用于构造大地测探器的系统的制作方法

专利名称：用于构造大地测探器的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于构造大地测探器的系统，所述大地测探器用 于从大地区域中吸收热能并且/或用于将热能输出给大地区域，所述 大地测探器具有一个设有去程管路和回程管路的管路系统，所述去程 管路和回程管路在所述大地测探器的下面的端部上彼此相连接。此
外，本发明涉及一种大地测探器设备，该大地测探器设备用于从大地 区域中吸收热能并且/或者用于将热能输出给大地区域，该大地测探 器设备包括至少一个构成的具有能够被载热介质从中流过的去程及 回程管路的大地测探器以及输入及排出管路，所述载热介质能够由所 述输入及排出管路输送给相应的大地测探器并且从该大地测探器上 排出。
背景技术：
用于提取地热的与表面太阳能收集装置相反伸入大地区域的深 处中的大地测探器在不同的实施方式中为人熟知。除了直接延深、尤 其夯入或者说振入到大地区域中的大地测探器之外，装入一个加入到 大地中的钻孔中或者装入一个在加入到地面中的构件中存在的空腔 中的结构比如在夯入的钢管或者混凝土管、夯入的导杆或者基础中为 人熟知。放入到现浇混凝土中的大地测探器也为人熟知。
所安装的大地测探器通过输入管路和排出管路与用于热和/或冷 的能量利用设备比如与热泵相连接，其中构造了用于所述载热介质的 回路。如果一个唯一的大地测探器不足以吸收和/或排出所必需的能 量，那就构造具有多个大地测探器的大地测探器设备。传统上，所述 大地测探器相应地通过单独的输入及排出管路与一个共同的分配器/ 收集器相连接。在这样的系统中因而构造多条平行的分别具有一个单 独的大地测探器的测探器回路。或者沿测探器位置敷设分配器管和收
集器管，然后将单个的大地测探器平行地-多数根据Tichelmann-方法 -连接到测探器位置上。
从EP 1 486 741 Bl中得知一种大地测探器，在该大地测探器上 外管通过夯入而延深到大地区域中。这种外管包括多个插接在一起的
6管件。连接结构优选构造为密封的插接套管-连接结构。接下来将一 根内衬管装入插入地面中的外管中，该内衬管可以包括单个的管件， 所述管件一个一个地插入所述外管中并且借助于焊接进行密封连接。 也可以取而代之地作为内衬管使用具有必要的总长的起波状的塑料 软管。所述外管与内衬管之间的中间空隙接下来用浇铸材料来浇铸。 此外，将早已安装完毕的内管装入所述外管中。所述内管形成用于载 热介质的去程管路，而所述内管与内衬管之间的中间空隙则形成用于 载热介质的回程管路。这样的地热测探器的制造引起巨大的在施工现 场产生的安装开销。
有待加入到大地区域中的钻孔中的大地测探器比如从AT 007 510 Ul中得到公开。在构造为波紋管的外管的内部布置了内管，由 此形成用于载热介质的去程管路和回程管路。所述大地测探器构造为 预制的单元并且可以在巻在一起的状态中带到施工现场。对于相应的 具有所期望的长度的大地测探器来说，必须以该长度构造预制的单 元。以类似的方式构成的加入到建筑物的混凝土-基础元件中的大地 测探器从AT 007 887 Ul中得到公开。
在所谓的"同轴系统，，中所述去程及回程管路通过处于彼此当中 的尤其同轴布置的管子来构成，除了所述"同轴系统"之外所谓的"U 形-测探器，，为人熟知，在所述"U形-测探器"中所述去程及回程管 路由并排布置的管子构成。除了具有一条唯一的去程及回程管路的单 一-U形-测探器之外，也已知具有两条去程管路及两根回程管路的双 重-U形-测探器。这样的U形-测探器比如从EP 582 118 A1中得知。 所述去程及回程管路在其下面的端部上通过弓形件或者其它的使载 热介质转向180°的底脚件彼此相连接。在去程管路的上面的端部上 并且在回程管路的上面的端部上，分别安装了一个顶端件，该顶端件 通过焊接或者粘接与所述管路相连接并且具有一个用于与输入管路 相连接或者用于与排出管路相连接的用于输入和排出栽热介质的接 头。所述大地测探器的去程及回程管路由直通的长孔构成。
一种另外的U形-测探器比如从EP 1 006 322 A2中得到公开。为
将所述大地测探器插入大地区域中，首先将一根由多个管件构成的管
子夯入大地区域中。在所夯入的管子的里面的空腔中加入管路系统并 且使其与所夯入的管子的下面的端部上的端头相连接。接下来除了所述端头之外又将所夯入的管子从大地区域中拉出来。

发明内容
本发明的任务是，提供一种开头所述类型的用于构造大地测探器 的系统，利用该系统可以以简单的方式在施工现场以微小的安装开销 来构造不同长度的大地测探器。按本发明，通过一种具有权利要求l 所述特征的系统来成功地做到这一点。
为了构造大地测探器，按本发明的系统包括测探器模块。测探器 模块代表着有待制造的大地测探器的纵向伸长的区段，其中该测探器 模块构成管路系统的去程管路或者回程管路的一个区段或者所述大 地测探器的去程及回程管路的一个区段。两个测探器模块能够相应地 通过至少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构或 者说插座耦合结构相连接，其中所述两个测探器模块的去程管路和/ 或回程管路的相应区段彼此相连接。插座连接结构的构造可以直接通 过将所述两个测探器模块的去程管路和/或回程管路的区段插接在一 起的方式来进行，其中在所述去程管路的两个区段之间和/或在所述 回程管路的两个区段之间构造了插座连接结构。也可以取而代之地存 在着至少一个耦合件，该耦合件与有待连接的去程管路的两个区段或 者说与有待连接的回程管路的两个区段插接在一起，其中相应地构造 插座连接结构。
