DE2952593C2 - Device for inserting rod-shaped heat exchangers into the ground - Google Patents

Device for inserting rod-shaped heat exchangers into the ground

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einbringen von stangenförmigen Wärmetauschern in das Erdreich, bei dem jeweils eine Wärmetauschereinheit in ein Bohrloch eingebracht und in diesem festgelegt wird.The invention relates to a method and a device for introducing rod-shaped Heat exchangers in the ground, in each of which a heat exchanger unit is introduced into a borehole and is specified in this.

Um Erdwärme zu nutzen, ist es bekannt, als Wärmetauscher dienende Rohrleitungen in l-2m Tiefe horizontal in das Erdreich einzubringen. Da aber erhebliche Rohrleitungslängen in das Erdreich eingebracht werden müssen, mußte hierbei eine relativ große Fläche zur Verfügung stehen, um einen Einsatz zu ermöglichen. Außerdem ist nachteilig, daß bei schon bestehenden Gartenanlagen diese beim Einlegen der Rohrleitungen in das Erdreich zerstört werden mußten. Daher geht man zunehmend dazu über, die Wärmetauscher senkrecht oder annähernd senkrecht in das Erdreich einzubringen. Zu diesem Zweck sind sogenannte Stanger.wärmetauscher mit einer Länge von ca. 30-35 m bekannt Diese Wärmetauscher arbeiten in der Regel im geschlossenen System. Durch ein Innenrohr strömt ein Wärmeträgermedium in den Wärmetauscher hinein und durch den freien Ringquerschnitt zwischen beiden Rohren unter Aufnahme der Erdwärme wieder heraus.In order to use geothermal energy, it is known to use pipes as heat exchangers in l-2m To bring depth horizontally into the ground. Since, however, considerable pipeline lengths have been introduced into the ground have to be, a relatively large area had to be available to be used enable. It is also disadvantageous that in already existing gardens this when inserting the Pipelines in the ground had to be destroyed. Therefore there is an increasing trend towards the heat exchangers to be introduced vertically or almost vertically into the ground. For this purpose are so-called Stanger heat exchanger with a length of approx. 30-35 m known These heat exchangers usually work in a closed system. Through a Inside tube, a heat transfer medium flows into the heat exchanger and through the free ring cross-section out again between the two pipes while absorbing the geothermal energy.

Zum Einbringen dieser Stangenwärmetauscher in das Erdreich ist das sogenannte Spülbohrverfahren bekannt geworden. Hierzu wurde das Innenrohr aus dem Wärmetauscher herausgezogen und die Spitze mit einem offenen, mit Schaufeln versehenen Spülkopf bestückt Unter ständigem Drehen dieses Systems wird durch das Rohr von oben Wasser hineingedrückt Das in dem Bohrloch freigespülte Bohrgut entweicht jetzt zwangsläufig mit dem Wasser zwischen Erdreich und der äußeren Rohrwandung nach oben und verteilt sich auf der Erdoberfläche.The so-called flush drilling method is known for introducing these rod heat exchangers into the ground become. For this purpose, the inner tube was pulled out of the heat exchanger and the tip with it an open, scooped rinsing head is equipped with constant turning of this system water pressed in through the pipe from above. The cuttings flushed free in the borehole now escape inevitably with the water between the soil and the outer pipe wall upwards and spreads out on the surface of the earth.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß durch das Hochspülen des Bohrgutes zwischen Erdreich und äußerer Rohrwandung ein Freiraum ausgespült wird, der zu einem schlechten Kontakt zwischen beiden führt Selbst bei einem nachträglichen Zuschütten dieses Freiraums ist eine Kavernenbildung nicht immer zu vermeiden, die zwangsläufig einen schlechten Wärmeübergang zur Folge hat Weiterhin ist nachteilig, daß bei bereits fertigen Gartenanlagen durch den erforderlichen Spülwagen bzw. durch das sich auf die Gartenanlage ergießende Bohrgut diese zerstört wird.The disadvantage of this method is that by flushing the cuttings between the ground and A free space is flushed out of the outer pipe wall, which leads to poor contact between the two Even if this free space is subsequently filled in, the formation of caverns is not always possible avoid, which inevitably results in poor heat transfer. Furthermore, it is disadvantageous that at already finished gardens by the required flushing cart or by referring to the garden pouring cuttings this is destroyed.

