WO2018019434A1 - Method and apparatus for freezing ground areas bordering a shaft by means of a liquefied gas - Google Patents

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WO2018019434A1
WO2018019434A1 PCT/EP2017/025216 EP2017025216W WO2018019434A1 WO 2018019434 A1 WO2018019434 A1 WO 2018019434A1 EP 2017025216 W EP2017025216 W EP 2017025216W WO 2018019434 A1 WO2018019434 A1 WO 2018019434A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquefied gas
tank
gas
connecting line
freezing
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/025216
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Schmand
Abraham Sliwo
Original Assignee
Linde Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D1/00—Sinking shafts
    • E21D1/10—Preparation of the ground
    • E21D1/12—Preparation of the ground by freezing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D1/00—Sinking shafts
    • E21D1/10—Preparation of the ground
    • E21D1/12—Preparation of the ground by freezing
    • E21D1/14—Freezing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for freezing of a shaft, in particular a deep shaft, adjacent soil (also known as
  • Soil freezing method in which the soil is solidified by artificial freezing of the water contained in the soil.
  • a frost body is formed, which is e.g. stabilizes the shaft bottom for further drilling and makes it watertight.
  • the brine cooling is used.
  • a refrigerant in the form of a brine in particular CaCl 2
  • the brine is guided in pipes to the icing, wherein the brine is tempered by means of a refrigeration system.
  • the ground can be frozen with groundwater currents of up to 2 m / day.
  • cryogenic liquefied gases such as liquid nitrogen or liquid air, is used.
  • this method enables ground freezing with groundwater currents of up to 12 m / day.
  • the cooling with cryogenic liquefied gases is also used in combination with the brine cooling, wherein different areas of a brine frost body are created by supporting with a liquid gas icing.
  • a brine plant is operated in the protection of a liquid gas freezing in order to create the frost body with larger groundwater flows.
  • the possiggasvereisung can be stopped, the brine ice maintains the frost body.
  • groundwater currents can by means of
  • Liquefied gas icing according to the prior art also defects in the frost body to be repaired or closed. This is particularly necessary if other customary in specialist civil engineering measures to seal the defect fail.
  • copper pipes in particular heat-insulated copper pipes or rigid or flexible vacuum-insulated pipes, in particular vacuum corrugated metal hoses, are frequently used for the supply of liquefied gas according to the prior art.
  • Deep shaft construction is subject to the usual depths of 600-1500 m and high geodetic pressures which such copper pipes and standard LPG pipes can not withstand. For this reason, the prior art methods do not permit bottom freezing by means of liquified gas at great depths. This poses an obstacle to pit construction when it comes to
  • the object of this is to provide a method and a device for freezing ground adjacent to a shaft by means of a liquefied gas
  • a method for freezing liquor gas to a well, in particular a well, adjacent soil is provided.
  • the liquefied gas is provided in a supply container positioned outside the shaft, in particular at a top edge of the shaft, from which
  • Connecting line prevailing gravitational pressure is advantageously reduced, the mechanical load on the connecting lines, which can be used even with large Abteuftiefen cheap standard connecting lines.
  • the frost body is cooled indirectly by the liquefied gas, wherein in particular a frosted body closed outer tube of the liquid-gas freezing lance is introduced into the frost body, and wherein the liquefied gas is introduced into a space enclosed by the outer tube shell space, so that the outer tube is cooled by means of the liquefied gas and the frost body is cooled by means of the cold outer tube.
  • the frost body is cooled directly by the liquefied gas, wherein in particular the liquefied gas is applied to the frost body.
  • the process is carried out batchwise.
  • the liquefied gas for example, first in a first
  • Initiated equalization tank and finally fed to the at least one LPG freezing lance.
  • the process is carried out continuously.
  • the liquefied gas is introduced, for example via an input valve in a respective expansion tank and simultaneously withdrawn via an outlet valve from the surge tank, the flow rate of the through the valves flowing liquefied gas is adjusted such that there is no continuous liquid column within the surge tank.
  • the advantage of placing the supply tank at the top of the ground and directing the liquefied gas to the LPG freezing lance is that the method can be used even with shallow pit diameters (e.g., in the range of 7 m).
  • additional safety requirements are avoided when positioning the supply container directly to the sole.
  • the use of a plurality of connecting lines with compensating containers positioned therebetween has the advantage that the interruption of the
  • Liquid column is significantly reduced in the expansion tanks of the load on the connecting lines geodetic pressure.
  • a supply tank pressure of 10 bar and a depth of 800 m a geodetic pressure of about 90 bar would load on the respective connecting line.
  • Possibility of using standard leads advantageously reduces the cost of the method of the invention as compared to prior art methods.
  • the method according to the invention can advantageously be used to ensure the constant supply of liquefied gas to the at least one LPG freezing lance under such conditions.
  • the method according to the invention can also be applied to long supply routes, e.g. be used in tunnel drives, cross passages with far away launch shaft or other Mienenvortrieben.
  • the sole of the shaft has a depth of 150 m to 1500 m, in particular 300 m to 1500 m.
  • the liquefied gas is liquid nitrogen (LIN).
  • the liquefied gas is introduced via a plurality of expansion tanks into the at least one liquid gas freezing lance, wherein the expansion tanks can be brought into fluid communication with each other in series, so that in each expansion tank, the liquid column formed by the liquefied gas to reduce the in the respective downstream arranged connecting line prevailing gravitational pressure of the liquefied gas
  • two adjacent expansion tanks are flow-connected or connectable to each other via a connecting line.
  • a supply of liquefied gas can also be achieved in larger depths with standard connection lines.
  • a gaseous phase formed by evaporation of the liquefied gas is withdrawn from at least one expansion tank.
  • the formation of such a gaseous phase is particularly through
  • the gaseous phase is fed to an exhaust system of the at least one liquid gas freeze lance. According to a further embodiment of the method, the gaseous phase is blown off at the upper edge of the terrain.
  • the frost body has previously been frozen by freezing the soil by means of a brine, in particular by a
  • the shaft has on its outer circumference a brine-freezing body produced by the brine cooling, wherein the brine-freezing body at the bottom of the shaft passes into the frost body, and wherein the frost body is enhanced by means of the liquid-gas freezing lance.
  • the supply of liquefied gas to at least one liquid-gas freezing lance can be maintained at different conditions.
  • a device for freezing soil adjacent to a shaft by means of a liquefied gas in particular for carrying out the method according to the first aspect of the
  • the device has at least the following components: a supply container for receiving a liquefied gas, at least one LPG freezing lance for cooling a frost body by means of the liquefied gas and at least one expansion tank for receiving the liquefied gas.
  • the supply tank can be brought into fluid communication with the at least one liquid gas freezing lance via the at least one expansion tank and at least one connecting pipe arranged downstream of the at least one expansion tank, so that a liquid column formed by the liquefied gas is provided in the at least one expansion tank for reducing the at least a connecting line prevailing
  • the liquid-gas freezing lance has a closed outer tube, which encloses a jacket space, wherein an inner tube for introducing liquefied gas is arranged in the jacket space in the jacket space, so that the
  • Outer tube can be cooled by means of the introduced liquefied gas, and wherein the LPG freezing lance is adapted to cool a frost body by means of the cold outer tube.
  • the LPG freeze lance may also be configured to cool a frost body by directly applying a liquefied gas to the frost body.
  • Supply tank a pressure from 2bar to 14bar.
  • the at least one connecting line is designed as a rigid or flexible vacuum-insulated pipe, in particular as a vacuum corrugated metal hose, as a copper pipe, in particular as a heat-insulated copper pipe, or as a stainless steel pipe, in particular as a heat-insulated stainless steel pipe.
  • the at least one connecting line in each case has a length of 25m to 200m.
  • the at least one connecting line is flexible. According to a further embodiment, the at least one connecting line is thermally insulated from its respective surroundings, in particular vacuum-insulated.
  • the at least one expansion tank has a maximum filling volume of 0.1 m 3 to 10m 3 .
  • the at least one expansion tank is thermally insulated from its surroundings, in particular vacuum-insulated or conventionally insulated.
  • Conventional isolation can e.g. by a
  • Foam insulation FEF, PUR or comparable insulation materials
  • the device has a plurality of expansion tanks, which are in fluid communication with each other in series.
  • the at least one expansion tank has in each case an inlet valve and an outlet valve, wherein the inlet valve is designed to establish a flow connection between a connection line arranged upstream of the at least one expansion tank
  • Compensating to close or throttle and wherein the liquefied gas can be introduced into the at least one expansion tank by means of the upstream of the at least one expansion tank connecting line, and arranged by means of the downstream of the at least one expansion tank
  • Expansion tank is removable.
  • the input and output valves of the pressure in the surge tanks and / or the connecting lines pressure can be advantageously regulated.
  • the at least one expansion tank each have a gas outlet opening, wherein by means of the gas outlet opening a gaseous phase of the liquefied gas can be withdrawn from the expansion tank, wherein in particular the expansion tank has a gas outlet valve which forms the gas outlet opening.
  • the device has a device for controlling and / or regulating the at least one input valve and / or the at least one output valve and / or the at least one gas outlet valve, so that by means of the device in the at least one expansion tank and / or in the pressure prevailing at least one connecting line can be controlled and / or regulated.
  • the device for controlling the at least one input valve and / or the at least one output valve and / or the at least one gas outlet valve is designed as a two-point controller or continuous controller, which in
  • Fig. 1 is a schematic representation of a shaft with a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a liquid gas freezing lance.
