws of nature have to be briefly touched on here so that the observer recognizes why the construction of the earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) was chosen to meet all requirements with its boundary conditions. (see 1.0 foreword point a to g)

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 AZ 20 2011 104 515.7)

  • • 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 –
Implementation and derivation of the supplement (from AZ 20 2011 104 515.7)
  • • 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 (1) und (5) bedeutet dies:

  • • 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.
With reference to a deep earth heat collector ( 1 ) and ( 5 ) this means:
  • • 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 erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektoren (5) 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.
And this means, based on the Abteufneigungswinkel:
  • • The minimum angle of inclination for a large number of circularly de-grounded earth-resisting deep-earth heat collectors ( 5 ) 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.

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 (5.3) von größter Bedeutung. Bei Nichtbeachtung droht ein Zusammenbruch des gesamten Innenausbaues. Z. B.: Verpasste Auflagerfläche (5.1.5) wegen Längenänderung der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) oder verklemmen der Kombiflansche (5.3.1) beim Lastfall ”Demontage”.It is known that all materials expand when the temperature increases. Each material has its own thermal expansion coefficient. With the dimension considered here, this law of nature in the length measurement of the individual sections of the riser / Erdwärmeabtransportleitung ( 5.3 ) of highest importance. Failure to do so threatens a collapse of the entire interior design. Eg: Missed support surface ( 5.1.5 ) due to change in length of the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) or jamming of the combined flanges ( 5.3.1 ) in case of load "disassembly".

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 plate, 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 (5) ist, wie bei allen Schutzanmeldungen eine verrohrte Tiefenbohrung wie (1) jedoch mit unterschiedlichen Bohr- und Verrohungsquerschnitten um:

  • a. Rohrgelenke auszubilden (Biegemoment im Rohrgelenk gleich Null) und
  • b. Auflager für die Erdwärmeabtransportleitung zu schaffen.
The ground-resisting deep-earth heat collector ( 5 ), as with all protection applications, a cased deep hole such as ( 1 ) but with different drill and cross sections around:
  • a. Pipe joints form (bending moment in the pipe joint equal to zero) and
  • b. To provide support for the geothermal heat transfer line.

Im Innenraum befindet sich eine Erdwärmeabtransportleitung (5.3) welche aus Gewichtsgründen und anderen Randbedingungen eine besondere Konstruktion gemäß 1 bis 9 aufweist.In the interior there is a geothermal heat transfer line ( 5.3 ) which for reasons of weight and other boundary conditions a special construction according to 1 to 9 having.

Damit unterscheidet sich der Tiefenerdwärmekollektor (1) gemäß AZ 20 2011 104 515.7 erheblich von dem hier vorgestellten erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) mit vorgespannter Erdwärmeabführleitung (5.3)This distinguishes the deep earth heat collector ( 1 ) in accordance with AZ 20 2011 104 515.7 significantly from the earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) with pre-stressed geothermal discharge line ( 5.3 )

• Das Fließschema:• The flow chart:

(Aus Gebrauchsmusterschutz AZ 20 2011 104 515.7 eingetr. 30.01.2012) Der flüssige Wärmeträger, vornehmlich Öl siehe o. a. Gebrauchsmusterschutzanmeldung welches vom Ausgang aus dem Wärmetauscher kommt, strömt einem oder mehreren erdbewegungs-widerstehendem Tiefenerdwärmekollektor(en) (5) zu, um dann die ganze Durchlaufstrecke des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5), also Fallleitungen (5.2) und Kontaktstrecke (5.7.2), zu durchlaufen. Während des Sinkvorganges in der Kontaktstrecke (5.7.2) versucht der Wärmeträger die Temperatur von der Berührungsfläche anzunehmen. Der Wärmeträger wird nun mit immer größer werdender Tiefe heiß.(From utility model protection AZ 20 2011 104 515.7 registered 30.01.2012) The liquid heat transfer medium, especially oil see above utility model application coming from the exit from the heat exchanger, flows to one or more earth-resisting deep-earth heat collector (s) ( 5 ), and then the entire passage of the ground-resisting deep-earth heat collector ( 5 ), ie downpipes ( 5.2 ) and contact distance ( 5.7.2 ), to go through. During the sinking process in the contact section ( 5.7.2 ) the heat carrier tries to accept the temperature from the contact surface. The heat transfer medium now becomes hotter and deeper with increasing depth.

Im unteren Bereich des erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektors (5) angekommen, jedoch oberhalb des Ölsumpfes, strömt der jetzt erhitzte Wärmeträger, nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhre über die seitlich angebrachten Bohrungen (5.3.5) und von unten in die Wärmeabtransportleitung (5.3) ein und steigt dann mit hoher Geschwindigkeit nach oben zum Wärmetauscher. Nach der thermischen Reduzierung des Wärmeträgers im Wärmetauscher fließt dieser nun über eine Druckerhöhungsanlage wieder dem erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor (5) zu und der Prozess beginnt von Neuem. Dieses Verfahren gehört zum ”Stand der Technik”In the lower part of the earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ), but above the oil sump, flows the now heated heat carrier, according to the law of the communicating tube on the side mounted holes ( 5.3.5 ) and from below into the heat removal line ( 5.3 ) and then rises at high speed up to the heat exchanger. After the thermal reduction of the heat carrier in the heat exchanger, the latter now flows via a pressure booster system back to the earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) and the process begins again. This method belongs to the "state of the art"

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 Gebrauchsmusterschutzanmeldung. – – Die Positionierung, erfolgt von der Erdoberfläche zum Erdinneren und wurde nach folgenden Bereichen ausgewählt: a. Äußerer Mantel (5.1) des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nebst Ölwanne (5.1.2), Rohrgelenkausbildung (5.1.4) und Auflagerfläche (5.1.5) für die Erdwärmeabtransportleitung (5.3) des Mantelrohres (5.1 + 5.1.3.1), einschließlich der Hinterwandwandverpressung (5.1.7). und einem temperaturbeständigem Elastomer (5.1.8) in der Bewegungsöffnung (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. c. Erdwärmeabtransportleitung (5.3) nebst Kombiflansch (5.3.1.0 bis 5.3.1.9) mit mehreren Funktionen und zwar als: I) Verbindungsflansch, II) Abstandshalter, III) Mantelrohrstabilisierer und IV) Vorspannwiderlager usw. nebst Rohrgelenkausbildung (5 bis 9), V) Vorspanndrahtseile (5.3.1.5) als Verbindungselement zweier Rohre gemäß 5a, 5b und 6.- 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 lid belongs to the "state of the art" for electricity generation and is not part of this utility model protection application. - - Positioning is from the earth's surface to the Earth's interior and has been selected according to the following ranges: a. Outer jacket ( 5.1 ) of the ground-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) and sump ( 5.1.2 ), 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 Hinterwandwandverpressung ( 5.1.7 ). and a temperature-resistant elastomer ( 5.1.8 ) in the movement opening ( 5.1.6 ). 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. Geothermal heat pipe ( 5.3 ) together with combination flange ( 5.3.1.0 to 5.3.1.9 ) with several functions and as: I) connecting flange, II) spacers, III) jacket tube stabilizer and IV) preload abutment, etc. together with pipe joint training ( 5 to 9 ), V) prestressing wire ropes ( 5.3.1.5 ) as a connecting element of two pipes according to 5a . 5b and 6 ,
  • 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.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 can be accomplished much easier with an external pulling device.
  • 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: Teilbereich I Tiefenerdwärmekollektorkopf mit Ölwanne (Fig. 1) Teilbereich II Tiefenerdwärmekollektor im Bereich der Überbrückungsstrecke zur Kontaktstrecke (Fig. 2 bis 4) Teilbereich III Tiefenerdwärmekollektor im Bereich der Kontaktstrecke Teilbereich IV Tiefenerdwärmekollektor im Bereich des Einlaufes in die Erdwärmeabtransportleitung und des Ölsumpfes (Fig. 9) Assignment sections: Subarea I Deep earth heat collector head with oil sump (Fig. 1) Subarea II Deep earth heat collector in the area of the bridging path to the contact section (FIGS. 2 to 4) Subarea III Deep earth heat collector in the contact area Subarea IV Deep earth heat collector in the area of the inlet into the geothermal heat transfer line and the oil sump (FIG. 9)

