NL2003879C2 - Klepinrichting, alsmede geothermische inrichting met een dergelijke klep. - Google Patents

Description

Klepinrichting. alsmede geothermische inrichting met een dergeliike klep

De uitvinding betreft een klepinrichting voor een geothermische installatie. Een dergelijke geothermische installatie kan worden toegepast bij gebieden in de 5 ondergrond waarvan zich een waterhoudende laag bevindt In de ondergrond bevinden zich tenminste twee bronnen op afstand van elkaar. In verband met verwarmingsdoeleinden kan door middel van een dergelijke installatie relatief warm water uit een eerste bron in de ondergrond omhoog worden gepompt en in de winter gebruikt worden voor het verwarmen van gebouwen. Het relatief koude water wordt via 10 de tweede bron in de ondergrond gepompt. Omgekeerd kan in de zomer het relatief koude water uit die laatste bron worden gepompt in verband met het koelen van gebouw, terwijl relatief warm water via de andere bron in de ondergrond worden gepompt. Het totale warmtetransport in of uit de ondergrond is beperkt of zelfs afwezig, zodanig dat een dergelijke geothermische installatie voldoet aan de in dit 15 opzicht gestelde wettelijke eisen.

Bekend is om bij iedere bron in verband met de verschillende afwisselende transporten in en uit de ondergrond slechts een enkele leiding toe te passen. Aan het onderste eind van de leiding is via een klep een pomp aangesloten. Deze klep sluit de pomp af van de leiding indien water in de ondergrond wordt gepompt door een daartoe 20 bestemde uitlaat. Andersom sluit de klep deze uitlaat af en opent de verbinding tussen de pomp en de leiding voor het omhoog pompen van het water. Het voordeel van een dergelijke enkele leiding is dat deze minder kosten meebrengt dan een dubbele leiding voor toevoer respectievelijk afvoer van water. Deze lagere kosten vloeien voort uit het feit dat voor een enkele leiding een gat met een relatief kleine diameter behoeft te 25 worden geboord.

Uit NL-C-1.015.996 is een klepinrichting bekend voor een dergelijke geothermische installatie met een enkele leiding. Deze klepinrichting kan worden bediend door de druk in het toegevoerde respectievelijk afgevoerde water te beïnvloeden. Belangrijke onderdelen van deze klepinrichting zijn een terugslagklep in 30 de vorm van een vlinderklep en een tweede klep in de vorm van een zuiger/cilinder die geïntegreerd is in de behuizing aan de bovenzijde waarvan de leiding is bevestigd en aan de onderzijde waarvan een pomp is bevestigd. De terugslagklep bezit een klepzitting en een kleplichaam die volkomen afdichtend ten opzichte van elkaar moeten 2 kunnen worden afgedicht om een ongestoorde werking van de klepinrichting te kunnen garanderen. In dat verband blijken echter problemen op te treden. Ondanks het feit dat het door de klepinrichting stromende water wordt gefilterd, blijkt de afdichting tussen de klepzitting en het kleplichaam na enige tijd vervuild te raken met zand en andere 5 deeltjes. De afdichtende werking van de terugslagklep gaat daardoor op den duur verloren, waardoor de werking van de bekende klepinrichting steeds verder achteruit gaat. Dit leidt er toe dat de klepinrichting uit het gat moet worden verwijderd ter revisie. Een dergelijke gang van zaken is echter zeer ongewenst aangezien daarmee hoge kosten gepaard gaan en de installatie gedurende enige tijd buiten werking moet 10 worden gesteld.

Het doel van de uitvinding is daarom een klepinrichting voor een geothermische installatie te verschaffen die minder kwetsbaar is. Dat doel wordt bereikt door een klepinrichting die een leidingstuk omvat waarvan een eind koppelmiddelen heeft voor het aankoppelen van een leiding en waarvan het andere eind koppelmiddelen heeft voor 15 het aankoppelen van een pomp, alsmede tenminste een klep die is aangesloten op het leidingstuk, waarbij het leidingstuk plaatselijk is voorzien van een verjonging en de klep zich tenminste gedeeltelijk bevindt in de verjonging aan de buitenzijde van het leidingstuk.