  • Figure 1 shows a shaft 10 with a depth depth 13 (short: depth 13), the shaft 10 in the direction of its depth 13 between a
  • Terrain top 1 1 and a sole 12 is extended. Furthermore, a frozen body 14 of frozen soil is shown, wherein the frost body 14 surrounds the shaft 10 at the sole 12 and at the periphery of the shaft 10. At the periphery of the well 10, an optional brine freezing lance 15 is shown, which is adapted to the
  • the device 20 has a supply container 21, which at least partially with a
  • the supply container 21 is a cryotank thermally insulated from the environment.
  • the apparatus 20 further comprises a liquid gas freezing lance 22, which can be supplied from the supply tank 21 with liquefied gas F.
  • the liquid-gas freezing lance 22 can be cooled by the liquefied gas F of the soil, so that the soil freezes with a suitable application of the liquid-gas freezing lance 22.
  • the liquid-gas freezing lance 22 is introduced in particular into a frost body 14.
  • the liquid-gas freezing lance 22 is arranged on the sole 12 of the shaft.
  • other arrangements are conceivable, in particular an arrangement of the liquid-gas freezing lance on the circumference of the shaft 10.
  • the liquid-gas freezing lance 22 may be formed in one embodiment of the invention for indirect cooling of the frost body 22 via a closed to the frost body 14 cold outer tube 220.
  • the liquid-gas freezing lance 22 is designed in particular in accordance with the representation in FIG.
  • the liquid-gas freezing lance 22 may be configured to directly cool the frost body 14 by applying the liquefied gas F to the frost body 14.
  • the frost body 14 may by means of a
  • Solekühlung generated and / or additionally cooled.
  • the device 20 further comprises a plurality of surge tanks 23.
  • a plurality of surge tanks 23 In Figure 1, three surge tank 23a, 23b, 23c are shown, but the invention is not limited to this number.
  • the supply tank 21 is connected via a upstream of the first surge tank 23 a arranged connecting line 24 with a first surge tank 23 a, which is arranged in the shaft 10 in fluid communication, so that liquefied gas F by means of the connecting line 24 from the
  • Supply tank 21 can be introduced into the first expansion tank 23 a.
  • a supply valve 29 By means of a supply valve 29, the flow connection between the supply tank 21 and the first surge tank 23 a can be throttled or interrupted.
  • the first surge tank 23a has an input valve 25 and a
  • Input valve 25 of the first surge tank 23 a is in flow communication.
  • the flow of the liquefied gas F flowing from the connecting line 24 into the first expansion tank 23a can be throttled via the inlet valve 25 or the flow connection can be interrupted by means of the inlet valve 25.
  • first surge tank 23 a an output valve 26, wherein the first surge tank 23 a via the output valve 26 and a
  • Compensation tank 23 b is connected so that liquefied gas F from the first surge tank 23 a via the connecting line 24 in the second
  • Expansion tank 23b can be initiated.
  • the second expansion tank 23b is connected by means of its outlet valve 26 via a further connecting line 24 with the inlet valve 25 of a third expansion tank 23c.
  • the third expansion tank 23c is connected by means of its outlet valve 26 via a further connecting line 24 with the inlet valve 25 of a third expansion tank 23c.
  • Compensation tank 23c is connected in the embodiment shown here via its outlet valve 26 by means of a connecting line 24 with a positioned on the sole 12 of the shaft 10 LPG freezing lance 22.
  • a connecting line 24 with a positioned on the sole 12 of the shaft 10 LPG freezing lance 22.
  • Compensation tank 23a, 23b, 23c are connected in series, so that the liquefied gas F, the expansion tank 23a, 23b, 23c flows through successively.
  • the connecting lines 24 are in particular as rigid or flexible vacuum-insulated lines, e.g. Vacuum corrugated tubing, executed.
  • the second surge tank 23b is at a greater depth in the
  • Well 10 is positioned as the first surge tank 23a and the third one
  • Reservoir 23c is located at a greater depth than the second Expansion tank 23b. Up to the position of the input valve 25 of the first surge tank 23a, a gravitational pressure on the connecting line 24 between the supply tank 21 and the first surge tank 23a, which depends on the height of the liquid column of the liquefied gas F from the ground level 11 and the filling level of the supply tank 21st up to the corresponding position of the connecting line 24 depends.
  • Input valve 25 connected connecting line 24 and the first
  • Reservoir 23a interrupted or throttled so that the
  • Liquid column in the first surge tank 23 a breaks off.
  • the liquid column of the liquefied gas F also breaks off, so that a plurality of separate liquid columns are formed between the respective expansion tanks 23.
  • a correspondingly reduced pressure is applied to the respective connecting lines 24 in comparison to the pressure which is applied to a continuous one
  • the device 20 further comprises a device 28 for control and / or regulation, which via corresponding electrical lines 28 a with the
  • Input valves 25 and the output valves 26 is connected, so that opening and closing of the input and output valves 25,26 of the surge tank 23 and / or throttling the flow of the liquefied gas F through the input and output valves 25,26 by means of the device 28th is controllable or controllable.
  • the opening and closing of the supply valve 29 can also by means of
  • Device 28 can be controlled or regulated.
  • the surge tank 23 further each have a gas outlet opening 27, by means of a by evaporation of the liquefied gas F in the respective Compensation tank 23 resulting gaseous phase G can be deducted from the surge tank 23.
  • the surge tank 23 further each have a gas outlet opening 27, by means of a by evaporation of the liquefied gas F in the respective Compensation tank 23 resulting gaseous phase G can be deducted from the surge tank 23.
  • a gas outlet valve 27 a which forms the gas outlet opening 27.
  • the gas outlet valve 27a can also be controlled or regulated by means 28.
  • FIG. 2 shows a liquid-gas freezing lance 22 for the indirect cooling of a frost body 14, wherein the liquid-gas freezing lance 22 is partially arranged in the frost body 14.
  • the liquid-gas freezing lance 22 has an outer tube 220 which is closed towards the frost body 14 and which encloses a jacket space 222.
  • an inner tube 221 is arranged in the shell space 222.
  • Outer tube 220 is cooled.
  • the frost body 14 is cooled by heat conduction from the cold outer tube 220 to the frost body 14, wherein the in the
  • Melting space 222 located liquefied gas F is heated and evaporated in particular to form a gaseous phase G.
  • the gaseous phase G is withdrawn from the liquid-gas freezing lance 22 by means of a gas line 223.
  • the outer tube 220 acts in particular as a heat exchanger.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for freezing ground areas bordering a shaft (10) by means of a liquefied gas (F). The liquefied gas (F) is provided in a supply container (21) positioned outside the shaft (10), and is fed from the supply container (21) via at least one surge tank (23) and via at least one connecting line (24) into at least one liquid gas freezing lance (22). An ice wall (14) is cooled by means of the at least one liquid gas freezing lance (22), and a liquid column formed by the liquefied gas (F) is interrupted in the at least one surge tank (23). The invention also relates to a device (20) comprising: at least one supply container (21) for receiving a liquefied gas (F); a liquid gas freezing lance (22); and at least one surge tank (23). The supply container (21) can be fluidically connected to the liquid gas freezing lance (22) via the at least one surge tank (23) and via at least one connecting line (24) arranged upstream of the surge tank (23).

Description

Beschreibung  description
Verfahren und Vorrichtung zum Gefrieren von an einen Schacht angrenzendem Method and apparatus for freezing adjacent to a shaft
Erdreich mittels eines verflüssigten Gases  Soil by means of a liquefied gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gefrieren von an einen Schacht, insbesondere einen Tiefschacht, angrenzendem Erdreich (auch als The invention relates to a method and a device for freezing of a shaft, in particular a deep shaft, adjacent soil (also known as
Bodengefrieren bezeichnet) mittels eines verflüssigten Gases. Bottom freezing) by means of a liquefied gas.
Im Tiefbau und Schachtbau werden nach dem Stand der Technik In civil engineering and shaft construction are according to the prior art
Bodengefrierverfahren eingesetzt, bei denen das Erdreich durch künstliches Gefrieren des im Boden enthaltenen Wassers verfestigt wird. Dabei wird ein Frostkörper gebildet, der z.B. die Schachtsohle für weitere Bohrungen stabilisiert und wasserundurchlässig macht. Soil freezing method is used, in which the soil is solidified by artificial freezing of the water contained in the soil. In this case, a frost body is formed, which is e.g. stabilizes the shaft bottom for further drilling and makes it watertight.