在插座连接结构或者说插座耦合结构中，将有待彼此相连接的部 件插接在一起。为确保插接在一起的状态，可以使用不同的以形状配 合连接和/或传力连接的方式起作用的元件，其中优选使用止动装置。 但比如也能够使用具有锁紧环的插头、具有锁紧环-锥体的插头、具 有止动的弹簧环的插头或者具有锁紧螺母的插头。所述插座连接结构 或者说插座耦合结构能够分开(能够松开)或者不能分开(比如通过 止动元件)。
此外，也可以取代插座连接结构使用其它类型的形状配合的和/ 或传力的连接结构比如螺旋连接结构。
此外，所述系统包括底脚件，该底脚件构成所述大地测探器的管 路系统的将去程管路与回程管路连接起来的区段并且可以借助于至 少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构与所述测 探器模块的一个相应的测探器模块相连接，其中所述底脚件的管路系统的区段与所述测探器模块的去程管路和/或回程管路的相应区段相 连接。所述插座连接结构的构造可以直接通过将所述底脚件的管路系 统的区段与所述测探器模块的去程管路和/或回程管路的相应区段插 接在一起的方式来进行，其中在所述底脚件的管路系统的区段与所迷 测探器模块的去程管路和/或回程管路的相应区段之间构造相应的插 座连接结构。也可以取而代之存在着至少一个耦合件，该耦合件不仅 与所述底脚件的管路系统的区段而且与所述测探器模块的去程管路 和/或回程管路的相应区段插接在一起，其中相应地构造了插座连接 结构。此外，也可以取代所述插座连接结构而使用其它类型的形状配 合的和/或传力的连接结构比如螺旋连接结构。
由此，按在构造大地测探器时所使用的测探器模块的数目和/或 长度，可以构造不同长度的大地测探器，其中所述大地测探器在其下 面的端部上通过插装的底脚件而终止。通过本发明，由此可以提供包 括比较少的预制的单元的组合部件系统(=根据组合部件原理的系 统)，通过该组合部件系统可以以微小的安装开销来构造不同长度的 大地测探器。大地测探器与表面太阳能收集装置的区别在于，大地测
探器优选垂直地或者相对于垂直线以10。的角度范围伸入大地区域 的深处。在此可以相对于垂直线使用45°以下的加入角。大地测探 器的长度通常处于5m和75m之间的范围内，大多数处于15m和45m 之间的范围内。
在最简单的情况下，借助于按本发明的系统构成的大地测探器也 可以仅仅具有一个唯一的测探器模块， 一个底脚件在该测探器模块的 下面的端部上优选通过插座连接结构与该测探器模块相连接。优选一 个大地测探器包括两个或者多个测探器模块。
以不同的长度比如四种标准长度来提供测探器模块，由此可以实 现所述系统的高度的灵活性。
优选在两个测探器模块之间存在着至少一个构造为止动连接结 构的插座连接结构。优选在相应的测探器模块与所述底脚件之间存在 着至少一个构造为止动连接结构的插座连接结构。
在一种实施例中，能够通过按本发明的系统来构造大地测探器， 所述大地测探器的去程及回程管路尤其彼此同轴地处于彼此当中(-管中管-结构)。在一种另外的实施方式中，能够构造大地测探器，所述大地测探器的至少一条去程及回程管路并排伸展(u形-测探器-
结构)。
本发明的另一项任务是，提供一种开头所述类型的大地测探器设 备，对于该大地测探器设备来说在具有用于与相应的要求相匹配的高 度的灵活性的情况下实现简化的安装。按本发明，这一点通过一种具
有权利要求20所述特征的大地测探器设备成功地得到实现。
由彼此能够借助于形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连 接结构相连接的管路件来构造所述输入及排出管路，由此所述输入及 排出管路可以轻易地与相应给出的情况相匹配，其中安装开销很小。 优选存在着不同长度的管路件，由此可以实现特别高的灵活性。
为将相应的大地测探器与通向该测探器的输入管路以及从该测 探器上引出的排出管路相连接，优选存在着一个测探器头，该测探器 头连接到最上面的测探器模块的上面的端部上(在由多个测探器模块 构造大地测探器的情况下)或者连接到相应的大地测探器的唯一测探 器模块的上面的端部上。在此，所述测探器头通过形状配合的和/或 传力的连接结构优选插座连接结构与所述大地测探器的去程及回程 管路相连接，并且所述去程及回程管路同样借助于形状配合的和/或 传力的连接结构优选插座连接结构与所述测探器头相连接。


下面借助于附图对本发明的其它优点和细节进行解释。其中 图1是按本发明的具有多个串联的大地测探器的大地测探器设 备的示意图2和图3示出了用于构造按一种第一实施方式的大地测探器的 大地测探器模块的纵向中间剖面和横截面(图2的剖切线A-A);
图4示出了两个插接在一起的大地测探器模块的在连接区域中 的纵向中间剖面；
图5示出了插装到测探器模块上的底脚件的纵向中间剖面； 图6示出了插装到测探器模块上的测探器头的纵向中间剖面； 图7示出了具有一个连接到上面的端部上的测探器头的大地测 探器的一种第二实施方式，图为该大地测探器的纵剖面； 图8示出了沿图7的线条B-B的横截面；
图9示出了用于构造按大地测探器的一种第三实施方式的大地测探器的测探器模块的纵剖面；
图IO示出了沿图9的线条C-C的横截面；
图11示出了这种实施方式的两个插接在一起的测探器模块的在 连接区域中的纵向中间剖面；
图12示出了沿图11的线条D-D的横截面；
图13示出了按这种实施方式的底脚件的纵向中间剖面，该底脚 件与相应于图9到12的测探器模块插接在一起；
图14示出了按这种实施方式的测探器头的纵向中间剖面，该测
探器头与按图9到12的测探器模块插接在一起；
图15是具有一个连接到上面的端部上的测探器头的大地测探器 的一种第四实施方式的侧视图16示出了具有插接到测探器头上的管路件的大地测探器的一 个上面的区段的纵向中间剖面；