Bij de klepinrichting volgens de uitvinding vormen de klep en het leidingstuk 20 aparte, onderling verbonden delen die elk afgestemd kunnen worden op hun specifieke taken. Dit houdt in dat voor de klep de meest geschikte, optimale uitvoering kan worden gekozen zodanig dat eventueel in de klep dringende verontreinigingen zoals zandkorrels en dergelijke de werking daarvan niet zullen verstoren. Het leidingstuk is zodanig uitgevoerd dat de klep verzonken kan worden opgenomen in de buitenwand 25 van dat leidingstuk. Dat is van belang indien de vrije diameter van het gat waarin de klepinrichting moet worden opgenomen, beperkt is. Dat is zoals hiervoor genoemd het geval indien met een enkele leiding wordt gewerkt in plaats van met een dubbele leiding. Het voordeel daarvan is immers dat de boorgatdiameter beperkt kan blijven, hetgeen kostenvoordelen meebrengt. De verzonken plaatsing van de klep ten opzichte 30 van het leidingstuk maakt dergelijke beperkte dwarsafmetingen van de klepinrichting mogelijk.

De verjonging is bij voorkeur bepaald door een verjongingswand die ten opzichte van andere delen van het leidingstuk naar binnen is verschoven. In het bijzonder kan de 3 de verjongingswand een oppervlak hebben dat samenvalt met een plat vlak evenwijdig aan de langsrichting van het leidingstuk. In een praktische uitvoering bestaat het leidingstuk uit een althans gedeeltelijk cilindrisch pijpstuk met relatief grote diameter dat een onderbreking heeft waarvan de omtrek is bepaald door onderling evenwijdige 5 langsranden alsmede tegenoverliggende dwarsranden die elk op de langsranden aansluiten, de verjongingswand aansluit op de langsranden en zich tussen telkens een dwarsrand en de verjongingswand een kopwand bevindt. Verder kan het leidingstuk aan beide einden nauwer wordende overgangsstukken bezitten waaraan de koppelmiddelen zijn voorzien en het pijpstuk zich uitstrekt tussen de overgangsstukken. 10 Het leidingstuk is bij voorkeur zodanig ontworpen dat het vrije dwarsdoorsnede- oppervlak van het pijpstuk ter plaatse van een verjonging ongeveer gelijk is aan het kleinste vrije dwarsdoorsnede-oppervlak van een overgangsstuk. Daardoor kan de stroming vanuit de leiding, waarvan de vrije dwarsdoorsnede immers ongeveer even groot is als de kleinste vrije dwarsdoorsnede van de overgangsstukken, zonder 15 beperking door het leidingstuk stromen en naar buiten door de klep of kleppen. Indien om bepaalde redenen kleppen worden gekozen waarvan de doorstroomcapaciteit aanzienlijk kleiner is dan die van de leiding en het leidingstuk, kunnen meerdere kleppen achter elkaar op het leidingstuk worden aangesloten, elk opgenomen in een bijbehorende verjonging van het leidingstuk.

20 Bij voorkeur mondt in de veijonging een pijpstomp uit waaraan de klep is bevestigd. Deze pijpstomp kan zijn gestoken door een kopwand. Zoals hiervoor reeds genoemd kan voor de klep elk type klep worden gekozen dat niet of minder gevoelig is voor korrelvormige verontreinigingen. De voorkeur gaat uit naar een klep in de vorm van een membraanklep omvat. Deze membraanklep kan zijn verbonden met 25 fluïdumleidingen voor het besturen van de klep.

De uitvinding betreft verder een geothermische inrichting, omvattende een leiding die zich uitstrekt in een gat in een grondlichaam tussen het oppervlak daarvan en een waterhoudende laag in dat grondlichaam, een klepinrichting zoals hiervoor beschreven waarvan het bovenste eind is gemonteerd aan de leiding, alsmede een pomp 30 gemonteerd aan het onderste eind van de klep.