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

5.05.0
Erdbewegungswiderstehender Tiefenerdwärmekollektor mit gewichtsreduzierter, vorgespannter Erdwärmeabführleitung.Earthmoving resistant deep earth heat collector with weight reduced, pre-stressed geothermal heat sink.
5.15.1
Äußerer MantelOuter coat
5.1.15.1.1
Der Deckel. Werkstoff: Edelstahl V2A nach Werkstoff Nr. 1.4301 Handelsübliches gewölbtes X-Stück nach PN 16, versehen mit einer Rohrdurchführung für die erdbewegungswiderstehenden Erdwärmeabführleitung (5.3) als Zulauf für den Wärmetauscher und vier Rohrdurchführungen für den Zulauf der Sinkstrecke sowie Stutzen für eine Be- und Entlüftung.The lid. Material: Stainless steel V2A according to material no. 1.4301 Commercially available curved X-piece according to PN 16, provided with a pipe feed-through for the earth-resisting discharge pipe ( 5.3 ) as inlet for the heat exchanger and four pipe feedthroughs for the inlet of the sinking section as well as connecting pieces for aeration and venting.
5.1.25.1.2
Ölwanne, Werkstoff: Edelstahl V 2A nach Werkstoff Nr. 1.4301 mit Boden angeschweißt an das Mantelrohr 5.1.3 Oil sump, material: stainless steel V 2A according to material no. 1.4301 with bottom welded to the jacket tube 5.1.3
5.1.35.1.3
Mantelrohr bis zum ersten Rohrgelenk unterhalb des dritten Grundwasserstockes. Werkstoff: Edelstahl V 2 A Werkstoff Nr. 1.4301Jacket pipe to the first pipe joint below the third groundwater stick. Material: Stainless steel V 2 A Material no. 1.4301
5.1.3.15.1.3.1
Mantelrohre abgestuft nach den einzelnen Rohrdurchmesser über alle Rohrgelenke (5.1.4) hinweg, einschließlich des Ölsumpfes am unteren Ende des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5.0). Werkstoffqualität: Ausgesucht und abgestimmt auf die örtlichen Verhältnisse um Korrosion zu verhindern.Sheath pipes graduated according to the individual pipe diameter over all pipe joints ( 5.1.4 ), including the oil sump at the lower end of the earth-resisting deep-earth heat collector ( 5.0 ). Material quality: Selected and adapted to local conditions to prevent corrosion.
5.1.45.1.4
”Rohr in Rohr – Rohrgelenk” (7 bis 9) mit jeweils zwei unterschiedlichen Innendurchmessern."Pipe in pipe - pipe joint" ( 7 to 9 ) each with two different inner diameters.
5.1.55.1.5
Auflagerfläche für einen Teilbereich der Erdwärmeabtransportleitung.Support surface for a portion of the geothermal heat transfer line.
5.1.65.1.6
Bewegungsöffnung für das Rohrgelenk (5.1.4). Nutzbar für die Hinterwandverpressung (5.1.7) des Mantelrohres (5.1.3.1)Movement opening for the pipe joint ( 5.1.4 ). Usable for the back wall crimping ( 5.1.7 ) of the jacket tube ( 5.1.3.1 )
5.1.75.1.7
Hinterwandverpressung zur Steigerung der Haftzugreibung zum GebirgeHinterwandverpressung to increase the adhesion to the mountains
5.1.85.1.8
Temperaturbeständiges ElastomerTemperature resistant elastomer
5.25.2
Zulaufleitungen durch die Überbrückungsstrecke (5.7.1)(Teilbereich I + II) zur Kontaktstrecke (5.7.2), mit wärmegedämmter Ummantelung, als Überbrückungsstrecke (5.7.1) der kälteren Erdschichten.Supply lines through the bridging route ( 5.7.1 ) (Subarea I + II) to the contact route ( 5.7.2 ), with thermally insulated sheathing, as a bridging route ( 5.7.1 ) of the colder earth layers.
5.2.15.2.1
Keramik- oder hochtemperaturbeständige Acrylglasperlen o. ä. als Stabilisierung der Übergangsstrecke (Teilbereich II) gegen Erdbewegungen, bei gleichzeitiger Wärmedämmung gegen das Erdreich, beginnend vom Deckel (5.1.1) bis zum Beginn der Kontaktstrecke (5.7.2).Ceramic or high-temperature-resistant acrylic glass beads or the like as a stabilization of the transition section (Part II) against earth movements, with simultaneous thermal insulation against the soil, starting from the lid ( 5.1.1 ) until the start of the contact route ( 5.7.2 ).
5.2.25.2.2
Wasserlöslicher aber hochtemperaturbeständiger Leim/KleberWater soluble but high temperature resistant glue / glue
5.35.3
Erdwärmeabtransportleitung nebst aller hierfür erforderlichen EinbautenErdwärmeabtransportleitung along with all necessary internals
5.3.1.05.3.1.0
Kombiverbindungsflansch mit folgenden Konstruktionsmerkmalen:Combination connection flange with the following construction features:
5.3.1.15.3.1.1
– Bohrungen für eine zugfeste Flanschverbindung.- Holes for a tensile flange connection.
5.3.1.2 5.3.1.2
– Bohrungen für den Wärmeträgerdurchlass, Öl oder ähnlich.- Holes for the heat transfer, oil or similar.
5.3.1.35.3.1.3
– entfällt –- not applicable -
5.3.1.45.3.1.4
– Verdickung der Kombiflansche für die Kraftaufnahme der Vorspannung- Thickening of the combination flanges for the power of the bias
5.3.1.55.3.1.5
– Vorspanndrahtseile, an beiden Enden zu einer Gewindestange für die Widerlager- und Flanschverbindung hochfest zusammengeschmiedet und mit einem Gewinde versehen. Werkstoff: Edelstahl- Vorspanndrahtseile, high-strength forged together at both ends to a threaded rod for abutment and flange and threaded. Material: stainless steel
5.3.1.65.3.1.6
– Knotenbleche fest verschweißt für die Widerlagerverstärkung.- Knot plates welded firmly for the abutment reinforcement.
5.3.1.75.3.1.7
– Vorspannmutter mit Spannunterlegscheibe.- preload nut with clamping washer.
5.3.1.85.3.1.8
– Kontermutter mit Spannunterlegscheibe.- Lock nut with clamping washer.
5.3.1.95.3.1.9
– Stegblech zur Verstärkung der Gelenkknotenausbildung.- Web plate to reinforce the joint node training.
5.3.1.105.3.1.10
Öl- und temperaturbeständige Dichtung mit StahleinlageOil and temperature resistant gasket with steel insert
5.3.25.3.2
Toleranzlänge/Toleranzspalt einer TeilstreckeTolerance length / tolerance gap of a section
5.3.35.3.3
Geschlossene Auflagerscheibe, jedoch mit kraftschlüssigen Durchlässen für, a) der 4 Stck. Zulaufleitungen und b) der Erdwärmeabtransportleitung im Übergangsbereich, Teilbereich II zu Teilbereich III, sowie Widerlager für die Vorspannseile für die ErdwärmeabtransportleitungClosed bearing disc, but with non-positive openings for, a) the 4 pcs. Inlet pipes and b) the geothermal heat transfer line in the transitional area, sub-area II to sub-area III, and abutment for the biasing cables for the geothermal heat transfer line
5.3.45.3.4
Venturi Auslauf mit innenliegendem Kegel, sonst wie vor.Venturi spout with internal cone, otherwise as before.
5.3.55.3.5
Gelochtes Einlaufrohr, Teilabschnitt IV.Perforated inlet pipe, section IV.
5.45.4
Eine Demontagevorrichtung, mit eingezogene ”Zugseile”, vor Ort, ist zu aufwändig und wurde deshalb gestrichen. Statt dessen wird eine Zugvorrichtung extern favorisiert.A dismantling device, with retracted "pull ropes" on site, is too time-consuming and has therefore been deleted. Instead, a pulling device is externally favored.
5.55.5
Rohrverbindung der Teilabschnitte II–IVPipe joint of subsections II-IV
5.5.15.5.1
Verlängerter Rohrstutzen mit mehreren eingedrehten Rollringdichtungen.Extended pipe socket with several rolled ring seals.
5.5.25.5.2
Verlängerte Muffe mit Einführglocke. (Muffe länger als der Rohrstutzen)Extended socket with insertion bell. (Sleeve longer than the pipe socket)
5.65.6
Ölsperrenoil booms
5.75.7
Definitionendefinitions
5.7.15.7.1
Überbrückungsstrecke. (Strecke zwischen der Erdoberfläche und den heißeren Erdschichten, ca. 2.500 m unter Geländeoberfläche.)Bridging distance. (Distance between the earth's surface and the hotter earth strata, approx. 2,500 m below ground level.)
5.7.25.7.2
Kontaktstrecke. (Strecke in der der Wärmeträger die Temperaturen der jeweiligen Gebirgshorizonte annehmen soll.) (s. AZ 20 2011 104 515.7)Contact range. (Distance in which the heat transfer medium is to assume the temperatures of the respective mountain horizons.) (See AZ 20 2011 104 515.7)
5.7.35.7.3
Grundwasserschutz.Groundwater protection.
5.7.45.7.4
Vorspannung,Preload,
5.7.55.7.5
Hinterwandverpressungsmaterial: Ca-Si-Dispersion mit eingelagerten Kleinstmetallen und PolymerenBack wall grouting material: Ca-Si dispersion with embedded micro-metals and polymers
11
Tiefenerdwärmekollektor (1) aus Priorität (s. AZ 20 2011 104 515.7)Deep earth heat collector ( 1 ) from priority (see AZ 20 2011 104 515.7)

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 Gebrauchsmusterschutzanmeldung 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 utility model application and is therefore not dealt with here.
  • • Die Konstruktionsmerkmale lassen sich ableiten aus den Lastfällen denen ein erdbewegungswiderstehender Tiefenerdwärmekollektor (5) 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 ( 5 ) 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 (5) ist ein Teil einer Energiegewinnungsanlage, welche aus den Tiefen der Erde, also aus Bereichen von 2.500 Meter bis 7.000 Meter und tiefer, Wärme für einen technischen Zweck fördern und am Wärmetauscher der Energiegewinnungsanlage zur Verfügung stellen soll. D. h. dieser erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor (5) ist fest, wie ein Schlauch, im Gebirge eingebettet. Dies heißt aber auch, dass dieser alle Bewegungen des Gebirges direkt und unmittelbar mitmachen muss. Bei Erdstößen kann es deshalb zu Schäden kommen, welche die Funktion des Tiefenerdwärmekollektor (1) empfindlich stören kann. Damit dies nicht passiert muss die Konstruktion für den größten anzunehmenden Lastfall ausgelegt werden. Und dies ist der Lastfall ”Erdbeben”.The ground-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) is a part of an energy production plant, which from the depths of the earth, so from areas of 2,500 meters to 7,000 meters and lower, heat for a technical purpose and promote the heat exchanger of the power plant to provide. Ie. this earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) is fixed, like a hose, embedded in the mountains. But this also means that he has to participate directly and directly in all movements of the mountains. In the event of an earthquake, damage may therefore occur which would impair the function of the deep earth heat collector ( 1 ) can be sensitive. To prevent this from happening, the design must be designed for the largest load case to be assumed. And this is the load case "earthquake".