图17示出了按大地测探器的一种另外的实施方式的测探器模块 的沿图18的剖切线F-F的横截面；
图18示出了沿图17的线条E-E的纵向中间剖面；
图19示出了按图17和18的实施方式的两个插接在一起的测探 器模块的在连接区域中的纵向中间剖面。
具体实施例方式
图1示出了一台用于从大地区域中吸收热能并且/或者将热能输 出给大地区域的大地测探器设备的一种可能的实施方式的示意图。按 这种实施方式的大地测探器设备包括多个串联的大地测探器1。具有 由单个的管路件2-8形成的管路的连接管路系统用于将载热介质输送 给相应的大地测探器l或者说用于将载热介质从相应的大地测探器1 上排出。所述管路件2形成通往串联布置的大地测探器1的第一个大 地测探器的输入管路的至少一个区段，并且可以在其在图1中未出的 端部上直接地或者通过一个或者多个另外的管路件连接到能量利用 设备(热，冷)上比如连接到热泵上或者连接到分配器/收集器上。 如果存在着多条测探器回路，比如可能存在着一条第二测探器回路或 者多条测探器回路，所述第二测探器回路或多个测探器回路平行于第 一测探器回路来布置并且比如以相同的方式来构成，那么尤其使用分 配器/收集器。
ii所述管路件3形成串联的大地测探器1的在图1中示出的大地测 探器的排出管路以及用于第二大地测探器1的输入管路。类似的情况 适用于管路件4和5。通过插座连接结构9、 IO彼此相连接的管路件 6-8形成所述串联的大地测探器1的最后一个大地测探器的排出管路 的至少一个区段，其中所述管路件8可以直接地或者通过一个或者多 个另外的未在图1中示出的管路件与所述能量利用设备或者说分配 器/收集器相连接。
所述大地测探器1分别由多个插接在一起的测探器模块11、 12 和一个插装到最下面的测探器模块ll的下面的端部上的底脚件13构 成。比如可以如示出的一样存在着三个具有较大长度的测探器模块 11和一个具有较小长度的测探器模块12。
所述大地测探器1在所示出的实施例中分别通过测探器头14与 形成大地测探器1的输入管路及排出管路的管路件2-8相连接。在此， 所述测探器头14套装到最上面的测探器模块12的上面的端部上并且 通过插座连接结构与相应的管路件2-6相连接。
下面借助于图2到6对用于构成大地测探器的系统的一种第一实 施例进行解释。所述系统的测探器模块11在图2和3中示出。优选 以不同的标准化长度比如以四种不同的长度存在着预制的测探器模 块。
相应的测探器模块11形成所述大地测探器1的纵向伸长的一个 区段并且在此由这个测探器模块11构成所述大地测探器1的管路系 统的一个区段，其中在该实施例中不仅构成将载热介质从上往下输送 的去程管路的区段15而且构成将栽热介质从下往上输送的回程管路 的区段16。所述区段15、 16在此由同轴地布置在彼此当中的管件构 成。
所迷测探器模块ll拥有外管件17，所述管路系统的由测探器模 块11构成的区段被所述外管件17所接纳。所述外管件17与所述管 路系统的外面的管件之间的中间空隙18至少在其长度的大部分的范 围内用良好导热的浇铸材料19来填充。尤其可以使用体积稳定的、 结合了水泥的浇铸材料19优选混凝土。填充材料在所述测探器模块 11的整个纵向伸长的范围内延伸，在此除端部区段以外。
形成回程管路的区段16的外面的管件比如可以构造为光滑管，该光滑管设有向外伸出的榫舌20。通过所述榫舌20来实现所述外面 的管件在外管件17中的定心。也可以设想和采用所述外面的管件的 比如具有很短的中断的纵向接片或者螺旋状纵向伸展的接片的其它 实施方式，这些实施方式相对于所述外管件17具有或者不具有定心 功能。所述定心功能比如也可以由纵向伸展的扩径部或者由单独的布 置在所述外管件17与所述区段16之间的部件所引起。比如所述管路 系统的外面的管件也可以由波紋管构成。
形成去程管路的一个区段15的里面的管件在所示出的实施例中 具有沿纵向方向伸展的板条21，所述板条21在横截面中看星形地向 外凸起。这些板条21首先用于支撑形成回程管路的区段16的外面的 管件，如果在大地测探器的使用期间所述外管件17尤其由于腐蚀而 失去其支撑功能的话。鉴于所期望的良好的热传导，形成回程管路的 区段16的外面的管件应该构造为壁体较薄的结构。此外，里面的管 件通过所述板条21定心在外面的管件中。
里面的管件也可以具有与所示出的横截面形状不同的横截面形 状，比如具有很短的稍微横立的设有很短的中间空隙的板条，或者具 有很短的中断的沿纵向伸展波状伸展的接片，或者具有很短的中断的 沿纵向伸长螺旋线状伸展的接片。外面的管件的支撑功能在所述外管 件17具有相应长时间稳定的结构时也可以省去。在外管件中的定心 也可以由单独的嵌入部件所引起。里面的管件而后比如也可以构造为 光滑管或者构造为横向起波紋的波紋管。作为提供在所述外面的管件 中的定心功能并且必要时也为所述外面的管件提供支撑功能的里面 的管件也可以使用具有处于外面的榫舌的光滑管。
所述测探器模块11构造为能够插接在一起的结构，其中在所述 测探器模块11插接在一起时这两个测探器模块11的去程及回程管路 的区段15、 16插接在一起。此外，所述测探器模块11为构造相应的 插座连接结构而在一个端部上具有插头部分并且在另一个端部上具 有这种插座连接结构的插孔部分。
两个插接在一起的测探器模块11在图4中示出。为在所述去程 管路的区段15之间构造插座连接结构，比如以材料连接的方式通过 焊接或者粘接在所述里面的管件的下面的端部上安装了管接头22。 同样可以设想和采用形状配合的和/或摩擦连接的连接。所述管接头形成所述插座连接结构的插头部分，并且可以以微小的间隙插入处于 其下面的测探器模块11的里面的管件的上面的端部的上面的区段 中，其中所述里面的管件的这个上面的区段形成所述插座连接结构的 插孔部分。在此不需要这个处于里面的插座连接结构相对于载热介质 完全密封。
