DE3010155A1

DE3010155A1 - Waermegewinnung mittels als bohrer ausgebildeter waermetauscher-sonde

Info

Publication number: DE3010155A1
Application number: DE19803010155
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Sita Bauelemente GmbH
Current assignee: Sita Bauelemente GmbH
Priority date: 1980-03-17
Filing date: 1980-03-17
Publication date: 1981-09-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Gegenstand des Oberbegriffes
des Anspruches 1.
Es sind eins Reihe von Vorschlägen bekannt Wärmeenergie auf umweltfreundliche, Verbrennungsenergie sparende Weise zur Verfügung zu stellen. Hierzu gehören Wärmetauschereinrichtungen, die beispielsweise Sonnenenergie, Temperaturgefälle in der Atmosphäre sowie Erdwärme zur Aufheizung von Heizungsanlagen ausnutzen. Solche Einrichtungen finden sich vielfach auch als Selbstversorgungseinrichtung der unmittelbaren privaten Verbraucher.
Zu dem ohne Verbrennung fossiler Brennstoffe oder Kernspaltung vorhandenen Energequellen gehört die im Inneren der Erde vorhandene Wärme, die bereits nach einigen zshn Metern von der Erdoberfläche her gesehen zum Erdmittelpunkt ausnützbar wird.
Brunnen in solche Tiefen vorzutreiben, ist relativ teuer. Vorteilhafter ist es, relativ kleinkalibrige Bohrungen vorzusehen, in denen eins Sonde untergebracht wird. Eine solche Sonde liefert umso bessere Wärmeausbeute, je tiefer sie getrieben wird. Hier sind insbesondere Tisfen zwischen 50 und über 100 Metern von Bedeutung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine solche Sonde auf möglichst einfache und wirtschaftliche Art in den Erdboden einzubringen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.
Entsprechend dieser Lösung kommt ein Bohrverfahren zum Einsatz, das mit einer Spühlung arbeitet. Damit lassen sich auch dichtere und härtere Erdformationen durch Stoßen, ohne daß das Bohrwerkzeug überbeansprucht wird oder sich festfrißt. Solche Anlagen, die durch Ausspülen den beim Bohren anfallenden Abraum aus dem Bohrloch herausfördern, sind bekannt. Es ist damit möglich, praktisch unabhängig von der Bodenbeschaffenheit entsprechende Bohrtiefen zu erreichen, so daß man in Zonen hohen Wärmenotential s vordringen kann. Erfindungsgemäß wird nun der den Bohrkopf und damit das Bohrwerkzeug haltende Bohrschaft, über den das zum Bohren erforderliche Drehmoment eingeleitet wird, im Boden belassen und als Wärmetauscherrohr anschließend ausgenutzt. m einen entsprechenden geschlossenen Kreislauf für die Wännetauscherflüssigkeit - zum Beispiel eine Salzlösung - zur Verfügung zu stellen, wird ein innerhalb des Bohrschaftes mit Abstand von dessen Innenwand angeordnet es Innenrohr benutzt, welch s als Zu- oder Rücklauf der Wärmetauscherflüssigkeit dient, je nach dem, ob man die Wärmetauscherflüssigkeit zuerst durch das Innenrohr und anschließend durch den Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Bohrschaft laufen läßt oder umgekehrt.
Das erfindungsgemäße Vorgehen hinsichtlich des Verschließens des Bohrschaftes nach Beendigung des Bohrvorganges bzw. die Installation des Innenrohres ist in gewissem Umfange abhengig von dem jeweilig gewählten Spül-Bohrverfahren. Ein erstes solche Bohrverfahren benutzt einen Bohrkopf bzw. ein'Bohrwerkzeug, das radial über die AuBenwand des Bohrschaftes hinweg ragt. Dabei wird in den während des Bohrvorganges insoweit freien, also kein Innenrohr aufweisenden Bohrschaft die Spühlflüssigkeit eingeleitet, die dann unter Mitnahme des von dem Werkzeug angelieferten Abraumes im hohlzylinderförmigen Spaltraum zwischen der Innenwandung des Bohrloches und der Außenwandung des Bohrschaft es empor und aus dem Bohrloch ausströmt. Das nach Beendigung des Bohrvorganges stattfindende Verschließen des Bohrschaftes an seinem unteren, dem Bohrwerkzeug zugewandten Ende und das Einsetzen des Innenrohres, dessen Innenraum mit dem zwischen dem Innenrohr und dem Bohrschaft gebildeten Spaltraum in Verbindung steht, kann bevorzugt auf folgende Arten durchgeführt werden: In dem dem Bohrwerkzeug zugewandten unteren Bereich des Bohrschaftes oberhalb der für den Durchgang der Spühlflüssigkeit vorgesehenen Öffnungen, also im Bereich der nach oben hin geschlossenen Mantelwandung des Bohrschaftes wird in ein dort vorgesehenes Innengewinde ein mit einem entsprechenden Außengewinde versehener Verschlußstopfen eingeschraubt, der beispielsweise aus Weichmetall bestehen kann und der den tohrförmigen Bohrschaft nach unten hin dicht abschließt. In diesen dichten Hohlzylinder wird denn das Innenrohr singesetzE Dieses kann soweit oberhalb des Stopfens angeordnet Werden, daß die Verbindung zwischen dem Innenraum des Innenrohres und dem zwischen der Innenwandung des Bohrschaftes und der Außenwandung des Innenrohres frei bleibenden Spalt raum durch die untere stirnseitige Öffnung des Innenrohres hindurch erreicht wird.