Dabei ist es unerheblich ob diese Erdbewegungen natürlichen Ursprungs oder von Menschenhand erzeugt wurden.It is irrelevant whether these earth movements of natural origin or man-made.

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 (5) mit ab. Here in Germany we actually have a quiet mountain range. Nevertheless, it happens that smaller earthquakes are also registered in Germany. This is reinforced to determine where the human has intervened in the underground or is still doing it permanently. Therefore, a category 4 earthquake seems to be the largest possible load case. This load case most probably covers all other load cases occurring in Germany, for an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) with.

6.1.2 Lastfall ”Demontage der Erdwärmetransportleitung (5.3)” zum Zwecke einer notwendig gewordenen Reparatur.6.1.2 Load case "Disassembly of the geothermal heat pipe ( 5.3 ) "For the purpose of a necessary repair.

  • • Dieser 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.• This 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.In any case, the weight loss due to the adhesive pull in the mountains has to be investigated, because not every mountain develops "adhesive pull" (see bored pile). In these areas, the actual requirements of the local geology must be followed accordingly.

6.2.0 Randbedingungen welcher ein erdbewegungswiderstehender Tiefenerdwärmekollektor (5) zusätzlich erfüllen muss. – Kurzbeschreibung –6.2.0 boundary conditions which an earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) must additionally fulfill. - Short description -

  • 6.2.1 Grundwasserschutz, weil als Wärmeträger Öl o. ö. gewählt wurde.6.2.1 Groundwater protection, because oil o. Ö was chosen as the heat carrier.
  • 6.2.2 Erdbewegungen (kleine und mittlere Erdbeben) Lastfall 6.1.1 ”Erdbewegungen”6.2.2 Earthmoving (small and medium earthquakes) Load case 6.1.1 "Earthmoving"
  • 6.2.3 Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung in der Überbrückungsstrecke.6.2.3 Stability-enhancing thermal insulation in the bridging route.
  • 6.2.4 Gewichtsreduzierung der Erdwärmeabtransportleitung6.2.4 Weight reduction of the geothermal heat pipe
  • 6.2.5 Das Einbauen der Erdwärmeabführleitung in unzugänglichen Tiefen.6.2.5 Installing the geothermal heat pipe at inaccessible depths.
  • 6.2.6 Temperaturänderungen und damit verbundene Längenänderungen.6.2.6 Temperature changes and related changes in length.
  • Lastfall 6.1.3 ”Temperaturanhebung”Load case 6.1.3 "Temperature increase"
  • 6.2.7 Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabtransportleitung, um die Möglichkeit zu besitzen Schäden beseitigen zu können. Lastfall : 6.1.2 ”Demontage”6.2.7 The removal and replacement of the geothermal heat pipe to be able to eliminate damage. Load case: 6.1.2 "Dismantling"
  • 6.2.8 Erhöhung der Haftreibung (Außenwandverpressung) Lastfall 6.1.4 ”Gewichtsabtragung ins Gebirge”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 (1 + 5) stößt in Tiefen von bis zu 10.000 Meter vor. Dort herrschen Erdtemperaturen weit über 300°C. Wasser als Wärmeträger ist für diese hohen Temperaturen einfach nicht geeignet. Deshalb wurde als Wärmeträger Öl gewählt. Öl kann bekanntlich beim Lastfall ”Rohrbruch” das Grundwasser verseuchen.A deep earth heat collector ( 1 + 5 ) thrusts at depths of up to 10,000 meters. Earth temperatures are well above 300 ° C. Water as a heat carrier is simply not suitable for these high temperatures. Therefore, oil was chosen as the heat carrier. Oil can contaminate the groundwater in the case of a "pipe break" load case.

• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:

Im Teilbereich I wurde eine Ölwanne (5.1.2)(1) vorgesehen, welche tiefer ist wie der dritte Grundwasserstock bzw. tiefer ist wie der tiefste Grundwasserleiter welcher für den menschlichen Genuss herangezogen wird.In Subarea I, an oil pan ( 5.1.2 () 1 ), which is deeper than the third groundwater stock or deeper than the deepest aquifer which is used for human consumption.

Unter der Ölwanne (5.1.2) befindet sich die oberste Ölsperre (5.6) aus einer Silica-Dispersion-Verpressung (5.7.5) o. ä.Under the oil sump ( 5.1.2 ) is the topmost oil barrier ( 5.6 ) from a silica dispersion compression ( 5.7.5 ) o.

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?

Auswirkungen:impact:

Bei ruckartigen Erdbewegungen in einem Teilhorizont findet in Form von Erdstößen eine Verschiebung von Gebirgshorizonten statt, welche zu einer Durchbiegung des Tiefenerdwärmekollektors (1) führt. Damit findet eine Längenänderung statt, welche den Stahl des Rohrmantels an die Streckgrenze oder weiter hinaus führen kann. Es kann zum Bruch kommen.In jerky earth movements in a sub-horizon, a displacement of mountain horizons occurs in the form of tremors, which leads to a deflection of the deep earth heat collector ( 1 ) leads. Thus, a change in length takes place, which can lead the steel of the tubular jacket to the yield strength or beyond. It can come to break.

• Lösungsvorschlag: Fig. 7 bis Fig. 9Suggested solution: Fig. 7 to Fig. 9

Verkürzt man nun das statische System indem man Rohrgelenke (5.1.4) einführt, wird die Längenänderung aus dem Rohrgelenk (5.1.4) bezogen und der äußere Mantel (5.1) bleibt unbeschädigt. Genau dieses System, siehe 7 bis 9, und wird bei dem erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektor (5) angewandt.Shortening the static system by using pipe joints ( 5.1.4 ), the change in length from the pipe joint ( 5.1.4 ) and the outer jacket ( 5.1 ) remains undamaged. Exactly this system, see 7 to 9 , and is used in the earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) applied.

Aus dem Tiefenerdwärmekollektor (1) wird nun, neben anderen Konstruktionsmerkmalen gemäß ((5.1) bis (5.7)) ein ”erdbewegungswiderstehender Tiefenerdwärmekollektor (5)”.From the deep earth heat collector ( 1 ) is now, among other design features according to (( 5.1 ) to ( 5.7 )) an earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) ".

Die Konstruktion (16) und die dazugehörige Knotenausbildung (7 bis 9) wird in der Figurenbeschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht.The construction ( 1 - 6 ) and the associated node training ( 7 to 9 ) is illustrated in the figure description and the accompanying drawings.

Zu Punkt 6.2.3 Stabilitätserhöhende Wärmeisolierung im Teilbereich I und IIRe 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 "never possible, the following solution was developed.

Gedankengang zur ProblemlösungTrain of thought for problem solving

  • • Füllt man ein Kunststoffrohr randvoll mit kleinen 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. 0 6 mm) verteilen und vernetzen die auftretenden Biegespannungen, in lauter kleine Druckpunkte.• If you fill a plastic tube to the brim with small 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 (about 0 6 mm) distribute and cross-link the bending stresses that occur, all in small pressure points.

Diese Aussage ist gut in der 2. zu erkennen. Das Schüttgut aus gleichförmigen, gleichgroßen Kügelchen braucht man nicht verdichten; die Auflast reicht hier voll aus.

  • • 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.
This statement is good in the 2 , to recognize. The bulk material of uniform, equal sized balls need not be compressed; the surcharge is sufficient here.
  • • 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.

Das heißt: Sie drücken auch auf die Rohrwand der Erdwärmeabtransportleitung (5.3). Bei dem dünnwandigem Rohr ein Problem.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 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 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. (siehe 1 bis 4).
  • 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 Teilabschnitt I 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.
Subareas I and II are earthquake-proof after this filling.
  • 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 refer 1 to 4 ).
  • 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 section I is 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 6.2.4To point 6.2.4

  • a) Schwere Lastabtragungen aus der Erdwärmeabtransportleitung (5.3)a) Heavy load transfers 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 (5.3) inklusiv der Verbindungstechnik und dies alle 5 Meter, haben ein enormes Gewicht. Hinzu kommt noch die Glasfließisolierung im Teilabschnitt III. Hier kommen schnell 70.000 Kg (DN 63,5 × 3 + Kombiflansche (nach 5 bis 10)) zusammen. Es ist zu erkennen, dass dies so nicht machbar ist. Selbst die Streckgrenze des Rohrwerkstoffes wird schnell überschritten. Schon in der Einbauphase würde ein Teil der Erdwärmeabführleitung (5.3) reißen und in die Tiefe stürzen.6,000 to even 10,000 meters of geothermal heat pipe ( 5.3 ) including the connection technology and this every 5 meters, have an enormous weight. In addition there is the glass flow insulation in section III. 70,000 kg (DN 63.5 × 3 + combi flanges (after 5 to 10 )) together. It can be seen that this is not feasible. Even the yield strength of the pipe material is quickly exceeded. Even during the installation phase, part of the geothermal heat dissipation pipeline ( 5.3 ) tear and plunge into the depths.

