DE3901920A1

DE3901920A1 - Vorrichtung zur hochdruckverpressung

Info

Publication number: DE3901920A1
Application number: DE19893901920
Authority: DE
Inventors: Edmond Ing Grad Tuttass
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1989-08-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere für den Ent sorgungsbereich gefährlicher, z. B. radioaktiver Stoffe. Nach fließ fähiger Aufbereitung werden diese Stoffe in große Erdtiefen ein gepreßt und dauerentsorgt. Weiterhin eignet sich die Vorrichtung auch zu Eröl- bzw. Ergasauspressung, zur Erwärme-Gewinnung, zur Erd- oder Inselaushebung, zur Höchstdruck-Baustoffverpressung, zum hydraulischen Auspressen von Pipelines und Tunnel und für viele weitere Zwecke.

Die Erfindung reduziert die Gefahren rdioaktiver und umweltschäd licher Stoffe durch eine sichere Dauerentsorgung in große Erdtie fen. Sie bringt wirtschaftliche Vorteile in der Ausbeute von Erdgas und Erdöl. Auch Erdwärme ist mit dieser Erfindung fast überall auf der Welt kostengünstig gewinnbar. Darüber hinaus gibt es eine Reihe neuer Anwendungen, z. B. das Ausheben von Dämmen oder Inseln im Küsten bereich und andere z. T. oben genannte Zwecke.

Bisher bilden Problemabfälle, insb. radioaktive und giftige Stoffe große Gefahrenpotentiale, eine Hinterlassenschaft für viele spätere Generationen. Neben Verbrennungsanlagen, die für radioaktive Stoffe nicht geeignet sind bilden Verklappung. Zwischen- und Endlager bzw. Deponien den Stand der Technik. Giftige und radioaktive Stoffe werden zumeist in ehemaligen Bergwerken, z. B. in Salzstöcken entge lagert. Alle bisherigen Entsorgungen drohen durch Wasser, Korrosion, Erdbewegungen und andere Einwirkungen zu einer nicht mehr beherrsch baren Gefahr zu werden. Die Lagerung in Bergwerken ist aufwendig. So sind die Grubenräume, die Schächte und Befahrungs- und Transportein richtungen kontrollsicher für viele Generationen zu warten mit riesigen Folgekosten für spätere Generationen. Dabei ist das Auf nahmevolumen begrenzt.

Demgegenüber ist die vorzugsweise Aufgabe der Erfindung, Problem abfälle für alle Zeiten sicher, ohne weitere Inspektionen und ohne Folgekosten in vielen Tausend Metern Tiefe endzulagern, mit ann. unbeschränkter Kapazität.

Körnige Substanzen sind mit dem Stand der Technik nur unter mäßig hohen Drücken versetzbar. Insbesondere bei Baustoffen zur Gebirgs- und Gebäudeverfestigung oder zum Pressen von Bauformsteinen muß der zu verpressende Baustoff sehr flüssig sein, dabei bringt er trotzdem hohe Abrassionsschäden an den Pumpen. Nachteilig sind also die nur mäßig hohen Einpreßdrücke, die geringe Endfestigkeit des Baustoffes durch den hohen Wasseranteil und die Abriebschäden an den Pumpen. Auch ist es nicht möglich Drücke von vielen Tausend bar in körnigen Substanzen einzubringen, um diese, auch ohne Zementbei gabe durch Überschreiten der Fließgrenze zu dauerhaften Bausteinen zu formen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu ent sorgende Stoff oder das Einpreßmaterial bzw. der Baustoff fließfähig aufbereitet in einen oder mehreren Hochdruckgefäßen wechelweise mit niedrigem Druck eingefüllt und unter hohem Druck ausgepreßt wird. Dieses Auspressen geschieht mit einer separat umlaufenden Flüssigkeit, die durch eine oder mehrere Hochdruckpumpen auf den entspr. hohen Druck gebracht wird und auf die Oberfläche des zu verdrängenden Stoffes in dem Einpreßdruckgefäß einwirkt und den Stoff aus dem Gefäß zu der jeweiligen Verwendungsstelle austreibt. Danach wird der Druck in dem Einpreßdruckgefäß entspannt. Nunmehr wird wiederum unter Niederdruck eine neue Füllung des zu verpressenden Stoffes in das Gefäß eingegeben, wobei die Umlaufflüssigkeit der Hochdruckpumpe(n) zur Saugseite der Pumpe(n) zurückverdrängt wird. Anschließend wird wieder Hochdruck in das Gefäß eingegeben und die neue Füllung wiederum ausgepreßt usw.

