NL1037890C2

NL1037890C2 - Werkwijze voor het in een bodem inbrengen van een langwerpig element

Info

Publication number: NL1037890C2
Application number: NL1037890A
Authority: NL
Inventors: Reijer Willem Lehmann; Jacob Lehmann
Original assignee: Demar Heiwerken B V
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-10-13
Also published as: US20120175077A1; WO2011126359A2; EP2556308A2; WO2011126359A3

Description

Werkwijze voor het in een bodem inbrenger» van een langwerpig element

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft betrekking op het in een bodem inbrengen van langwerpig element, zoals een warmtewisselaar of aardwarmtesonde, een 5 drainagebuis, een exploratiebuis (te verbinden met een put), een gastoevoerleiding en een gasontrekkingsleiding (bijvoorbeeld voor bodemsanering of monitoring, seismische buizen, trekankers, etcetera.

Bij wijze van voorbeeld wordt hier ingegaan op geothermische toepassingen. Geothermische relatieve warmte dan wel relatieve koude wordt 10 steeds vaker toegepast voor temperatuurregeling van gebouwen en infrastructurele voorzieningen. Dergelijke systemen omvatten doorgaans een langwerpige warmtewisselaar die vanaf een bodemoppervlak in de bodem reikt, tot op een bepaalde diepte voor contact en temperatuuruitwisseling met de gewenste bodemlagen.

15 In een bekend proces wordt vanaf het maaiveld met een boorinstallatie een hoorbuis in de bodem geboord, onder het circuleren van een water/bentoniet mengsel voor het afvoeren van grondmateriaal. Nadat de gewenste diepte is bereikt wordt de hoorbuis met boorkop teruggehaald, terwijl water/bentoniet mengsel toegevoerd blijft worden. Vervolgens wordt de 20 warmtewisselaar in het gevulde boorgat neergelaten, waartoe het ondereind daarvan wordt verzwaard met een aangehangen gewicht zodat de warmtewisselaar als het ware de bodem wordt ingetrokken.

Dit proces is nogal ongecontroleerd. Het kan voorkomen dat de boorgatwand locaal bezwijkt als gevolg van plaatselijk hogere hydraulische druk.

25 Voorts kan het neerlaten van de warmtewisselaar in schuine boorgaten bemoeilijkt worden door contact van het gewicht met de boorgatwand. Ook kan beschadiging van de warmtewisselaar optreden.

Ook in de andere, in de aanhef genoemde toepassingen worden vergelijkbare problemen ondervonden.

30 10 37 8 90 2

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Een doel van de uitvinding is een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmee een langwerpig element, zoals 5 bijvoorbeeld een warmtewisselaar, op betrouwbare en veilige wijze in een bodem kan worden ingebracht.

Een doel van de uitvinding is een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmee een langwerpig element, zoals bijvoorbeeld een warmtewisselaar, in een bodem kan worden ingebracht onder 10 een schuine hoek.

Voor het bereiken van althans één van deze doelen voorziet de uitvinding, vanuit één aspect, in een werkwijze voor het in een bodem inbrengen van een langwerpig element, zoals een buisvormige geothermische warmtewisselaar of aardwarmtesonde, omvattend de volgende stappen: 15 -het in een boorbeweging in de bodem invoeren van een hoorbuis die daartoe aan het ondereind voorzien is van een boorkop, -het tijdens de boorbeweging toevoeren van een vloeistof, in het bijzonder bentonietmengsel, door de ruimte binnen de hoorbuis, -het invoeren van het langwerpig element in de ruimte binnen de hoorbuis, 2 o -het losmaken van de hoorbuis van de boorkop, -het terugtrekken van de hoorbuis onder het in de bodem houden van het langwerpig element.

Hierdoor wordt de integriteit van het boorgat tijdens het invoeren van het langwerpig element verzekerd. Tijdens het neerlaten van het langwerpig 25 element maakt deze geen contact met de boorgatwand, doch in plaats daarvan hooguit met de doorgaans gladde hoorbuis. De kans op uitwendige beschadiging van het langwerpig element tijdens het inbrengen wordt hierbij aanzienlijk verkleind.

