DE202014100247U1 - Well pipe for connection to groundwater-bearing earth layers, in particular for use in heat pump systems - Google Patents
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Abstract
Brunnenrohr (10) zur Herstellung eines Wasseranschlusses zu Grundwasser führenden Erdschichten, das zumindest im Bereich einer unteren Stirnseite und/oder an einem unteren Bereich (12) mit einem Außengewinde (14) versehen ist, das an einer oben offenen Stirnseite (16) Einrichtungen zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit einem Drehantrieb zum Eindrehen des Brunnenrohres (10) in einen Grundwasser führenden Erdboden unter Nutzung des Außengewindes (14) aufweist, und das zumindest in einem Abschnitt eines Schaftbereichs (20) Durchbrüche, Bohrungen (22) oder eine Perforierung und/oder Schlitzung zur Herstellung von Öffnungen zum Durchlass des Grundwassers in das Rohrinnere aufweist.Well pipe (10) for establishing a water connection to layers of earth leading to groundwater, which is provided at least in the area of a lower end face and / or on a lower area (12) with an external thread (14), which has devices for opening on an open top face (16) has a non-positive and / or positive connection with a rotary drive for screwing the well pipe (10) into a ground carrying groundwater using the external thread (14), and that at least in a section of a shaft region (20) has openings, bores (22) or one Has perforations and / or slits for the production of openings for the passage of groundwater into the interior of the pipe.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brunnenrohr zur Verbindung mit Grundwasser führenden Erdschichten, insbesondere zum Einsatz bei Wärmepumpensystemen, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruch 1. The present invention relates to a well pipe for connection to groundwater-carrying earth layers, in particular for use in heat pump systems, having the features of the independent claim 1.
Zur energetischen Nutzung der im Grundwasser enthaltenen Wärmeenergie in Haushalten, Gebäuden oder Wirtschaftseinheiten ist eine Verbindung zu Grundwasser führenden Schichten notwendig, was in aller Regel über geeignete Brunnen erfolgt. Die Entnahme des Grundwassers erfolgt dabei über einen Förderbrunnen, während die Zurückführung über einen sog. Schluckbrunnen erfolgt. Dem mittels einer Flüssigkeitspumpe aus dem Förderbrunnen geförderten Grundwasser, das je nach Standort typischerweise eine Temperatur zwischen 8 und 12 °C aufweist, kann über eine geeignete Wärmepumpe die Wärmeenergie entzogen und zur energetischen Nutzung eingesetzt werden. For the energetic use of the thermal energy contained in the groundwater in households, buildings or business units, a connection to groundwater-bearing layers is necessary, which usually takes place via suitable wells. The removal of the groundwater takes place via a delivery well, while the return takes place via a so-called. Sink well. The funded by a liquid pump from the wells groundwater, which typically has a temperature between 8 and 12 ° C, depending on the location, can be removed via a suitable heat pump, the heat energy and used for energy use.
Die Förder- und/oder Schluckbrunnen sind meist recht einfach aufgebaut und weisen bspw. ein hohlzylindrisches Brunnenrohr mit innenliegender elektrischer Tauchpumpe auf. Das Brunnenrohr weist Durchbrüche in passender Höhe und in ausreichender Anzahl auf, wodurch ein ausreichender Volumenstrom an Grundwasser hindurchtreten kann. Die Länge dieses Brunnenrohrs und die Platzierung der Durchbrüche haben sich nach der Tiefe der Grundwasserschicht zu richten. The delivery and / or drain wells are usually quite simple and have, for example, a hollow cylindrical well pipe with internal electric submersible pump. The well pipe has breakthroughs in the appropriate amount and in sufficient number, whereby a sufficient volume flow of groundwater can pass. The length of this well pipe and the placement of the breakthroughs must be based on the depth of the groundwater layer.