Der Abstand des Innenrohres von dem Verschlußstopfen ist dabei derart zu wählen, daß der Obertrittswiderstand für die Warmetauscherflüssigkeit entsprechend gering bleibt. Es ist aber auch möglich, in die Mantelwandung des Innenrohres in dessen unterem Bereich entsprechende Öffnungen einzubringen. Diese Öffnungen können schlitzartig von unten geführt sein. Um das getrennt von dem Verschlußstopfen vorgesehene Innenrohr zentrisch abzustützen, kann der Verschlußstopfen mit einer nach oben hin sich erweiternden Trichterausnehmung versehen sein, in welche das untere Ende des Innenrohres beim Einsetzen selbsttätig eingeführt wird. Um den von dem Innenrohr getrennt eingebrachten Verschlußstopfen in die Gewindeverbindung mit dem Bohrschaft dicht einschrauben zu können, sind an der dem Bohrwerkzeug abgewandten Seite des Verschlußstopfens vorzugsweise Mitnehmerausbildungen angebracht, die die Form von Nuten bzw. Stegen aucweisen können. In diese Nuten bzw. Stege greift ein entsprechend geformtes Werkzeug vorzugsweise klemmend ein, das insbesondere zusammen mit dem Stopfen von oben her in den Bohrschaft eingeführt wird.
Eins Abwandlung dieser Lösung besteht darin, an dem unteren Ende des Innenrohres eine Verschlußstopfenausbildung vorzusehen.
Eine solche Ausbildung kann von der Funktion er grundsätzlich an dem Innanrolir einstückig, ausgebildet sein, vorzugsweise wirrl aber diese Ausbildung an dem Innenrohr angebracht, beispielsweise angeschraubt. Dadurch dient das Inneprohr selbst mit als Werkzeug für das Verschrauben der Verschlußstopfenausbildung mit dem Innengewinde des Bohrschaftes.
Eine weitere Möglichkeit der "Umrüstung" für den geschlossenen Wärmertauscherflüssigkeits-Umlauf besteht darin, nach Beendigung des Bohrvorganges den Bohrkopf und den Raum bis zur wach oben hin sich erstreckenden geschlossenen Mantelwandung des flnhrschaftes mit einer Dichtmasse auszufüllen, die den Dohrschaft nach unten abschließt. Dabei kann es eichum Zement handeln, der sich mit dem Grundwasser als Anmachwasssr vermischt und aushärtet. Natürlich kann auch von vorneherein eine angemachte Zementmischung eingefüllt werden. Schließlich ergibt sich die Möglichkeit kalt aushärtender Kunststoffs, die Eingabe von Wasser glas und dergleichen Massen mehr, die aushärtbar sind, gegebenenfalls auch unter Anwesenheit von übsrflüssigem Wasssr. Sollte der Grundwasseranfall zu stark bzw. die Grundwasserbewegung so heftig sein, daß die Dichtmasse vor dem Erhärten ausgespühlt wird, so besteht die Möglichkeit, das Grundwascer durch Absaugen aus dem hohlzylindrigen Raum zwischen 'der Außenmantelwandung des Bohrschaftes und der Innenwandung des Bohrloches so weit auszusaugen, daß die Dichtmasse nicht mehr aufgeschwemmt und fortgespült werden kann. Dieses Verfahren eignet sich ohne die letztgenannte MaBnahme jedenfalls für entsprechend trockene Bohrlöcher. Ist die Dichtmasse soweit ausgehärtet, wird das Innenrohr eingeführt und - wie vorstehend zur ersten Möglichkeit geschildert - entwßder mit entsprechendem Abstand über dem Spiegel der ausgehärteten Dichtmasse angeordnet oder aber mit Öffnungen in der Seitenwand versehen, so daß die Verbindung zwischen dem Innenraum des Innenrohres und dem Spaltraum zwischen dem Innenraum und dem Bohrschaft für den Durchtritt der Warmetauscherflüssigkeit sichergestellt ist.