为在所述回程管路的区段16之间构造插座连接结构，比如以材 料连接的方式通过焊接或者粘接在相应的测探器模块11的外面的管 件的下面的端部上安装了具有减小的直径的插头部分23。也可以设 想和采用形状配合的和/或摩擦连接的连接结构，其中这种连接结构 对于载热介质来说构造为向外密封的和耐压的结构。所述插头部分 23朝其自由的端部具有其外直径的两个缩小部。外直径的第一个缩 小部的区域形成一个用于处于外面的密封圏24的外面的密封面。在 所述外直径的第二个缩小部的区域中构成向外伸出的止动舌25。
在形成回程管路的区段16的外面的管件的上面的端部上，从外 面将由不锈钢制成的套筒26压力套装这个管件上。这个套筒26具有 放入槽中的密封件24。为插入所述插头部分，所述套筒锥状地成形 在插孔入口处。所述插头套筒与所述回程管路16及止挡28密封地挤 压在一起。所述止挡28引起与所述止动舌25之间的定位效果。
当然也可以使用插头部分和插孔部分的其它实施方式，比如这样 的由塑料制成的具有以密封及止动功能为前提的实施方式。
所述区段16的下面的端部由此形成所述插头部分并且所述区段 16的上面的端部形成所述插孔部分，用于在两个插接在一起的插接 模块11的区段16之间构造插座连接结构，其中所述插座连接结构构 造为止动连接结构。
为在两个插入彼此当中的测探器模块的外管件17之间构造插座 连接结构，比如以材料连接的方式通过焊接或者粘接在所述外管件 17的下面的端部上安装了具有缩小的直径的管接头29。同样可以设 想和采用形状配合的和/或摩擦连接的连接结构。在两个测探器模块 11的插入彼此当中的状态中，这个形成所述插座连接结构的用于外 管件的插头部分的管接头29伸入处于下面的测探器模块11的外管件 17的上面的端部区段中，所述外管件17形成所述插座连接结构的插 孔部分。由此，插入彼此当中的测探器模块11的外管件17彼此相对
14地测探器时尽可能全表面的支承面来说是重要的。
每个测探器模块因此在上面的端部上拥有相同构造的插孔部分 并且在下面的端部上拥有相同构造的插头部分。所述插座连接结构也 可以以与所说明的方式不同的方式来构成。比如所述插头部分和插孔 部分对一个、两个或者所有三个插座连接结构来说也可以交换地构 造。此外，对于一个、两个或者所有三个插座连接结构来说也可以使 用耦合件，所述耦合件在两侧可以与相应的管件插接在一起，从而真
正相应地存在着两个插座连接结构。这样的耦合件在图19 (51、 52) 中示出；所述插座连接结构仅仅在连接所述回程管路的区段16的情 况下构造为密封的结构。另外类型的耦合件也在图11 (39、 43)中 示出。在这些耦合件中，这两个区段15和16的连接结构构造为密封 结构。
为了能够以灵活的方式构造不同长度的大地测探器，存在着测探 器模块ll、 12，这些测探器模块ll、 12为不同长度，不过在其它方 面构造为相同结构。
为关闭最下面的测探器模块11的下面的端部，存在着能够插装 的底脚件13，由该底脚件13将所述去程及回程管路彼此连接起来。 对于所述去程及回程管路的这种连接来说，所述底脚件13在按图5 的实施例中具有一个管件30，该管件30在其下面的在所述底脚件的 与测探器模块11插接在一起的状态中以间距处于所述测探器模块11 的管接头22的下面的端部下方的端部上被管盖31所关闭。所述管件 30与所述测探器模块11的回程管路的区段16之间的插座连接结构 以和插接在一起的测探器模块ll的回程管路的两个区段16之间的早
已说明的插座连接结构相同的方式来构成。
所述底脚件13具有一个接纳着管件30的外管件32。所述外管件 32与所述测探器模块11的外管件17之间的插座连接结构和两个插 接在一起的测探器模块ll的外管件17之间的早已说明的插座连接结 构一样构成。
在所述外管件32的下面的端部上，安装了用于夯入或者振入所 述大地测探器1的比如板状的夯入件33。所述板状的夯入件33也可 以向下比如具有一个锥状的结构或者一个尖端。为了制造加入到大地区域中的大地测探器1，首先将一个底脚件
13插装到大地测探器11的下面的端部上，并且而后尤其通过夯入或 者振入使这两个部件延深。接下来插装紧接着上面的测探器模块11 并且又使这些插接在一起的部件延深。 一直重复这一点，直至所述大 地测探器1的所期望的长度，其中选择所述大地测探器11、 12的相 应的长度。
为了将所述大地测探器1的去程管路及回程管路与通往大地测 探器的输入管路及离开大地测探器的排出管路连接起来，存在着一个 能够插装到最上面的大地测探器12上的测探器头14。该测探器头14 拥有彼此嵌套的管件，所述管件形成用于与处于下面的测探器模块 12的去程及回程管路的区段15、 16构成插座连接结构的第一及第二 接头34、 35。所述接头34、 35的端部区段在此以和相应的测探器模 块ll、 12的区段15、 16的下面的端部区段相同的方式构成，用于构 造早已为两个测探器模块11的插接而说明的插座连接结构。
此外，所述测探器头14具有用于与通往这个大地测探器1或者 说离开该大地测探器1的输入管路及排出管路构成插座连接结构的 第三和第四接头36、 37。输入管路的端部区段在图6中通过虛线示 出。这些插座连接结构在所示出的实施例中以和两个测探器模块11、 12的回程管路的区段16之间的插座连接结构相同的方式来构成。
所述测探器头14具有一个将所述第三接头36与所述第四接头37 连接起来的入口 38，由此相对于所述大地测探器1构成旁路，载热 介质的一部分从该旁路在所述大地测探器1的旁边经过，也就是说构 造了用于这部分所述载热介质的旁路。在此，所述入口38的开口横 截面面积不仅显著小于所述第一接头而且显著小于第二接头34、 35 的开口横截面面积。优选第一及第二接头34、 35的开口横截面面积 分别比所述入口 38的开口横截面面积大两倍到一百倍，其中特别优 选处于4:1和40:1之间的范围。