• 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 Teilgewichte 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 part weights 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 würde. 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)2. Could you also reduce the Erdwärmeabtransportleitung in weight by a thinner pipe wall thickness, the weight problem would be solvable, if not at the same time the allowable tension would decrease. The problem can thus only be solved if you can outsource the tensile stresses caused by the high weight in a hanging position by wire ropes with bias. (See point b)
  • 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 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 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 das ”Rohr in Rohr – Rohrgelenk” (5.1.4) 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, the "pipe in pipe - pipe joint" ( 5.1.4 ), 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 bis 9)
In addition to the cost question, there are many points that force a weight reduction of elementary importance:
  • 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 to 9 )

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 auch keine Lösung, weil damit sich die zulässigen Zugspannungen ebenfalls verringern werden. Bleibt nur als Lösung die Auslagerung der Zugkräfte auf Drahtseile (5.3.1.5) mit Vorspannung.A simple wall thickness reduction alone is not a solution, because it will also reduce the allowable tensile stresses. Remains only as a solution, the outsourcing of tensile forces on wire ropes ( 5.3.1.5 ) with preload.

• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:

Die Zugspannungen, resultiert aus dem Gewicht der Teilstrecken der Erdwärmeabführleitung (5.3) sollen durch mindestens vier Vorspanndrahtseilen (5.3.1.5) mit Vorspannung ausgelagert werden. Diese Vorspanndrahtseile (5.3.1.5) führen dann die Zugspannungen zu den entsprechenden Auflager (5.1.5) um sie dann über die Haftzugreibung ins Gebirge abzuleiten. Diese Vorspanndrahtseile (5.3.1.5) sind an beiden Enden verwunden, zusammengeschmiedet und mit einem Gewinde versehen. Als Widerlager für die Vorspannung (5.7.4) sollen, gemäß Vorschlag, die jeweils zusammengeschraubten Kombiflansche (5.3.1.0)(5 bis 9) nebst der beidseitig angebrachten Knoten- bzw. Stegbleche (5.3.1.6 + 5.3.1.9), dienen. Ohne diese Knotenbleche (5.3.1.6) zur Widerlagerverstärkung an beiden Enden eines jeden Rohres und der Stegbleche zur Verstärkung des Aufhängeknotens (5.3.1.9)(7 bis 9) wäre eine stabile Aufhängung der Teilstrecke einer Erdwärmeabtransportleitung (5.3) nicht möglich.The tensile stresses resulting from the weight of the sections of the Erdwärmeabführleitung ( 5.3 ) by at least four prestressing wire ropes ( 5.3.1.5 ) are outsourced with bias. These prestressing wire ropes ( 5.3.1.5 ) then carry the tensile stresses to the corresponding supports ( 5.1.5 ) to derive them then on the Haftzugreibung in the mountains. These prestressing wire ropes ( 5.3.1.5 ) are wound at both ends, forged together and threaded. As an abutment for the preload ( 5.7.4 ), according to the proposal, the combi flanges ( 5.3.1.0 () 5 to 9 ) together with the nodal or web plates ( 5.3.1.6 + 5.3.1.9 ), serve. Without these gusset plates ( 5.3.1.6 ) to the abutment reinforcement at both ends of each tube and the web plates for reinforcing the suspension knot ( 5.3.1.9 () 7 to 9 ) would be a stable suspension of the section of a geothermal heat transfer line ( 5.3 ) not possible.

Die Vorspannmuttern (5.3.1.7) in Verbindung mit der Kontermutter (5.3.1.8), können gleichzeitig für die jeweilige Flanschverbindung herangezogen werden. Die Stabilität erhöht sich trotz kleineren Rohrwanddicken, dünneren Kombiflanschen und dem Wegfall der Schrauben und Muttern für eine eigene konventionelle Flanschverbindung.The preload nuts ( 5.3.1.7 ) in conjunction with the lock nut ( 5.3.1.8 ), can be used simultaneously for the respective flange connection. The stability increases despite smaller tube wall thicknesses, thinner combi flanges and the elimination of the bolts and nuts for its own conventional flange connection.

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”
Remains to mention that:
  • 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 6.2.5 Einbauen der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) in unzugänglichen Tiefen.Re point 6.2.5 Installing the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) in inaccessible depths.

• Problemansprache:• problem solving:

Die Erdwärmeabtransportleitung (5.3) kann man nicht an der Erdoberfläche in einem Stück zusammenschrauben, um sie dann abteufen zu wollen. Dies ergibt sich schon aus seiner Einbaulänge.The geothermal heat pipe ( 5.3 ) you can not screw together at the surface of the earth in one piece, in order to then want to sink it. This results already from its installation length.

• Lösungsvorschlag:• Suggested solution:

  • 1. Weil gemäß Problemansprache eine oberirdische Vormontage nicht möglich ist, müssen die einzelnen Rohre (6 bis 9) hängend im Mantelrohr (5.1) zusammengeschraubt werden bis die gewünschte Teillänge erreicht wird. Zu beachten ist, dass sich die eigentliche Baulänge erst durch die Erwärmung im Untergrund einstellt. Diese endgültige Baulänge ist die Streckenlänge von Auflagerfläche (5.1.5) zur nächsten Auflagerfläche (5.1.5) minus einer kleinen Toleranzlänge (5.3.2), damit gewährleistet wird, dass diese Teilstrecke wirklich aufgehängt ist und sich nicht auf die untere Teilstrecke aufständert.1. Because according to problem solving an aboveground pre-assembly is not possible, the individual tubes ( 6 to 9 ) suspended in the jacket tube ( 5.1 ) are screwed together until the desired part length is reached. It should be noted that the actual length is only adjusted by the heating in the ground. This final length is the length of the bearing surface ( 5.1.5 ) to the next bearing surface ( 5.1.5 ) minus a small tolerance length ( 5.3.2 ), to ensure that this leg is really suspended and does not stray on the lower leg.
  • 2. Die überlange Steckmuffenverbindung • Das, in Fließrichtung gesehene unterste Rohrstück des nachfolgenden ersten Rohres der zukünftigen Steckmuffenverbindung (5.5), besitzt unter dem unteren Kombiflansch (7 bis 9) einen Rohrstutzen, mit nachfolgender überlangen Rohrmuffe mit Einführglocke. (5.5.2)(siehe 7 bis 9) für die Aufnahme des Rohrstutzens mit mehreren Rollringdichtungen (5.5.1) • Das, in Fließrichtung gesehene oberste Rohrstück des unteren Teilabschnittes, besitzt oberhalb der Gelenkknotenausbildung (7 bis 9) einen Rohrstutzen, als Einführstutzen mit geeigneten eingelegten Rollringdichtungen (5.5.1).2. The oversized push-in joint • The lowest pipe section, seen in the direction of flow, of the following first pipe of the future push-in joint ( 5.5 ), has under the lower combination flange ( 7 to 9 ) a pipe socket, with subsequent overlong pipe socket with insertion bell. ( 5.5.2 )(please refer 7 to 9 ) for receiving the pipe socket with a plurality of rolling ring seals ( 5.5.1 ) The uppermost tube section of the lower section section seen in the flow direction has above the joint node formation (FIG. 7 to 9 ) a pipe socket, as an inlet with suitable inserted Rollringdichtungen ( 5.5.1 ).

Beim Herablassen der Teilstrecke führt die Einführglocke (5.5.2) des oberen Teilstückes den Stutzen des bereits aufgehängten Teilstückes (5.5.1) direkt in die Muffe (siehe 7 bis 9). Die hohe Auflast überwindet die Reibungswiderstände der Rollringdichtungen (5.5.1). Die beiden Teilstrecken sind, nach der Absetzung der oberen Teilstrecke auf dessen Auflagerfläche (5.1.5) als Rohrstrecke miteinander verbunden, jedoch darf die Muffenverbindung (5.5.1 + 5.5.2) nicht aufliegen.When lowering the subsection leads the introduction bell ( 5.5.2 ) of the upper part of the neck of the already suspended section ( 5.5.1 ) directly into the sleeve (see 7 to 9 ). The high load overcomes the frictional resistance of the rolling ring seals ( 5.5.1 ). The two sections are, after the deposition of the upper section on the bearing surface ( 5.1.5 ) connected as a pipe route, but the sleeve connection ( 5.5.1 + 5.5.2 ) do not rest.

Die einzelnen Rohrstücke (5 bis 9) werden über die Vorspanndrahtseile ((5.3.1.5) und 5a, 5.b und 6) so zusammengeschraubt, dass jeweils die Vorspannmuttern (5.3.1.7) am nachfolgendem Rohr die Vorspannung (5.7.4) für das untere hängende Rohr erzeugt. Die Kontermutter (5.3.1.8) sorgt für die dauerhafte Arretierung des Vorspanndrahtseiles (5.3.1.5) in seiner Position.