Bei einem anderen bekannten Spühl-Bohrverahren wird eine Umlaufspühlung im Inneren des Bohrschaftes vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist ein Abführrohr innerhalb des Bohrschaftes derart angeordnet, daß zwischen dessen Außenmantel und der Innenwandung, des Bohrschaftes ein kreiszylindri-scher Spalt frei bleibt. Durch diesen Spalt wird Spühlwasser von oben bis zum Bohrkopf hin eingepumpt, das dort - insbesondere über Düsen - in eiWenerweiterten Raum unterhalb des Innenraumes des Innenrohres eingespritzt wird. In diesem Raum befindst sich der von den Bohrwerkzeugen angelieferten Abraum. Dieser wird durch das Spühlwasser aufbereitet und im Innenrohr mit dem Spühlwasser aufgeschwämmt und so aus dem Bohrloch ausgetragen. Das Bohrwerkzeug selbst ist dabei so gestaltet, daß es die Außenmantelwandung des Bohrschaftes radial nicht überragt. Auf diese Weise steht die Außenmantelwandung des Bohrschaftes in praktisch direktem Kontakt zu der Wandung des Bohrloches, was - insbesondere bei nicht vorhandenem oder nur sehr schwach strömendem Grundwasser - zu einem guten Wärmeübergang von dem Erdreich in die Mantelwandung des Bohrschaftes führt. Auch hier gibt es mehrere Möglichkeiten, nach Beendigung des Bohrvorganges die Einrichtung für einen geschlossenen Wärmetauscherflüssigksits-Umlnuf herzurichten: Im Gegensatz zu dem zuerst geschilderten Spühlverfahren ist hier bereits in Form des Abführrohres ein innerhalb des Bohrschaftes angeordnet es Rohr vorhanden, das auch bereits durch Beabstandung von der Innenwandung des Bohrschaftes einen Spaltraum bildet, der zusammen mit dem Innenraum des Abführrohres grundsätzlich einen Kanal für den geschlossenen Umlauf der Wärmetauscherflüssigkeit bilden kann. Es wäre daher grundsät loch notwendig, nach Beendigung des Bohrvorganges ohne weitere änderungen eine Dichtmasse in den Bohrkopf derart einzubringen, daß deren Spiegel unterhalb der Obertrittsöffnungen zwischen dem Spaltraum und dem Innenraum des Abführrohres endet.
Wird nunmehr durch das Innenrohr die Wärmetauscherflüssigkeit eingegeben, so tritt diese in umgekehrterRi,chtung durch die (bertrittsöffnungen in den Spaltraum zwischen Innenrohr und Bohrschaft ein. Die Verwendung der Dichtmasse setzt allerdings Verhältnisse im Bohrkopf voraus, die das Aushärten der Dichtmasse ohne Wegschwämmgefahr oder dergleichen durch zu viel Flüssigkeit gestatten. Nachzutragen ist, daß der Bohrschaft und das Abführrohr im Bereich des Vorkopfes miteinander verbunden s-nd. Hierzu wird besonders auf die diesbezügliche Zeichnung Bezug genommen.
Sollten die düsenförmigen Übergänge zwischen dem Spaltraum und dem Innenraum des-Abführrohres einen zu großen Strömungswiderstand für die Wärmetauscherflüssigkeit darstellen, lassen sich ventilartig verschlossene Öffnungen im unteren Bereich der Mantelwandung des Abführrohres oder im oberen Bereich des Bohrkopfes oberhalb des Spiegels der Dichtmasse vorstellen, die in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung schließen oder öffnen. Wird die Spühlflüssigkeit vom Spalt raum in den Innenraum des Abführrohres gepumpt, so werden diese Ventile in die Schlienlage überführt.
Wird dagegen die Wärmetauscherflüssigkeit in das, Abführrohr gepumpt,'so drückt diese die ventilartigen Wandabschnitts nach außen auf,.so daß die Wärmetauscherflüssigkeit vom Innenraum des Abführrohres in den Spaltraum zwischen diesem und dem Bohrschaft übertreten kann. Anstelle von ventilartig aufgehängten Wandabschnitten können auch Wandteile vorgesehen sein, die die Öffnungen versbhließend angeheftet sind und die sich unter dem Druck der Wärmetauscherflüssigkeit aus den Öffnungen lossorengen lassen. Für diese Vorgänge kann es erforderlich sein, zu Beginn des Wärmetauscherbetriebes einen bestimmten Überdruck auf die Wärmetauscherflüssigkeit aufzubringen. Die ventilartigen Wandabschnitte bzw. Waridtoie sind zweckmäBigerweise bei Herstellen der öffnungen derart aus der Mantelwandung herausgeschnitten, daß sich zum Innenraum des Abführrohres hin gesehen.ein sich konisch verengender Verlauf der Trennflächs ergibt.