Bei bekannten Bodenvereisungsverfahren wird unter anderem die Solekühlung eingesetzt. Dabei wird ein Kältemittel in Form einer Sole (insbesondere CaCI2) in Rohren zur Vereisungsstelle geführt, wobei die Sole mittels einer Kälteanlage temperiert wird. Mittels dieses Verfahrens lässt sich bei Grundwasserströmungen von bis zu 2 m/Tag der Boden vereisen. Alternativ zur Solekühlung kommt nach dem Stand der Technik beim Bodengefrieren eine Kühlung mit tiefkalt verflüssigten Gasen, wie flüssigem Stickstoff oder flüssiger Luft, zum Einsatz. Diese Methode ermöglicht insbesondere Bodenvereisungen bei Grundwasserströmungen von bis zu 12 m/Tag. Weiterhin wird die Kühlung mit tiefkalt verflüssigten Gasen auch in Kombination mit der Solekühlung angewendet, wobei unterschiedliche Bereiche eines Sole-Frostkörpers durch Unterstützung mit einer Flüssiggas-Vereisung erstellt werden. Hierbei wird beispielsweise eine Solevereisung im Schutz einer Flüssiggasvereisung betrieben, um den Frostkörper bei größeren Grundwasserströmungen zu erstellen. Nach erfolgter Forstkörpererstellung kann die Flüssiggasvereisung beendet werden, wobei die Solevereisung den Frostkörper aufrechterhält. Neben dem Auftreten von Grundwasserströmungen können mittels der In known ground freezing method, among other things, the brine cooling is used. In this case, a refrigerant in the form of a brine (in particular CaCl 2 ) is guided in pipes to the icing, wherein the brine is tempered by means of a refrigeration system. By means of this method, the ground can be frozen with groundwater currents of up to 2 m / day. As an alternative to brine cooling, according to the state of the art in the case of bottom freezing, cooling with cryogenic liquefied gases, such as liquid nitrogen or liquid air, is used. In particular, this method enables ground freezing with groundwater currents of up to 12 m / day. Furthermore, the cooling with cryogenic liquefied gases is also used in combination with the brine cooling, wherein different areas of a brine frost body are created by supporting with a liquid gas icing. In this case, for example, a brine plant is operated in the protection of a liquid gas freezing in order to create the frost body with larger groundwater flows. After forestry production, the Flüssiggasvereisung can be stopped, the brine ice maintains the frost body. In addition to the occurrence of groundwater currents can by means of
Flüssiggasvereisung nach dem Stand der Technik auch Fehlstellen des Frostkörpers ausgebessert oder geschlossen werden. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn andere im Spezialtiefbau übliche Maßnahmen zur Abdichtung der Fehlstelle scheitern. Liquefied gas icing according to the prior art also defects in the frost body to be repaired or closed. This is particularly necessary if other customary in specialist civil engineering measures to seal the defect fail.
Bei der Flüssiggasvereisung werden zur Zuleitung von Flüssiggas nach dem Stand der Technik häufig Kupferrohre, insbesondere wärmeisolierte Kupferrohre oder starre oder flexible vakuumisolierte Leitungen, insbesondere Vakuum-Wellblechschläuche, eingesetzt. In the liquefied gas icing, copper pipes, in particular heat-insulated copper pipes or rigid or flexible vacuum-insulated pipes, in particular vacuum corrugated metal hoses, are frequently used for the supply of liquefied gas according to the prior art.
Im Tiefschachtbau herrschen bei üblichen Abteuftiefen von 600-1500 m hohe geodätische Drücke, denen solche Kupferrohre und Standard-Flüssiggasleitungen nicht standhalten. Aus diesem Grund ist mit den Verfahren nach dem Stand der Technik kein Bodengefrieren mittels verflüssigten Gases in großen Tiefen möglich. Dies stellt ein Hindernis für den Schachtbau beim Auftreten von Deep shaft construction is subject to the usual depths of 600-1500 m and high geodetic pressures which such copper pipes and standard LPG pipes can not withstand. For this reason, the prior art methods do not permit bottom freezing by means of liquified gas at great depths. This poses an obstacle to pit construction when it comes to
Grundwasserströmungen einer Geschwindigkeit von mehr als 2 m/Tag oder beim Entstehen von Fehlstellen des Frostkörpers dar.  Groundwater flows at a speed of more than 2 m / day or in the formation of imperfections of the frost body.
Hieraus ergibt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gefrieren von an einen Schacht angrenzendem Erdreich mittels eines verflüssigten Gases zurThe object of this is to provide a method and a device for freezing ground adjacent to a shaft by means of a liquefied gas
Verfügung zu stellen, das im Hinblick auf die vorgenannte Problematik verbessert ist. To provide, which is improved in view of the aforementioned problem.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben und Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 7 bis 10 angegeben. This object is achieved by the method according to claim 1 and the device according to the invention according to claim 6. Embodiments of the method are given in the dependent claims 2 to 5 and embodiments of the device are specified in the subclaims 7 to 10.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Gefrieren von an einen Schacht, insbesondere einen Tiefschacht, angrenzendem Erdreich mittels eines verflüssigten Gases zur Verfügung gestellt. Bei dem Verfahren wird das verflüssigte Gas in einem außerhalb des Schachts, insbesondere an einer Geländeoberkante des Schachts, positionierten Versorgungsbehälter bereitgestellt, aus dem According to a first aspect of the invention, there is provided a method for freezing liquor gas to a well, in particular a well, adjacent soil. In the method, the liquefied gas is provided in a supply container positioned outside the shaft, in particular at a top edge of the shaft, from which
Versorgungsbehälter über mindestens einen Ausgleichsbehälter sowie über mindestens eine stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordnete Verbindungsleitung in mindestens eine, insbesondere in dem Schacht positionierte, Flüssiggas-Gefrierlanze eingeleitet. Mittels der mindestens einen Flüssiggas- Gefrierlanze wird ein an der Sohle des Schachts und/ oder am Umfang des Schachts angeordneter Frostkörper gekühlt, wobei in dem mindestens einen Ausgleichsbehälter eine von dem verflüssigten Gas gebildete Flüssigkeitssäule zur Reduktion des in der mindestens einen Verbindungsleitung herrschenden Schweredrucks des Flüssiggases unterbrochen wird. Supply container via at least one expansion tank and at least one arranged downstream of the at least one expansion tank connecting line in at least one, in particular positioned in the shaft, Liquefied gas freezing lance initiated. By means of the at least one LPG freezing lance, a frost body arranged on the sole of the shaft and / or on the circumference of the shaft is cooled, wherein in the at least one expansion tank a liquid column formed by the liquefied gas for reducing the gravity pressure of the liquefied gas prevailing in the at least one connecting line is interrupted.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Reduzierung des auf der mindestens einen Due to the reduction of the invention on the at least one
Verbindungsleitung herrschenden Schweredrucks wird vorteilhafterweise die mechanische Belastung der Verbindungsleitungen vermindert, wodurch auch bei großen Abteuftiefen günstige Standard-Verbindungsleitungen verwendet werden können. Connecting line prevailing gravitational pressure is advantageously reduced, the mechanical load on the connecting lines, which can be used even with large Abteuftiefen cheap standard connecting lines.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Frostkörper indirekt durch das verflüssigte Gas gekühlt, wobei insbesondere ein zum Frostkörper geschlossenes Außenrohr der Flüssiggas-Gefrierlanze in den Frostkörper eingebracht wird, und wobei das verflüssigte Gas in einen von dem Außenrohr umschlossenen Mantelraum eingebracht wird, so dass das Außenrohr mittels des verflüssigten Gases gekühlt wird und der Frostkörper mittels des kalten Außenrohrs gekühlt wird. In one embodiment of the method according to the invention, the frost body is cooled indirectly by the liquefied gas, wherein in particular a frosted body closed outer tube of the liquid-gas freezing lance is introduced into the frost body, and wherein the liquefied gas is introduced into a space enclosed by the outer tube shell space, so that the outer tube is cooled by means of the liquefied gas and the frost body is cooled by means of the cold outer tube.
In einer alternativen Ausführungsform wird der Frostkörper direkt durch das verflüssigte Gas gekühlt, wobei insbesondere das verflüssigte Gas auf den Frostkörper aufgebracht wird. In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren diskontinuierlich ausgeführt. Dabei wird das verflüssigte Gas beispielsweise zunächst in einen ersten In an alternative embodiment, the frost body is cooled directly by the liquefied gas, wherein in particular the liquefied gas is applied to the frost body. In a further embodiment, the process is carried out batchwise. The liquefied gas, for example, first in a first
Ausgleichsbehälter eingeleitet, anschließend nacheinander in weitere Expansion tank initiated, then successively in more
Ausgleichsbehälter eingeleitet und schließlich der mindestens einen Flüssiggas- Gefrierlanze zugeführt. Initiated equalization tank and finally fed to the at least one LPG freezing lance.
In einer alternativen Ausführungsform wird das Verfahren kontinuierlich ausgeführt. Dabei wird das verflüssigte Gas beispielsweise über ein Eingangsventil in einen jeweiligen Ausgleichsbehälter eingeleitet und gleichzeitig über ein Ausgangsventil aus dem Ausgleichsbehälter abgezogen, wobei die Flussrate des durch die Ventile strömenden verflüssigten Gases derart eingestellt wird, dass keine durchgehende Flüssigkeitssäule innerhalb des Ausgleichsbehälters vorliegt. In an alternative embodiment, the process is carried out continuously. In this case, the liquefied gas is introduced, for example via an input valve in a respective expansion tank and simultaneously withdrawn via an outlet valve from the surge tank, the flow rate of the through the valves flowing liquefied gas is adjusted such that there is no continuous liquid column within the surge tank.