  • • 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 Teilstückes der Erdwärmeabführleitung vorstellen muss, kann man den Systemzeichnungen der 7 bis 9, sowie der Figurenbeschreibung entnehmen.
The individual pieces of pipe ( 5 to 9 ) are passed over the leader wire ropes (( 5.3.1.5 ) and 5a . 5.b and 6 ) screwed together so that each of the preload nuts ( 5.3.1.7 ) on the following tube the bias voltage ( 5.7.4 ) for the lower hanging tube. The locknut ( 5.3.1.8 ) ensures the permanent locking of the prestressing wire rope ( 5.3.1.5 ) in his position.
  • • 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 must imagine the construction of the suspension of the section of the Erdwärmeabführleitung, you can see the system drawings of 7 to 9 , as well as the description of the figures.

Zum Punkt 6.2.6 • Temperatureinfluss • und die damit verbundene Längenänderungen der Erdwärmeabtransportleitung (5.3)Regarding point 6.2.6 • Temperature influence • and the associated length changes of the geothermal heat transfer line ( 5.3 )

• Problemansprache:• problem solving:

Jeder metallische oder auch nichtmetallische Werkstoff dehnt sich in Folge einer Temperaturerhöhung aus und zwar nach einem werkstoffeigenem Wärmeausdehnungskodifizient. Somit muss die jeweilige Baulänge eines jeden Teilsstückes um die Ausdehnungsstrecke plus Toleranzspalt (5.3.2) kürzer sein wie die Strecke von Auflagerfläche (5.1.5) zu Auflager (5.1.5). Wird diese Ausdehnungsstrecke plus Toleranzspalt (5.3.2) nicht berücksichtigt, ständert sich die Erdwärmeabführleitung auf das untere Lager auf. Irgendwann wird die Auflast so groß, das ein Zusammenbruch der Erdwärmeabführleitung (5.3) erfolgt. Die Funktionsfähigkeit ist gefährdet. Somit muss die Ausdehnungsstrecke plus einer kleinen Sicherheitslänge/Toleranzlänge (5.3.2) auf jeden Fall mit eingerechnet werden. Zu bedenken ist auch, dass in Folge des sich später einstellenden Temperaturabsenktrichters die Ausdehnungslänge sich nochmals ändert.Each metallic or non-metallic material expands as a result of an increase in temperature and indeed after a material-own thermal expansion. Thus, the respective length of each section must be extended by the expansion distance plus the tolerance gap ( 5.3.2 ) be shorter than the distance from the bearing surface ( 5.1.5 ) to supports ( 5.1.5 ). Is this expansion distance plus tolerance gap ( 5.3.2 ), the geothermal heat dissipation line will increase to the lower bearing. At some point, the surcharge will be so great that a collapse of the Erdwärmeabführleitung ( 5.3 ) he follows. The functionality is endangered. Thus, the expansion distance plus a small safety length / tolerance length ( 5.3.2 ) be included in any case. It should also be borne in mind that the extension length changes again as a result of the later-setting temperature dropping funnel.

• 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).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 ).

Das Beibehalten eines Toleranzspaltes (5.3.2) ist Pflicht um eine Aufständerung zu verhindern. Es muss gewährleistet sein, dass jede Teilstrecke sauber hängt und nur auf einer Auflagerfläche (5.1.5) aufliegt.

  • 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.
Maintaining a tolerance gap ( 5.3.2 ) is mandatory to prevent an elevation. It must be ensured that each section hangs cleanly and only on one support surface ( 5.1.5 ) rests.
  • 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 6.2.7 • Demontage der Erdwärmeabführleitung •Regarding point 6.2.7 • Disassembly of the geothermal heat transfer line •

Einleitung:Introduction:

Das Ziehen und Wiedereinbauen der Erdwärmeabführleitung (5.3), um mögliche Schäden an der Außenhaut (5.1.3.1) von Innen beseitigen zu können, ist eine sehr wichtige Randforderung.The removal and replacement of the geothermal heat pipe ( 5.3 ) to prevent possible damage to the outer skin ( 5.1.3.1 Being able to eliminate it from the inside is a very important constraint.

• Problemansprache:• problem solving:

Das Ziehen der gesamten Erdwärmeabtransportleitung (5.3) ist schon aus Gewichtsgründen kaum durchführbar. Deshalb kommt nur das Ziehen in Teilabschnitten in Frage. Für die Durchführung kommen nur zwei Varianten in Frage:

  • 1. Das Mitführen von Zugdrahtseilen oder
  • 2. Das Ziehen mit einer externen Zieheinrichtung.
Pulling the entire geothermal heat pipe ( 5.3 ) is hardly feasible for weight reasons. Therefore, only pulling in sections comes into question. Only two variants are possible for the implementation:
  • 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, scheint dies die bessere Lösung zu sein.Because the passage of the pull wire ropes from section III to section II is associated with major leaks problems and an external lifting device is already present for the Abteufung, this seems to be 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 (5), bedingt durch seine Größe ein enormes Gewicht. Wie bei einem Bohrpfahl sitzt der Tiefenerdwärmekollektor (1 und 5) im Gebirge. Die Haftzugreibung an der Außenwand hält den Tiefenerdwärmekollektor (1 und 5) im Gebirge. Es gibt jedoch Gebirgshorizonte wo die Haftreibung zu gering oder gar nicht mehr vorhanden ist. Hier muss auf jeden Fall nachgeholfen werden. Verschiedene Vorschläge gehen in die Richtung dies mit Sondierbohrungen mit anschließender Verpressung zu tun. Bei einem Tiefenerdwärmekollektor (1) mit einer Bohrtiefe von über 6.000 Meter ein unvorstellbar teuerer Aufwand. Diese Aktion würde jeglichen Kostenrahmen sprengen. Das Anbringen von Verpressungsventilen von Innen durch die Rohrwand geht nur, wenn man diese Verpressungsnippel wieder entfernen kann. Andernfalls ist eine Montage der Erdwärmeabführleitung (5.3) nicht möglich. Außerdem ist dies ein Kostenaufwand der auch alles erdenkliche sprengt. Bei dem erdbewegungsaufnehmenden Tiefenerdwärmekollektor (5) ist die technische Lösung kein Problem und der Kostenrahmen überschaubar.Like every machine and component, the earth-moving deep-soil heat collector ( 5 ), due to its size an enormous weight. Like a bored pile, the deep earth heat collector ( 1 and 5 ) in the mountains. The adhesive pull on the outside wall keeps the deep earth heat collector ( 1 and 5 ) in the mountains. However, there are mountain horizons where the static friction is too low or no longer exists. Here must be helped in any case. Several proposals go in the direction of exploratory drilling followed by compression. In a deep earth heat collector ( 1 ) with a drilling depth of over 6,000 meters an unimaginably expensive effort. This action would go beyond any budget. The attachment of compression valves from the inside through the pipe wall is only possible if you can remove these compression nipple again. Otherwise, a mounting of the geothermal heat pipe ( 5.3 ) not possible. In addition, this is a cost that goes beyond anything imaginable. In the earth-moving deep-earth heat collector ( 5 ) the technical solution is not a problem and the budget is manageable.

• Lösungsvorschlag: • Suggested solution:

Durch den Rohrspalt (5.1.6) im Rohrgelenk (5.1.4) kann man sehr leicht jeden Rohrabschnitt mit einer Außenwandverpressung (5.7.5) durchführen. Auch Ölsperren (5.6) könnte man so erstellen. Als Verpressungsmedium dient ein dünnflüssiges und mit Polymeren versetzte Calcium-Silica-Dispersion. (5.7.5) Nach Aushärtung der Silica-Verpressung besteht eine belastbare Brücke vom Rohrmantel (5.1.3.1) zum Gebirge. Alles weitere in einer besonderen Schutzanmeldung. Bleibt noch zu erwähnen, dass der Spalt zwischen den beiden Mantelrohrenden (5.1) nach der Hinterrohrwandverpressung (5.1.6) mit einem temperaturbeständigen Elastomer (5.1.7) verfüllt wird.Through the pipe gap ( 5.1.6 ) in the pipe joint ( 5.1.4 ) one can very easily each pipe section with a Außenwandverpressung ( 5.7.5 ) carry out. Also oil barriers ( 5.6 ) you could create that way. The compression medium used is a thin-bodied and polymer-mixed calcium-silica dispersion. ( 5.7.5 ) After hardening of the silica compression, there is a load-bearing bridge from the pipe jacket ( 5.1.3.1 ) to the mountains. Everything else in a special protection application. It remains to be mentioned that the gap between the two jacket tube ends ( 5.1 ) after the Hinterrohrwandverpressung ( 5.1.6 ) with a temperature-resistant elastomer ( 5.1.7 ) is filled.

7.0 Figurenbeschreibung 1 bis 97.0 figure description 1 to 9

1 stellt den mit Kügelchen (5.2.1 + 5.2.2) gefüllten Kopf eines erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektors (5) dar. Um den Kopf befindet sich eine aufgeschweißte Ölwanne (5.1.2), welche ebenfalls aus Stabilitätsgründen mit kleinen Kügelchen (5.2.1 + 5.2.2) gefüllt ist. Damit die geforderte Stabilität überhaupt erzielt werden kann, muss ein Deckel (5.1.1), welcher kraftschlüssig verschlossen wird, den oberen Abschluss eines Tiefenerdwärmekollektors (5) bilden. 1 put the with beads ( 5.2.1 + 5.2.2 ) filled head of an earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ). Around the head is a welded-on oil pan ( 5.1.2 ), which also for stability reasons with small beads ( 5.2.1 + 5.2.2 ) is filled. In order for the required stability to be achieved at all, a lid ( 5.1.1 ), which is non-positively closed, the upper end of a Tiefenerdwärmekollektors ( 5 ) form.