Natürlich kann man auch bei diesem Spühlsystem mit Verschlußstopfen und Innenrohren arbeiten, die dann in gleicher Weise angebracht werden, wie dies im Zusammenhang mit dem ersten Spühlsystem geschildert wurde. Notwendig ist es allerdings, vor Anbringen der VerschluBstopfen das Abführrohr aus dem Rohrschaft zu entfernen. Anschließend kann dann ein getrennter Verschlußstopfen oder aber auch ein Innenrohr mit daran ausgeFhildetem Verschlußstopfen eingesetzt werden. Schließlich ist es möglich, ein Zwischenstück an das untere Ende des herausgezogenen Abführrohres anzuschrauben oder ähnlich zu befestigen, daß die für den Obertritt der Wärmetauscherflüssigkeit erforderlichen Verbindungsöffnung aufweist und zugleich eine VerschluBstopfenausbildung aufweisen kann.
Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem zuletzt geschilderten Bohrsystem das Bohrwerkzeug sowohl mit dem Bohrschaft als auch mit dem Abführrohr verbunden ist. Dabei wird die Bohrdrehbewegung von dem Bohrschaft aufgebracht, das Bohrwerkzeug nimmt insoweit das Abführrohr mit. Bei längerem Bohrstrang kann das Abführrohr auch noch an weiteren axial versetzten Stellen unmittelbar durch eine Mitnahmeverbindung mit dem Bohrschaft in Drehrichtung mitbewegt werden. In jedem Falle ist eine Schraubverbindung zwischen dem Abführrohr und dem Rohrkopf oberhalb des Bohrwerkzeuges durch Drehmomente wenig belastet, so daß sich das Abführrohr relativ leicht aus einer solchen Verschraubbindung lösen läßt:. Weiterhin ist ersichtlich, daß das Abführrohr wie auch die im Rahmen der Anmeldung erwähnten Innenrohre in besonders bevorzugter Weise aus Kunststoff bestehen können.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen, auf die besonders Bezug genommen wird und deren nachstehende Schilderung die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Teilquerschnitt durch den unteren Bereich eines ersten Ausführungsbeispielesl Figur 2 einen Teillängsschnitt durch den unteren Bereich eines weiteren Ausführungsbeispielesj Figur 3 einen hälftig zwei verschiedene Betriebszustände darstellenden Längsschnitt durch den unteren Bereich eines dritten Ausführungsbeispieles' Fig. 4 u. 5 Längsschnittdarstellungen durch die unteren Endbereiche weiterer Ausführungsbeispiele mit Verschluß des ßohrschaftes durch eine Dichtmasse.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 arbeitet nach einem SDü1-sytem, bei welchem der Abraum außerhalb des Bohrschaftes aus dem Bohrloch heraus geführt wird. Dabei wird Bohrschaft 1 von dem Bohrwerkzeug 2 radial überragt, so daß der Innendurchmesser 3 des Bohrloches größer ist als der Außendurchmesser des Bohrschaftes 1. Die Ausgestaltung des Bohrwerkzeuges entspricht denjenigen Möglichkeiten, die im Zusammenhang mit diesem Spül-Bohrsystem üblicherweise angewendet werden. Es kann sich dabei um Spartenmeißel, Rollenmeißel und dergleichen bekannte Werkzeugausbildungen mehr handeln.
Die Spülflüssigkelt wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Innere des BohDschaftes 1, das während des Bohrvorganges bis auf das nach innen vorragende Innengewinde 4 frei ist, in den Bereich des Bohrwerkzeuges geleitet und gelangt von dort unter Mitnahme des von dem Bohrwerkzeug gelieferten Bohrabraumes in den hohizylindrischen Raum 5 zwischen der Innenmantelwandung des Bohrloches und der Außenmantelwandung des Bohrschaftes 1 und in diesem aufsteigend aus dem Bohrloch wieder heraus. Ist eine genügende Bohrtiefe erreicht, so wird der ßohrvorgang beendet, das Bohrwerkzeug 2 steht still.
Nunmehr wird von oben her in den Innenraum des Bohrschaftes ein Verschlußstopfen 6 eingeführt, der mit seinem Außengewinde 7 in das Innengewinde 4 des Bohrschaftes 1 eingeschraubt wird. tim diese Verschraubbewegung durchzuführen und gegebenenjft s auch das Einführen des Verschlußstopfens 6 in den Bohrschaft 1 zu erleichtern, ist der Verschlußstopfen auf der dem Bohrwerkzeug 2 abgewandten Seite zugänglich mit Rippen 8 versehen, zwischen die entsprechende Vorsprünge einee nicht dsrgestellten Werkzeuges eingreifen, daa koaxial zu dem Bohrschaft 1 geführt ist. Durch flrehangriff an den Rippen 8 und damit formschlüssig dem Verschlußstopfen 6 ist es möglich, den Verschlußstopfen dichtend in die Gewindeverbindung mit dem Bohrschaft 1 einzuführen. Der Verschlußstopfen kann dabei aus einem entsprechend schwiegsamen bzw. plastisch verformbaren Material, wie Weichmetall, bestehen, so daß auf einfache Weise ein zuverlässiger und dauerhafter dichter Sitz erreicht wird. Da die Innengewi,ndeausbildung 4 des Bohrschaftes 1 an einer Stelle kurz oberhalb der öffnung des Bohrschaftes 1 zu den Werkzeugen hin angeordnet ist, wird der oberhalb dieser Oeffnungen mit geschlossener Mantelwandung versehene Bohrschaft 1 durch den Verschlußstopfen 6 nach Art eines Sackloches dicht verschlossen.