In een uitvoering wordt de vloeistof toegelaten ter plaatse van de 3 o boorkop uit te treden via een doorgang tussen het inwendige van de hoorbuis en de ruimte buiten de boorkop, waarbij door middel van een in de doorgang aangebrachte één-weg afsluiter een stroming van vloeistof van buiten de boorkop naar het inwendige van de hoorbuis wordt voorkomen. Bij voorkeur omvat de één-weg afsluiter een drijvende bal. Hierdoor wordt voorkomen dat 35 tijdens het boren een plaatselijke hoge hydraulische druk tot gevolg heeft dat grondwater en zand binnentreedt, waardoor anders spoelgaten verstopt zouden kunnen raken.

3

In een uitvoering wordt de vloeistof door de boorkop heen afgegeven via gaten in de beitel van de boorkop, bij voorkeur in de directe nabijheid van de beitelrand, in het bijzonder direct daarachter, beschouwd in boorrotatierichting. De gaten kunnen daarbij openen in een in hoofdzaak 5 voorwaartse richting.

In een uitvoering wordt voor en tijdens het ontkoppelen de vloeistof op een verhoogde druk gezet, waardoor in de ontkoppelbeweging de boorkop axiaal van het boorbuiseind kan worden gedwongen en dieper de grond wordt ingedrukt. Hierdoor wordt de ontkoppeling versneld en/of is de boorkop steviger 10 in de grond bevestigd.

In een uitvoering wordt vóór het voltooien van de invoering van het langwerpig element, bij voorkeur vóór aanvang van dat invoeren, de boorbuis met boorkop over een bepaalde afstand, bijvoorbeeld een meter, teruggetrokken, zodat vóór de boorkop een met de vloeistof gevulde ruimte 15 verkregen wordt.

Bij voorkeur wordt aan het eind van het invoeren van het langwerpig element het ondereind daarvan in aangrijping gebracht met de boorkop. Daarbij kan het ondereind van het langwerpig element axiaal worden gekoppeld met de boorkop, waardoor de boorkop mede werkzaam kan zijn als 20 anker voor het langwerpig element tijdens het terughalen van de boorbuis. Het ondereind van het langwerpig element kan in een uitvoering tevens rotatievast gekoppeld worden met de boorkop, zodat het terughalen van de boorbuis wordt vergemakkelijkt.

In een verdere ontwikkeling van de werkwijze volgens de uitvinding 25 wordt voorafgaande aan en/of tijdens het terugtrekken van de boorbuis de tot dan toe gebruikte vloeistof vervangen door een vulmateriaal met een hogere dichtheid dan de tot dan toe gebruikte vloeistof, in het bijzonder een groutmengsel. Dit vulmateriaal wordt gekozen met het oog op stabiliteit van het boorgat na verwijderen van de boorbuis en op een met het oog op de functie van 30 warmtewisselaar gunstige warmtegeleidingscoëfficiënt, zoals warmtegeleidende grout met een warmtegeleidingscoëfficiënt van meer dan 0,7, bij voorkeur meer dan 2,5.

Bij voorkeur wordt tijdens het terugtrekken van de boorbuis de vulling van de boorbuis onder overdruk gehouden die groter is dan de druk aan 35 het ondereind van de boorbuis, in het bijzonder meer dan 20 bar, bijvoorbeeld in het bereik 20-60 bar, waardoor wordt voorkomen dat er aan het uiteinde van de boorbuis een onderdruk ontstaat die de stabiliteit van het boorgat in gevaar 4 brengt.

Bij voorkeur wordt voorafgaande aan het terugtrekken van de hoorbuis het boveneind van de hoorbuis afgedicht met een plug, die voorzien is van een doorgang voor het vulmateriaal, waarbij de doorgang wordt aangesloten 5 op een drukbron van vulmateriaal. De plug wordt daarbij bij voorkeur ten opzichte van het langwerpig element op zijn plaats gehouden, waartoe deze voorzien is van een glijafdichting tegen de boorbuiswand.

Het vulmateriaal kan worden toegevoerd via een op het boveneind van de hoorbuis aangrijpende boormotor (buisrotatiekop), waarbij bij het 10 afnemen van het telkens bovenste boorbuisdeel dat boorbuisdeel wordt ontkoppeld van de rotatiekop, de toevoer van het vulmateriaal tijdelijk wordt beëindigd en na het weer verbinden van de rest van de hoorbuis met de rotatiekop de toevoer weer wordt hervat.

In een verdere ontwikkeling van de werkwijze volgens de uitvinding 15 vindt het invoeren van het langwerpig element door uitoefening van duwkracht daarop plaats, zodat de invoering onafhankelijk is van de hoek van het boorgat ten opzichte van de horizontaal. Het invoeren wordt bevorderd indien de reactiekracht voor de duwkracht wordt overgedragen op de hoorbuis.