Die Montage dieser Brunnenrohre ist normalerweise recht aufwändig, da zunächst ein äußeres Hüllrohr mit einem Durchmesser von bspw. 300 mm in den Boden getrieben werden muss, das anschließend ausgebohrt, d.h. von darin befindlichem Erdreich befreit wird, um das eigentliche Brunnenrohr mit geringerem Durchmesser von bspw. ca. 200 mm einsetzen zu können. Anschließend kann das Hüllrohr entfernt und der Zwischenraum zwischen dem gesetzten Brunnenrohr und dem entfernten Hüllrohr mit Erdreich verfüllt werden. Für das senkrechte Eintreiben des Hüllrohres in das Erdreich sind relativ hohe Kräfte erforderlich, weshalb hierfür meist hydraulische Ramm- oder Schlageinrichtungen verwendet werden. Dennoch besteht jederzeit das Risiko, dass das Hüllrohr bei einem Auftreffen auf harte Gesteinsschichten beschädigt wird oder versagt, so dass das Brunnensetzen unter Umständen scheitert und an anderer geeigneter Stelle neu begonnen werden muss. The installation of these well pipes is usually quite expensive, since first an outer cladding tube with a diameter of, for example. 300 mm must be driven into the ground, which then drilled out, i. is freed from soil contained therein, to use the actual well pipe with a smaller diameter of, for example, about 200 mm can. Subsequently, the cladding tube can be removed and the space between the set well pipe and the distant cladding tube filled with soil. For the vertical driving of the cladding tube into the ground relatively high forces are required, which is why this mostly hydraulic ramming or impact devices are used. Nevertheless, there is always the risk that the cladding tube will be damaged or fail when hitting hard rock layers, so that the well setting fails under certain circumstances and must be restarted at another suitable location.
Ein herkömmliches Verfahren zum Setzen von solchen Brunnenrohren und zum Entfernen des im Hüllrohr befindlichen Erdreichs ist bspw. in der
Eine Schraubspitze für Brunnenrohre, die ein Eindrehen eines Brunnenrohres erleichtern oder gegenüber den üblicherweise senkrecht eingeschlagenen herkömmlichen Brunnenrohren erst ermöglichen soll, ist aus der
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfach und schnell montierbares und gleichzeitig sehr kostengünstig zu fertigendes Brunnenrohr zur Herstellung einer Flüssigkeitsverbindung mit Grundwasser führenden Erdschichten zu liefern, das sich insbesondere für einen Einsatz bei Wärmepumpensystemen eignet. The object of the present invention is to provide a simple and quick to assemble and at the same time very inexpensive to produce well pipe for producing a fluid connection with groundwater leading earth layers, which is particularly suitable for use in heat pump systems.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung ein Brunnenrohr zur Herstellung eines Wasseranschlusses zu Grundwasser führenden Erdschichten vor, das zumindest im Bereich einer unteren Stirnseite und/oder an einem unteren Bereich mit einem Außengewinde versehen ist. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Brunnenrohr an einer oben offenen Stirnseite Einrichtungen zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit einem Drehantrieb zum Eindrehen des Brunnenrohres in einen Grundwasser führenden Erdboden unter Nutzung des Außengewindes auf, wodurch die einfache und schnelle Montage ohne Vorbohren oder sonstige Vorbereitungsarbeiten ermöglicht ist. Schließlich weist das erfindungsgemäße Brunnenrohr zumindest in einem Abschnitt eines Schaftbereichs Durchbrüche, Bohrungen oder eine Perforierung und/oder Schlitzung zur Herstellung von Öffnungen zum Durchlass des Grundwassers in das Rohrinnere auf, so dass eine ausreichende Menge an Grundwasser von außen durch die Mantelfläche in das Rohrinnere eindringen kann, das anschließend nach oben gefördert werden kann, insbesondere mittels einer im Rohrinneren befindlichen Tauchpumpe. This object of the invention is achieved with the subject matter of the independent claim. Features of advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims. In order to achieve the stated object, the invention proposes a well pipe for producing a water connection to groundwater leading earth layers, which is provided at least in the region of a lower end face and / or at a lower region with an external thread. Furthermore, the well pipe according to the invention at an open-top side devices for non-positive and / or positive connection with a rotary drive for screwing the well pipe in a groundwater ground using the external thread, whereby the simple and quick installation without pre-drilling or other preparatory work is possible , Finally, the well pipe according to the invention has at least in a portion of a shank area openings, holes or perforation and / or slits for producing openings for the passage of groundwater into the pipe interior, so that a sufficient amount of groundwater from the outside penetrate through the lateral surface into the pipe interior can, which can then be conveyed upwards, in particular by means of a submersible pump located inside the tube.