Danach wird das nicht dargestellte Schnaubwerkzeug aus dem vorzugsweise klemmenden Angriff an den Rippen 8 des Verschlußstopfens 6 abgezogen und an seine Stelle ein Innenrohr 9 eingeführt, das an seinem unteren Ende durch kronenartige, von der Stirnseite her geführte Einschnitte Öffnungen 10 aufweist, die den Innenraum 11 des Innenrohres mit dem Spaltraum 12 zwischen dem Bohrschaft 1 und dem Innenrohr 9 verbindet.
Um zu gewährleisten, daß das Innenrohr 9 in eine Stellung konzentrisch zu dem Bohrschaft 1 iangt, ist der Verschlußstopfen 6 an seiner dem Werkzeug 2 abgewandten Seite mit einer sich dem Innotirohr zugewandt erweitsrnden Trichterßuabildung 13 versehen, in welche die entsprechend abgeschrägt ausgebildeten Stirnseiten dss unteren Endes des Innenrohres 9 eingleiten. Durch entsprechende Bemessung kann man erreichens daß die Stirnflache des Innenrohres 9 auch bei Entlanggleiten des Innenrohres an dsr Innenwandung des Bohrschaftes 1 in den schrägen Eingriff mit der Trichter ausbildung 13 des Verschlußstopfens 6 gelangt, so daß die Zentrie rung des Innenrohres selbsttätig aus jeder Einführlage heraus erfolgt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, gelangt nunmehr eine in den Innenraum 11 des Snnenrohres 9 eingegebene Wärmetauscherflüssigkeit durch die Öffnungen 10 in den Spaltraum 12, der aufgrund der Zentrierung des Innenraumes 9 kreisringförmigen Querschnitt aufweist.Die Wärmetauscherflüssigkeit steigt damit im gesamten Spalt raum unter gleichen Volumenverhältnissen auf, so daß ein optimaler Wärmeübergang von dem Erdreich durch die Mantelwandung des Bohrschaftes 1 in die Wärmetauscherflüssigkeit erfolgen kann.
In nidht dargestellter Weise ist der aus der Hintereinanderschaltung des Innenraumes 11 des Innenrohres 9 und des Spaltraumes 12 zwischen dem Innenrohr 9 und dem Bohrschaft 1 in einen geschlosse nen Kreislauf für die Wärmetauscherflüssigkeit eingeschaltet, der sich außerhalb des Bohrs-tranges bis zur Wärmeabnahmestelle er streckt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist dasselbe Spü3-Bohrsystem verwendet. Auch hier ist während des Bohrvorganges lediglich der Bohrschaft 1 und nicht das Innenrohr 9 vorgesehen. Für das Verschließen des Bohrschaftes 1 nach Beendigung des Bohrvorganges ist eine Verschlußstopfenausbildung 6' vorgesehen, die über eine Gewindeverbindung 14 an das untere Ende des Innenrohre 9' angeschlossen ist. Das Innenrohr weist ringsum berandete Offnungen 10 auf, durch welche die Wärmeaustauschflüssigkeit vom In nenraum 11 des Innenrohres 9' in den Spaltraum 12 zwischen dem Innenrohr 9' und dem Bohrschaft 1 übertreten kann. Solche nffnungen können sich am gezeigten Beispiel auch in der nach oben weisenden Seite der VerschluBstopFenausbildusg 6' befinden.
Mit der Ausbildung gemäß Fig. 2 ist insoweit eine Erleichterung der Handhabung geschaffen, als das Innenrohr 9' zugleich als Drehwerkzeug für das Einsetzen der Verschlußstopfenaushildung 6' dient. darüberhinaus wird der Verschlußstopfen und'als Innenrohr zugleich in den Bohrschaft eingeführt. Im übrigen sind die Verschluß- und Einsetzmodalitäten zur Aufbereitung des während des Bohrvorganges der Spülung dienenden Bohrschaftes die gleichen, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 geschildert wurde.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispael, bei welchem die Spülflüssigkeit während der Dauer des Bohrvorganges in den zwischen dem Botirschaft 1 und einem Abführrohr 15 gebildeten hohlzylindrischen Spaltraum 12 eingegeben wird. Am unteren Ende des Bohrschaftes 1 ist dieser fest, d.h. einstückig oder durch Verschrauben und/oder Verschweißen, bei 16 mit dem das Bohrwerkzeug aufweisenden Bohrkopf verbunden. Der Bohrkopf ist andererseits über-ein Ansatzteil 17 in dem Ende des Abfüh"rrohres 15 bei 18 durch Verschrauben verbunden. Wie das Innenrohr bei den Beispielen nach den Fig. 1 und 2, ist auch hier das Abführrohr aus Kunststoff gefertigt.