通过一个这样的入口 38的构造，可以按照与所期望的测探器入 口的比例来选择和调节所述载热介质的全部循环量。除此以外，作为 副效应在两个或者多个串联的大地测探器充满载热介质时获得其简 单的排气效应。在此，所述入口 38有利地将所述第三和第四接头36、 37连接到其入口的上面的端部上。
16所述入口 38由处于所述第三接头和第四接头之间的间壁的开口 构成。在该开口中，可以为调节流量而布置一个嵌入件54。比如可 以旋入或者插入该嵌入件54。按测探器类型和测探器长度，可以在 安装测探器头之前插入合适的嵌入件54,其中存在着具有不同的入 口横截面(-开口横截面面积)的嵌入件54。也可以取而代之地比如 存在着具有能够调节的开口横截面面积的固定安装的入口。
所述管路件6、 7、 8之间的插座连接结构9、 10(图1)优选以 和所述输入管路或者说排出管路与所述测探器头14的第三或者说第 四接头36、 37之间的插座连接结构相同的方式来构成。相应的管路 件2-8由此在一个端部上具有所述插座连接结构的插头部分并且在另 一个端部上具有该插座连接结构的插孔部分。
比如也可以设想和采用所述管路件2-8的通过处于其之间的耦合 件来实现的能够插接的连接结构。在这种情况下，所述管路件2-8在 两个端部上以相同的方式来构成，也就是说在两侧构造为插座连接结 构的插头部分或者在两侧构造为插座连接结构的插孔部分，并且所述 耦合件可以在两侧形成所述插座连接的相应的配对件。与所述测探器 头14的第三及第四接头36、 37之间的连接在这种情况下同样相应地 通过耦合件来进行。
图7和8示出了一个按照另外的实施例构成的具有已插装的测探 器头14的大地测探器1。该大地测探器1在这里包括两个相同长度 的插接在一起的大地测探器11。当然也可以存在着不同长度的测探 器模块11并且/或者存在着其它数量的测探器模块11。与此前所说明 的实施例之间的差别在于，所述大地测探器l在没有外管及在外管与 管路系统之间充填的浇铸材料的情况下构成。所述单个的测探器模块 ll和底脚件13由此在没有外管件及在其之间充填的浇铸材料的情况 下构成。所述大地测探器1的这种构造比如适合于装入一个加入到大 地区域中的孔中，该孔比如通过钻孔、夯入、排挤沉降通过水冲法或 者由这些方法的组合来制造，其中在将大地测探器加入到大地孔与大 地测探器之间的中间空隙中之后填入浇铸材料。同样，可以将所述大 地测探器装入一个加入到大地中的部件的空腔中，比如(尤其通过夯 入或者振入)延深的钢管或者混凝土管或者导杆或者基础的空腔中。
所述大地测探器与接纳着大地测探器的部件之间的中间空隙同样用浇铸材料来浇铸。此外，可以在所述浇铸材料的液态的状态中将 其加入到现浇混凝土中。
下面借助于图9到14对一种另外的实施例进行解释。对于与前 面的实施例相类似的部件来说，使用相同的附图标记。所述大地测探 器在这里构造为具有并排伸展的去程及回程管路的所谓的U形-测探 器。在图9和10中示出了一个测探器模块11。该测探器模块包括并 排放置的形成所述去程及回程管路的区段15、 16的管件。所述管件 比如如所示出的一样构造为波紋管，但也可以以其它的形式来构成， 比如构造为光滑管或者以其它方式结构化的管子比如具有向外和/或 向里伸出的榫舌的管子的形式。
所述去程及回程管路的区段15、 16被外管件17所接纳。所述外 管件17在这里在所述区段15、 16的两个端部上突出超过所述区段 15、 16，但是这也依赖于下面所说明的插座连接结构的构造，所述插 座连接结构也可以以其它方式来构成，比如以类似于用于此前所说明 的实施方式的同轴的管路系统的外面的管件的方式来构成。
所述区段15、 16与所述外管件17之间的中间空隙至少在其长度 的大部分的范围内充填着浇铸材料19，所述浇铸材料19可以以与早 已说明的一样的方式来构成。
为灵活地构造不同长度的大地测探器，有利地同样存在着测探器 模块11的不同长度。
所述测探器模块ll可以如在图11中示出的一样通过插座连接结 构彼此相连接。
这里由管件形成的耦合件39用于连接两个测探器模块11的区段 15、 16，所述耦合件39优选对所述区段15的连接以及对所述区段 16的连接来说以相同的方式来构成。 一个相应的耦合件39优选能够 通过插座连接结构以其上面的端部与上面的测探器模块11的区段15 或者说区段16相连接并且能够通过插座连接结构以其下面的端部与 下面的测探器模块11的区段15或者说区段16相连接。所有的插座 连接结构优选以相同的方式来构成。
比如如所示出的一样，这样的插座连接结构通过以下方式来构 成，即所述区段15、 16设有端头40,所述端头40具有止动舌，所 述止动舌则具有向里伸的止动凸耳41。沿圆周方向存在着至少两个
18这样的止动舌，所述止动舌通过缝隙来释放，用于实现有弹簧弹性的
结构。在相对于所述缝隙的端部进一步朝所述区段15或者说16的中 间的方向放置的情况下，构造了一个用于抵靠布置在所述耦合件39 的相应的端部区段上的密封件42的密封面。此外，所述耦合件39在 相应的端部区段中具有一个比如由环形槽构成的用于啮合止动凸耳 41的止动凹处。
一个比如由钢强化的塑料构成的耦合件43用于连接两个插接在 一起的测探器模块11的外管件17。所述耦合件43可以插入有待连 接的测探器模块11的外管件17的端部中。插入深度可以受到止挡 44、 45的限制。所述耦合件43拥有让所述耦合件39穿过的直通的 通道。
