专利名称：地源热泵埋管装置及埋管方法
技术领域：
本发明涉及一种施工设备及方法，具体是涉及一种地源热泵埋管装置及埋管方 法。
背景技术：
地源热泵作为一种新型空调技术在节能减排方面发挥着重要作用，与常规空调技 术相比，主要区别在于地源热泵以大地为储能体进行热量交换，这就需要在地下埋设换热 管，地下埋管已成为地源热泵空调系统的施工难点和投资重点，对于垂直埋管系统，现行施 工方案是先打井后埋管，埋管深度一般为6(Γ120米，打井直径一般为15厘米，单井埋管数 为2根或4根，在土层地质结构的施工中很容易造成塌陷，影响施工进度和施工质量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术所存在的缺陷，解决上述的技术问题，提供一 种地源热泵埋管装置及埋管方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案是
一种地源热泵埋管装置，由伞状爪形喷盘1、换热管联箱2、止推块3、地源换热管4、井 架5、井管吊头6、升降机7、高压水管8、高压水泵9、井管10和水管扣环11构成；所述井管 10为竖直安置，井管10的上端连接有的井管吊头6与安装在井架5顶部的升降机7的绳缆 相连；井管10的下端自下向上依次套装有伞状爪形喷盘1、换热管联箱2、止推块3 ；所述的 高压水管8的一端连接到置于地面的高压水泵9，另一端连接到伞状爪形喷盘1中，中间沿 程扣入套装在井管10上的若干水管扣环11 ；所述的地源换热管4连接到换热管联箱2。上述所述伞状爪形喷盘1由喷头12、高压水支管13、井管头14、高压水管接头15、 高压水联箱16和爪臂17组成，其中所述井管头14为大小直径的圆柱桶结构，大小直径圆 柱筒间由变径锥筒连接，小直径端与井管10下端螺纹连接，所述井管头14的大直径端的圆 周上均布设有若干活动连接的空腔爪臂17，所述爪臂17的末端安装开有数个喷孔的喷头 12 ；所述高压水联箱16安置在所述井管头14的大直径端之中，所述高压水联箱16圆周上 均布有与爪臂17数量相同并安装于爪臂17内与喷头12相连的高压水支管13，所述高压 水联箱16偏离中心的上平面安装有高压水管接头15 ；所述喷头12内的喷孔方向与爪臂17 下水平面垂直并相互成向下扩散角。上述所述井管10由若干根长度和大小相同，且一端设有内螺纹，另一端设有外螺 纹的钢管套接而成。上述所述换热管联箱2为设有阶梯中心孔的环形空腔桶形结构。上述所述的爪臂17的数量为4飞只。上述所述的井管头14的大直径小于换热管联箱2的阶梯中心孔小孔直径。上述所述喷头12内的喷孔数量为3飞个。上述所述高压水支管13与高压水管8的管径比为1:5 1:15。
上述所述喷头12内的喷孔孔径与高压水支管13的管径比为l:l(Tl:20。为了实现上述目的，本发明的另一个技术方案是 一种地源热泵埋管装置的埋管方法，包括的步骤为
1、将井架5平稳支撑于埋管地面，井架5顶部升降机7的绳缆与井管吊头6牢固连接， 将第一根钢管通过螺纹与井管吊头6连接并吊放到垂直地面位置，在钢管下端套接固定止 推块3;
2、按工程设计要求，将预定长度和根数的地源换热管4与换热管联箱2的换热管接头 18焊接连接，并将换热管联箱2套入钢管末端；
3、将伞状爪形喷盘1通过井管头14与钢管末端螺纹连接，张开伞状爪形喷盘1上所有 爪臂17，放置于埋管点；
4、按工程设计要求，将足够长度的高压水管8连通高压水管接头15和位于地面的高压 水泵9，并在沿程扣入装在井管10上的水管卡环11，开启高压水泵9，喷头12中的高速水射 流切削土壤，水和土壤混合成泥浆溢流，井管所携组件在重力作用下下沉，升降机7缓慢释 放绳缆，当井管吊头6接近地面时续接另一根钢管；
5、到达埋管深度后关闭高压水泵8，升降机7起吊井管10，伞状爪形喷盘1收拢(形状 如图4)并从换热管联箱中心孔抽出，至此，已将地源热泵换热管埋入预定位置。本发明的一种地源热泵埋管机采用水力切削原理实现打井埋管一次完成，没有常 规打井的旋转机械，也避免了流沙层塌陷堵塞井孔而无法埋管的麻烦，对于土层地质结构 的地源热泵埋管工艺得到了根本改进。