In dem Ansatzteil 17 sind über den Umfang verteilt düsenartige Bohrungen 19 vorgesehen, durch welche die in den Snaltraum 12 eingepumpte Spülflüssigkeit unter entsprschender Geschwindigkeit in den von dem Ansatzteil 17 um faßten Raum eindringt. In diesen Raum fördert das Bohrwerkzeug den Abraum, der durch das Spülwasser aufbereitet und durch das Abführrohr nach oben aus dem Bohrstrang herausgefördert wird, diesen Betriebszustand während des Bohrens läßt die linke Hälfte des in Fig. 3 dargestellter Längsschnittes erkennen.
Die rechte Hälfte des Längsschnittes dieser Figur zeigt die Maßnahmen, die für die Umrüstung vom Bohrvorgang zum Wärmetausch-Retrieb vorgesehen ist. Nach Beendigung des ohrvorganzes wird das Abführrohr 15 aus der Schraubverbindung bei 18 von dem Ansatzteil 17 des Bohrkopfes gelöst und aus dem Bohrschaft 1 entfernt.
Daraufhin wird ein Verschlußstopfen 6 eingeführt, der deminnien gemäß Fig. 1 entspricht. Dies gilt für die Gesalt des VerschRuM-stopfens 6 ebenso wie für die Rippen 8 und das nicht dargPstellte Drshwerkzeug. Auch hier wird der Verschlußstopfen 6 über ein Aussengewinde 7 in ein Innengewinde 4 des Bohrschaftes 1 dichtend eingeschraubt. Der Bohrstopfen 6 ist wiederum mit einer Trichterausbildung 13 versehen, die ein Innenrohr gemäß Fig. 1 zentrierend aufzunehmend in der Lage ist.
Im hier dargestellten Beispiel ist das Innenrohr durch das Abfütirrohr 15 und ein an dessen Ende über ein der Verschraubung 1B entsprechendes Gewinde 20 angeschraubtes Zwischenstück 21 gebildes, dessen Gestalt den Endbereich des Innenrohres 9 gemaß Fig. 1 nachbildet. Auch hier sind demnach Öffnungen 10 vorhanden, durch welche die in den Innenraum 11 des aus dem Abführrohr 15 und dem Zwischenstück 21 gebildeten Innenrohres eingebrachte Wärmetauscherflüssigkeit in den Spaltraum 12 zwischen dem Innenrohr und dem Rohrschaft 1 übertreten kann, während der Verschlußstopfen 6 den Bohrschaft 1 zum Bohrkopf hin dichtend nach Art eines Sackloches abschließt. Damit sind die selben Kanäle ,die zunSchst dem Abführen des Abraumes mittels Spülflüssigkeit dienen, nunmehr in um«R-kehrter Strömungsrichtung für die Aufnahme der Wärmetauscherflüssigkeit umgerüstet, für welche Im übrigen die gleichen fZber1Rgungen eines geschlossenen Kreislaufes gelten, wie weiter oben dargelegt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zeigt wiederum eine grundsätzlich bekannte Spül-Bohreinrichtung, wie sie auch Inhalb der Beispiele nach den Fig. 1 und 2 ist. Nach Beendigung des Bohrvorganges wird in den Bohrschaft eine Dichtmasse 22 eingefüllt, die gegebenenfalls bis zum Boden des Bohrloches niedersinkt und somit das Bohrwerkzeug sowie den Raum oberhalb bis zu einer bestimmten Höhe ausfüllt, ab welcher die Wandung des Bohrschaftes keine Öffnungen aufweist. Auch auf diese Weise entsteht somit zum umgebenden Bohrloch ein geschlossener Raum nach Art eines Sackloches. Voraussetzung ist, daß die im Bohrkopfbereich vorhandenen Verhältnisse das Einfüllen einer Dichtmasse und deren Verbleib bis zur Aushäiung ermöglichen. Fällt zuviel Grundwasser an, so läßt sich dieses gegebenenfalls bis zu einerfro"ßenordnung durch den Raum zwischen der Bohrlochinnenwand und dem Bohrschaft absaugen, die den Verbleib der Dichtmasse und ihr Aushärten nicht stört.
Auf den Spiegel 23 der erhärteten Dichtmasse läßt sich ein Innenrohr aufsetzen, das mit Ausnehmungen 10 etwa entsprechend denjenigen nach Fig. 1 versehen ist. Es läßt sich aber auch ein Innen rohr 9 einbringen, dessen unteres Ende soweit vom Spiegel 23 der erhärteten Dichtmasse beabstandet gehalten wird, daß die Wärmetauscherflüssigkeit vom Innenraum 11 in den Spaltraum 12 entsnre chend widerstandsarm übertreten kann, wie dies Fig. 4 zeigt.