Die Aufgaben werden also gelöst durch eine Vorrichtung aus einem oder mehreren Einpreßdruckgefäßen (1) und einerseits Druck (5)- und Saugleitungen (6) mit wechselseitig betätigten Sperrorganen (5) (6) (7), die über eine Hochdruckpumpe (2) verbunden sind und andererseits weitere Anschlüsse mit Rückflußsperren (8) (9) und der Stoffaufgabe (3) und den Anschluß (11) besitzt, vorzugsweise an ein Bohrloch (12) (13), welches zumindest im oberen Teil verrohrt ist (12) und durch das die Stoffe vorzugsweise in die Erdkruste eingepreßt werden.

Das Erstaufreißen des Gebirges im Bohrlochtiefsten und der notwendige hohe Druck zu Beginn des Einpressens werden weiterhin dadurch erzielt, daß das Bohrloch zunächst mit einer Flüssigkeit, einer Emulsion oder mit einem Gemenge sehr hoher Dichte aufgefüllt wird, so daß zu Beginn des Einpreßvorganges der hohe statische Druck dieser Erst-Bohrlochfüllung zusammen mit dem hydraulischen Druck aus der erfindungsgemäßen Vor richtung die tiefen Gebirgsschichten aufreißen und danach der zu entsor gende Stoff, fließfähig aufbereitet, mit fallendem Druckbedarf bei der Einpressung in die Erde eingegeben wird.

Das Problem der Abriebschäden an den Hochdruckpumpen wird in der Ein preßvorrichtung dadurch gelöst, daß die Hochdruckerzeugung in der Pumpe über eine separate Umlaufflüssigkeit erfolgt und erst diese die Pumpen arbeit sekundär an den einzupressenden Stoff überträgt. Schäden an den Absperrorganen werden vermieden, indem vorzugsweise Scheibensperrer benutzt werden.

Diese Vorrichtung gestattet so Druckaufgaben auf körnige Substanzen bis zu einigen Tausend bar Druck, weitgehend abrassionsfrei. Damit und mit Hilfe des hydrostatischen Druckes einer Flüssigkeit hoher Dichte gelingt es, das Erdreich in Bohrlöchern großer Tiefe aufzureißen und fließfähige Stoffe einzupressen, insb. radioaktive Stoffe dauerhaft, gefahrlos und ohne Folgekosten zu entsorgen.

Durch die Gesteinsverdrängung in große Tiefen wird das auflagernde Gebirge angehoben, womit wiederum sinnvoll Inseln oder Dämme im Küsten bereich aushebbar sind.

Der wäßrige Anteil der eingepreßten Stoffe verdampft in großen Tiefen durch die Erdwärme. Der Dampf bzw. die Erdwärme werden durch ein zwei tes Bohrloch entnommen und gestatten so im großen Rahmen die wirt schaftliche Erdwärmenutzung beim Einpressen problemfreier Stoffe, z. B. von Abwässer. Der einzupressende Stoff gestattet wirtschaftlich das Auspressen von Erdöl- und Erdgasvorräten, ggf. unter gleichzeitigem Einlagern von Entsorgungsstoffen. Weiterhin sind kostengünstig Baustoff verpressungen und die Herstellung hochfester Bausteine möglich, auch ohne Einsatz von Zement bei Überschreiten der Fließgrenze.

Äußerst wirtschaftlich ist das Auspressen von Pipelines oder Tunnel in geringerer Tiefe. Der Aufwand ist äußerst klein, da kein Abraum aus zutragen ist. Die Gänge sind sehr fest, u. unter Umständen ohne Nachbe handlung bzw. Ausbau selbsttragend, da sie unter höchsten Drücken ein gepreßt werden.