De uitvinding zal verder worden beschreven aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

Figuur 1 toont een geothermische installatie.

4

Figuur 2 toont een klepinrichting volgens de uitvinding voor de geothermische installatie van figuur 1.

Figuur 3 toont het leiding stuk van de klepinrichting volgens figuur 3.

De in figuur 1 weergegeven geothermische installatie is aangebracht in een 5 ondergrond 1 op het oppervlak waarvan zich een gebouw 2 en dergelijke kan bevinden dat verwarmd respectievelijk gekoeld kan worden met een dergelijke installatie. Het kan daarbij bijvoorbeeld gaan om een kas of warenhuis voor de teelt van landbouwproducten zoals bloemen, groenten en dergelijke. Het gebouw kan echter ook een kantoor of een woongebouw zijn.

10 In de ondergrond 1 is een eerste gat 3 geboord tot in de waterhoudende laag 5.

Het gat is bekleed met een bekleding 6, die ter plaatse van de waterhoudende laag een poreuze mantel 7 heeft. De geothermische installatie bestaat verder uit de enkele leiding 8 die vanaf het oppervlak in het gat van 3 naar beneden loopt. Ter hoogte van de waterhoudende laag is aan de leiding 8 de klepinrichting 9 volgens de uitvinding 15 gemonteerd. Aan de onderzijde van de klepinrichting 9 is tenslotte een pomp 10 bevestigd. Dit kan een op zich bekende, elektrisch aangedreven pomp 10 zijn. De werking daarvan is bekend, zodat een beschrijving van een dergelijke pomp achterwege kan blijven. Op gebruikelijke wijze is in de ondergrond 1 nog een tweede gat 3’ voorzien, waarheen zich een tweede leiding 8’ uitstrekt eveneens voorzien van een 20 klepinrichting 9’ en pomp 10’. Omdat deze onderdelen identiek zijn aan die van het eerste gat 3, zal een aparte beschrijving daarvan achterwege worden gelaten. De pomp 10 kan water uit de waterhoudende laag 5 door de klepinrichting 9 omhoog door leiding 8 pompen naar bijvoorbeeld een reservoir 11. In de winter kan relatief warm water uit de waterhoudende laag 5 toegevoerd worden aan de warmtewisselaar 12 in 25 het gebouw 2 in verband met het verwarmen daarvan. Tegelijkertijd wordt dan relatief koud water via het tweede gat 3’ in de ondergrond gepompt. Omgekeerd kan in de zomer relatiefwarm water uit het gebouw toegevoerd worden aan de waterhoudende laag 5 via het eerste gat 3 in verband met het koelen van het gebouw; uit het tweede grote 3’ wordt dan het relatief koude water aan het gebouw toegevoerd. Over een 30 volledige jaarcyclus gezien wordt in totaal geen warmte toegevoerd aan of afgevoerd uit de waterhoudende laag, hetgeen belangrijk is om te kunnen voldoen aan wettelijke voorschriften.

5

In verband met het openen en sluiten van de klepinrichting en het bedrijven van de pomp met motor 10 is de bedieningsinrichting 4 voorzien die via leidingen 27 is verbonden met de kleppen, en via een leiding 28 met de pomp en de motor 10. Bij het bedrijven van de pomp en de motor 10 in verband met het omhoog pompen van 5 vloeistof uit de waterhoudende laag 5 worden de kleppen van de klepinrichting 9 gesloten. Indien omgekeerd water geïnfiltreerd moet worden in de waterhoudende laag 5, worden de pomp met motor 10 uitgeschakeld en worden de kleppen van de klepinrichting 9 geopend.