Das wesentlichste Problem bei diesem Verfahren besteht jedoch in der erforderlichen, einwandfreien Abdichtung des Rohres an seinem unteren Ende, nachdem es in das Erdreich eingebracht wurde. Das ist sehr aufwendig und zeitraubend, und die restlose Abdichtung ist nicht sofort kontrollierbar. Da das Rohr beim Einbringen in das Erdreich gedreht wird, mußte es, damit es verwindurtgssteif bleibt, mit einer entsprechend dicken Wandstärke ausgebildet werden, was wiederum eine gewisse zusätzliche Trägheit des Wärmeüberganges von Erdwärme auf das im Rohr fließende Wärmeträgermediutn bewirkt
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren,The main problem with this method, however, is the required, proper sealing of the pipe at its lower end after it has been placed in the ground. This is very complex and time-consuming, and the complete seal cannot be checked immediately. Since the pipe is rotated when it is placed in the ground, it had to be made with a correspondingly thick wall so that it remains torsion-resistant, which in turn causes a certain additional inertia of the heat transfer from geothermal energy to the heat transfer medium flowing in the pipe
The object of the invention was therefore to provide a method

so eine entsprechende Einrichtung und einen Wärmetauscher zu schaffen, die die geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten beseitigten.to create such a device and a heat exchanger that the disadvantages and Eliminated difficulties.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, indem am vorderen Ende der Wärmetauschereinheit eine Meißelspitze angebracht und die Wärmetauschereinheit anschließend in das Erdreich eingeschlagen wird. Gemäß diesem Verfahren ist weder Wasser noch Spülwagen erforderlich und, was besonders wichtig ist; der auf diese Weise einsetzbare Wärmetauscher kann von vornherein unten geschlossen sein, so daß mit dem nachträglichen Abdichten keine Probleme mehr bestehen.This object is achieved by the method according to the invention in that at the front end of the Heat exchanger unit attached a chisel point and then insert the heat exchanger unit into the Ground is hammered. According to this method, neither water nor flushing truck is required and what is particularly important; the heat exchanger that can be used in this way can be closed at the bottom from the outset so that there are no longer any problems with the subsequent sealing.

Eine zweckmäßige Einrichtung zum Einbringen von stangenförmigen Wärmetauschern ist gekennzeichnet durch eine am vorderen Ende der Wärmetauschereinheit anbringbare Meißelspitze, einen auf das hintere Ende der Wärmetauschereinheit lösbar aufsetzbaren Schlagkopf und ein Schlaggerät zur Beaufschlagung desAn expedient device for introducing rod-shaped heat exchangers is indicated by a chisel point that can be attached to the front end of the heat exchanger unit and one to the rear End of the heat exchanger unit detachably attachable impact head and an impact device for acting on the

auf die Wärmetauschereinheit aufgesetzten Schlagkopfes, impact head placed on the heat exchanger unit,

Vorteilhafterweise wird vorgeschlagen, daß zwischen das hintere Ende der Wärmetauschereinheit und den Schlagkopf ein Adapter gesetzt ist, und daß in weiterer zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung das Schlaggerät einen Schlaghammer aufweist, der an den Schlagkopf anschließbar ist Schlaggeräte sind relativ schwer. Um zu vermeiden, daß sie von Hand bei jedem Neuansetzen von Teilstücken auf deren Höhe angehoben w?rden müssen, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Schlaggerät an einer Zwangsführung einer mobilen Mastkonstruktion vertikal verschiebbar gelagert und durch eine Seilwinde vertikal anhebbar ist.It is advantageously proposed that between the rear end of the heat exchanger unit and the Impact head an adapter is set, and that in a further useful embodiment of the invention, the impact device has a percussion hammer that can be connected to the percussion head. Impact devices are relatively heavy. In order to avoid that they are lifted to their height by hand each time a new piece is set up would have to, it is proposed according to a development of the invention that the impact device on a forced guidance of a mobile mast construction mounted vertically displaceable and by a cable winch can be raised vertically.

Zweckmäßigerweise wird die Mastkonstruktion auf einen in das Erdreich eintreibbaren Haltepfahl aufgesetzt The mast construction is expediently placed on a retaining post that can be driven into the ground

Der stangenförmige Wärmetauscher, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in das Erdreich eingebracht wird, ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß am vorderen Ende des Wärmetauschers eine Vorrichtung zum Vorsetzen einer Meißelspitze vor den Wärmetauscher und am hinteren Ende des Wärmetauschers eine Vorrichtung zum lösbaren Aufsetzen eines Schlagkopfes bzw. eines Schlagkopfadapters auf dem Wärmetauscher vorgesehen sind.The rod-shaped heat exchanger, which is introduced into the ground according to the method according to the invention is, is advantageously designed so that at the front end of the heat exchanger a device for inserting a chisel point in front of the Heat exchanger and at the rear end of the heat exchanger a device for detachable attachment of a Striking head or a striking head adapter are provided on the heat exchanger.