Im folgenden werden Funktion und Ausführungsbeispiele der Vor richtung zur Hochdruckverpressung beschrieben: Es zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung zur Hochdruckverpressung nach den Ansprüchen 1 und 2,

Fig. 2 die Funktion der Vorrichtung beim Auffüllen des Einpreßdruck gefäßes,

Fig. 3 die Funktion beim Entleeren des Einpreßdruckgefäßes,

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit 3 Druckgefäßen, Membranen und zentral gesteuerten Sperrorganen nach den An sprüchen 1 bis 4 und 6,

Fig. 5 eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Sperrorgane nach Anspruch 6,

Fig. 7 eine Einkessel-Vorrichtung mit Hochdruckspeicher (20),

Fig. 8 eine Zylinder (21)-Stellantrieb (7),

Fig. 9 einen Scheibensperrer mit Kurzhub,

Fig. 10 eine Sperrscheibe mit Voröffnung für den Druckausgleich,

Fig. 11 das Ausführungsbeispiel einer Entsorgungsanlage für radio aktive Abfälle,

Fig. 12 das Ausführungsbeispiel einer Erdwärmegewinnungs-Anlage,

Fig. 13 das Ausführungsbeispiel für eine Anlage zur Abfallentsorgung und zur Insel- oder Dammaushebung,

Fig. 14 die Funktion der Vorrichtung zum Einbringen eines Tunnel mit den einzelnen Arbeitsphasen,

Fig. 15 den Einsatz der Vorrichtung zur Gebirgsverfestigung.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Hochdruckverpressung nach den An sprüchen 1 und 2. Vor dem Einsatz dieser Vorrichtung wird ein mög lichst tiefes Bohrloch (12) (13) erstellt, z. B. bis auf 500 m Tiefe und einer Gebirgstemperatur von beispielsweise 170°C. Durch Einfüllen eines fließfähigen Stoffes hoher Dichte steigt der hydraulische Druck in dem Bohrloch. Als fließfähige Stoffe sind verwendbar Schwer trüben mit beispielsweise Eisenerzen, Schwerspat, Baryt, Schwefelkies, Zinkspat, Bleiglanz, Magneteisenstein und anderen Beimengungen sowie schwere Lösungen oder Schwerflüssigkeiten. Die Dichte des fließfähigen Stoffes muß möglichst hoch über der Dichte des Gesteins im Bohrloch verlauf liegen. Beispiel: mittlere Gesteinsdichte 2,3 und mittlere Trübendichte 4,0 g/cm³. Hierbei herrscht im Bereich des Bohrloch tiefsten ein Gebirgsdruck von ca. 1150 bar, der Trübendruck beträgt 2000 bar und überschreitet die Gesteinsfestigkeit (Sandstein 1300, Granit 1500 Kp/cm²). Das Gestein wird plastisch und überträgt den Trübendruck hydraulisch in das Umfeld, das sich verdichtet, aufweist und nach über Tage hin aufweist, dabei vergrößert sich das Bohrloch (13) kavernartig (14) nach Fig. 1. Übertägig fließt über die Teile (3) (1) (11) Schwertrübe nach bis die Kaverne (14) eine gewünschte Größe er reicht hat. Danach wird, anstelle der Schwertrübe, das zerkleinerte und mit Wasser fließfähig aufbereitete Entsorgungsmaterial drucklos nachgefüllt. Liegt die mittlere Dichte des fließfähigen Entsorgungs materials über die mittlere Gesteinsdichte von beispielsweise 2,3, so können ohne weiteres Zutaten unbeschränkte Mengen des Entsorgungsma teriales in die wachsende Kaverne (14) eingegeben werden. Bei geringerer Dichte kommt der selbsttätige Entsorgungsstrom durch das Bohrloch (12) (13) zum Stillstand. Zur weiteren Entsorgung ist Pumpenzusatzdruck not wendig. Hierzu dient die Hochdruckpumpe (2). Sie entnimmt vorzugs weise Wasser aus dem Umlauf-Flüssigkeitsspeicher (4) und preßt es über den geöffneten Sperrer (5) in das Einpreßdruckgefäß (1). Der Druckanstieg in diesem Gefäß oder ein Stellantrieb (7) schließen das Rückflußsperrventil (8), öffnen das Sperrventil (9) und lassen den Druck über das Bohrloch (12) (13) in die Kaverne (14) einwirken und diese wiederum ausweiten. Mit den genannten Angaben für das Beispiel eines 500 m-Bohrloches sind bei einer mittleren Dichte des fließfähigen Entsorgungsstoffes von 1,5 g/cm³ über 400 bar Pumpendruck notwendig, für reines Wasser mit 1,0 g/cm³ wären mehr als 650 bar aufzubringen, ab 2,3 g/cm³ beginnt die selbstätige Entsorgung ohne Pumpenbetrieb in der Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt die Hochdruckwasser-Aufgabe auf den zu entsorgenden Stoff in dem Einpreßdruckgefäß (1). Ist eine Füllung des fließ fähigen Entsorgungsstoffes in das Bohrloch (12) (13) und die Kaverne (14) ausgepreßt, so wird der Sperrer (5) geschlossen, das Rückfluß sperrventil (9) schließt, während das Rückflußsperrventil (8) öffnet.