In een uitvoering wordt de duw/drukinrichting heen en weer 20 bewogen met een invoertraject waarin de drukinrichting aangrijpt op het langwerpig element en deze meevoert en een retourtraject waarin de drukinrichting ten opzichte van het langwerpig element terug beweegt. De drukinrichting kan daartoe zijn bevestigd op de boormotor. De drukinrichting kan daarbij klemmend aangrijpen op de buitenzijde van het langwerpig element met 25 drukrollen die slechts in één richting roteerbaar zijn. Terugbeweging van het langwerpig element wordt tegengegaan indien tijdens de retourslag van de drukinrichting de buitenzijde van het langwerpig element wordt tegengehouden terug te bewegen. Dat tegenhouden van het langwerpig element tegen terug bewegen kan worden uitgevoerd met behulp van in één richting roteerbare 30 geleiderollen, welke bij voorkeur plaatsvast ten opzichte van de hoorbuis worden opgesteld.

Het is ook mogelijk om het langwerpig element in te voeren met behulp van een op het boveneind van de hoorbuis bevestigde duw/drukinrichting, waarbij het langwerpig element door op de drukinrichting 35 bevestigde rollen wordt geleid, waarbij althans één van de rollen aangedreven wordt. Bij voorkeur wordt daarbij van althans één van de rollen de afstand in radiale richting ingesteld.

5

Opgemerkt wordt dat in het Belgisch octrooischrift 1016899 een werkwijze voor het inbrengen van een warmtewisselaar in een holte in een bodem wordt beschreven, waarbij één of meer onderling gekoppelde holle voorloopbuizen, waarvan de onderste voorzien is van een van spuitmonden 5 voorzienekop, in de bodem geduwd worden.

Vanuit een verder aspect voorziet de aanvrage in een boorkopsamenstel voor een door boren in een bodem in te voeren hoorbuis, omvattend een boorkop en een op de hoorbuis te bevestigen boorkophouder, waarbij de boorkop voorzien is van een boorbeitel met snijranden, waarbij de io boorkop en de boorkophouder respectievelijk voorzien zijn van eerste en tweede, met elkaar samenwerkende koppelmiddelen voor losmaakbare onderlinge koppeling, waarbij de boorkophouder voorzien is van een aanslag voor de boorbeitel, welke aanslag werkzaam is in een richting tegengesteld aan de rotatierichting van de boorkop. Hierdoor wordt een ontkoppeling van boorkop 15 en hoorbuis mogelijk gemaakt, terwijl tevens tangentiale steun wordt geboden aan de boorbeitel tijdens boren, hetgeen de koppeloverdracht bevordert.

Voor bevordering van de stabiliteit van de boorkop in de boorkophouder zijn de koppelmiddelen bij voorkeur dubbel, diametraal ten opzichte van elkaar, uitgevoerd.

20 In een eerste verdere ontwikkeling hiervan omvatten de eerste en tweede koppelmiddelen een gleuf en een daarin verschuifbare pen, waarbij de gleuf een invoergedeelte omvat dat een axiale richtingscomponent heeft en een opsluitgedeelte dat in hoofdzaak volgens een in een radiaal vlak gelegen lijn gericht is. De pen kan bijvoorbeeld een ronde doorsnede bezitten. Alternatief kan 25 de pen een rechthoekige doorsnede bezitten, met bijvoorkeur de korte zijden axiaal gericht.

Het opsluitgedeelte kan een blind eindgedeelte hebben dat gericht is volgens een lijn die een van nul graden afwijkende hoek die kleiner is dan 10 graden, bij voorkeur kleiner dan 5 graden, maakt met het radiaal vlak, waarbij het 30 eindgedeelte in een richting naar het eind daarvan toe een proximaal gerichte richtingscomponent heeft. Hierdoor wordt bij het plaatsen van de boorkop deze in axiale richting dichter naar de boorkophouder gedwongen en een betere afsluiting aldaar verkregen.