Die Platzierung des Versorgungsbehälters an der Geländeoberkante und Leitung des verflüssigten Gases zu der Flüssiggas-Gefrierlanze hat hierbei den Vorteil, dass das Verfahren auch bei geringen Schachtdurchmessern (z.B. im Bereich von 7 m) eingesetzt werden kann. Zudem werden zusätzliche Sicherheitsanforderungen bei einer Positionierung des Versorgungsbehälters direkt an der Sohle vermieden. Die Verwendung mehrerer Verbindungsleitungen mit dazwischen positionierten Ausgleichsbehältern hat den Vorteil, dass durch die Unterbrechung der The advantage of placing the supply tank at the top of the ground and directing the liquefied gas to the LPG freezing lance is that the method can be used even with shallow pit diameters (e.g., in the range of 7 m). In addition, additional safety requirements are avoided when positioning the supply container directly to the sole. The use of a plurality of connecting lines with compensating containers positioned therebetween has the advantage that the interruption of the
Flüssigkeitssäule in den Ausgleichsbehältern der auf den Verbindungsleitungen lastende geodätische Druck deutlich reduziert wird. Beispielsweise würde bei einer Verwendung einer einzigen Verbindungsleitung ohne Ausgleichsbehälter, einem Versorgungsbehälterdruck von 10 bar und einer Tiefe von 800 m ein geodätischer Druck von ca. 90 bar auf der jeweiligen Verbindungsleitung lasten. Bei einer Liquid column is significantly reduced in the expansion tanks of the load on the connecting lines geodetic pressure. For example, when using a single connecting line without expansion tank, a supply tank pressure of 10 bar and a depth of 800 m, a geodetic pressure of about 90 bar would load on the respective connecting line. At a
Positionierung von erfindungsgemäßen Ausgleichsbehältern im Abstand von ca. 150 m entlang der Tiefe des Schachts würde dagegen nur ein Druck von ca. 25 bar auf der jeweiligen Verbindungsleitung lasten, was dem zulässigen Betriebsdruck von üblicherweise verwendeten vakuumisolierten Leitungen entspricht. Durch die Positioning of expansion tanks according to the invention at a distance of about 150 m along the depth of the shaft, on the other hand, would only load a pressure of about 25 bar on the respective connecting line, which corresponds to the permissible operating pressure of commonly used vacuum-insulated lines. By the
Möglichkeit, Standardleitungen zu verwenden, verringern sich vorteilhafterweise die Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens verglichen mit Verfahren des Stands der Technik. Bei geringen Durchflussraten des Systems, z.B. bei einer Vereisung von kleineren Fehlstellen des Frostkörpers oder bei relativ warmen Abgastemperaturen von ca. -60°C, kommt es bei Verfahren nach dem Stand der Technik häufig zu einem Abreißen der Flüssigkeitssäule und somit zu einer Unterbrechung der Flüssiggasversorgung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, bei solchen Bedingungen die konstante Versorgung mit verflüssigtem Gas an der mindestens einen Flüssiggas-Gefrierlanze sicherzustellen.  Possibility of using standard leads advantageously reduces the cost of the method of the invention as compared to prior art methods. At low flow rates of the system, e.g. with icing of smaller imperfections of the frost body or at relatively warm exhaust gas temperatures of about -60 ° C, it comes in the prior art method often to a tearing of the liquid column and thus to an interruption of the LPG supply. The method according to the invention can advantageously be used to ensure the constant supply of liquefied gas to the at least one LPG freezing lance under such conditions.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in Tiefschächten auftretende Grundwasserströmungen im Bereich von mehr als 2 m/Tag mit verflüssigtem Gas zu vereisen. Hierdurch wird auf kostengünstige Weise zusätzliche Verfahrenssicherheit bei der Erstellung von Tiefschächten geboten, insbesondere bei Auftreten von unbekannten geologischen Fehlstellen und/ oder Grundwasserandrang. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren bei überraschendem Auftreten von By means of the method according to the invention, it is possible to freeze groundwater flows occurring in deep wells in the range of more than 2 m / day with liquefied gas. As a result, in a cost effective additional process security provided in the construction of deep wells, especially in the presence of unknown geological defects and / or groundwater intrusion. In addition, the inventive method in case of surprising occurrence of
Grundwasserströmungen in großen Tiefen mit geringerem technischem Aufwand realisiert werden als vergleichbare Maßnahmen bei der Solevereisung wie Erhöhung der Pumpenleistung und/ oder Setzen zusätzlicher Bohrlöcher und Sole- Vereisungslanzen. Groundwater flows at great depths with less technical effort can be realized as comparable measures in the brine upgrading as increasing the pump capacity and / or setting additional holes and brine icing lances.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei langen Versorgungswegen z.B. bei Tunnelvortrieben, Querschlägen mit weit entferntem Startschacht oder bei anderen Mienenvortrieben eingesetzt werden. The method according to the invention can also be applied to long supply routes, e.g. be used in tunnel drives, cross passages with far away launch shaft or other Mienenvortrieben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sohle des Schachts eine Abteuftiefe von 150m bis 1500 m, insbesondere 300m bis 1500 m, auf. According to a further embodiment, the sole of the shaft has a depth of 150 m to 1500 m, in particular 300 m to 1500 m.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das verflüssigte Gas flüssiger Stickstoff (LIN). According to another embodiment of the method, the liquefied gas is liquid nitrogen (LIN).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das verflüssigte Gas über eine Mehrzahl von Ausgleichsbehältern in die mindestens eine Flüssiggas-Gefrierlanze eingeleitet, wobei die Ausgleichsbehälter in Reihe miteinander in Strömungsverbindung bringbar sind, so dass in jedem Ausgleichsbehälter die von dem verflüssigten Gas gebildete Flüssigkeitssäule zur Reduktion des in der jeweiligen stromab angeordneten Verbindungleitung herrschenden Schweredrucks des verflüssigten Gases According to a further embodiment of the method, the liquefied gas is introduced via a plurality of expansion tanks into the at least one liquid gas freezing lance, wherein the expansion tanks can be brought into fluid communication with each other in series, so that in each expansion tank, the liquid column formed by the liquefied gas to reduce the in the respective downstream arranged connecting line prevailing gravitational pressure of the liquefied gas
unterbrochen wird. Vorzugsweise sind je zwei benachbarte Ausgleichbehälter über eine Verbindungsleitung mit einander strömungsverbunden bzw. -verbindbar. is interrupted. Preferably, two adjacent expansion tanks are flow-connected or connectable to each other via a connecting line.
Durch eine Verwendung mehrerer Ausgleichsbehälter lässt sich eine Versorgung mit verflüssigtem Gas auch in größeren Abteuftiefen mit Standard-Verbindungsleitungen realisieren. By using several expansion tanks, a supply of liquefied gas can also be achieved in larger depths with standard connection lines.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird aus mindestens einem Ausgleichsbehälter eine durch Verdampfen des verflüssigten Gases gebildete gasförmige Phase abgezogen. Die Bildung einer solchen gasförmigen Phase kommt insbesondere durch According to a further embodiment of the method, a gaseous phase formed by evaporation of the liquefied gas is withdrawn from at least one expansion tank. The formation of such a gaseous phase is particularly through
Wärmeverluste in den Verbindungsleitungen sowie durch den Druckabfall bei der Einleitung des verflüssigten Gases in die Ausgleichsbehälter zustande. Mittels des Abziehens der gasförmigen Phase wird diese vorteilhafterweise aus dem System entfernt. Heat losses in the connecting lines and by the pressure drop during the introduction of the liquefied gas in the surge tank off. By withdrawing the gaseous phase, this is advantageously removed from the system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die gasförmige Phase einem Abgassystem der mindestens einen Flüssiggas-Gefrierlanze zugeführt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die gasförmige Phase an der Geländeoberkante abgeblasen. In accordance with a further embodiment of the method, the gaseous phase is fed to an exhaust system of the at least one liquid gas freeze lance. According to a further embodiment of the method, the gaseous phase is blown off at the upper edge of the terrain.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wurde der Frostkörper zuvor durch Gefrieren des Erdreichs mittels einer Sole, insbesondere durch eine According to a further embodiment of the method, the frost body has previously been frozen by freezing the soil by means of a brine, in particular by a
Solekühlung, erzeugt. Brine cooling, generated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schacht an seinem äußeren Umfang einen durch die Solekühlung erzeugten Sole-Gefrierkörper auf, wobei der Sole- Gefrierkörper an der Sohle des Schachts in den Frostkörper übergeht, und wobei der Frostkörper mittels der Flüssiggas-Gefrierlanze ertüchtigt wird. According to another embodiment, the shaft has on its outer circumference a brine-freezing body produced by the brine cooling, wherein the brine-freezing body at the bottom of the shaft passes into the frost body, and wherein the frost body is enhanced by means of the liquid-gas freezing lance.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Druck in dem mindestens einen Ausgleichsbehälter (oder in den mehreren Ausgleichsbehältern) und/ oder in der mindestens eine Verbindungsleitung (oder in den mehreren In accordance with a further embodiment of the method, the pressure in the at least one expansion tank (or in the plurality of expansion tanks) and / or in the at least one connecting pipe (or in the several
Verbindungsleitungen) gesteuert oder geregelt. Connecting lines) controlled or regulated.