Fig. 2 zeigt das Befüllen des Einpreßdruckgefäßes mit Entsorgungs material unter niedrigem Druck, hierbei fließt das vorher einge preßte Wasser wieder zur Pumpensaugseite zurück.

Hat die Kaverne (14) die gewünschte Endgröße erreicht, so wird zum Abschluß das Bohrloch (12) (13) noch einmal mit schwerer Trübe gefüllt. Sie hält die Kaverne (14) im hydraulischen Gleichgewicht. Je nach Trübendichte fällt dabei der Flüssigkeitsspiegel der Trübe im Bohr loch ab (z. B. bis auf 1000 m Tiefe), oberhalb kann dauerhaft das Bohr loch mit Zement verpreßt werden.

Fig. 4 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Einpreßvorrichtung mit drei Einpreßdruckgefäßen, Membranen und zentral gesteuerten Sperr organen nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 6. In dieser Vorrichtung arbeiten drei Einpreßdruckgefäße (1) in ihren Arbeitsphasen zeit lich versetzt derartig, daß stets mindestens in eines der 3 Gefäße der zu verpressende Stoff drucklos eingefüllt wird und stets mindestens in eines der 3 Gefäße unter Hochdruck der Stoff aus gepreßt wird. Die Sperrer (5) und (6) arbeiten als 4-Wege-Ventile oder 4-Wege-Scheibensperrer, die vorzugsweise von einem gemein samen Stellantrieb (7) betrieben werden, wobei die einzelnen Wege der Sperrer (5) (6) entspr. den Arbetsphasen in den Einpreß-Druck gefäßen (1) geöffnet bzw. geschlossen werden. Der einzupressende Stoff und die Umlauf-Flüssigkeit der Pumpe (2) sind durch Membranen (15) voneinander getrennt.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach den Ansprüchen 1 bis 9 in welchem zusätzlich zur Trennung der Umlaufflüssigkeit und des einzupressenden Stoffes durch Membranen (15) noch eine Sperrflüs sigkeit vorhanden ist. Diese kann notwendig sein bei sehr scharf kantigen, grobkörnigen oder radioaktiven Eintsorgungsstoffen. Im letzten Falle stellt die Sperrflüssigkeit einen Strahlenschutz dar. Die Polsterstärke der Sperrflüssigkeit wird durch entspr. Eingabe (17) und einer Rückflußsperre (18) reguliert. Die Membran stellung ist für die Umschaltung der oder des Stellantriebe(s) (7) nutzbar. Kurz vor Erreichen des Füll- oder Entleerungs-Endpunktes der Membrane (15) steuert diese eine Vorrichtung (16) und damit die Stellantriebe (7).

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Sperrorgane nach Anspruch 6, hierbei werden auch die Rückfluß-Sperrventile (8) und (9) vorzugsweise von einem gemeinsamen Stellantrieb (7) umgeschaltet. Dieser Stellantrieb arbeitet als hydraulischer Zylinder oder als Hydro-Motor, die von der hydraulischen Energie der Pumpe (2) betrieben werden und deren Arbeits folge vorzugsweise durch die Vorrichtung (16) aus der Membranstellung und in Zylinderausführung durch Vierwege-Steuerventil(e) (22) gesteu ert wird.

Fig. 7 zeigt das Beispiel einer Einkessel-Vorrichtung zur Hochdruck verpressung mit Hochdruckspeicher (20). Dieser Hochdruckspeicher ist vorzugsweise als Gasdruckspeicher ausgebildet und besitzt ein Füllvo lumen für das einzupressende Material. Er gestattet auch während der Niederdruck-Auffüllung des einzigen Einpreß-Druckgefäßes (1) das ständige Einpressen des Stoffes in das Bohrloch (11) (12) (13) und in die Kaverne (14). Jeweils nach der Niederdruckauffüllung, während der Hoch druckauspressung des Einpreß-Drukgefäßes (1) wird gleichzeitig der Hochdruckspeicher (20) wieder aufgefüllt usw.