2 stellt den mit Keramikperlen gefüllten Teilbereich II eines erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektors (5) dar. Der Teilbereich II ist die Strecke, welche überwunden werden muss, um überhaupt an die wärmeren Zonen der Erde zu gelangen. Um dem System überhaupt eine Stabilität zu geben, wird der Hohlraum zwischen der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) und dem Mantelrohr (5.1.3.1) mit geeigneten Keramik- oder Acrylglasperlen (5.2.1) und (5.2.2) gefüllt. In dieser Füllung sind die vier wärmeisolierten Zulaufleitungen (5.2) eingebettet. 2 represents the ceramic beads filled portion II of an earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 Part II is the route that must be crossed in order to reach the warmer zones of the earth at all. In order to give the system any stability, the cavity between the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) and the jacket tube ( 5.1.3.1 ) with suitable ceramic or acrylic glass beads ( 5.2.1 ) and ( 5.2.2 ) filled. In this filling, the four heat-insulated supply lines ( 5.2 ) embedded.

Die Acrylglasperlenschüttung o. ä. (5.2.1 + 5.2.2) sorgt nicht nur für eine hohe Stabilität gegenüber Erdbewegungen jeglicher Art, sondern hat zusätzlich eine wärmedämmende Wirkung.The acrylic glass bead or similar ( 5.2.1 + 5.2.2 ) not only ensures high stability against earth movements of any kind, but also has a heat-insulating effect.

3 zeigt einen Schnitt durch den erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) im Teilbereich I. Es wird deutlich wo die Erdwärmeabtransportleitung und die vier Zulaufleitungen (5.2) in der Überbrückungsstrecke (5.7.1) angeordnet sind. Die Acrylglasperlenschüttung (5.2.1) vermindert zusätzlich die gegenseitige Beeinflussung der Zulaufleitungen (5.2) zur Erdwärmeabtransportleitung (5.3). 3 shows a section through the ground-resisting deep-soil thermocouple collector ( 5 ) in subarea I. It becomes clear where the geothermal heat transfer line and the four supply lines ( 5.2 ) in the bridging route ( 5.7.1 ) are arranged. The acrylic bead fill ( 5.2.1 ) additionally reduces the mutual influence of the supply lines ( 5.2 ) to the geothermal heat transfer line ( 5.3 ).

Die Erdwärmeabtransportleitung (5.3) und die Zulaufleitungen (5.2) besitzen zusätzlich eine schlagfeste Wärmedämmung aus Glasfließ o. ä. Außerdem wird deutlich wie die Ölwanne (5.1.2) den Kopf des erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) im Teilbereich I. schützt. Unter der Ölwanne wird zusätzlich eine Ölsperre (5.6) angeordnetThe geothermal heat pipe ( 5.3 ) and the supply lines ( 5.2 ) also have an impact-resistant thermal insulation of glass flow o. Ä. In addition, it is clear as the oil pan ( 5.1.2 ) the head of the earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) in subarea I. protects. Under the oil sump an oil barrier ( 5.6 ) arranged

4 zeigt einen Schnitt durch den Teilbereich II eines erdbewegungswiderstehende Tiefenerdwärmekollektor (5) Dieser Teilbereich kann länger als 2000 Meter sein. Obwohl die Perlenschüttung (5.2.1) pro lfd. Meter nicht sehr schwer ist kommt bei dieser Tiefe eine riesige Auflast zum Tragen. Damit die Perlenschüttung (5.2.1) sich am äußeren Mantel (5.1) aufhängt, muss die Perlenschüttung (5.2.1) mit einem Haftmittel, wasserlöslicher Leim oder Kleber (5.2.2) versetzt werden. Dies kann man im Schnitt zwar nicht erkennen, weil dieser Leim farblos ist. Deshalb wird es an dieser Stelle nochmals erwähnt. 4 shows a section through the portion II of an earth-resistant Tieferdwärmekollektor ( 5 ) This subarea can be longer than 2000 meters. Although the bead fill ( 5.2.1 ) per meter is not very heavy comes at this depth a huge load to fruition. So that the bead fill ( 5.2.1 ) on the outer jacket ( 5.1 ), the bead fill ( 5.2.1 ) with an adhesive, water-soluble glue or glue ( 5.2.2 ). This can not be recognized on average, because this glue is colorless. That is why it is mentioned again here.

5a zeigt die Art Flansch welche die einzelnen Rohre der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) verbinden soll. Diese Art Flansch, wird hier als Kombiflansch (5.3.1.0) bezeichnet, weil diese Konstruktion mehrere Aufgabenstellungen mit abdeckt.

  • 1. Verbindungselement zwischen zwei Rohren
  • 2. In Verbindung mit den vier Knotenblechen (5.3.1.6) Wiederlager für die Vorspannung (5.7.4)(6).
  • 3. Stabilisierung des Mantelrohres (5.1 + 5.1.3.1) alle 5 Meter
  • 4. Arretierung der Lage der Erdwärmeabführleitung (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) Wiederlager für die Aufhängung eines Telbereiches der Erdwärmeabführleitung (5.3) zwischen zwei Auflagerpunkten (5.1.5).
5a shows the type of flange which the individual tubes of the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) should connect. This type of flange is used here as a combination flange ( 5.3.1.0 ), because this construction covers several tasks.
  • 1. connecting element between two pipes
  • 2. In conjunction with the four gusset plates ( 5.3.1.6 ) Rebar for prestressing ( 5.7.4 () 6 ).
  • 3. Stabilization of the jacket tube ( 5.1 + 5.1.3.1 ) every 5 meters
  • 4. Locking the position of the geothermal discharge 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 ) Re-bearing for the suspension of a Telbereiches the Erdwärmeabführleitung ( 5.3 ) between two support points ( 5.1.5 ).

Die ersten fünf Aufgabenstellungen müssen abgedeckt werden, andernfalls sind diese Flanschverbindungen unbrauchbar. Punkt sechs gilt nur für den Aufhängeknoten.The first five tasks must be covered otherwise these flange connections will be unusable. Point six applies only to the suspension node.

5.b zeigt die Doppelfunktion der Spanndrahtseile für:

  • a) eine Flanschverbindung herkömmlicher Art herzustellen und
  • b) Arretierung der Vorspannglieder in Lage und Befestigung vorzuhalten. Als Flanschverdickung (5.3.1.6) für die Wiederlagerfunktion wurden hier mal Unterlegplatten gewählt.
5.b shows the double function of the tension wire ropes for:
  • 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 re-storage function shims were chosen here times.

6 zeigt wie ein Rohr der Erdwärmeabführleitung (5.3) im Gesamtsystem eingebettet ist. Hierbei stellen die jeweils angrenzenden Rohre die Widerlager für die Vorspannung, d. h. der obere Kombiflansch (5.3.1.0 + 5.3.1.6) des unteren Rohres, sowie der untere Kombiflansch (5.3.1.0 + 5.3.1.6) des weiterführenden Rohres, stellen die Widerlager für die Vorspannung (5.7.4) durch die Vorspanndrahtseile (5.3.1.5). 6 shows how a pipe of Erdwärmeabführleitung ( 5.3 ) is embedded in the overall system. In this case, the adjacent tubes provide the abutment for the bias, ie the upper combination flange ( 5.3.1.0 + 5.3.1.6 ) of the lower tube, as well as the lower combination flange ( 5.3.1.0 + 5.3.1.6 ) of the secondary pipe, provide the abutment for the bias ( 5.7.4 ) by the Vorspanndrahtseile ( 5.3.1.5 ).

Fig. 7 bis Fig. 9FIGS. 7 to 9

Allgemeine Konstruktionshinweise 1 bis 3:General construction notes 1 to 3:

  • 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. Grund: Die stabile runde Form des eingeschobenen Rohres (5.1.3.1) bleibt bestehen. Dies ist einer der Gründe warum in dem eingeschobenen Rohr noch zwei Kombiflansche (5.3.1.0) integriert wurden. Damit bleibt das eingeschobene Mantelrohr auch bei einer Beanspruchung des Rohrgelenkes rund. Dies hat wiederum zur Folge, dass eine weitere Demontage der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) überhaupt möglich wird.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. Reason: The stable round shape of the inserted tube ( 5.1.3.1 ) remains. This is one of the reasons why there are still two combi flanges in the inserted pipe ( 5.3.1.0 ) were integrated. Thus, the inserted jacket tube remains round even with a stress on the pipe joint. This in turn means that a further dismantling of the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) is possible at all.