In het aanzicht op grotere schaal van figuur 2 is de klepinrichting 9 weergegeven. 10 Deze bestaat uit het in zijn geheel met 13 aangegeven leidingstuk. Aan de bovenzijde van het leidingstuk 13 is de leiding 8 aangesloten, aan de onderzijde van het leidingstuk 13 de pomp met motor 10. Verder zijn aan het leidingstuk 13 nog de twee kleppen 25 aangesloten zoals hieronder verder zal worden toegelicht. Het leidingstuk 13 bestaat uit het oorspronkelijk volledig cilindrische pijpstuk 14 dat op twee plaatsen de 15 verjongingen 15 bezit. Deze verjongingen 15 zijn verkregen door een gedeelte van de omtrek van het pijpstuk 14 te verwijderen. Daardoor zijn twee openingen ontstaan met elk een paar evenwijdige langsranden 16 die aan de uiteinden begrensd worden door een dwarsranden 17. Aan de langsranden 16 is een geheel platte verjongingswand 18 gelast. Aan elk eind van een verjongingswand 18 en een dwarsrand 17 is telkens een 20 kopwand 19 gelast. Daardoor wordt pijpstuk 14 weer geheel gesloten. Telkens een der kopwanden 19 van elke verjonging 15 is doorboord met een pijpstomp 20 waaraan telkens een klep 14 is bevestigd.

Het leidingstuk 13 bestaat verder uit de overgangsstukken 21 die op de tegenoverliggende einden van het pijpstuk 14 zijn gelast. Deze overgangsstukken 21 25 bezitten een eind 22 met een relatief grote diameter dat aan het pijpstuk 14 is gelast, en een eind 23 met een relatief kleine diameter voorzien van koppelstukken 24 waaraan de leiding 8 respectievelijk de pomp met motor 10 zijn gekoppeld. Aan de pijpstompen 20 zijn de kleppen 25 gemonteerd, in het onderhavige voorbeeld membraankleppen. De uitlaat van de membraankleppen is bij 26 weergegeven. Door middel van 30 stuurleidingen 27 kunnen de membraankleppen 26 worden bediend in verband met het openen en sluiten daarvan. Door middel van de beugel 29 die zich over de verjonging 15 uitstrekt, zijn deze leidingen 27, 28 en de aansluitingen daarvan op de klepinrichting 6 9 goed beschermd, in het bijzonder bij het inbrengen in, en het verwijderen uit het gat 3.

In het aanzicht van figuur 3 is het leidingstuk 13 op zich weergegeven, zonder kleppen en zonder de leiding 8 en pomp met motor 10. Duidelijk te zien zijn de 5 verjongingen 15 waarin de kleppen 25 voor het grootste gedeelte kunnen worden opgenomen zodanig dat zij relatief weinig uitsteken ten opzichte van de contour van leidingstel 13. Het geheel uit leidingstel 13 met de kleppen 25 past daarom binnen de diameter van een relatief smal gat, waardoor de kosten van de totale geothermische installatie beperkt kunnen blijven 10 Het voordeel van de klepinrichting 9 volgens de uitvinding is verder dat kleppen kunnen worden gebruikt die het best passen bij de omstandigheden welke in de ondergrond ter hoogte van de waterhoudende laag 5 heersen. De kleppen moeten in het bijzonder ongevoelig zijn met betrekking tot vervuiling, zoals korrelvormige deeltjes. Daardoor is de betrouwbaarheid van de geothermische installatie voor langere tijd 15 gegarandeerd.

Hoewel in het voorgaande melding is gemaakt van een membraanklep 25, kunnen ook andere type kleppen worden toegepast. Verder is het mogelijk om een membraan klep toe te passen waarvan de zitting wordt gevormd door de omtrek van een gat dat is aangebracht in de veijongingswand 16.

20 7

Lijst van verwijzingstekens I. Ondergrond 5 2. Gebouw 3. Gat in ondergrond 4. Bedieningsinrichting 5. Waterhoudende laag 6. Bekleding gat 10 7. Poreus gedeelte bekleding 8. Leiding 9. Klepinrichting 10. Pomp met motor II. Reservoir 15 12. Warmtewisselaar 13. Leidingstuk 14. Pijpstuk 15. Verj onging in leidingstuk 16. V erj ongingswand 20 17. Kopwand 18. Langsrand 19. Dwarswand 20. Pijpstomp 21. Overgangsstuk 25 22. Relatief breed gedeelte overgangsstuk 23. Relatief smal gedeelte overgangsstuk 24. Koppeling 25. Membraanklep 26. Uitlaat membraanklep 30 27. Bedieningsleiding membraanklep 28. Bedieningsleiding pomp met motor 29. Beschermbeugel