In Fig. 8 ist das Beispiel eines Stellantriebes (7) dargestellt. Dieser Stellantrieb arbeitet als hydraulischer Zylinder oder Hydro-Motor, wie er in Fig. 6 einsetzbar ist. Weiterhin ist in Fig. 6 auch verwendbar ein elektrisch, pneumatisch oder sonstiger Stellantrieb (7).

Die Fig. 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele eines Scheibensperrers (23) als Sperr- oder Rückflußorgane (5) (6) (8) (9). In Fig. 10 besitzt die Sperrerscheibe eine Voröffnung (24) zum Druckausgleich. Somit werden besondere Druckausgleichsventile vermieden. Es sind Hub- und Drehschei bensperrer anwendbar, letztere z. B. als Mehrwegesperrer mit mehreren Durchlässen.

Fig. 11 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Abfallent sorgung radioaktiver Stoffe. Die erfindungsgemäße Einrichtung (27), der Vorspeicher (25), die Zerkleinerungs- und Aufbereitungsanlage (26) sowie ein Teil des Bohrloches (12) (13) sind von einem Strahlenschutz (38) umgeben. Alternativ oder zusätzlich sind auch innerhalb der An lage Abschirmungen möglich. Die eigentliche Entsorgung des radio aktiven Mülls erfolgt wie beschrieben, zunäçhst durch das erstmalige Aufreißen des Gesteins mittels hoher Dichte und hohem hydraulischen Druck der Bohrloch-Füllung und Bildung einer Kaverne, die vorzug weise selbstätig durch weitere Eingabe von Entsorgungsstoffen wächst.

Fig. 12 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Erdwärme-Gewinnungs-Anlage. Diese Anlagen sind dort einzurichten, wo geringe geothermische Tiefen stufen, bzw. größere Gebirgstemperaturen in geringe Erdtiefen vorhanden sind, z. B. am Oberrhein, wo die Temperaturen bereits in 1000 m Tiefe über 60°C liegen. Vorzugsweise werden Bohrungen von einigen Tausend Metern Tiefe und Gebirgstemperaturen von über 200°C gewählt. Im Gegensatz zum bekannten Hot-Dry-Rock-Verfahren, in dem es nur durch Sprengungen oder hydraulischen Druckstößen gelingt, das Erdreich in großen Tiefen aufzu reißen und damit Heizflächen zur Erdwärmeentnahme zu erhalten, gelingt es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Wasserbetrieb durch zwi schenzeitliche Eingabe von Einpreßstoffen hoher Dichte beträchtliche und variable Hohlräume kontinuierlich auszupressen. Vorzugsweise sind diese Anlagen jedoch im Abfallstoffbetrieb gleichzeitig als Entsor gungsanlagen zu nutzen. Gegebenenfalls erhalten die Abfallstoffe - fließfähig aufbereitet - noch Zusatzstoffe hoher Dichte, so daß sie selbstätig - ohne zusätzlichen Pumpendruck - die Kavernen vergrößern und neue Erd bzw. Gesteinsoberflächen in großen Tiefen zu Erdwärmeentnahme öffnen. Für die Dampf- oder Heißwasserentnahme ist ein weiteres Bohrloch (28) (29) notwendig. In dem Beispiel Fig. 12 wird Dampf zur Energieerzeugung genutzt (30) (31) (32) (33), der aus den flüssigen Anteilen des Entsorgungs stoffes entsteht. Hierbei sind allerdings überkritische Dampftemperaturen notwendig (Bohrlochtiefen etwa 8000 m). Bei geringeren Bohrtiefen ohne Entsorgung kann vorzugsweise Heißwasser zu Heizzwecken entnommen werden.