In een eenvoudige uitvoering is de gleuf aangebracht in de 35 boorkophouder en steekt de pen uit van de boorkop. De boorbeitel omvat daarbij bij voorkeur een proximaal gericht steunvlak, waarbij de boorkophouder een distaai gericht eindvlak heeft voor aangrijping door het steunvlak van de 6 boorbeitel, waarbij de afstand beschouwd in axiale richting tussen het steunvlak en de pen kleiner is dan of gelijk is aan de afstand in axiale richting tussen de aan de distale zijde van het eind van de gleuf gelegen rand en het eindvlak. Hierdoor wordt een klemwerking bereikt waardoor de koppeling aan 5 betrouwbaarheid wint. Het is daarbij voordelig indien de voornoemde aanslag verschaft is op een schouder, die in distale richting uitsteekt van het eindvlak van de boorkophouder.

In een tweede verdere uitvoering van het boorkopsamenstel omvatten de eerste en tweede koppelmiddelen een door een in distale richting 10 door een lip begrensde gleuf en een voor passende opname van de lip bestemd gat in de boorbeitel. De voornoemde aanslag kan hierbij gevormd worden door het eind van de gleuf zelf. Deze uitvoering is vooral voordelig in geval van voornoemde dubbele uitvoering van de koppelmiddelen, omdat er meer materiaal van de wand van de boorkophouder beschikbaar is achter de aanslag, 15 welke daardoor hogere krachten kan opnemen.

Vanuit een verder aspect voorziet de aanvrage in een boorkop voorzien van een koppeldeel voor koppeling met een hoorbuis, al dan niet onder tussenkomst van een boorkophouder, en een daarop bevestigde een beitel, welke beitel zelf voorzien is van doorgangen voor een vloeistof, in het bijzonder 20 een bentonietmengsel en/of groutmengsel. De beitel kan een beitelrand bezitten, waarbij de vloeistofdoorgangen in boorrotatierichting beschouwd direct achter de beitelrand gelegen zijn. Aldus wordt de vloeistof in het vooreind van de boorkop afgegeven, zo dicht mogelijk bij de snede. Dit kan voordelig zijn bij het circuleren van vloeistof voor stabiliteit en afvoer van grondmateriaal, alsook voor het 2 5 toevoeren van vloeistof voor het verdringen of verweken van grondmateriaal.

Bij voorkeur is de beitel plaatvormig met vanaf een punt schuin achterwaarts reikende beitelranden. De beitel kan daarbij samengesteld zijn uit twee aan elkaar bevestigde beitelplaten, die in een richting dwars op de boorhartlijn verschoven zijn en elk een beitelrand bepalen die nagenoeg 30 diametraal ten opzichte van elkaar gelegen zijn. Tussen beide beitelplaten kunnen dan de doorgangen zijn voorzien. De beide beitelplaten verschaffen elkaar steun in rotatierichting.

Vanuit een verder aspect voorziet de aanvrage in een boorkop voorzien van een koppeldeel voor koppeling met een boorbuis, al dan niet onder 35 tussenkomst van een boorkophouder, en een daarop bevestigde plaatvormige beitel met in zijaanzicht driehoekige of vijfhoekige vorm, waarbij de beitel in het zijaanzicht in hoofdzaak symmetrisch is en een punt bepaalt, waarbij twee zijden 7 vanaf de punt schuin achterwaarts reiken en voorzien zijn van beitelranden. De beitel kan in die schuine zijden, direct nabij de beitelranden voorzien zijn van doorgangen voor een vloeistof, in het bijzonder een bentonietmengsel en/of groutmengsel.

5 Vanuit een verder aspect voorziet de aanvrage in een inrichting voor het verplaatsen van een van een vooreind voorzien buisvormig element in een richting van zijn hartlijn met het vooreind voorop, omvattend een gestel met een drukinrichting met een stel drukrollen, welke drukrollen klemmend aangrijpen op de buitenzijde van het buisvormig element, middelen voor het in 10 hartlijnrichting heen en weer langs het gestel verplaatsen van de drukinrichting, waarbij de drukrollen slechts roteerbaar zijn in een richting waarin de aangrijpoppervlakken van de drukrollen naar elkaar en naar het vooreind toe. Met een dergelijke inrichting kan het buisvormig element, zoals een geothermische warmtewisselaar, op snelle en betrouwbare wijze worden 15 ingevoerd in een boorgat. Een dergelijk invoerinrichting is in het bijzonder bruikbaar in een werkwijze volgens de uitvinding.

De inrichting kan voorts een geleideinrichting omvatten, die plaatsvast is op het gestel ten opzichte van de drukinrichting en voorzien is van geleiderollen, die slechts roteerbaar zijn in een richting waarin de 2 o aangrijpoppervlakken van de geleiderollen naar elkaar en naar het vooreind toe bewegen.