Hierdurch kann vorteilhafterweise die Versorgung der mindestens einen Flüssiggas- Gefrierlanze mit verflüssigtem Gas bei verschiedenen Bedingungen aufrechterhalten werden. In this way, advantageously, the supply of liquefied gas to at least one liquid-gas freezing lance can be maintained at different conditions.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Gefrieren von an einen Schacht angrenzendem Erdreich mittels eines verflüssigten Gases, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der According to a second aspect of the invention, a device for freezing soil adjacent to a shaft by means of a liquefied gas, in particular for carrying out the method according to the first aspect of the
Erfindung, zur Verfügung gestellt. Dabei weist die Vorrichtung zumindest die folgenden Komponenten auf: einen Versorgungsbehälter zur Aufnahme eines verflüssigten Gases, mindestens eine Flüssiggas-Gefrierlanze zum Kühlen eines Frostkörpers mittels des verflüssigten Gases und mindestens einen Ausgleichsbehälter zur Aufnahme des verflüssigen Gases. Der Versorgungsbehälter ist über den mindestens einen Ausgleichsbehälter sowie über mindestens eine stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordnete Verbindungsleitung mit der mindestens einen Flüssiggas-Gefrierlanze in Strömungsverbindung bringbar, so dass in dem mindestens einen Ausgleichsbehälter eine von dem verflüssigten Gas gebildete Flüssigkeitssäule zur Reduktion des in der mindestens einen Verbindungsleitung herrschenden Invention, provided. In this case, the device has at least the following components: a supply container for receiving a liquefied gas, at least one LPG freezing lance for cooling a frost body by means of the liquefied gas and at least one expansion tank for receiving the liquefied gas. The supply tank can be brought into fluid communication with the at least one liquid gas freezing lance via the at least one expansion tank and at least one connecting pipe arranged downstream of the at least one expansion tank, so that a liquid column formed by the liquefied gas is provided in the at least one expansion tank for reducing the at least a connecting line prevailing
Schweredrucks des Flüssiggases unterbrechbar ist. Insbesondere weist die Flüssiggas-Gefrierlanze ein geschlossenes Außenrohr auf, welches einen Mantelraum einschließt, wobei in dem Mantelraum ein Innenrohr zum Einleiten verflüssigten Gases in den Mantelraum angeordnet ist, so dass das Heavy pressure of the liquefied gas is interruptible. In particular, the liquid-gas freezing lance has a closed outer tube, which encloses a jacket space, wherein an inner tube for introducing liquefied gas is arranged in the jacket space in the jacket space, so that the
Außenrohr mittels des eingeleiteten verflüssigten Gases kühlbar ist, und wobei die Flüssiggas-Gefrierlanze dazu ausgebildet ist, einen Frostkörper mittels des kalten Außenrohrs zu kühlen. Outer tube can be cooled by means of the introduced liquefied gas, and wherein the LPG freezing lance is adapted to cool a frost body by means of the cold outer tube.
Alternativ dazu kann die Flüssiggas-Gefrierlanze auch dazu ausgebildet sein, einen Frostkörper durch direktes Aufbringen eines verflüssigten Gases auf den Frostkörper zu kühlen. Alternatively, the LPG freeze lance may also be configured to cool a frost body by directly applying a liquefied gas to the frost body.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das verflüssigte Gas in dem According to another embodiment, the liquefied gas in the
Versorgungsbehälter einen Druck von 2bar bis 14bar auf. Supply tank a pressure from 2bar to 14bar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Verbindungsleitung als starre oder flexible vakuumisolierte Leitung, insbesondere als Vakuum- Wellblechschlauch, als Kupferrohr, insbesondere als wärmeisoliertes Kupferrohr, oder als Edelstahlleitung, insbesondere als wärmeisolierte Edelstahlleitung, ausgeführt. According to a further embodiment, the at least one connecting line is designed as a rigid or flexible vacuum-insulated pipe, in particular as a vacuum corrugated metal hose, as a copper pipe, in particular as a heat-insulated copper pipe, or as a stainless steel pipe, in particular as a heat-insulated stainless steel pipe.
Gemäß einer Ausführungsform weist die mindestens eine Verbindungsleitung jeweils eine Länge von 25m bis 200m auf. According to one embodiment, the at least one connecting line in each case has a length of 25m to 200m.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Verbindungsleitung flexibel. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Verbindungsleitung gegenüber ihrer jeweiligen Umgebung thermisch isoliert, insbesondere vakuumisoliert. According to a further embodiment, the at least one connecting line is flexible. According to a further embodiment, the at least one connecting line is thermally insulated from its respective surroundings, in particular vacuum-insulated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Ausgleichsbehälter ein maximales Füllvolumen von 0,1 m3 bis 10m3 auf. According to a further embodiment, the at least one expansion tank has a maximum filling volume of 0.1 m 3 to 10m 3 .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Ausgleichsbehälter gegenüber seiner Umgebung thermisch isoliert, insbesondere vakuumisoliert oder konventionell isoliert. Eine konventionelle Isolierung kann z.B. durch eine According to another embodiment, the at least one expansion tank is thermally insulated from its surroundings, in particular vacuum-insulated or conventionally insulated. Conventional isolation can e.g. by a
Schaumisolierung (FEF, PUR oder vergleichbare Dämmstoffe) realisiert sein. Foam insulation (FEF, PUR or comparable insulation materials) be realized.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von Ausgleichsbehältern auf, die in Reihe miteinander in Strömungsverbindung bringbar sind. According to a further embodiment, the device has a plurality of expansion tanks, which are in fluid communication with each other in series.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Ausgleichsbehälter jeweils ein Eingangsventil und ein Ausgangsventil auf, wobei das Eingangsventil dazu ausgebildet ist, eine Strömungsverbindung zwischen einer stromauf des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordneten Verbindungsleitung und dem According to a further embodiment, the at least one expansion tank has in each case an inlet valve and an outlet valve, wherein the inlet valve is designed to establish a flow connection between a connection line arranged upstream of the at least one expansion tank
Ausgleichsbehälter zu verschließen oder zu drosseln, und wobei das Ausgangsventil dazu ausgebildet ist, eine Strömungsverbindung zwischen der stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordneten Verbindungsleitung und dem Compensating to close or throttle, and wherein the output valve is adapted to a flow connection between the downstream of the at least one expansion tank arranged connecting line and the
Ausgleichsbehälter zu verschließen oder zu drosseln, und wobei mittels der stromauf des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordneten Verbindungsleitung das verflüssigte Gas in den mindestens einen Ausgleichsbehälter einleitbar ist, und wobei mittels der stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordneten Compensating to close or throttle, and wherein the liquefied gas can be introduced into the at least one expansion tank by means of the upstream of the at least one expansion tank connecting line, and arranged by means of the downstream of the at least one expansion tank
Verbindungsleitung das verflüssigte Gas aus dem mindestens einen Connecting line the liquefied gas from the at least one
Ausgleichsbehälter abziehbar ist. Durch die Eingangs- und Ausgangsventile kann der in den Ausgleichsbehältern und/ oder den Verbindungsleitungen lastende Druck vorteilhafterweise reguliert werden. Expansion tank is removable. By the input and output valves of the pressure in the surge tanks and / or the connecting lines pressure can be advantageously regulated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Ausgleichsbehälter jeweils eine Gasaustrittsöffnung auf, wobei mittels der Gasaustrittsöffnung eine gasförmige Phase des verflüssigten Gases aus dem Ausgleichsbehälter abziehbar ist, wobei insbesondere der Ausgleichsbehälter ein Gasaustrittsventil aufweist, welches die Gasaustrittsöffnung bildet. According to a further embodiment, the at least one expansion tank each have a gas outlet opening, wherein by means of the gas outlet opening a gaseous phase of the liquefied gas can be withdrawn from the expansion tank, wherein in particular the expansion tank has a gas outlet valve which forms the gas outlet opening.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Steuerung und/ oder Regelung des mindestens einen Eingangsventils und/ oder des mindestens einen Ausgangsventils und/ oder des mindestens einen Gasaustrittsventils auf, so dass mittels der Einrichtung der in dem mindestens einen Ausgleichsbehälter und/ oder in der mindestens einen Verbindungsleitung herrschende Druck steuerbar und/ oder regelbar ist. According to a further embodiment, the device has a device for controlling and / or regulating the at least one input valve and / or the at least one output valve and / or the at least one gas outlet valve, so that by means of the device in the at least one expansion tank and / or in the pressure prevailing at least one connecting line can be controlled and / or regulated.
Insbesondere ist die Einrichtung zur Regelung des mindestens einen Eingangsventils und/ oder des mindestens einen Ausgangsventils und/ oder des mindestens einen Gasaustrittsventils als Zweipunktregler oder Stetigregler ausgeführt, der in In particular, the device for controlling the at least one input valve and / or the at least one output valve and / or the at least one gas outlet valve is designed as a two-point controller or continuous controller, which in
Abhängigkeit der Menge des verflüssigten Gases, die von der mindestens einen Flüssiggas-Gefrierlanze verbraucht wird, die Eingangs- und/ oder Ausgangs- und/ oder Gasaustrittsventile regelt. Dependence of the amount of liquefied gas consumed by the at least one LPG freeze lance controlling input and / or output and / or gas exit valves.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren erläutert werden. Es zeigen: Further details and advantages of the invention will be explained by the following description of an embodiment with reference to figures. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schachts mit einer Fig. 1 is a schematic representation of a shaft with a
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bodengefrieren mittels eines verflüssigten Gases an einer Sohle eines Schachts, und  Device according to the invention for bottom freezing by means of a liquefied gas at a sole of a shaft, and
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Flüssiggas-Gefrierlanze. Fig. 2 is a schematic representation of a liquid gas freezing lance.
Im Einzelnen zeigt die Figur 1 einen Schacht 10 mit einer Abteuftiefe 13 (kurz: Tiefe 13), wobei der Schacht 10 in Richtung seiner Tiefe 13 zwischen einer In detail, Figure 1 shows a shaft 10 with a depth depth 13 (short: depth 13), the shaft 10 in the direction of its depth 13 between a
Geländeoberkante 1 1 und einer Sohle 12 erstreckt ist. Weiterhin ist ein Frostkörper 14 aus gefrorenem Erdreich gezeigt, wobei der Frostkörper 14 den Schacht 10 an der Sohle 12 und am Umfang des Schachts 10 umgibt. Am Umfang des Schachts 10 ist eine optionale Sole-Gefrierlanze 15 gezeigt, die dazu ausgebildet ist, den Terrain top 1 1 and a sole 12 is extended. Furthermore, a frozen body 14 of frozen soil is shown, wherein the frost body 14 surrounds the shaft 10 at the sole 12 and at the periphery of the shaft 10. At the periphery of the well 10, an optional brine freezing lance 15 is shown, which is adapted to the
Frostkörper 14 durch Kühlung des Bodens zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten. An bzw. in dem Schacht 10 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 zum To produce or maintain frost body 14 by cooling the soil. At or in the shaft 10 is an inventive device 20 for
Bodengefrieren mittels eines verflüssigten Gases F angeordnet. Die Vorrichtung 20 weist einen Versorgungsbehälter 21 auf, der zumindest teilweise mit einem Bottom freezing by means of a liquefied gas F arranged. The device 20 has a supply container 21, which at least partially with a
verflüssigten Gas F, insbesondere flüssigem Stickstoff, gefüllt ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Versorgungsbehälter 21 um einen gegenüber der Umgebung wärmeisolierten Kryotank. liquefied gas F, in particular liquid nitrogen, is filled. In particular, the supply container 21 is a cryotank thermally insulated from the environment.