Claims (16)

5

1. Klepinrichting (9) voor een geothermische installatie, welke klepinrichting omvat een leidingstuk (13) waarvan een eind koppelmiddelen (24) heeft voor het aankoppelen van een leiding (8) en waarvan het andere eind koppelmiddelen (24) heeft voor het aankoppelen van een pomp (10), alsmede tenminste een klep (25) die is 10 aangesloten op het leidingstuk (13), waarbij het leidingstuk plaatselijk is voorzien van een verjonging (15) en de klep (25) zich tenminste gedeeltelijk bevindt in de verjonging (15) aan de buitenzijde van het leidingstuk (13).

2. Klepinrichting volgens conclusie 1, waarbij de veijonging (15) is bepaald door 15 een verjongingswand (16) die ten opzichte van andere delen van het leidingstuk (9) naar binnen is verschoven.

3. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de verjongingswand (16) is bepaald door een oppervlak dat samenvalt met een plat vlak 20 evenwijdig aan de langsrichting van het leidingstuk (9).

4. Klepinrichting volgens conclusie 4, waarbij het leidingstuk (9) een onderbreking omvat waarvan de omtrek is bepaald door onderling evenwijdige langsranden (18) alsmede tegenoverliggende dwarsranden (19) die elk op de 25 langsranden aansluiten, de veijongingswand (16) aansluit op de langsranden (18) en zich tussen telkens een dwarsrand (19) en de verjongingswand (16) een kopwand (17) bevindt.

5. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in de 30 verjonging (15) een pijpstomp (20) uitmondt waaraan de klep (25) is bevestigd.

6. Klepinrichting volgens conclusie 4 en 5, waarbij de pijpstomp (20) is gestoken door een kopwand (17)

7. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het leidingstuk (13) een pijpstuk (14) met een relatief grote diameter omvat waarin zich de verjonging bevindt (15).

8. Klepinrichting volgens conclusie 7, waarbij het pijpstuk (14) met relatief grote diameter excentrisch is ten opzichte van de koppelmiddelen (24).

9. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het leidingstuk (13) aan beide einden nauwer wordende overgangsstukken (21) omvat waaraan de 10 koppelmiddelen (24) zijn voorzien en het pijpstuk (14) zich uitstrekt tussen de overgangsstukken (21).

10. Klepinrichting volgens conclusie 7 en 9 of 8 en 9, waarbij het vrije dwarsdoorsnede-oppervlak van het pijpstuk (14) ter plaatse van een verjonging (15) 15 ongeveer gelijk is aan het kleinste vrije dwarsdoorsnede-oppervlak van een overgangsstuk (21) en.

11. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het leidingstuk (13) meerdere verjongingen (15) achter elkaar, gezien in de langsrichting 20 van het leidingstuk, omvat in elk waarvan zich tenminste gedeeltelijk een klep (25) bevindt.

12. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een klep een membraanklep (25) omvat. 25

13. Klepinrichting volgens conclusie 12, waarbij de membraanklep (25) is verbonden met fluïdumleidingen (28) voor het besturen van de klep.

14. Klepinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij zich over de 30 verjonging een beugel (29) uitstrekt.

15. Geothermische inrichting, omvattende tenminste een leiding (8) die zich uitstrekt in een gat (3) in een grondlichaam (1) tussen het oppervlak daarvan en een waterhoudende laag (5) in dat grondlichaam, een klepinrichting (9) volgens een der voorgaande conclusies waarvan het bovenste eind is gemonteerd aan de leiding (8), alsmede een pomp (10) gemonteerd aan het onderste eind van de klepinrichting (9).

16. Geothermische inrichting volgens conclusie 15, waarbij het gat (3) in het grondlichaam (1) is voorzien van een bekleding (6) welke ter hoogte van de klepinrichting (9) doorlatend is voor water.