Der Wärmetauscher ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren Teilstücken besteht, die ohne Verdickung des Außendurchmessers miteinander verbunden sind. Das ist erforderlich für einen guten Kontakt zwischen Erdreich und Wärmetauscher. Anderenfalls würde beim Einrammen des Stangenwärmetauschers in das Erdreich entsprechend der Verdickung das Loch größer aufgerieben werden, und auf der übrigen Länge würde ein Luftspalt entstehen, der einen schlechteren Wärmeübergang bewirken würde.The heat exchanger is advantageously characterized in that it consists of several parts that are connected to one another without a thickening of the outer diameter. It is necessary for a good one Contact between the ground and the heat exchanger. Otherwise, when driving the rod heat exchanger in the soil according to the thickening the hole will be rubbed larger, and on the rest Length would create an air gap that would cause poor heat transfer.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Wärmetauscher' besteht darin, daß die Enden der Teilstücke als selbständig dichtende Gewindestücke nut konischem Gewinde ausgebildet sind.Another useful embodiment of the heat exchanger consists in that the ends of the sections as self-sealing threaded pieces groove conical Thread are formed.

Die Erfindung wird anhand des gezeichneten Ausführungsbeispiels erläutert;The invention is explained with reference to the illustrated embodiment;

Es zeigtIt shows

F i g. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung,F i g. 1 shows an overall view of the device, F i g. 2 die Verbindungsmittel zweier Teilstücke,F i g. 2 the means of connecting two sections, F i g. 3 die Mastkonstruktion gemäß Schnitt a-a. F i g. 3 the mast construction according to section aa.

In den F i g. 1,2 und 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet In F i g. 1 ist mit 1 der Stangenwärmetauscher, bestehend aus Teilstücken 2 und 3 bezeichnet, die über die Verbindungsmittel 4 miteinander verbunden sind. Mit 5 sind die Meißelspitze und mit 6 der Adapter bezeichnet, mittels welchem der Schlagkopf 7 jeweils am Ende des einzutreibenden Teilstückes befestigt wird. Das Schlaggerät 8, dessen Schlaghammer 9 auf dem Schlagkopf 7 sitzt, ist von einem vertikal an der Mastkonstruktion 10 verfahrbaren Ausleger 11 gehalten. Mit 12 ist eine Seilwinde bezeichnet, deren Seil 13 über die .'^.ilrollen 14 und 15 mit dem Schlaggerät 8 verbunden ist Über den Haltepfahl 16, der in das Erdreich 17 eingerammt ist, wird die Mastkonstruktion 10 gehalten.In the F i g. 1, 2 and 3, the same parts are denoted by the same reference numerals in FIG. 1, 1 denotes the rod heat exchanger, consisting of sections 2 and 3, which are connected to one another via the connecting means 4. The chisel tip 5 and 6 the adapter, by means of which the impact head 7 is attached to the end of the section to be driven in, are denoted. The impact device 8, the impact hammer 9 of which sits on the impact head 7 , is held by a boom 11 that can be moved vertically on the mast structure 10. A cable winch is designated by 12, the cable 13 of which is connected to the impact device 8 via the rollers 14 and 15.

In F i g. 2 sind die Verbindungsmittel 4 ausschnittweise dargestellt Die einzelnen Teilstücke der Stangenwärmetauscher 1 sind an dem einen Ende mit einem konischen Außengewinde 18 und auf der anderen Seite mit einem entsprechenden konischen Innengewinde 19 versehen, so daß die einzelnen Teilstücke jeweils durch Verschrauben miteinander verbunden werden können. Diese konische Ausbildung ermöglicht es, daß keine Verdickung der Teilstücke in diesem Bereich nötig und trotzdem auch in den Kerbzonen noch genügend Festigkeit der zu verbindenden Rohrstücke vorhanden istIn Fig. 2 the connecting means 4 are shown in detail. The individual sections of the rod heat exchanger 1 are at one end with a conical external thread 18 and on the other side provided with a corresponding conical internal thread 19, so that the individual sections each through Screwing can be connected to each other. This conical design makes it possible that none Thickening of the sections necessary in this area and still sufficient in the notch zones The strength of the pipe sections to be connected is present