Die Vorrichtung 20 weist weiterhin eine Flüssiggas-Gefrierlanze 22 auf, die aus dem Versorgungsbehälter 21 mit verflüssigtem Gas F versorgt werden kann. The apparatus 20 further comprises a liquid gas freezing lance 22, which can be supplied from the supply tank 21 with liquefied gas F.
Mittels der Flüssiggas-Gefrierlanze 22 kann durch das verflüssigte Gas F der Boden gekühlt werden, so dass der Boden bei geeigneter Anwendung der Flüssiggas- Gefrierlanze 22 gefriert. Dabei wird die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 insbesondere in einen Frostkörper 14 eingebracht. In der Darstellung der Figur 1 ist die Flüssiggas- Gefrierlanze 22 an der Sohle 12 des Schachts angeordnet. Es sind jedoch auch andere Anordnungen denkbar, insbesondere eine Anordnung der Flüssiggas- Gefrierlanze am Umfang des Schachts 10. By means of the liquid-gas freezing lance 22 can be cooled by the liquefied gas F of the soil, so that the soil freezes with a suitable application of the liquid-gas freezing lance 22. In this case, the liquid-gas freezing lance 22 is introduced in particular into a frost body 14. In the illustration of FIG. 1, the liquid-gas freezing lance 22 is arranged on the sole 12 of the shaft. However, other arrangements are conceivable, in particular an arrangement of the liquid-gas freezing lance on the circumference of the shaft 10.
Die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 kann in einer Ausführungsform der Erfindung zur indirekten Kühlung des Frostkörpers 22 über ein zum Frostkörper 14 geschlossenes kaltes Außenrohr 220 ausgebildet sein. Dabei ist die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 insbesondere entsprechend der Darstellung in Figur 2 ausgeführt. Alternativ dazu kann die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 dazu ausgebildet sein, den Frostkörper 14 durch Aufbringen des verflüssigten Gases F auf den Frostkörper 14 direkt zu kühlen. Bei beiden alternativen Ausführungsformen kann der Frostkörper 14 mittels einer The liquid-gas freezing lance 22 may be formed in one embodiment of the invention for indirect cooling of the frost body 22 via a closed to the frost body 14 cold outer tube 220. In this case, the liquid-gas freezing lance 22 is designed in particular in accordance with the representation in FIG. Alternatively, the liquid-gas freezing lance 22 may be configured to directly cool the frost body 14 by applying the liquefied gas F to the frost body 14. In both alternative embodiments, the frost body 14 may by means of a
Solekühlung erzeugt und/ oder zusätzlich gekühlt sein. Solekühlung generated and / or additionally cooled.
Die Vorrichtung 20 weist weiterhin eine Mehrzahl von Ausgleichsbehältern 23 auf. In der Figur 1 sind drei Ausgleichsbehälter 23a,23b,23c gezeigt, die Erfindung ist aber nicht auf diese Anzahl beschränkt. The device 20 further comprises a plurality of surge tanks 23. In Figure 1, three surge tank 23a, 23b, 23c are shown, but the invention is not limited to this number.
Der Versorgungsbehälter 21 ist über eine stromauf des ersten Ausgleichsbehälters 23a angeordnete Verbindungsleitung 24 mit einem ersten Ausgleichsbehälter 23a, welcher in dem Schacht 10 angeordnet ist, in Strömungsverbindung bringbar, so dass verflüssigtes Gas F mittels der Verbindungsleitung 24 aus dem The supply tank 21 is connected via a upstream of the first surge tank 23 a arranged connecting line 24 with a first surge tank 23 a, which is arranged in the shaft 10 in fluid communication, so that liquefied gas F by means of the connecting line 24 from the
Versorgungsbehälter 21 in den ersten Ausgleichsbehälter 23a eingeleitet werden kann. Mittels eines Versorgungsventils 29 kann die Strömungsverbindung zwischen dem Versorgungsbehälter 21 und dem ersten Ausgleichsbehälter 23a gedrosselt oder unterbrochen werden. Der erste Ausgleichsbehälter 23a weist ein Eingangsventil 25 und ein Supply tank 21 can be introduced into the first expansion tank 23 a. By means of a supply valve 29, the flow connection between the supply tank 21 and the first surge tank 23 a can be throttled or interrupted. The first surge tank 23a has an input valve 25 and a
Ausgangsventil 26 auf, wobei die Verbindungsleitung 24 zwischen dem Output valve 26, wherein the connecting line 24 between the
Versorgungsbehälter 21 und dem ersten Ausgleichsbehälter 23a mit dem Supply tank 21 and the first surge tank 23 a with the
Eingangsventil 25 des ersten Ausgleichsbehälters 23a in Strömungsverbindung steht. Über das Eingangsventil 25 kann der Fluss des aus der Verbindungsleitung 24 in den ersten Ausgleichsbehälter 23a einströmenden verflüssigten Gases F gedrosselt werden oder die Strömungsverbindung kann mittels des Eingangsventils 25 unterbrochen werden. Input valve 25 of the first surge tank 23 a is in flow communication. The flow of the liquefied gas F flowing from the connecting line 24 into the first expansion tank 23a can be throttled via the inlet valve 25 or the flow connection can be interrupted by means of the inlet valve 25.
Weiterhin weist der erste Ausgleichsbehälter 23a ein Ausgangsventil 26 auf, wobei der erste Ausgleichsbehälter 23a über das Ausgangsventil 26 und eine Furthermore, the first surge tank 23 a, an output valve 26, wherein the first surge tank 23 a via the output valve 26 and a
Verbindungsleitung 24 mit einem Eingangsventil 25 eines zweiten Connecting line 24 with an input valve 25 of a second
Ausgleichsbehälters 23b verbunden ist, so dass verflüssigtes Gas F aus dem ersten Ausgleichsbehälter 23a über die Verbindungsleitung 24 in den zweiten Compensation tank 23 b is connected so that liquefied gas F from the first surge tank 23 a via the connecting line 24 in the second
Ausgleichsbehälter 23b eingeleitet werden kann. Der zweite Ausgleichsbehälter 23b ist mittels seines Ausgangsventils 26 über eine weitere Verbindungsleitung 24 mit dem Eingangsventil 25 eines dritten Ausgleichsbehälters 23c verbunden. Der dritte Expansion tank 23b can be initiated. The second expansion tank 23b is connected by means of its outlet valve 26 via a further connecting line 24 with the inlet valve 25 of a third expansion tank 23c. The third
Ausgleichsbehälter 23c ist in der hier dargestellten Ausführungsform über sein Ausgangsventil 26 mittels einer Verbindungsleitung 24 mit einer an der Sohle 12 des Schachts 10 positionierten Flüssiggas-Gefrierlanze 22 verbunden. Somit kann aus dem Versorgungsbehälter 21 über die Ausgleichsbehälter 23a,23b,23c verflüssigtes Gas F in die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 eingeleitet werden. Die Compensation tank 23c is connected in the embodiment shown here via its outlet valve 26 by means of a connecting line 24 with a positioned on the sole 12 of the shaft 10 LPG freezing lance 22. Thus, from the supply tank 21 via the surge tank 23 a, 23 b, 23 c liquefied gas F can be introduced into the liquid-gas freezing lance 22. The
Ausgleichsbehälter 23a, 23b, 23c sind dabei in Reihe geschaltet, so dass das verflüssigte Gas F die Ausgleichsbehälter 23a, 23b, 23c nacheinander durchströmt. Die Verbindungsleitungen 24 sind insbesondere als starre oder flexible vakuumisolierte Leitungen, z.B. Vakuum-Wellrohrschläuche, ausgeführt. Compensation tank 23a, 23b, 23c are connected in series, so that the liquefied gas F, the expansion tank 23a, 23b, 23c flows through successively. The connecting lines 24 are in particular as rigid or flexible vacuum-insulated lines, e.g. Vacuum corrugated tubing, executed.