所述耦合件43由此与两个有待连接的测探器模块11的外管件17 构成插座连接结构，其中它使所述外管件17彼此定心。在彼此相连 接的状态中，所述外管件17的端部平放在彼此上面。
用于连接所述区段15、 16和外管件17的插座连接结构也可以以 不同于所示出的情况的方式来构成。比如所述区段15、 16和/或所述 外管件17也可以直接地在不借助于耦合件39、 43的情况下通过插座 连接结构来连接。有利的是，在这两个通过插座连接结构彼此相连接 的部件在关闭的状态中构成形状配合地彼此相连接的止动连接结构 时，无论如何所述插座连接结构的至少一个插座连接结构优选是一个 相应的用于所述区段15、 16的插座连接结构。
在图13中示出的底脚件13在这里由一个弓形的管件构成，该管 件通过相应的插座连接结构以其一个端部与所述测探器模块11的去 程管路的区段15相连接并且以其另一个端部与所述测探器模块11的 回程管路的区段16相连接。所述插座连接结构以和所述耦合件39的
i模块I,时构成，因而优选也在关闭的状:中以i状配合连接^方 式定位。
取而代之的是，所述底脚件13可以比如由具有两根连接管的罐 形件构成，所述连接管能够通过这样的插座连接结构与所述区段15、 16相连接。
最下面的测探器模块11的外管件在这里向下伸出超过所述底脚件13。在端部侧一个比如构造为板状的夯入件33与所述外管件17 相连接，用于将大地测探器1夯入或者说振入地面中。所述夯入件 33也可以向下具有棱锥状的或者尖形的造型。
图14示出了一个与最上面的测探器模块11相连接的测探器头 14。用于与去程及回程管路的区段15、 16相连接的第一和第二接头 34、 35由管件构成，所述管件的端部区段以和所述耦合件39的端部 区段相同的方式构成，用于与所述区段15、 16构成插座连接结构。
所述第三和第四接头36、 37以早已借助于图6说明的方式来构 成。如同样早已说明的一样，在所述笫三和第四接头36、 37之间存 在着入口 38，该入口 38构造为设在所述间壁46中的开口并且具有 早已说明的功能如测探器流量的选择和排气。
图15示出了一种另外的用于具有已插装的测探器头的大地测探 器。与前面所说明的实施例不同，这个大地测探器不具有任何处于所 述去程及回程管路外部的外管。该大地测探器类似于在图7和8中示 出的大地测探器用于加入到一个早已存在的孔形的开口中，参看结合 图7和8所^说明的应用方式。
所述测探器模块11在这里构造为管路件的形式，所述管路件相 应地要么可以构成所述大地测探器的去程管路的一个区段15要么可 以构成所述大地测探器的回程管路的一个区段16。在所示出的实施 例中，所述去程管路和回程管路分别具有两个相同长度的测探器模块 11。当然，为了使所述大地测探器的长度相匹配可以如早已说明的一 样使用不同长度的测探器模块11并且/或者可以设置其它(偶数的) 数目的测探器模块用于达到所期望的长度。
所述测探器模块ll之间的插座连接结构在图15中未详细示出。 比如一个相应的测探器模块11在一个端部上可以具有和借助于图9 到14所说明的实施例的区段15、 16—样的结构并且在另一个端部上 可以具有和这个此前所说明的实施例的耦合件39 —样的结构。
最下面的形成所述去程管路15的区段的测探器模块11以及最下 面的形成所述回程管路16的区段的测探器模块11通过底脚件13彼 此相连接，由此所述大地测探器1的去程及回程管路彼此相连接。所 述底脚件13与测探器模块11之间的连接通过以和所述测探器模块 11之间的插座连接结构相同的方式构成的插座连接结构来进行。所述测探器模块11的形成所述去程管路的最上面的区段15的上 面的端部以及所述测探器模块11的形成所述回程管路的最上面的区 段16的上面的端部与测探器头14的第一及第二接头34、 35相连接。 在此，插座连接结构以和所述测揮_器模块ll之间的插座连接结构相
同的方式来构成。
此外，所述测探器头14拥有用于构成与输入及排出管路的插座 连接结构的第三及第四接头。所述第三及第四接头36、 37以早已说 明的方式通过入口 38彼此相连接。
图16示出了一个比如构造为U形-测探器的形式的大地测探器的 上面的区段连同插装的测探器头，管路件5、 6、 7插接到所述测探器 头上用于构造输入及排出管路。所述测探器头14与大地测探器1之 间的连接仅仅示意示出，但比如也可以和在图14中所示出的一样来 构成。所述管路件5、 6与所述测探器头14的第三及第四接头36、 37之间的插座连接结构同样可以以相同的方式构造为止动连接结构 的形式。相同的插座连接结构也构造在单个的管路件6、 7之间，其 中通往所述大地测探器1或者离开所述大地测探器1的输入管路和/ 或排出管路由多个插接在一起的管路件5-7构成。
所述管路件5-7构造为波紋管的形式。由此它们尽管良好的可弯 曲性仍然相对于作用于其上的大地压力而具有足够的稳定性。比如可 以使用相同的波紋管作为通往大地测探器1或者离开所述大地测探 器1的输入管路和/或排出管路的管路件并且作为所述大地测探器的 去程及回程管路的区段15、 16,在相同的波紋管上在一个端部上安 装了所述插座连接结构的插头部分并且在另一个端部上安装了所述 插座连接结构的插孔部分。
为了将管路件3-5彼此间连接起来并且为了将所述管路件3-5与 所述测探器头14的第三及第四接头36、 37连接起来，也可以使用耦 合件，所述耦合件的端部与有待连接的部件插接在一起。所述管路件 5-7在这种情况下可以在两个端部上具有相同构成的插座连接部分。