Fig. 13 zeigt das Ausführungsbeispiel für eine Anlage zur Abfallentsor gung und zur Insel- oder Dammaushebung. Auch sie arbeitet also vorzugs weise in Doppelfunktion. Einerseits wird über ein Transportsystem (36) und der beschriebenen Vorrichtung zur Hochdruckverpressung Abfall ent sorgt und in großen Tiefen endgelagert. Andererseits entstehen durch die Gesteinsverdrängung und Anhebung des Deckgebirges vorzugsweise in Küsten nähe flache Inseln oder (durch mehrere Bohrungen) flachgestreckte Dämme, (35) für die verschiedensten Nutzungen, z. B. als Küstenschutz, für touri stische Zwecke u. a., z. B. in der Nordsee, Adria, vor Ägypten, Bangla-Desh u. a. Die Entsorgungsstoffe sind - entspr. aufbereitet - ggfls. über Rohrlei tungen vom Festland her zu transportieren (36).

Fig. 14a bis 14d kennzeichnen verfahrensmäßig, wie mit Hilfe der Einpreß vorrichtung Pipeline oder Tunnel einpreßbar sind. Das ist äußerst kosten günstig und wenig zeitaufwendig. Die eingepreßten Gänge sind von höchster Festigkeit und bedürfen kaum des Ausbaues. Fig. 14a: Erstellen einer Bohrung im gewünschten Verlauf, Einschieben eines beweglichen Rohres oder Schlauches in die Bohrung. Fig. 14b: Einpressen von Hochdruck-Wasser mit Verfestigungsstoffen mit max. etwa 2000 bar durch die erfindungs gemäße Vorrichtung, vorzugsweise als Einkammer-Einpreßgefäß. Das Gestein springt im Bohrlochtiefsten auf. Es entsteht ein hydraulischer Raum, der durch allmähliches Herausziehen des Schlauches (Rohres) und nunmehr intermittierendem Einpressen des Hochdruckwassers als Pipeline oder Tunnel erweitert wird. Hierbei ist der hydraulische Druck wesentlich kleiner (etwa 200 bis 600 bar). Risse im Verlauf der Gänge schließen sich durch die Verfestigungsstoffe, z. B. körnige Baustoffe. Der Tunnel (14) wird etappenweise, z. B. um jeweils 1000 m in der beschriebenen Art verlängert - Fig. 14c und Fig. 14d.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel, wie Beton oder andere Baustoffe mit Hilfe der Vorrichtung zum Verfestigen von porösem oder klüftigem Gebirge, von Hängen, Mauern u. a. einsetzbar sind. Vorteilhaft ist insb., daß auch zähflüssige oder körnige Massen unter höchsten Drücken verpreßbar sind und so hohe Endfestigkeiten ermöglichen.

Bei Drücken über 2000 bar eignet sich die Vorrichtung auch zur Her stellung hochfester Bausteine ggfls. ohne Zusatz von Zementstoffen, wenn die Fließgrenze der Materialien überschritten wird. Der zähflüssige, körnige Baustoff überschreitet in Hochdruckformen (Druckbehälter) die Druckfließgrenze eines oder mehrerer seiner Materialien bei gleich zeitigem Wasserabfluß über ein Hochdrucksieb. Die Materialien fließen ineinander und bilden nach der Druckentlastung einen hochfesten Bau stein.

Es bedeutet

0 Bypaß für drucklosen Flüssigkeitsumlauf
1 Einpreß-Druckgefäß
2 Hochdruck-Pumpe
3 Aufgabegefäß für Entsorgungs- bzw. Einpreßstoffe
4 Umlauf-Flüssigkeits-Speicher
5 Druckleitung mit HD-Sperrer
6 Saugleitung mit HD-Sperrer
7 Stellantrieb
8 Rückfluß-Sperrventil, z. B. Rückschlagventil, in der Aufgabe
9 Rückfluß-Sperrventil, z. B. Rückschlagventil, zum Standrohr
10 Stoffaufgabe oder Druckluftentleerung
11 Anschluß zum Bohrloch-Standrohr
12 Bohrloch-Verrohrung
13 unverrohrtes Bohrloch
14 verdrängte Gebirge mit Entsorgungs- bzw. Einpreßstoffe
15 Trenn-Membrane
16 Vorrichtung zum Stellungsabgriff der Membrane
17 Sperrflüssigkeitseingabe
18 Rückflußsperrventil für Sperrflüssigkeit
19 Einlaßöffnung für die Sperrflüssigkeit
20 Hochdruckspeicher
21 Stellzylinder
22 Vierwege-Steuerventil
24 Voröffnung für Druckausgleich
23 Scheibe- oder Plattensperrer
25 Vorspeicher
26 Zerkleinerung und Aufbereitung
27 erfindungsgemäße Einrichtung nach 0 bis 11 und 15 bis 26
28 Bohrung für Erwärmeentnahme
29 Verrohrung für 28
30 Hochdruck-Dampfturbine
31 Naßdampf-Motor,
32 Generator,
33 Kondensator
34 Energiezuführung,
35 Gebirgsanhebung,
36 Transport, z. B. Pipeline
37 Bohrmaschine,
38 Strahlenschutz