图1为本发明构造系统示意图； 图2为图1中I局部放大图3为为图1中A-A剖视图； 图4为伞状爪形喷盘1中的爪臂17的收拢状态图中1.伞状爪形喷盘，2.换热管联箱，3.止推块，4.地源换热管，5.井架，6.井管吊 头，7.升降机，8.高压水管，9.高压水泵，10.井管，11.水管扣环，12.喷头，13.高压水支 管，14.井管头，15.高压水管接头，16.高压水联箱，17.爪臂，18.换热管接头，19.筋板。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一种地源热泵埋管装置及埋管方法作进一步说明。图1所示，本发明的一种地源热泵埋管装置，采用水力切削原理实现打井埋管一 次完成，装置由伞状爪形喷盘1、换热管联箱2、止推块3、地源换热管4、井架5、井管吊头6、 升降机7、高压水管8、高压水泵9、井管10和水管扣环11构成；所述井管10为竖直安置，井 管10的上端与井管吊头6螺纹连接，井管吊头6与安装在井架5顶部的升降机7的绳缆相 连；井管10的下端自下向上依次套装有伞状爪形喷盘1、换热管联箱2、止推块3 ；所述的高 压水管8的一端连接到置于地面的高压水泵9，另一端连接到伞状爪形喷盘1中，中间沿程 扣入套装在井管10上的若干水管扣环11 ；按照工程设计所要求的埋管数和井深截取相应 长度和数量的地源换热管4并通过热熔焊接法连接到换热管联箱2的换热管接头18。所述伞状爪形喷盘1由喷头12、高压水支管13、井管头14、高压水管接头15、高压水联箱16、爪 臂17和筋板19组成，其中所述井管头14为大小直径的圆柱桶结构，大小直径圆柱筒间由 变径锥筒连接，小直径端与井管10下端螺纹连接，所述井管头14的大直径端封装端板，在 端板与筒壁连接部位的圆周方向上均勻开凿4飞个可以插入爪臂17的槽，在每个槽的两侧 焊接筋板19，在筋板19中心打孔用于安置爪臂17的转轴，所开槽道应限制爪臂17以转轴 旋转在垂直向下与水平方向的90°空间内活动；所述爪臂17为空心方管结构，其一端安装 喷头12，另一端与喷孔出口面垂直的两个侧面打孔并将端面磨成以孔心为圆心的圆弧形， 将其插入井管头14所开槽道并将两侧面孔洞对准筋板19上的孔洞，在孔中装上销轴，装配 位置应使爪臂17水平时喷孔向下；所述喷头12为可以镶嵌在爪臂17端部的方形结构，在 爪臂轴向钻有进水孔并与3飞个垂直喷孔相连通，爪臂17水平时喷头12内的喷孔方向在 垂直面上并相互成向下扩散角，喷孔直径应为进水孔直径的1/1(Γ /20 ；所述高压水联箱 16安置在所述井管头14的大直径端之中，所述高压水联箱16圆周上均布有与爪臂17数量 相同并安装于爪臂17内与喷头12相连的高压水支管13，所述高压水联箱16偏离中心的上 平面安装有高压水管接头15，所述高压水管接头15向上穿过井管头14上的变径锥筒与高 压水管8相连。 地源热泵埋管装置的埋管步骤
1、将井架5平稳支撑于埋管地面，井架5顶部升降机7的绳缆与井管吊头6牢固连接， 将第一根钢管通过螺纹与井管吊头6连接并吊放到垂直位置，在钢管下部套接固定止推块 3 ；
2、按工程设计要求，将预定长度和根数的地源换热管4与换热管联箱2的换热管接头 18焊接，并将换热管联箱2套入钢管末端；
3、将伞状爪形喷盘1通过井管头14与钢管末端螺纹连接，张开伞状爪形喷盘1上所有 爪臂17，放置于埋管点；
4、按工程设计要求，将足够长度的高压水管8连通高压水管接头15和位于地面的高压 水泵9，并在沿程扣入装在井管10上的水管卡环11，开启高压水泵9，喷头12中的高速水射 流切削土壤，水和土壤混合成泥浆溢流，井管所携组件在重力作用下下沉，升降机7缓慢释 放绳缆，当井管吊头6接近地面时续接另一根钢管；
5、到达埋管深度后关闭高压水泵8，升降机7起吊井管10，伞状爪形喷盘1收拢(形状 如图4)并从换热管联箱中心孔抽出，至此，已将地源热泵换热管埋入预定位置。
权利要求
1.一种地源热泵埋管装置，其特征在于装置由伞状爪形喷盘(1)、换热管联箱(2)、 止推块(3)、地源换热管(4)、井架(5)、井管吊头(6)、升降机(7)、高压水管(8)、高压水泵 (9)、井管(10)和水管扣环(11)构成；其中所述井管(10)为竖直安置，井管(10)的上端连 接有的井管吊头(6)与安装在井架(5)顶部的升降机(7)的绳缆相连；井管(10)的下端自 下向上依次套装有伞状爪形喷盘(1)、换热管联箱(2)、止推块(3)；所述的高压水管(8)的 一端连接到置于地面的高压水泵(9)，另一端连接到伞状爪形喷盘(1)中，中间沿程扣入套 装在井管(10)上的若干水管扣环(11)；所述的地源换热管(4)连接到换热管联箱(2)。