Voor overdracht van krachten kan het gestel voorzien zijn van middelen voor bevestiging op een invoereind van een hoorbuis.

Vanuit een verder aspect voorziet de aanvrage in een inrichting 25 voor het geleiden van een buisvormig element bij de invoering daarvan in een buis, omvattend middelen voor bevestiging van de geleideinrichting op het invoereind van de buis en geleiderollen die slechts roteerbaar zijn in een richting waarin de aangrijpoppervlakken van de geleiderollen naar elkaar en naar het voorlopende eind van het buisvormig element toe bewegen.

30 De in deze beschrijving en conclusies van de aanvrage beschreven en/of de in de tekeningen van deze aanvrage getoonde aspecten en maatregelen kunnen waar mogelijk ook afzonderlijk van elkaar worden toegepast. Die afzonderlijke aspecten kunnen onderwerp zijn van daarop gerichte afgesplitste octrooiaanvragen. Dit geldt in het bijzonder voor de 35 maatregelen en aspecten welke op zich zijn beschreven in de volgconclusies.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

8

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een aantal in de bijgevoegde tekeningen weergegeven voorbeelduitvoeringen, welke bij wijze van voorbeeld voor het merendeel betrekking hebben op toepassing met een 5 warmtewisselaar. Getoond wordt in:

Figuren 1A-H enkele opeenvolgende stappen in het uitvoeren van een voorbeeld van een werkwijze volgens de uitvinding;.

Figuren 2A-E respectievelijk een eerste uitvoering van een boorkop volgens de uitvinding, respectievelijk in zijaanzicht, dwarsdoorsnede volgens pijl 10 IIB, achteraanzicht volgens pijl IIC, vooraanzicht volgens lijn IID en detail HE;

Figuren 3A-C een samenstel van boorkophouder en boorkop volgens figuren 2A-E, respectievelijk de boorkop, de boorkophouder daarvoor en het samenstel;

Figuren 4A-C een tweede uitvoering van een samenstel van 15 boorkophouder en boorkop volgens de uitvinding, respectievelijk de boorkop, de boorkophouder daarvoor en het samenstel;

Figuren 5A-C respectievelijk een derde uitvoering van een samenstel van boorkophouder en boorkop volgens de uitvinding, respectievelijk de boorkop, het samenstel in zijaanzicht en het samenstel in perspectief; 20 Figuren 6A en 6B een zijaanzicht en een doorsnede op een plugsamenstel voor gebruik in een werkwijze volgens de uitvinding;

Figuren 7A en 7B geleide- en of invoerinrichtingen volgens de uitvinding, in schuin zijaanzicht en in eindaanzicht; en

Figuur 8 een schematische weergave van een opstelling voor het 25 uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

In de figuren 1A-H is een werkwijze volgens de uitvinding in 30 verticale toepassing weergegeven, maar de werkwijze kan ook worden uitgevoerd onder van de verticaal afwijkende hoeken.

In figuur 1A wordt een boorbuis 1 deel voor deel in de bodem 100 ingeboord (richting B) met behulp van een niet weergegeven rotatiekop die roteert in de richting A en na plaatsing van een volgend boorbuisdeel op de 35 bovenrand daarvan wordt gekoppeld. Aan het ondereind of voorlopende eind is de boorbuis 1 voorzien van een boorkophouder 3 en een daarmee losmakelijk verbonden boorkop 2, zie de mogelijke uitvoeringen van de figuren 2A-C en 3A- 9 c.

Tijdens het boren wordt vloeistof 6 toegevoerd (richting C) in het inwendige 5 van de hoorbuis 1. Deze vloeistof treedt uit gaten in de boorkop 2 en zorgt door circulatie, op zich bekend, voor afvoer van het bodemmateriaal uit 5 het boorgat. De vloeistof kan ook worden gebruikt voor het verweken of wegdrukken van grondmateriaal.

In figuur 1B is het gewenste diepste punt (bijvoorbeeld 20-50 m) bereikt. Men haalt de boorbuis 1 dan iets terug (richting D, figuur 1C) , bijvoorbeeld 1 m, en vervolgens voert men, zie figuur 1D, met behulp van een ïo aandrijving 8 een aardwarmtesonde of aardwarmtewisselaar 7 in het met spoelvloeistof gevulde inwendige 5 van de boorbuis 1 in (richting E) . De spoelvloeistof 6 biedt daartegen een beperkte weerstand. Voor het invoerproces kan ook worden verwezen naar figuur 8.