Der Schaftbereich des erfindungsgemäßen Brunnenrohrs kann wahlweise durchgängig hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei er vorzugsweise so dimensioniert ist, dass darin eine Tauchpumpe zum Fördern des durch die Durchbrüche oder Perforationen eindringenden Grundwassers Platz findet. Wahlweise kann es auch genügen, wenn der das Brunnenrohr bzw. sein Schaftbereich zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist. Unabhängig von der Gestaltung des Schaftbereichs ist es jedenfalls sinnvoll, wenn dieser an seinem unteren stirnseitigen Bereich bzw. seinem nach unten weisenden Kopfbereich zu einer Spitze zuläuft oder auch bspw. als Bohrkopf ausgebildet ist und mit sog. erdräumenden Elementen versehen ist. Diese erdräumenden Elemente des unteren stirnseitigen Bereichs können bspw. durch flügelartige Stege gebildet sein, die jeweils durch Einschnürungen oder Eindrückungen voneinander getrennt sind. Ein solcher Bohrkopf lässt sich besonders kostengünstig aus Stahlrohren herstellen, indem diese an ihrer unteren Stirnseite gefaltet und mit Eindrückungen versehen werden, so dass flügelartige Stege gebildet werden, die in Zusammenwirkung als erdräumende Elemente eines Bohrkopfes fungieren können. The shank region of the well pipe according to the invention may optionally be designed to be hollow cylindrical throughout, wherein it is preferably dimensioned such that it accommodates a submersible pump for conveying the penetrating through the openings or perforations groundwater. Optionally, it may also be sufficient if the well pipe or its shank region is at least partially hollow-cylindrical. Regardless of the design of the shaft region, it makes sense in any case if it tapers to a tip at its lower end-side region or its downwardly pointing head region For example, is designed as a drill head and is provided with so-called. Erdräumenden elements. These erdräumenden elements of the lower end-side region may, for example, be formed by wing-like webs, which are separated from each other by constrictions or indentations. Such a drill head can be produced in a particularly cost-effective manner from steel tubes by folding them on their lower end face and providing indentations, so that wing-like webs are formed, which can function in cooperation as erdräumende elements of a drill head.
Zweckmäßigerweise ist bei dem erfindungsgemäßen Brunnenrohr das Außengewinde durch einen Blechstreifen gebildet, der mit einer Schmalseite helixförmig zumindest abschnittsweise um den zylindrischen Schaftabschnitt und/oder zumindest einen Teil des unteren stirnseitigen Bereichs verläuft und zumindest punktuell und/oder abschnittsweise mit der Außenmantelfläche des Brunnenrohrs verbunden, insbesondere verschweißt ist. Da das Brunnenrohr normalerweise aus Stahlrohr besteht, kann das Außengewinde in rationeller Weise durch Anschweißen eines durchgängigen Blechstreifens aufgebracht werden, vorzugsweise in gleichmäßigem Steigungswinkel, um das leichtere Eindrehen des Brunnenrohrs in das Erdreich zu begünstigen. Conveniently, in the well pipe according to the invention, the external thread is formed by a sheet metal strip which extends helical with a narrow side at least partially around the cylindrical shaft portion and / or at least a portion of the lower end portion and at least selectively and / or partially connected to the outer surface of the well pipe, in particular is welded. Since the well pipe is usually made of steel tube, the external thread can be applied in a rational manner by welding a continuous sheet metal strip, preferably at a uniform pitch angle to facilitate the easier insertion of the well pipe into the ground.