In Fig.3 ist die Mastkonstruktion 10 gemäß Schnitt a-a dargestellt. Sie wird gebildet aus zwei K-förmigen Rahmenprofilen 20 und 21, in denen der Ausleger 11 mit seinen Rollen 22 und 23 verfahrbar geführt ist.In Figure 3, the mast construction 10 is shown according to section aa . It is formed from two K-shaped frame profiles 20 and 21 in which the boom 11 with its rollers 22 and 23 is movably guided.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (9)

Patentansprüche;Claims; t. Verfahren zum Einbringen von stangenförmigen Wärmetauschern in das Erdreich, bei dem jeweils eine Wärmetauschereinheit in ein Bohrloch eingebracht und in diesem festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende der Wärmetauschereinheit eine Meißelspitze angebracht und die Wärmetauschereinheit anschließend in das Erdreich eingeschlagen wird.t. Method for installing rod-shaped heat exchangers in the ground, in which in each case a heat exchanger unit is introduced into a borehole and fixed in this, thereby characterized in that a chisel point is attached to the front end of the heat exchanger unit and then the heat exchanger unit is hammered into the ground. 2. Einrichtung zum Einbringen von stangenförmigen Wärmetauschereinheiten in das Erdreich, gekennzeichnet durch eine am vorderen Ende der Wärmetauschereinheit (2, 3) anbringbare Meißelspitze (5), einen auf das hintere Ende der Wärmetauschereinheit (2, 3) lösbar aufsetzbaren Schlagkopf (7) und ein Schlaggerät (8) zur Beaufschlagung des auf die Wärmetauschereinheit (2,3) aufgeseizten Schlagkopfes (7).2. Device for introducing rod-shaped heat exchanger units into the ground, characterized by a chisel tip (5) that can be attached to the front end of the heat exchanger unit (2, 3), a detachable percussion head (7) and that can be placed on the rear end of the heat exchanger unit (2, 3) an impact device (8) for impacting the impact head (7) which has been stripped onto the heat exchanger unit (2, 3). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das hintere Ende der Wärmetauschereinheit (2,3) und den Schiagkopf (7) ein Adapter (6) gesetzt ist3. Device according to claim 2, characterized in that between the rear end of the Heat exchanger unit (2,3) and the striker head (7) an adapter (6) is set 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlaggerät (8) einen Schlaghammer (9) aufweist, der an den Schlagkopf (7) anschließbar ist4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the impact device (8) has a percussion hammer (9) which can be connected to the percussion head (7) 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlaggerät (8) an einer Zwangsiührung einer mobilen Mastkonstruktion (10) vertikal verschiebbar gelagert und durch eine Seilwinde (12) vertikal anhebbar ist5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the impact device (8) on a forced guiding of a mobile mast construction (10) mounted so as to be vertically displaceable and through a cable winch (12) can be raised vertically 6. Einrichtung nach Anspruch ">, dadurch gekennzeichnet, daß die Mastkonstruktion (10) auf einen in das Erdreich eintreibbaren Haltepfahl (16) aufsetzbar ist6. Device according to claim ">, characterized in that the mast structure (10) on an in the ground can be driven in holding post (16) 7. Stangenförmiger Wärmetauscher zum Einbringen in das Erdreich, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des Wärmetauschers (3) eine Vorrichtung zum Vorsetzen einer Meißelspitze (5) vor den Wärmetauscher (3) und am hinteren Ende des Wärmetauschers (2) eine Vorrichtung zum lösbaren Aufsetzen eines Schlagkopfes (7) bzw. eines Schlagkopfadapters (6) auf den Wärmetauscher (2) vorgesehen sind.7. Rod-shaped heat exchanger for introduction into the ground, characterized in that at the front end of the heat exchanger (3) a device for inserting a chisel point (5) in front of the heat exchanger (3) and at the rear end of the heat exchanger (2) a device for detachable attachment of an impact head (7) or an impact head adapter (6) to the heat exchanger (2) are provided. 8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren Teilstücken besteht, die ohne Verdickung des Außendurchmessers miteinander verbunden sind.8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that it consists of several parts exists, which are connected to one another without any thickening of the outer diameter. 9. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Teilstücke als selbständig dichtende Gewindestücke mit konischem Gewinde (18,19) ausgebildet sind.9. Heat exchanger according to claims 7 and 8, characterized in that the ends of the Sections are designed as independently sealing threaded pieces with a conical thread (18,19).
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