Wanneer het ondereind 9 van de warmtewisselaar 7 is 15 aangekomen bij de boorpunt, en daarbij door de boorkophouder reikt, kan deze eventueel gekoppeld worden met de boorkop 2, ter plaatse van 4 (figuur 1E).

Daarna, zie ook figuur 1 E, dicht men het boveneind van de warmtewisselaar 7 af met een plug 10 en plaatst men (daarna of voorafgaande daaraan) daarbovenop een kunststof plug 11, die voorzien is van een 20 glijafdichting tegen boorbuis 1. De plug 11 is voorzien van een doorgaand kanaal 12, waardoorheen men een grout 14 invoert, onder een druk van 20-60 bar (richting F). Deze grout 14 verdringt de spoelvloeistof. De pluggen 10 en 11 zijn nader weergegeven in figuren 6A en 6B, zie de afdichtingen 15.

Nadat het inwendige van de boorbuis 1 is gevuld met grout 14 25 ontkoppelt men de boorkophouder 3 van de boorkop 2, door de boorbuis 1 in richting A’ te verdraaien en in richting G op te halen, figuur 1F. Bij het ophalen van de boorbuis 1 glijdt het bovenste boorbuisdeel afdichtend langs de plug 11, terwijl de grout via kanaal 12 op de hoge druk wordt gehouden. Flierdoor wordt een ongewenste onderdruk onder het ondereind van de boorbuis 1 voorkomen 30 en blijft de boorgatwand gevuld met grout 14 en intact. De boorkop 2 en de warmtewisselaar 7 blijven op hun plaats.

Wanneer een boorbuisdeel kan worden losgemaakt van de rest van de boorbuis 1 wordt de verbinding van de groutbron met kanaal 12 tijdelijk opgeheven. De plug 11 blijft dan ook bij een hoge druk in de ruimte beneden de 35 plug 11 op zijn plaats, zie ook figuren 1F en 1G.

Wanneer de gehele boorbuis 1 is opgehaald verwijderd men ook de plug 10 en kan de warmtewisselaar 7 worden aangesloten op de toe- en 10 afvoerleidingen van het wisselaarmedium. De warmtewisselaar of warmtesonde 7 is omgeven door de warmtegeleidende grout 14, zie figuur 1H.

De boorkop 2 van de figuren 2A-E en 3A omvat een buisstuk 30 dat aan de buitenzijde is voorzien van twee diametraal reikende pennen 38a,b.

5 Het buisstuk vormt een kamer 39, waarin een floating valve of bal 40 heen en weer beweegbaar is, tussen de eindwand 37 en een balzitting 41. Op de eindwand is gelast een beitel 31 omvattend een paar beitelplaten 32a,b, die aan elkaar gelast zijn onder het tussen zich vrijhouden van doorgangen 35, welke met de kamer 39 verbonden zijn door doorgangen 36 in de eindwand 37. De 10 beitelplaten 32a,32b hebben een nagenoeg symmetrische vijfhoekige vorm, zoals van een huisje, waarbij van elke beitelplaat één schuine rand een beitelrand 33a,33b vormt. De beide platen steken met hun bodemzijde radiaal uit om axiaal achterwaarts gerichte steunvlakken 31a,31b. Doordat de beide platen iets onderling verschoven zijn ligt de andere schuine rand 33c,33d iets lager dan 15 de bijgevoegde beitelrand, anders gezegd in de schaduw daarvan, beschouwd in relatie tot de boorrotatierichting A. Aldaar, tussen de beide schuine randen 33a,c en 33b,d zijn gaten 34 voorzien, die de doorgangen 35 voortzetten, zodat vloeistof kan uittreden in de richting I.

Wanneer de hydraulische druk vóór de boorkop groter is dan de 20 druk van de vloeistof in de toevoer, dan wordt de bal 40 tegen de zitting 41 gedrukt en verdere instroming van vloeistof (met bodemmateriaal) in de richting J en K voorkomen.