Claims

1. Vorrichtung zum Verpressen und Entsorgen von festen und flüssigen Stoffen vorzugsweise durch Bohrlöcher in große Erdtiefen, wobei diese Stoffe wechselnd in Einpreßdruckgefäßen (1) unter niedrigen Druck eingefüllt und danach unter jeweils hohem Druck vorzugsweise durch die Bohrlöcher fließen und in großen Tiefen Erdmaterial ver drängen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung ein oder mehrere Einpreßdruckgefäße (1) und einerseits Druck- (5) und Saugleitungen (6) mit wechselseitig betätigten Sperrorganen (5) (6) (7) aufweist, die über eine Hochdruckpumpe (2) verbunden sind und andererseits weitere Anschlüsse mit Rückflußsperren (8) (9) und der Stoffaufgabe (3) und den Anschluß (11) vorzugsweise an ein Bohrloch (12) (13) besitzt, welches zumindest im oberen Teil verrohrt (12) ist und durch das die Stoffe in die Erdkruste (14) eingepreßt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein fließfähiger Stoff hoher Dichte in das Bohrloch eingegeben wird und zu Beginn des Einpreßvorganges der hohe statische Druck dieses Stoffes im Bohrlochtiefsten zusammen mit dem hydraulischen Druck aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung die tiefen Gebirgsschichten aufreißen und danach der zu entsorgende Stoff fließfähig aufbe reitet mit fallendem Druckbedarf bei der Einpressung in die Erde eingegeben wird.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß diese Vorrichtung mehrere, vorzugsweise drei, Einpreßdruckgefäße (1) aufweist, die über wechselweises Öffnen und Schließen von Sperren (5) (6) einen kontinuierlichen Hoch druck-Einpreßstrom erzielen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einpreßdruckgefäße (1) jeweils eine Membrane (15) enthalten, die den Flüssigkeitsumlauf der Hochdruckpumpe(n) (2) von dem einzupressenden Stoff trennen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrflüssigkeitseingabe (7) mit einem Rückflußsperr ventil (18) und den Einlaßöffnungen (19) zum Einpreßdruckgefäß (1) den Flüssigkeitsumlauf der Hochdruckpumpe(n) (2) von dem einzu pressenden Stoff trennt, wobei mit zusätzlich vorhandenen Trenn membrane (15) diese Sperrflüssigkeit als Sicherheitspolster zwischen dem einzupressenden Stoff und der Membrane (15) dient.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Einpreßdruckgefäßen (1) die anzusteuernden Sperrer (5) (6) und ggfls. auch die Rückflußsperrventile (8) (9) durch einen gemeinsamen Stellantrieb (7) betätigt werden und so zwangsläufig in der notwendigen Folge geschaltet werden und die Sperreinrich tungen (5, 6, 8, 9) vorzugsweise als Mehrwege-Ventile oder Mehrwege sperrer ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil- oder Sperrer-Durchflußöffnungen mit einer Voröff nung (24) zum Druckausgleich versehen sind oder alternativ separate kleinere Druckausgleichsventile vorhanden sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßdruckgefäße (1) Vorrichtungen (16) zum Stellungsab griff der Membranen (15) aufweisen und dieser Stellungsabgriff vor zugsweise über Magnetschalter, Induktionsschalter, Ultraschall oder mechanisch die Betätigung der Sperrer (5, 6, 7, 8) auslöst, vorzugs weise in Folgeschaltung des jeweils vorgeschalteten Einpreßdruck gefäßes (1).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anlage mit nur einem Druckgefäß (1) die Hochdruckpumpe (2) in ihrem Flüssigkeitsumlauf einen Bypaß (0) für den drucklosen Umlauf aufweist, der vorzugsweise in Abhängigkeit der Stellantriebsschaltung (7) betätigt wird und beim Füllvorgang des Einpreßdruckgefäßes mit dem einzupressenden Stoff geöffnet ist.