Fig. 5 zeigt ein ähnliches Vorgehen bei einer Spül-Bohreinrichtung, WiF sie in Fig. 3 zugrundegelegt ist. Hier kann die Dichtmasse 22 grundsätzlich nach Entfernen des Abführrohres 15 in gleicher Weise einge-füllt werden, wie dies bei Fig. 4 der Fall ist. Im Anschluß daran wird dann ein Innenrohr bzw. das Abführrohr 15 als Innenrohr wieder in den Bohrschaft 1 eingesetzt und entweder über das Zwischenstück 21 oder aber durch heabstandetes lalten vom Spiegel 23 der Dichtmasse derart eingerichtet. daß dem Übertritt der Wärmetauscherflüssigkeit vom Innenraum 11 in den Spaltraum 12 ein nur geringer Widerstand entgegengesetzt wird.
Es ist aber auch möglich, die Dichtmasse 22 durch das Abführrohr 15 einzufüllen, wobei das Abführrohr vorher aus der Verschraubung, 18 gelöst und um ein entsprechendes Stücknach oben gezogen werden kann, so daß der Spiegel 23 der erhärteten Dichtmasse 22 mit Abstand vom unteren Ende des entsprechend erhaltenen Ahführrohrs 1 15 liegt. Es ist aber auch denkbar, die Dichtmasse zunächst einzufüllen und dann vor deren Erstarren das Abführrohr 15 entsprechend hochzuziehen und beabstandet vom Spiegel 23 der erstarrter Dichtmasse 22 zu halten. In diesem Falle übernimmt das Abffillrrohr 15 ohne weitere Veränderung die Aufgabe des Innenrohres q nach Fig. 4.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 5 kann durch Abstandhalter sichergestellt werden, daß die Innenrohre etwa zentrisch gehalten werden.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem das Abführrohr 15 in die bereits erstarr-te Dichtmasse eingetaucht bleibt. Um die Verbindung zwischen dem Innenraum 11 und dem Spaltraum 12 herzustellen, sind in den Mantelwandungsbereich des unteren Endes des Abführrohres Öffnungen 10 eingeschnitten, die durch ventilartige Wandabschnitte 24 und/oder angeheftete Wandteile 25 derart verschlossen sind, daß sie bei Druck durch die Spülflüssigkeit vom Spaltraum 12 in Richtung Innenraum 11 geschlossen und beim umgekehrt gerichteten Druck der Wärmetauscherflüssigkeit vom Innenraum 11 zum Spaltraum 12 aufgeklappt bzw. aufgesprengt werden. Im Falle aufgeklappter Wandabschnitte läßt sich ein Dra]l der Wärmetauscherflüssigkeit erreichen, so daß ein vorteilhaft großflächiger Kontakt mit der Innenwandung des Bohrschaftes 1 erreicht wird.

Claims

Wärmegewinnung mittels als Bohrer ausgebildeter Wärmetauseher-Sonde A N S P R Ü C H E 9 srfahrsn zur Installation einer Wännetasucher-Sonde, die in Form eines rohrförmigen Bohrschaftes mit am unteren Ende vorgesehenem, ein Bohrwerkzeug tragendem Bbhrkopf durch Angriff einer Bohrantriebseinrichtung unter Einbringung einer Spülflüssigkeit durch den Bohrschaft zum Abtransport des Bohrgutes etwa vertikal in den Erdboden eingetrieben wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach Beendigung des Bohrvorganges der rohrförmige Bohrschaft in dem Bohrloch belassen und sein unteres, das Bohrwsrkzeug tragendes Ende dicht verschlossen wird, worauf durch ein im Inneren des Bohr schaftes angeordnetes Innenrohr, dessen Außenmantel mit dem Innenmantel des Bohrschaftes einen Spalt raum begrenzt, der an seinem unteren Ende mit dem Innenraum des Innenrohres in Verbindung steht, eine Wärmetauscherflüssigkeit geleitet wird die den aus der nach außen dichten Hintereinanderschaltung von Spaltraum und Innenraum gebildeten Kanal durchfließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spülflüssigkeit durch den gesamten Querschnitt des Bohrschaftes zu dem den Außenmantel des Bohrschaftes radial überragenden Bohrwerkzeug hin und außerhalb des Bohrschaftes zurückgaführt wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach Beendigung des Bohrvorganges das Innenrohr in den Bohrschaft eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spülflüssigkeit durch den Spaltraum zwischen dem Innenmantel es Bohrschaftes und dem Außenmantel eines in dem Bohrschaft angeordneten Bohrgut-Abführrohres nach unten eingeführt, im Nachbarbereich des Bohrwerkzeuges in den Innenraum des Abführrohres übergeleitet und in diesem unter Mitnahme des Bohrgutes nach oben zurückgeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß nach Beendigung des Bohrvorganges dasAbführrohr entfernt wird, worauf das Innenrohr eingesetzt bzw. das Abführrohr nach Anbringen eines Zwischenstückes am unteren Ende als Innenrohr wieder eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vor dem Einsetzen des Innenrohres ein VerschluBstopfen oberhalb des Bohrwerkzeuges in den Bohrschaft eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß vor dem Einsetzen des Innenrohres als Verschlußmittel für den Bohrschaft eine Dichtmasse, beispielsweise Zement, Wasserglas, kalthärtender Kunststoff od.