Der zweite Ausgleichsbehälter 23b ist dabei bei einer größeren Tiefe in dem The second surge tank 23b is at a greater depth in the
Schacht 10 positioniert als der erste Ausgleichsbehälter 23a und der dritte Well 10 is positioned as the first surge tank 23a and the third one
Ausgleichsbehälter 23c ist bei einer größeren Tiefe angeordnet als der zweite Ausgleichsbehälter 23b. Bis zu der Position des Eingangsventils 25 des ersten Ausgleichsbehälters 23a lastet ein Schweredruck auf der Verbindungsleitung 24 zwischen dem Versorgungsbehälter 21 und dem ersten Ausgleichsbehälter 23a, welcher von der Höhe der Flüssigkeitssäule des verflüssigten Gases F von der Geländeoberkante 1 1 bzw. des Füllstands des Versorgungsbehälters 21 bis zu der entsprechenden Position des der Verbindungsleitung 24 abhängt. Mittels des Reservoir 23c is located at a greater depth than the second Expansion tank 23b. Up to the position of the input valve 25 of the first surge tank 23a, a gravitational pressure on the connecting line 24 between the supply tank 21 and the first surge tank 23a, which depends on the height of the liquid column of the liquefied gas F from the ground level 11 and the filling level of the supply tank 21st up to the corresponding position of the connecting line 24 depends. By means of the
Eingangsventils 25 wird die Strömungsverbindung zwischen der mit dem Input valve 25, the flow connection between the with the
Eingangsventil 25 verbundenen Verbindungsleitung 24 und dem ersten Input valve 25 connected connecting line 24 and the first
Ausgleichsbehälter 23a derart unterbrochen oder gedrosselt, dass die Reservoir 23a interrupted or throttled so that the
Flüssigkeitssäule in dem ersten Ausgleichsbehälter 23a abreißt. Dadurch lastet auf der Verbindungsleitung 24 zwischen dem ersten Ausgleichsbehälters 23a und dem zweiten Ausgleichsbehälter 23b lediglich ein geodätischer Druck aufgrund der Höhe der Flüssigkeitssäule zwischen dem ersten Ausgleichsbehälter 23a und der Liquid column in the first surge tank 23 a breaks off. As a result, only a geodetic pressure on the connecting line 24 between the first surge tank 23a and the second surge tank 23b due to the height of the liquid column between the first surge tank 23a and the
entsprechenden Position der Verbindungsleitung 24. corresponding position of the connecting line 24th
In dem zweiten Ausgleichsbehälter 23b und in dem dritten Ausgleichsbehälter 23c reißt die Flüssigkeitssäule des verflüssigten Gases F ebenfalls ab, so dass mehrere getrennte Flüssigkeitssäulen zwischen den jeweiligen Ausgleichsbehältern 23 gebildet werden. Dadurch lastet auf den jeweiligen Verbindungsleitungen 24 ein entsprechend erniedrigter Druck im Vergleich zu dem Druck, der bei einer durchgehenden In the second expansion tank 23b and in the third expansion tank 23c, the liquid column of the liquefied gas F also breaks off, so that a plurality of separate liquid columns are formed between the respective expansion tanks 23. As a result, a correspondingly reduced pressure is applied to the respective connecting lines 24 in comparison to the pressure which is applied to a continuous one
Flüssigkeitssäule zwischen dem Versorgungsbehälter 21 und der Flüssiggas- Gefrierlanze 22 an der entsprechenden Position der entsprechenden Liquid column between the supply tank 21 and the LPG freezing lance 22 at the corresponding position of the corresponding
Verbindungsleitung 24 herrschen würde. Die Vorrichtung 20 weist weiterhin eine Einrichtung 28 zur Steuerung und/ oder Regelung auf, die über entsprechende elektrische Leitungen 28a mit den Connecting line 24 would prevail. The device 20 further comprises a device 28 for control and / or regulation, which via corresponding electrical lines 28 a with the
Eingangsventilen 25 und den Ausgangsventilen 26 verbunden ist, so dass ein Öffnen und Schließen der Eingangs- und Ausgangsventile 25,26 der Ausgleichsbehälter 23 und/ oder ein Drosseln des Stroms des verflüssigten Gases F durch die Eingangs- und Ausgangsventile 25,26 mittels der Einrichtung 28 steuerbar bzw. regelbar ist. Das Öffnen und Schließen des Versorgungsventils 29 kann ebenfalls mittels der Input valves 25 and the output valves 26 is connected, so that opening and closing of the input and output valves 25,26 of the surge tank 23 and / or throttling the flow of the liquefied gas F through the input and output valves 25,26 by means of the device 28th is controllable or controllable. The opening and closing of the supply valve 29 can also by means of
Einrichtung 28 steuerbar bzw. regelbar sein. Device 28 can be controlled or regulated.
Die Ausgleichsbehälter 23 weisen weiterhin jeweils eine Gasaustrittsöffnung 27 auf, mittels der eine durch Verdampfen des verflüssigten Gases F in dem jeweiligen Ausgleichsbehälter 23 entstehende gasförmige Phase G aus dem Ausgleichsbehälter 23 abgezogen werden kann. Insbesondere weist der The surge tank 23 further each have a gas outlet opening 27, by means of a by evaporation of the liquefied gas F in the respective Compensation tank 23 resulting gaseous phase G can be deducted from the surge tank 23. In particular, the
Ausgleichsbehälter 23 ein Gasaustrittsventil 27a auf, das die Gasaustrittsöffnung 27 bildet. Dabei ist optional auch das Gasaustrittsventil 27a mittels der Einrichtung 28 steuerbar bzw. regelbar. Compensation tank 23, a gas outlet valve 27 a, which forms the gas outlet opening 27. Optionally, the gas outlet valve 27a can also be controlled or regulated by means 28.
Die Figur 2 zeigt eine Flüssiggas-Gefrierlanze 22 zur indirekten Kühlung eines Frostkörpers 14, wobei die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 teilweise in dem Frostkörper 14 angeordnet ist. Die Flüssiggas-Gefrierlanze 22 weist ein zu dem Frostkörper 14 hin geschlossenes Außenrohr 220 auf, welches einen Mantelraum 222 einschließt. In dem Mantelraum 222 ist ein Innenrohr 221 angeordnet. Mittels des Innenrohrs 221 kann verflüssigtes Gas F in den Mantelraum 222 eingeleitet werden, wodurch das FIG. 2 shows a liquid-gas freezing lance 22 for the indirect cooling of a frost body 14, wherein the liquid-gas freezing lance 22 is partially arranged in the frost body 14. The liquid-gas freezing lance 22 has an outer tube 220 which is closed towards the frost body 14 and which encloses a jacket space 222. In the shell space 222, an inner tube 221 is arranged. By means of the inner tube 221 liquefied gas F can be introduced into the shell space 222, whereby the
Außenrohr 220 gekühlt wird. Der Frostkörper 14 wird durch Wärmeleitung von dem kalten Außenrohr 220 auf den Frostkörper 14 gekühlt, wobei das in dem Outer tube 220 is cooled. The frost body 14 is cooled by heat conduction from the cold outer tube 220 to the frost body 14, wherein the in the
Mantelraum 222 befindliche verflüssigte Gas F erwärmt wird und insbesondere unter Bildung einer gasförmigen Phase G verdampft. Die gasförmige Phase G wird mittels einer Gasleitung 223 aus der Flüssiggas-Gefrierlanze 22 abgezogen. Bei dem beschriebenen Vorgang wirkt das Außenrohr 220 insbesondere als Wärmeübertrager. Melting space 222 located liquefied gas F is heated and evaporated in particular to form a gaseous phase G. The gaseous phase G is withdrawn from the liquid-gas freezing lance 22 by means of a gas line 223. In the described process, the outer tube 220 acts in particular as a heat exchanger.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
Schacht 10Shaft 10
Geländeoberkante 1 1Ground level 1 1
Sohle 12Sole 12
Tiefe 13Depth 13
Frostkörper 14Frost body 14
Sole-Gefrierlanze 15Brine freezing lance 15
Vorrichtung 20Device 20
Versorgungsbehälter 21Supply tank 21
Flüssiggas-Gefrierlanze 22LPG freezing lance 22
Außenrohr 220Outer tube 220
Innenrohr 221Inner tube 221
Mantelraum 222Mantle space 222
Gasleitung 223Gas line 223
Ausgleichsbehälter 23Expansion tank 23
Erster Ausgleichsbehälter 23aFirst surge tank 23a
Zweiter Ausgleichsbehälter 23bSecond expansion tank 23b
Dritter Ausgleichsbehälter 23cThird expansion tank 23c
Verbindungsleitung 24Connecting line 24
Eingangsventil 25Input valve 25
Ausgangsventil 26Output valve 26
Gasaustrittsöffnung 27Gas outlet 27
Gasaustrittsventil 27aGas outlet valve 27a
Einrichtung zur Steuerung und/ oder Regelung 28Device for control and / or regulation 28
Elektrische Leitung 28aElectric line 28a
Versorgungsventil 29Supply valve 29
Verflüssigtes Gas FLiquefied gas F
Gasförmige Phase G Gaseous phase G

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Gefrieren von an einen Schacht (10) angrenzendem Erdreich 1 . Method for freezing earth adjacent to a shaft (10)
mittels eines verflüssigten Gases (F), wobei das verflüssigte Gas (F) in einem außerhalb des Schachts (10) positionierten Versorgungsbehälter (21 ) bereitgestellt wird und aus dem Versorgungsbehälter (21 ) über mindestens einen  by means of a liquefied gas (F), wherein the liquefied gas (F) is provided in a supply tank (21) positioned outside the shaft (10) and from the supply tank (21) via at least one
Ausgleichsbehälter (23) sowie über mindestens eine stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters (23) angeordnete Verbindungsleitung (24) in mindestens eine Flüssiggas-Gefrierlanze (22) eingeleitet wird, wobei mittels der mindestens einen Flüssiggas-Gefrierlanze (22) ein an der Sohle (12) des  Compensation tank (23) and at least one downstream of the at least one expansion tank (23) arranged connecting line (24) is introduced into at least one LPG free lance (22), wherein by means of at least one LPG freezing lance (22) on the sole (12 ) of
Schachts (10) und/ oder am Umfang des Schachts (10) angeordneter  Shaft (10) and / or on the circumference of the shaft (10) arranged
Frostkörper (14) gekühlt wird, und wobei in dem mindestens einen  Frost body (14) is cooled, and wherein in the at least one
Ausgleichsbehälter (23) eine von dem verflüssigten Gas (F) gebildete  Expansion tank (23) one of the liquefied gas (F) formed
Flüssigkeitssäule zur Reduktion des in der mindestens einen  Liquid column for the reduction of in the at least one
Verbindungsleitung (24) herrschenden Schweredrucks des Flüssiggases unterbrochen wird.  Connecting line (24) prevailing gravitational pressure of the liquefied gas is interrupted.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das verflüssigte Gas (F) flüssiger Stickstoff (LIN) ist. 2. The method of claim 1, wherein the liquified gas (F) is liquid nitrogen (LIN).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das verflüssigte Gas (F) über eine 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the liquefied gas (F) via a
Mehrzahl von Ausgleichsbehältern (23) in die mindestens eine Flüssiggas- Gefrierlanze (22) eingeleitet wird, wobei die Ausgleichsbehälter (23) in Reihe miteinander in Strömungsverbindung bringbar sind.  A plurality of surge tanks (23) is introduced into the at least one liquid gas freezing lance (22), wherein the surge tank (23) in series with each other in flow communication can be brought.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus mindestens einem Ausgleichsbehälter (23) eine durch Verdampfen des verflüssigten Gases (F) gebildete gasförmige Phase (G) abgezogen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein from at least one expansion tank (23) by evaporation of the liquefied gas (F) formed gaseous phase (G) is withdrawn.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Frostkörper (14) zuvor durch Gefrieren des Erdreichs mittels einer Sole erzeugt wurde. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the frost body (14) has been previously generated by freezing the soil by means of a brine.