下面借助于图17到19对按一种另外的实施方式的测探器模块进 行解释。与借助于图2到4所解释的测探器模块之间的区别在于，作 为外管件47使用钢筋混凝土管，该钢筋混凝土管与所述测探器模块 11的管路系统的区段的形成所述回程管路的区段16的外面的管件邻接。此外，由钢筋48、 49构成的将所述管路系统的外面的管件包围 的撑架用混凝土浇铸在管形的支架中。沿纵向方向延伸的棒形的钢筋 件48延伸超过用混凝土浇铸的区域并且在其端部上分别焊接了由钢 制成的管接头50。为连接两个测探器模块11而使用耦合件51、 52， 所述耦合件51、 52以其两个端部与所述去程管路或者说回程管路的 有待连接的区段15、 16插接在一起。与外面的管件插接在一起的耦 合件52与这些管件定位在一起并且通过相应的密封件24在耐压情况 下得到密封。
按图17、 18、 19的测探器模块的端面的端部与由钢制成的管接 头50在插接在一起时通过钢制套管53相连接并且相对于彼此定心。
如此说明在具有同轴结构的测探器模块上载热介质的流动方向， 使得所述去程管路通过内管并且所述回程管路通过外管来构成。不言 而喻，所述载热介质的流动方向也可以为相反的方向。
代替在实施例中所说明的插座连接结构，也可以使用其它的形状 配合的和/或传力的连接结构，比如螺旋连接结构。
如果在本文献范围内谈及形状配合的和/或传力的连接结构，那 么这样的连接结构也可以称为形状配合的和/或传力的接合结构。这 样的连接或者说接合结构可以在建立后再度松开(分开)，或者比如 可以通过止动元件不可松开。此外，所述连接或者说接合结构可以构 造为无工具地建立的结构。
附图标记列表
1大地测探器26套筒
2管路件
3管路件28止挡
4管路件29管接头
5管路件30管件
6管路件31管盖
7管路件32外管件
8管路件33夯入件
9 插座连接结构34第一接头
10插座连接结构35第二接头11测探器模块36第三接头
12测探器模块37第四接头
13底脚件38入口
1439耦合件
15区段40端头
16区段41止动凸耳
17外管件42密封件
18中间空隙43耦合件
19浇铸材料44止挡
20榫舌45止挡
21板条46间壁
22管接头47外管件
23插头部分48钢筋
24密封件49钢筋
25止动舌50管接头
51耦合件
52耦合件
53钢制套管
54嵌入件
权利要求
1.用于构造大地测探器(1)的系统，所述大地测探器(1)用于从大地区域中吸收热能并且/或者用于将热能输出给大地区域，所述大地测探器(1)具有设有去程及回程管路的管路系统，所述去程及回程管路在所述大地测探器(1)的下面的端部上彼此相连接，其特征在于，所述系统包括测探器模块(11、12)和底脚件(13)，其中由所述测探器模块(11、12)相应地构造所述大地测探器(1)的去程管路和/或回程管路的一个区段(15、16)并且所述测探器模块(11、12)能够通过至少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构彼此相连接，并且其中所述底脚件(13)构成所述大地测探器(1)的管路系统的将所述去程管路与回程管路连接起来的区段并且该底脚件(13)能够借助于至少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构与所述测探器模块(11、12)相连接。
2. 按权利要求l所述的系统，其特征在于，所述系统包括不同 长度的测探器模块(11、 12)。
3. 按权利要求1或2所述的系统，其特征在于， 一个相应的测 探器模块(1)不仅构成所述大地测探器(1)的去程管路的区段(15 ) 而且构成所述大地测探器(1)的回程管路的区段(16)，其中在两 个测探器模块(11、 12)已连接的状态中所述去程管路的区段(15) 和/或所述回程管路的区段(16)通过形状配合的和/或传力的连接结 构优选插座连接结构相连接。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的系统，其特征在于，去程 及回程管路的区段(15、 16)具有彼此嵌套的优选同轴的布置结构。
5. 按权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，两个 测探器模块(ll、 12)的去程管路和/或回程管路的区段(15、 16) 能够直接插接在一起用于构成插座连接结构。
6. 按权利要求1到5中任一项所述的系统，其特征在于，两个 测探器模块(ll、 12)的去程管路和/或回程管路的区段(15、 16) 能够通过耦合件(39)彼此相连接，该耦合件(39)能够与这两个测 探器模块(11、 12)的去程管路的区段(15)或者说与回程管路的区 段(16)插接在一起。
7. 按权利要求1到3中任一项所述的系统，其特征在于，所述大地测探器(1)的去程及回程管路并排伸展。
8. 按权利要求1到7中任一项所述的系统，其特征在于，所述 测探器模块(11、 12)具有外管件(17),在该外管件(17)的内部 接纳着所述大地测探器(1)的管路系统的区段，该区段包括管件， 由这些管件形成所述去程及回程管路的区段(15、 16)。
9. 按权利要求8所述的系统，其特征在于，两个测探器模块(ll、 12)的外管件(17)能够通过至少一个形状配合的和/或传力的连接 结构优选插座连接结构彼此相连接。
10. 按权利要求9所述的系统，其特征在于，不仅所述去程管路 而且所述回程管路也能够通过至少一个形状配合的和/或传力的连接 结构优选插座连接结构彼此相连接。
11. 按权利要求9或10所述的系统，其特征在于，在连接两个 测探器模块(11、 12)时能够将一个安装在相应的测探器模块(11、 12)的外管件(17)的一个端部上的管接头(29)插入到有待与这个 测探器模块(ll、 12)相连接的测探器模块(11、 12)的另一个端部 中。
12. 按权利要求9或10所述的系统，其特征在于，存在着耦合 件(43)，该耦合件(43)能够插入到有待连接的测探器模块(11、 12)的外管件(17)的两个端部中。