dgl., in den Werkzeugraum bis zu dem Bereich der seitlich geschlossenen Scha Ptwind ds Bohrschaftes in diesen eingefüllt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spülflüssigkeit durch den Spalt raum zwischen dem Innenmantel des Bohrschaftes und dem Außenmantel eines in dem Bohrschaft angeordneten Bohrgutabführrohres nach unten eingeführt, im Nachbarbereich des Bohrwerkzeuges. in den Innenraum des Abführrohres übergeleitet und in diesem unter Mitnahme des Bohrgutes nach oben zurückgeführt wird, da d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß nach Beendigung des Bohrvorganges in den Werkzeugraum, insbesondere durch das danach das Innenrohr bildende Abführrohr als Verschlußmittel eine Dichtmasse, beispielsweise Zement, Wasserglas, kalthärtender Kunststoff od.dgl. bis zu dem Bereich der seitlichE geschlossenen Schaftwand des Bohrschaftes in diesen eingefüllt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k c n n -z e i c h n e t, daß nach Beendigung des Vorganges in den rohrförmigen Bohrstrang, insbesondere in das Innere-des Abführrohres, eine weitere Leitung, vorzugsweise ihSGestalt eines Schlauches eingeführt wird, durch welche die Dichtmasse eingefüllt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß bei Einfüllen der Warmetauscherflüssigkeit diese zunächst unter überdruck gesetzt wird, bis ein Widerstand im Uberlsitungsbereich zwischen dem Inneren des in dieser Betriebsphase als Innenrohr dienenden Abführrohres und dem Spaltraum beseitigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß vor dem Einfallen der Dichtmasse oder nach dem Einfüllen und vor dem Erstarren der Dichtmasse das Abführrohr um ein solches Stück von dem Bohrwerkzeug axial fortbewegt wird, daß sich sein unteres Ende um einen dem Durchtritt der Warmetauscherflüssigkeit genügenden Ringspalt oberhalb des Spiegels der Dichtmasse befindet.
10. Sonde zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß oberhalb dss Bohrkopfes im unteren Endbereich des rohrförmigen Bohrschaftes (1) von dessen Innenmantel radial vorspringend ein Innengewinde (4) vorgesehen ist, welches ein Außengewinde (7) eines von oben auf den Bohrkopf zu eingeführten Gegenstandes (6'6', 9') aufnimmt.
11. Sonde nach Anspruch 10, d a d u r c h + g e k e n n z e i c n e t , daß das Innengewinde (4) sich zum Bohrkopf hin konisch verengend ausgebildet ist.
12. Sonde nach Anspruch 10 oder 11, d ä d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Bohrschaft (1) einen in das Innengewinde (4) eingeschraubten Verschlußstopfen (6) aüfweist.
13. Sonde nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Verschlußstopfen t6) auf seiner dem Bohrkopf abgewandten Seite eine sich nach oben erwsiternde Trichterausnehmung (13) aufweist.
14. Sonde nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Verschlußstopfen (6) an seiner dem Bohrkopf abgewandten Seite eine von oben zugängliche Drehmitnahmeausbi idung, insbesondere in Form axial verlaufender Nuten bzw. Rippen (8), aufweist.
15. Sonde nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r'c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Innenrohr (9') an seinem dem BohrkopF zugewandten Ende eine VerschluBstopfenausbildung (E') aufweist, welche in das Innengewinde (4) des Bohrschaftes (1) eingeschraubt ist.
16. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dieVerbindung zwischen dem Spaltraum (12) und dem Innenraum (11) des Innenrohres (9j 9' ) durch im unteren Endbereich des Innenrohrmantels vorgesehene oeffnungen (10) gebildet ist.
17. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 16 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Innenrohr aus dem Abführrohr (15) und einem an dessen dem Bohrkopf zugewandten Ende angebrachten Zwischenstück (?1 ) besteht, dessen Rohrmantel Oeffnungen (10) aufweist.
18. Sonde nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß. das Zwischenstück eine Verschlußstopfenausbildung aufweist, die in das Innengewinde des Bohrschaftes eingeschraubt ist.
19. Sonde zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß im unteren Bereich des Abführrohres (15) nffnungen (10) vorhanden sind, die für den Bohrvorgang durch ventilartige Wandabschnitte (24) oder angeheftete Wandteile (2je) verschlossen und bei Aufgabe der Wärmetauscherflüssigkeit durch diese aufgedrückt sind.