Ein weiterer Grund liegt in der Standfestigkeit. Jede Teilstrecke, also von Auflagerfläche (5.1.5) zur nächsten Auflagerfläche (5.1.5) ist mindestens 1000 Meter lang. Eine solche Teilstrecke der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) nebst Kombiflansche (5.3.1.0) hat trotz Wanddickenverringerung noch ein enormes Gewicht. Dieses Gewicht muss über die Schweißnähte in die Auflager (5.1.5) abgetragen werden. Wegen der Wanddickenreduzierung werden die erforderlichen Schweißnähte länger. Die längeren Schweißnähte der Stegbleche (5.3.1.9) übertragen die Zuglasten als Zugbeanspruchung der Schweißnähte in das Erdwärmeabtransportrohr (5.3)

  • 2. Der Kopf eines jeden Teilabschnittes der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) muss Biegesteif ausgeführt werden. Dies wird dadurch erreicht, in dem man auf den Aufliegerflansch (5.3.1.0) noch Stegbleche (5.3.1,9) gemäß 5a aufsetzt und an des Rohr der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) anschweißt.
Another reason is the stability. Each partial section, ie of bearing surface ( 5.1.5 ) to the next bearing surface ( 5.1.5 ) is at least 1000 meters long. Such a section of the geothermal heat transport line ( 5.3 ) and combination flanges ( 5.3.1.0 ) has an enormous weight despite wall thickness reduction. This weight must be above the welds in the supports ( 5.1.5 ) are removed. Because of the wall thickness reduction, the required welds are longer. The longer welds of the web plates ( 5.3.1.9 ) transmit the tensile loads as tensile stress of the welds in the geothermal heat transfer tube ( 5.3 )
  • 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 trailer flange ( 5.3.1.0 ) still web plates ( 5.3.1,9 ) according to 5a and at the pipe of the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) welds.

Auf diese Stegbleche (5.3.1.9) wird ein zusätzlicher Kombiflansch (5.3.1.0) aufgesetzt und verschweißt Dieser Kombiflansch bietet die Grundlage für die anschließende Muffenverbindung. (siehe 7 bis 9 und 5.5.1 + 5.5.2).On these web plates ( 5.3.1.9 ) an additional combination flange ( 5.3.1.0 ) and welded This combination flange provides the basis for the subsequent socket connection. (please refer 7 to 9 and 5.5.1 + 5.5.2 ).

Über die jetzt aufgesetzten und angeschweißten Stegbleche (5.3.1.9) wird das Biegemoment, welches unter dem Auflagerkombiflansch (5.3.1.0) herrscht, in eine Druck und Schubkraft umwandelt und in das Rohr der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) eingeleitet.Over the now attached and welded web plates ( 5.3.1.9 ), the bending moment, which under the Auflagerkombiflansch ( 5.3.1.0 ), converted into a pressure and thrust force and into the pipe of Erdwärmeabtransportleitung ( 5.3 ).

Wäre nur eine runde Scheibe mit den entsprechenden Bohrungen vorhanden, würde sich dieser Auflagerkombiflansch (5.3.1.0) durchbiegen und in das Mantelrohr (5.1.3.1) abstürzen. Eine Aufständerung mit all seinen bereits beschriebenen Auswirkungen wäre die Folge. Deshalb ist die Biegesteife Ausführung des Kopfes einer jeden Teilstrecke der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) Pflicht. Es wird empfohlen, wie in den 7 bis 9 dargestellt, auch das untere Ende eines jeden Teilabschnittes einer Erdwärmeabtransportleitung (5.3) biegesteif auszubilden, obwohl kein dauerhaftes Biegemoment vorhanden ist.

  • 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. Durch die hohe Auflast aus der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) wird der Bewegungsspalt des Rohrgelenkes (5,1.6) zum Innenraum über die untergelegte Dichtung (5.3.1.10) dauerhaft abgedichtet.
– Ende der allgemeinen Hinweise zum Thema der Rohrgelenkausbildung –If only a round disc with the corresponding holes available, this Auflagerkombiflansch ( 5.3.1.0 ) and into the jacket tube ( 5.1.3.1 ) crash. An uprising with all its effects already described would be the result. Therefore, the bending stiffness is the execution of the head of each section of the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) Mandatory. It is recommended, as in the 7 to 9 also the lower end of each section of a geothermal heat transfer line ( 5.3 ) rigid, although no permanent bending moment is present.
  • 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 ) injected 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. Due to the high load from the geothermal heat transfer line ( 5.3 ), the movement gap of the pipe joint ( 5,1.6 ) to the interior via the underlying gasket ( 5.3.1.10 ) permanently sealed.
- End of the general notes on the subject of pipe joint training -

7 zeigt das Übergangsrohrgelenk zwischen dem Teilabschnitt II, also der Überbrückungsstrecke (5.7.1) zum Teilabschnitt III, also der Kontaktstrecke (5.7.2). Wie vor beschrieben ist der Teilbereich II mit einer Perlenschüttung ausgefüllt und der Teilbereich III dient als Kontaktstrecke (5.7.2). Damit kein Öl in die Perlenschüttung (5.2.1 + 5.2.2) gelangt, ist der Auflagerflansch eine geschlossene Scheibe (5.3.3) mit kraftschlüssigen, wasserdichten Durchlässen für die

  • a) vier Zulaufleitungen (5.2) und
  • b) für die Erdwärmeabtransportleitung (5.3).
7 shows the transition pipe joint between the section II, so the bridging route ( 5.7.1 ) to subsection III, ie the contact route ( 5.7.2 ). As described above, the sub-area II is filled with a bead fill and the sub-area III serves as a contact line ( 5.7.2 ). So no oil in the bead fill ( 5.2.1 + 5.2.2 ), the support flange is a closed disc ( 5.3.3 ) with non-positive, watertight passages for the
  • 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 (5.7.1) in die Kontaktstrecke (5.7.2) einströmt, wurde eine künstliche Übergangsstrecke mit Geschwindigkeitsangleichung, ähnlich eines Venturiauslaufes (5.3.4) vorgesehen. Alles weitere kann man der 7 entnehmen. Das Rohrgelenk 7 erfüllt zusätzlich alle vorgenannten Forderungen der Konstruktionshinweise Punkte 1 bis 3 des Vorspannes.Because the heat carrier oil at high speed over the bridging distance ( 5.7.1 ) in the contact route ( 5.7.2 ), an artificial transition section with velocity equalization, similar to a venturi outlet ( 5.3.4 ) intended. Everything else you can 7 remove. The pipe joint 7 additionally fulfills all of the aforementioned requirements of the design information points 1 to 3 of the preamble.

8 zeigt ein Rohrgelenk in der Kontaktstrecke (5.7.2), Teilabschnitt III. Das Rohrgelenk 8 erfüllt ebenfalls alle vorgenannten Forderungen der Konstruktionshinweise Punkte 1 bis 3. 8th shows a pipe joint in the contact section ( 5.7.2 ), Subsection III. The pipe joint 8th also fulfills all the above requirements of the design notes points 1 to 3.

9 zeigt das Übergangsrohrgelenk von der Kontaktstrecke (5.7.2), Teilabschnitt III zum Teilabschnitt IV, Einlauf in die Erdwärmeabtransportleitung (5.3). Das Rohrgelenk 9 erfüllt ebenfalls alle vorgenannten Forderungen der Konstruktionshinweise Punkte 1 bis 3. 9 shows the transition pipe joint of the contact distance ( 5.7.2 ), Part III to Part IV, inlet to the geothermal heat transfer line ( 5.3 ). The pipe joint 9 also fulfills all the above requirements of the design notes points 1 to 3.

8.0 Zusammenfassung und Schlusswort8.0 Summary and conclusion

Diese Gebrauchsmusterschutzanmeldung zeigt die Konstruktion eines erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektors (5) auf, welcher nicht nur Erdwärme im großem Stil fördern kann, ohne einen Wärmeträger ins Gebirge einpressen zu müssen, sondern deckt auch die Randbedingungen ab, welche vom Markt gefordert werden, welche da sind:

  • 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) Erhöhung der Haftzugreibung zwischen Rohrmantel und Gebirge.
This utility model application shows the construction of an earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ), which can not only promote geothermal energy on a large scale, without having to inject a heat transfer medium in the mountains, but also covers the boundary conditions, which are required by the market, which are:
  • 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 transfer in connection with the weight reduction of the Erdwärmeabführleitung by bias.
  • 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) Increasing the adhesive pull 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 Rohrgelenken (5.1.4) im Mantelrohr (7 bis 9)
  • 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 bis 9) 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) und den Vorspanndrahtseilen (5.3.1.5)
  • 7. Berücksichtigung des Wärmeausdehnungskodifizienten.
  • 8. Die Bewegungsöffnung (5.1.6) ist zusätzlich nutzbar für eine Außenwandverpressung
– Ende der Zusammenfassung –The implementation succeeds by the following main construction features:
  • 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 pipe joints ( 5.1.4 ) in the jacket tube ( 7 to 9 )
  • 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 to 9 ) 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 ) and the Vorspanndrahtseilen ( 5.3.1.5 )
  • 7. Consideration of the thermal expansion coefficient.
  • 8. The movement opening ( 5.1.6 ) is additionally usable for a Außenwandverpressung
- End of the summary -

Claims (19)

Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) welcher gemäß neben seiner Hauptfunktion, Erdwärme fördern zu können, zusätzliche marktrelevante Randbedingungen mit erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Rohrgelenke (5.1.4) in dem Mantelrohr (5.1.3 + 5.1.3.1) aufweist um damit die Längenänderung zu speisen, welche durch Erdbewegungen jeglicher Art hervorgerufen werden. Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) which, in addition to its main function of being able to promote geothermal heat, also fulfills additional market-relevant boundary conditions, characterized in that these pipe joints ( 5.1.4 ) in the jacket tube ( 5.1.3 + 5.1.3.1 ) in order to feed the change in length, which are caused by earth movements of any kind. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Ölwanne besitzt welche tiefer ist wie der tiefste Grundwasserstock welcher für den menschlichen Gebrauch relevant ist.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, characterized in that it has an oil pan which is deeper than the deepest groundwater stock which is relevant for human use. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung gegen Erdbewegungen in der Überbrückungsstrecke (5.7.1) Keramik- oder hochtemperaturbeständige Acrylglasperlen o. ä. (ca. + 300°C) eingebracht werden.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, characterized in that for stabilization against earth movements in the bridging route ( 5.7.1 ) Ceramic or high temperature resistant acrylic glass beads or the like (about + 300 ° C) are introduced. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, und Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung gegen Erdbewegungen in der Überbrückungsstrecke (5.7.1) temperaturbeständige Keramik- oder hochtemperaturbeständige Acrylglasperlen o. ä. (ca. + 300°C) eingebracht werden, welche zur besseren Haftung an der Rohrmantelwand (5.1.3) mit einem wässerlöslichem Leim oder Kleber (5.2.2.) benetzt sind,Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, and claim 3, characterized in that for stabilization against earth movements in the bridging route ( 5.7.1 ) temperature-resistant ceramic or high-temperature-resistant acrylic glass beads o. Ä. (Approx. + 300 ° C) are introduced, which for better adhesion to the pipe shell wall ( 5.1.3 ) with an aqueous-soluble glue or glue ( 5.2.2 .) are wetted, Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach den Ansprüchen 1, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung gegen Erdbewegungen in der Überbrückungsstrecke (5.7.1) Keramik- oder hochtemperaturbeständige Acrylglasperlen o. ä. (ca. + 300°C) eingebracht werden, welche zur besseren Haftung an der Rohrmantelwand (5.1.3) mit einem wasserlöslichem Leim oder Kleber (5.2.2.) benetzt sind und nach Aushärtung als Konglomerat noch eine Wärmedämmung aufweisen.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claims 1, 3 and 4 characterized in that for stabilization against earth movements in the bridging route ( 5.7.1 ) Ceramic or high temperature resistant acrylic glass beads or the like (about + 300 ° C) are introduced, which for better adhesion to the tube shell wall ( 5.1.3 ) with a water-soluble glue or glue ( 5.2.2 .) Are wetted and still have a thermal insulation after curing as a conglomerate. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als oberer Abschluss eines erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor ein hoch stabiler Deckel (5.1.1) mit den entsprechenden Deckeldurchführungen angebracht ist,Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, characterized in that as upper end of a ground-resisting deep-earth heat collector a highly stable cover ( 5.1.1 ) is mounted with the corresponding lid bushings, Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrgelenke (5.1.4) eine Auflagerfläche (5.1.5) für die Aufhängung von Teilstrecken der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) bereit stellen.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1 or more claims, characterized in that the pipe joints ( 5.1.4 ) a bearing surface ( 5.1.5 ) for the suspension of sections of the geothermal heat pipe ( 5.3 ) provide. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, und vor genanntem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdwärmeabtransportleitung (5.3) in Teilabschnitten jeweils auf dem Auflagerpunkt (5.1.5) aufgehangen wird.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, and before said claim, characterized in that the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) in sections on the support point ( 5.1.5 ) is hung. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdwärmeabtransportleitung (5.3) in Teilabschnitten jeweils auf dem Auflagerpunkt (5.1.5) aufgehangen und über die Steckmuffenverbindung (5.5.1 und 5.5.2 und 7 bis 9) mit dem nächsten Teilabschnitt als durchgehende Rohrleitung miteinander verbunden wird.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1 or more claims, characterized in that the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) in sections on the support point ( 5.1.5 ) and via the push-in joint ( 5.5.1 and 5.5.2 and 7 to 9 ) is connected to the next section as a continuous pipe. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungselement ein Kombiflansch 5a verwendet wird welcher folgende Merkmale aufweist: Bohrungen für den Durchgang des Wärmeträgers und mindestens 8 Bohrungen für die Rohrverbindung und, nach 5a, so nahe nebeneinander angeordnet sind, dass durch die spätere Vorspannung das Drehmoment so klein wie möglich gehalten wird und das später die Knotenbleche (5.3.1.6) gemäß 5a und 6 angeordnet und eingeschweißt werden können.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, or more claims characterized in that as a connecting element a combination flange 5a is used which has the following features: holes for the passage of the heat carrier and at least 8 holes for the pipe joint and, after 5a , are arranged so close to each other that the torque is kept as small as possible by the later bias and later the gusset plates ( 5.3.1.6 ) according to 5a and 6 can be arranged and welded. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungselement ein Kombiflansch 5a verwand wird und zur Schaffung eines Vorspannwiderlagers für das folgende Rohrelement, mindestens 4 Knotenbleche (6) eingeschweißt werden.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, and claim 10, characterized in that as a connecting element a combination flange 5a and to provide a preload abutment for the following tubular element, at least 4 gusset plates ( 6 ) are welded. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, und den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungselement zweier Kombiflansche 5a, 5b und 6 Vorspanndrahtseile verwendet werden, welche jeweils am Ende als Gewindestange (5b + 6) zusammengeschmiedet, verschweißt und mit einem Gewinde versehen sind. Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, and claims 10 and 11, characterized in that as a connecting element of two combi flanges 5a . 5b and 6 Vorspanndrahtseile be used, which in each case at the end as a threaded rod ( 5b + 6 ) are forged, welded and threaded. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, und den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Einsatz von Vorspanndrahtseilen (5.3.1.5) und den Vorspannmuttern (5.3.1.7) eine Vorspannung erzeugt werden kann um somit die Wanddicken der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) und damit das Gewicht jeder Teilstrecke der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) zu reduzieren. (5a, 5b + 6)Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, and claims 10 to 12, characterized in that through the use of Vorspanndrahtseilen ( 5.3.1.5 ) and the preload nuts ( 5.3.1.7 ) a bias voltage can be generated so as to the wall thicknesses of the Erdwärmeabtransportleitung ( 5.3 ) and thus the weight of each section of the Erdwärmeabtransportleitung ( 5.3 ) to reduce. ( 5a . 5b + 6 ) Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, und den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Einsatz von Vorspanndrahtseilen (5.3.1.5), den Vorspannmuttern (5.3.1.7) und der Kontermutter (5.3.1.8) neben der Erzeugung einer Vorspannung für das angrenzende Rohrteilstück auch eine feste Flanschverbindung hergestellt wird. (6)Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, and claims 10 to 13, characterized in that by the use of Vorspanndrahtseilen ( 5.3.1.5 ), the preload nuts ( 5.3.1.7 ) and the locknut ( 5.3.1.8 ) in addition to the generation of a bias for the adjacent pipe section and a fixed flange connection is made. ( 6 ) Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrgelenkausbildung für alle Rohrgelenke mit Ausnahme des Übergangs zwischen dem Teilabschnitt II und dem Teilabschnitt III nach dem System 8 erfolgt.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, or more claims, characterized in that the pipe joint formation for all pipe joints except for the transition between the section II and the section III according to the system 8th he follows. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagerflansch (5.3.3) des Überganges von der Überbrückungsstrecke (Teilbereich II) zur Kontaktstrecke (Teilbereich III) eine geschlossene Scheibe ist und die Rohrdurchführungen kraftschlüssig und wasserdicht eingeschweißt sind.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, or more claims characterized in that the support flange ( 5.3.3 ) of the transition from the bridging route (subarea II) to the contact route (subarea III) is a closed disk and the pipe penetrations are welded in a non-positive and watertight manner. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Auflagerflansch eines jeden Aufhängeknotens (7 bis 9) ein Dichtungselement (5.3.1.10) eingebracht wird, damit kein Grundwasser durch die Bewegungsöffnung des Rohrgelenkes (5.1.6) in das Innere eines erdbewegungswiderstehendem Tiefenerdwärmekollektor (5) gelangen kann.Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, or more claims characterized in that under the support flange of each suspension node ( 7 to 9 ) a sealing element ( 5.3.1.10 ) is introduced so that no groundwater through the movement opening of the pipe joint ( 5.1.6 ) into the interior of an earth-resisting deep-earth heat collector ( 5 ) can get. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass, zur Schaffung eines Ausdehnungsspaltes, auch Toleranzlänge (5.3.2) genannt, die Baulänge eines jeden Teilabschnittes der Erdwärmeabtransportleitung (5.3) nach der Wärmeausdehnung noch geringfügig kürzer ist wie die Strecke von Auflagerfläche (5.1.5) zu Auflagerfläche (5.1.5).Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1, or more claims characterized in that, to create an expansion gap, tolerance length ( 5.3.2 ), the length of each subsection of the geothermal heat transfer line ( 5.3 ) after the thermal expansion is still slightly shorter than the distance from the bearing surface ( 5.1.5 ) to support surface ( 5.1.5 ). Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme mit einem erdbewegungswiderstehenden Tiefenerdwärmekollektor (5) nach Anspruch 1, oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombiflanschdurchmesser (5.3.1.0) unterschiedlich sind und sich der jeweiligen Station und Aufgabe anpassen. (siehe Rohrgelenke 5.1.4 + 79)Device for extracting geothermal heat with an earth-resisting deep earth heat collector ( 5 ) according to claim 1 or more claims, characterized in that the combination flange diameters ( 5.3.1.0 ) are different and adapt to the respective station and task. (see Pipe joints 5.1.4 + 7 - 9 )
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