6. Vorrichtung (20) zum Gefrieren von an einen Schacht (10) angrenzendem Erdreich mittels eines verflüssigten Gases (F), wobei die Vorrichtung (20) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: - einen Versorgungsbehälter (21 ) zur Aufnahme eines verflüssigten Gases (F),Apparatus (20) for freezing soil adjacent a well (10) by means of a liquefied gas (F), the apparatus (20) comprising at least the following components: a supply tank (21) for receiving a liquefied gas (F),
- mindestens eine Flüssiggas-Gefrierlanze (22) zum Kühlen eines - At least one LPG freezing lance (22) for cooling a
Frostkörpers (14) mittels des verflüssigten Gases (F), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) mindestens einen Ausgleichsbehälter (23) zur Aufnahme des verflüssigen Gases (F) aufweist, wobei der Versorgungsbehälter (21 ) über den mindestens einen Ausgleichsbehälter (23) sowie über mindestens eine stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters (23) angeordnete  Frost body (14) by means of the liquefied gas (F), characterized in that the device (20) at least one expansion tank (23) for receiving the liquefied gas (F), wherein the supply container (21) via the at least one expansion tank (23 ) and at least one downstream of the at least one expansion tank (23) arranged
Verbindungsleitung (24) mit der mindestens einen Flüssiggas-Gefrierlanze (22) in Strömungsverbindung bringbar ist, so dass in dem mindestens einen  Connecting line (24) with the at least one LPG freezing lance (22) can be brought into fluid communication, so that in the at least one
Ausgleichsbehälter (23) eine von dem verflüssigten Gas (F) gebildete  Expansion tank (23) one of the liquefied gas (F) formed
Flüssigkeitssäule zur Reduktion des in der mindestens einen  Liquid column for the reduction of in the at least one
Verbindungsleitung (24) herrschenden Schweredrucks des Flüssiggases unterbrechbar ist.  Connecting line (24) prevailing gravitational pressure of the liquefied gas can be interrupted.
7. Vorrichtung (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die 7. Device (20) according to claim 6, characterized in that the
Vorrichtung (20) eine Mehrzahl von Ausgleichsbehältern (23) aufweist, die in Reihe miteinander in Strömungsverbindung bringbar sind.  Device (20) comprises a plurality of expansion tanks (23) which are in fluid communication with each other in series.
8. Vorrichtung (20) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ausgleichsbehälter (23) jeweils ein Eingangsventil (25) und ein Ausgangsventil (26) aufweist, wobei das Eingangsventil (25) dazu ausgebildet ist, eine Strömungsverbindung zwischen einer stromauf des mindestens einen8. Device (20) according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one surge tank (23) each having an input valve (25) and an output valve (26), wherein the input valve (25) is adapted to a flow connection between an upstream of the at least one
Ausgleichsbehälters (23) angeordneten Verbindungsleitung (24) und dem Equalization tank (23) arranged connecting line (24) and the
Ausgleichsbehälter (23) zu verschließen oder zu drosseln, und wobei das  To close or throttle reservoir (23), and wherein the
Ausgangsventil (26) dazu ausgebildet ist, eine Strömungsverbindung zwischen der stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters angeordneten  Output valve (26) is adapted to provide a flow connection between the downstream of the at least one expansion tank
Verbindungsleitung (24) und dem Ausgleichsbehälter (23) zu verschließen oder zu drosseln, und wobei mittels der stromauf des mindestens einen  Connecting line (24) and the surge tank (23) to close or throttle, and wherein by means of the upstream of the at least one
Ausgleichsbehälters (23) angeordneten Verbindungsleitung (24) das verflüssigte Gas (F) in den mindestens einen Ausgleichsbehälter (23) einleitbar ist, und wobei mittels der stromab des mindestens einen Ausgleichsbehälters (23) angeordneten Verbindungsleitung (24) das verflüssigte Gas (F) aus dem mindestens einen Ausgleichsbehälter (23) abziehbar ist. Equalization tank (23) arranged connecting line (24) the liquefied gas (F) in the at least one expansion tank (23) can be introduced, and wherein arranged by means of the downstream of the at least one expansion tank (23) Connecting line (24) the liquefied gas (F) from the at least one expansion tank (23) is removable.
9. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ausgleichsbehälter (23) jeweils eine 9. Device (20) according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the at least one expansion tank (23) each one
Gasaustrittsöffnung (27) aufweist, wobei mittels der Gasaustrittsöffnung (27) eine gasförmige Phase (G) des verflüssigten Gases aus dem mindestens einen Ausgleichsbehälter (23) abziehbar ist, wobei insbesondere der mindestens eine Ausgleichsbehälter (23) ein Gasaustrittsventil (27a) aufweist, welches die Gasaustrittsöffnung (27) bildet.  Gas outlet opening (27), wherein by means of the gas outlet opening (27) a gaseous phase (G) of the liquefied gas from the at least one surge tank (23) is removable, wherein in particular the at least one surge tank (23) has a gas outlet valve (27a) which the gas outlet opening (27) forms.
10. Vorrichtung (20) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) eine Einrichtung (28) zur Steuerung und/ oder Regelung des mindestens einen Eingangsventils (25) und/ oder des mindestens einen 10. Device (20) according to claim 8 or 9, characterized in that the device (20) comprises means (28) for controlling and / or regulating the at least one input valve (25) and / or the at least one
Ausgangsventils (26) und/ oder des mindestens einen Gasaustrittsventils (27a) aufweist, so dass mittels der Einrichtung (28) der in dem mindestens einen Ausgleichsbehälter (23) und/ oder in der mindestens einen  Output valve (26) and / or the at least one gas outlet valve (27a), so that by means of the means (28) in the at least one expansion tank (23) and / or in the at least one
Verbindungsleitung (24) herrschende Druck steuerbar bzw. regelbar ist.  Connecting line (24) prevailing pressure can be controlled or regulated.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3550080A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-09 Linde Aktiengesellschaft Method of reducing noise emissions at ground freezing construction sites
CN110439567A (en) * 2019-09-05 2019-11-12 李功洲 Deep thick alluvium project of shaft freezing design method
CN113175327A (en) * 2021-04-28 2021-07-27 安徽理工大学 Freezing pipe of inclined shaft under condition of fast tunneling of fully-mechanized excavating machine and arrangement method of freezing pipe

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1501466A1 (en) * 1965-11-29 1969-10-23 Thermo Dynamics Inc Cooling device, in particular for icing or maintaining the icing of a building site
US3726095A (en) * 1970-12-31 1973-04-10 Union Carbide Canada Ltd Ground freezing method and apparatus
DE3036842A1 (en) * 1980-09-30 1982-05-19 Linde Ag, 6200 Wiesbaden GROUND FREEZING METHOD
EP2757199A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-23 Linde Aktiengesellschaft Method and device for icing a soil mass
WO2015062705A1 (en) * 2013-10-30 2015-05-07 Linde Aktiengesellschaft Method for producing a contiguous ice body in a ground-freezing process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1501466A1 (en) * 1965-11-29 1969-10-23 Thermo Dynamics Inc Cooling device, in particular for icing or maintaining the icing of a building site
US3726095A (en) * 1970-12-31 1973-04-10 Union Carbide Canada Ltd Ground freezing method and apparatus
DE3036842A1 (en) * 1980-09-30 1982-05-19 Linde Ag, 6200 Wiesbaden GROUND FREEZING METHOD
EP2757199A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-23 Linde Aktiengesellschaft Method and device for icing a soil mass
WO2015062705A1 (en) * 2013-10-30 2015-05-07 Linde Aktiengesellschaft Method for producing a contiguous ice body in a ground-freezing process

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3550080A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-09 Linde Aktiengesellschaft Method of reducing noise emissions at ground freezing construction sites
CN110439567A (en) * 2019-09-05 2019-11-12 李功洲 Deep thick alluvium project of shaft freezing design method
CN110439567B (en) * 2019-09-05 2020-11-03 李功洲 Deep punching lamination freezing scheme design method
CN113175327A (en) * 2021-04-28 2021-07-27 安徽理工大学 Freezing pipe of inclined shaft under condition of fast tunneling of fully-mechanized excavating machine and arrangement method of freezing pipe

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