Die für das Eindringen des Grundwassers in das Schaftinnere des Brunnenrohrs erforderlichen Durchbrüche können bspw. durch mit regelmäßig und/oder in einem Raster umfänglich angeordnete Durchbrüche, Bohrungen, Perforierungen und/oder Schlitzungen gebildet sein. Diese Durchbrüche, Bohrungen, Perforierungen und/oder Schlitzungen werden sinnvollerweise bei der Fertigung des Brunnenrohres eingebracht, bspw. durch mechanisches Bohren, Laserschneiden oder durch ein anderes geeignetes Fertigungsverfahren. Anschließend kann das Außengewinde durch Punkt- oder Linienschweißung aufgebracht werden, wobei einzelne Bohrungen oder Durchbrüche ggf. auch wieder verschlossen werden können. Da dies jedoch nur einen kleinen Anteil der gesamten Öffnungsquerschnitte betrifft, beeinträchtigt das anschließende Verschweißen des Außengewindes nach dem Herstellen der Durchbrüche nicht die Funktion des Brunnenrohrs. The breakthroughs required for the penetration of the groundwater into the shaft interior of the well pipe can, for example, be formed by perforations, bores, perforations and / or slits circumferentially arranged at regular intervals and / or in a grid. These breakthroughs, holes, perforations and / or slits are usefully introduced in the manufacture of the well pipe, for example. By mechanical drilling, laser cutting or other suitable manufacturing process. Subsequently, the external thread can be applied by spot or line welding, with individual holes or breakthroughs can possibly be closed again. However, since this only affects a small proportion of the total opening cross-sections, the subsequent welding of the external thread after making the apertures does not affect the function of the well pipe.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Bohrungen jeweils entgegen der Einschraubrichtung des Brunnenrohrs geneigt sind, so dass die Gefahr des Eindringens von Erde beim Eindrehen des Brunnenrohrs in das Erdreich minimiert ist. Bei derartig geneigten Bohrungsquerschnitten kann ggf. auch auf jedes Entgraten oder Nachbearbeiten der Bohrungen verzichtet werden, ohne dass dadurch die Verstopfungsgefahr beim Eindrehen des Brunnenrohrs nennenswert erhöht wird. It may be particularly advantageous when the holes are inclined in each case against the screwing of the well pipe, so that the risk of ingress of soil when screwing the well pipe is minimized in the soil. In the case of such inclined bore cross sections, it is also possible, if necessary, to dispense with any deburring or reworking of the bores, without the blocking risk during insertion of the well pipe being appreciably increased thereby.
Das erfindungsgemäße Brunnenrohr kann je nach Bedarf eine Länge zwischen ca. 3 Meter und ca. 20 Metern aufweisen. Ggf. können auch längere Brunnenrohre verwendet werden, die bei besonders tiefen Grundwasserschichten auch länger als 20 Meter sein können. Die Durchbrüche, Bohrungen, Perforierungen und/oder Schlitzungen müssen nicht im gesamten Schaftbereich angeordnet sein, sondern sind vorzugsweise in Höhe der Grundwasser führenden Schichten vorzusehen, bspw. über eine Länge von ca. einem Meter im unteren Schaftbereich, oberhalb der unteren Stirnseite mit dem Bohrkopf oder der Spitze. Das Brunnenrohr kann bspw. einen Schaftdurchmesser zwischen ca. 80 mm und ca. 500 mm bei einer Wandstärke zwischen ca. 5 mm und ca. 20 mm aufweisen. Sinnvollerweise wird ein Schaftdurchmesser gewählt, der einer darin einzufügenden Tauchpumpe ausreichend Platz bietet, und der eine Größe aufweist, die noch mit vertretbarem Montageaufwand im Boden versenkt werden kann, ohne dass zu große Drehmomente für das Eindrehen des Brunnenrohres vonnöten sind. The well pipe according to the invention may have a length between about 3 meters and about 20 meters, as needed. Possibly. It is also possible to use longer well pipes, which can be longer than 20 meters in the case of particularly deep groundwater layers. The openings, holes, perforations and / or slits must not be arranged in the entire shaft area, but are preferably provided at the level of groundwater leading layers, for example. Over a length of about one meter in the lower shaft area, above the lower end face with the drill head or the top. The well pipe may, for example, a shaft diameter between about 80 mm and about 500 mm with a wall thickness between about 5 mm and about 20 mm. It makes sense to choose a shaft diameter that offers sufficient space for a submersible pump to be inserted, and that has a size that can still be lowered into the ground with reasonable assembly effort, without the need for excessive torques for screwing in the well pipe.