13. 按权利要求8到12中任一项所述的系统，其特征在于，相 应的测探器模块(11、 12)的外管件(17)与所述测探器模块(11、 12)的管路系统之间的中间空隙(18)至少在其纵向伸长的大部分的 范围内用优选结合了水泥的浇铸材料(19)来填充。
14. 按权利要求8到13中任一项所述的系统，其特征在于，所 述底脚件(13)具有外管件(32)，在所述外管件(32)的内部布置 了所述大地测探器(1)的管路系统的区段，由该区段能够将所述大 地测探器的去程管路与所述大地测探器的回程管路连接起来。
15. 按权利要求14所述的系统，其特征在于，在所述底脚件(13) 与所述大地测探器(ll、 12)已连接的状态中所述底脚件(13)的外 管件(32)通过至少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座 连接结构与所述大地测探器(11、 12)的外管件(17)相连接。
16. 按权利要求1到15中任一项所述的系统，其特征在于，两个彼此相连接的测探器模块(11、 12)通过至少一个在关闭的状态中 定位的插座连接结构彼此形状配合地相连接。
17. 按权利要求16所述的系统，其特征在于，在彼此嵌套地优 选同轴地布置所述去程及回程管路时，彼此相连接的测探器模块的回 程管路的区段(16)通过在关闭的状态中定位的插座连接结构彼此形 状配合地相连接。
18. 按权利要求16或者17所述的系统，其特征在于，两个彼此 相连接的测探器模块(11、 12)的外管件(17)通过在关闭状态中定 位的插座连接结构彼此形状配合地相连接，其中在所述外管件(17) 的内部接纳着所述大地测探器(1)的管路系统的相应的区段。
19. 按权利要求1到18中任一项所述的系统，其特征在于，与 测探器模块(11、 12)相连接的底脚件(13)通过至少一个在关闭的 状态中定位的插座连接结构与所迷测探器模块(11、 12)形状配合地 连接。
20. 按权利要求1到19中任一项所述的系统，其特征在于，所 述系统包括测探器头(14),该测探器头(14)具有用于与所述大地 测探器(1)的去程及回程管路一起构造形状配合的和/或传力的连接 结构优选插座连接结构的第一及第二接头(34、 35)，以及用于与通 往所述大地测探器(1 )以及离开所述大地测探器(1 )的去程及回程第三及第四接头(36、 37)。
21. 按权利要求20所述的系统，其特征在于，所述测探器头(14) 具有将所述第三和第四接头(36、 37)连接起来的入口 (38)，由该 入口 (38)相对于所述大地测探器(1 )构成旁路。
22. 用于从大地区域中吸收热能并且/或者用于将热能输出给大 地区域的大地测探器设备，具有至少一个尤其通过按权利要求1到 21中任一项所述的系统构成的大地测探器和连接管路系统(2-10)， 其中所述大地测探器具有设有能够被栽热介质从中流过的去程及回 程管路的管路系统，并且其中借助于所述连接管路系统(2-10)能够 通过通往相应的大地测探器(1)的输入管路将所述载热介质输送给 这个大地测探器(1)并且通过所述连接管路系统(2-10)能够通过 从相应的大地测探器(1)上引出的排出管路将所述载热介质从这个大地测探器(1)上排出，其特征在于，输入及排出管路由彼此能够管路件(2-8)构成。
23. 按权利要求22所述的大地测探器设备，其特征在于，所述 输入及排出管路的至少一条输入及排出管路包括多个借助于形状配 合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构(9、 10)彼此相连接的 管路件(6-8)。
24. 按权利要求22或23所述的大地测探器设备，其特征在于， 所述输入及排出管路包括能够借助于形状配合的和/或传力的连接结 构优选插座连接结构(9、 10)相连接的不同长度的管路件(2-8)。
25. 按权利要求22到24中任一项所述的大地测探器设备，其特 征在于，所述管路件(2-8)也能够用作探针模块(11、 12)以用于 构造至少一个大地测探器(1)的去程管路的区段(15)或者用于构 造其回程管路的区段(16)。
26. 按权利要求22到25中任一项所述的大地测探器设备，其特 征在于，所述大地测探器设备包括至少两个串联的大地测探器(1)。
27. 按权利要求22到26中任一项所述的大地测探器设备，其特 征在于，至少一个大地测探器(l)包括至少两个测探器模块(l、 12)。
全文摘要
一种用于构造大地测探器(1)的系统，所述大地测探器用于从大地区域中吸收热能并且/或者用于将热能输出给大地区域，所述大地测探器具有一个设有去程及回程管路的管路系统，所述去程及回程管路在所述大地测探器(1)的下面的端部上彼此相连接。所述系统包括测探器模块(11、12)和底脚件(13)，其中由所述测探器模块相应地构造所述大地测探器(1)的去程管路和/或回程管路的一个区段(15、16)并且所述测探器模块能够通过至少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构彼此相连接，并且其中所述底脚件构成所述大地测探器(1)的管路系统的将所述去程管路与回程管路连接起来的区段并且该底脚件能够借助于至少一个形状配合的和/或传力的连接结构优选插座连接结构与所述测探器模块(11、12)相连接。
文档编号F28D20/00GK101680687SQ200880007227
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月3日 优先权日2007年3月6日
发明者A·阿曼, W·桑德雷格 申请人:A及S环保技术股份公司