2.根据权利要求1所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述井管(10)由若干根长 度和大小相同，且一端设有内螺纹，另一端设有外螺纹的钢管套接而成。
3.根据权利要求1所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述换热管联箱(2)为设有 阶梯中心孔的环形空腔桶形结构。
4.根据权利要求1所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述伞状爪形喷盘(1)由喷 头(12)、高压水支管(13)、井管头(14)、高压水管接头(15)、高压水联箱(16)和爪臂(17) 组成，其中所述井管头(14)为大小直径的圆柱桶结构，大小直径圆柱筒间通过变径锥筒连 接，小直径端与井管(10)下端螺纹连接，所述井管头(14)的大直径端的圆周上均布设有若 干活动连接的空腔爪臂(17)，所述爪臂(17)的末端安装开有数个喷孔的喷头(12)；所述高 压水联箱(16)安置在所述井管头(14)的大直径端之中，所述高压水联箱(16)圆周上均布 有与爪臂(17)数量相同并安装于爪臂(17)内与喷头(12)相连的高压水支管(13)，所述高 压水联箱(16)偏离中心的上平面安装有高压水管接头(15)。
5.根据权利要求4所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述的爪臂(17)的数量为 4飞只。
6.根据权利要求4所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述的井管头(14)的大直 径小于换热管联箱(2)的阶梯中心孔小孔直径。
7.根据权利要求4所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述喷头(12)内的喷孔数 量为3飞个。
8.根据权利要求4所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述高压水支管(13)与高 压水管(8)的管径比为1:5 1:15。
9.根据权利要求4所述的地源热泵埋管装置，其特征在于所述喷头(12)内的喷孔孔 径与高压水支管(13)的管径比为1 10 1 20。
10.一种根据权利要求1所述的地源热泵埋管装置的埋管方法，其特征在于包括的步 骤为步骤1 将井架(5)平稳支撑于埋管地面，井架(5)顶部升降机(7)的绳缆与井管吊头 (6)牢固连接，将第一根钢管通过螺纹与井管吊头(6)连接并吊放到垂直位置，在钢管下端 固定套装止推块(3);步骤2 按工程设计要求，将预定长度和根数的地源换热管(4)与换热管联箱(2)的换 热管接头(18 )焊接，并将换热管联箱(2 )套入钢管下端；步骤3 将伞状爪形喷盘(1)通过井管头(14)与钢管下端螺纹连接，张开伞状爪形喷盘 (1)上设有的爪臂(17)放置于埋管点；步骤4:按工程设计要求，将足够长度的高压水管(8)连通高压水管接头(15)和位于地面的高压水泵(9)，并在沿程扣入装在井管(10)上的水管卡环(11)，开启高压水泵(9)，喷 头(12)中的高速水射流切削土壤，水和土壤混合成泥浆溢流，井管(10)所携组件在重力作 用下下沉，升降机(7)缓慢释放绳缆，每当井管吊头(6)接近地面时续接另外一根钢管；步骤5:到达埋管深度后关闭高压水泵(8)，升降机(7)起吊井管(10)，伞状爪形喷盘 (1)收拢并从换热管联箱(2)中心孔抽出，埋管完成。
全文摘要
本发明公开了一种地源热泵埋管装置及埋管方法，埋管装置由伞状爪形喷盘、换热管联箱、止推块、地源换热管、井架、井管吊头、升降机、高压水管、高压水泵、井管和水管扣环组成。埋管方法是将井架平稳支撑于地面，安装井管，连接地源换热管和连通高压水路，开启高压水泵，喷头中的高速水射流切削土壤，水和土壤混合成泥浆溢流，井管在重力作用下下沉，完成埋管。本发明采用水力切削原理实现打井埋管一次完成，不仅提高了施工进度和施工质量，更主要的是解决了流沙层塌陷堵塞井孔而无法埋管的技术问题，从根本上改进了土层地质结构的地源热泵埋管工艺。
文档编号E02D7/24GK102002949SQ20101054517
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者周云祥, 周根明, 陈育平 申请人:江苏科技大学