Die obere Stirnseite des Brunnenrohres kann wahlweise einen scheibenartigen Flansch oder einen anderen geeigneten Anschluss aufweisen, der ein maschinelles Eindrehen des Brunnenrohres in den Boden ermöglicht, bspw. mit einem hydraulischen Kopf eines Baggergreifarmes oder einer anderen geeigneten Eindrehhilfe oder Eindreheinrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit nicht nur auf das oben beschriebene Brunnenrohr, sondern gleichermaßen auf dessen besonders einfache und schnelle Montage, die vorteilhafterweise ohne schweres Gerät erfolgen kann, sondern bspw. mit geeigneter Hebelverlängerungen auch von Hand, vorzugsweise von zwei Personen. The upper end face of the well pipe may optionally have a disc-like flange or other suitable connection, which allows a mechanical screwing of the well pipe in the ground, for example. With a hydraulic head of an excavator gripper arm or other suitable insertion aid or screwing. The present invention thus relates not only to the well pipe described above, but equally to its particularly simple and quick installation, which can advantageously be done without heavy equipment, but, for example. With suitable lever extensions by hand, preferably by two people.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments are merely examples of how the device or method of the invention may be configured and are not an exhaustive limitation.
Die schematische Seitenansicht der
Wie es auch die Detailansicht der
Der Schaftbereich
Die
Wie es die
Wahlweise kann der untere Bereich
Zweckmäßigerweise ist bei dem erfindungsgemäßen Brunnenrohr
Die für das Eindringen des Grundwassers in das Schaftinnere des Brunnenrohrs
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Bohrungen
Die Bohrungen
Das erfindungsgemäße Brunnenrohr kann je nach Bedarf eine Länge zwischen ca. 3 Meter und ca. 20 Metern aufweisen. Ggf. können auch längere Brunnenrohre verwendet werden, die bei besonders tiefen Grundwasserschichten auch länger als 20 Meter sein können. Die
Die Bohrungen
Die
Die obere Stirnseite des Brunnenrohres
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Brunnenrohr well pipe
- 12 12
- unterer Bereich, unserer Stirnbereich lower area, our forehead area
- 14 14
- Außengewinde external thread
- 16 16
- obere Stirnseite upper end side
- 18 18
- Flansch flange
- 20 20
- Schaftbereich, Schaftabschnitt Shaft area, shaft section
- 22 22
- Bohrungen drilling
- 24 24
- Siebeinsatz strainer
- 26 26
- Blechstreifen (Außengewinde) Sheet metal strips (external thread)
- 28 28
- Spitze top
- 30 30
- Spitzen sharpen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 370448 A [0005] DE 370448 A [0005]
- DE 576831 A [0006] DE 576831 A [0006]
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202014100247U1 true DE202014100247U1 (en) | 2014-02-19 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202014100247.2U Expired - Lifetime DE202014100247U1 (en) | 2013-02-20 | 2014-01-22 | Well pipe for connection to groundwater-bearing earth layers, in particular for use in heat pump systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202014100247U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108568449A (en) * | 2018-03-22 | 2018-09-25 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | A kind of contaminated soil in-situ repairing device |
| CN110158997A (en) * | 2019-06-15 | 2019-08-23 | 沈阳建筑大学 | Half self energy controlling temp type sports housing types |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE370448C (en) | 1923-03-03 | Siemens & Halske Akt Ges | Method and device for placing pipes, in particular well pipes, with the aid of a drill removing the earth from the pipe | |
| DE576831C (en) | 1932-02-17 | 1933-05-18 | Wilhelm Strauss | Screw tip for well pipes |
-
2014
- 2014-01-22 DE DE202014100247.2U patent/DE202014100247U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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