De boorkop 2 kan, zoals weergegeven in de figuren 2A-C, worden samengevoegd met een boorkophouder 3, die aan het vooreind van een 25 hoorbuis bevestigd kan worden. De boorkophouder 2 is voorzien van verbindingsmiddelen voor samenwerking met de beitel 31 en de pennen 38a,b van de boorkop 2. De boorkophouder 3 is daartoe in de eindrand 50 voorzien van twee gleuven 51a,b, met elk een vooral axiaal gericht invoergedeelte 52a,b en een in omtreksrichting gericht opsluitgedeelte 53a,b, dat eindigt in een 30 stoprand 54a,b. Het opsluitgedeelte kan onder 90 graden ten opzichte van de buishartlijn S staan, of onder een kleine hoek naar achteren lopen, richting stoprand. De eindrand 50 omvat voorts randen 55a,55b die gelegen zijn in een vlak dat onder 90 graden tot de buishartlijn S staat. Schouders 56a,56b steken in axiale richting uit van de randen 55a,55b en vormen tangentiaal gerichte 35 aanslagvlakken.

Bij het plaatsen van de boorkop 2 in de houder 3 brengt men de pennen 38a,b in de gleuven 51 a,b, richting L, en draait men de boorkop 2 in 11 richting M, in de opsluitgedeelten 53a,b, totdat de pennen 38a,b bijna of geheel aankomen tegen de stopranden 54a,b, in ieder geval tot de beitelplaten 32a,b tegen de aanslagvlakken 56a,b aankomen. De axiale afstand S1 tussen opsluitgedeelte 53a,b en de randen 55a,b komt overeen met de axiale afstand 5 S2 tussen de pen 38a,b en steunvlak 31a,b. De boorkop 2 is dan op betrouwbare wijze op de houder 3 bevestigd, doch wel losmakelijk, indien de houder 3 in tegengestelde zin A’ wordt geroteerd. Bij het boren, rotatierichting A, is de verbinding zelfversterkend, waarbij de beitel 31 wordt gesteund door de schouder 56a,b.

10 Indien de opsluitgedeelten 53a,b de voornoemde kleine hoek innemen en S1>S2, kan een klemwerking worden gerealiseerd en zal de pen 38a,b op kleine afstand van het stopvlak 54a,b blijven.

De alternatieve uitvoering van boorkop 102 en boorkophouder 103 van de figuren 4A-C kenmerkt zich doordat een gedeelte van de beitel 131 zelf in 15 de gleuf 151a,b opgenomen wordt. De beitel 131 is daartoe voorzien van gaten 158a,b, waarin op passende, verschuifbare wijze een lip of vinger 157a,b gevormd aan de eindrand 150 van de houder 103 kan worden opgenomen. De beitelplaten 132a,b vinden tijdens het boren steun tegen stopvlak 156a,b.

In de uitvoering van de figuren 5A-C is de op het buisstuk 20 bevestigde pen 238a,b rechthoekig en is deze voorts tegen het steunvlak 231a,b gelast. De houder 203 is voorzien van gleuven 251 a,b, die in voorwaartse axiale richting worden begrensd door lippen 257a,b en in achterwaartse axiale richting begrensd worden door randen 255a,b. De lippen 257a,b eindigen in aanslagvlakken 256a,b. Bij het samenstellen brengt men de pennen 238a,b vóór 25 de invoergedeelten 252a,b en verplaatst men de boorkop 202 in richting L, totdat de pennen 238a,b tegen de randen 255a,b aankomen, Vervolgens roteert men de boorkop 202 in de richting M, totdat de beitel 231 tegen de aanslagvlakken 256a,b aankomt. De lip 257a,b kan hierbij een voor sterkte voldoende breedte in axiale richting hebben. De pennen 238a,b grijpen de randen van de gleuven 30 251 a,b over een aanzienlijke lengte aan.

De samengestelde plug 10/11 van figuren 6A,B heeft bovenaan met onderdeel 16 een aangrijppunt voor een gereedschap om de plug 11 binnen de buis te verplaatsen, mocht dat nodig zijn. Om te voorkomen dat de plug 11 ten opzichte van de buis omhoog beweegt in geval van een drukverschil over de 35 plug 11, is de plug 11 voorzien van een strook 17 met omgezette einden 17a,b die in de buiswand kunnen grijpen voor fixatie tegen opwaartse beweging.

In figuren 6A,B vormen de pluggen 10 en 11 een samenstel, dat 12 als één geheel kan worden gehanteerd. De plug 10 omvat een mantel 18 die voorzien is van een inwendige schroefdraad 19 en met een van zoekvlakken voorziene kern 20 een ringspleet 21 bepaalt voor opname van de wand van een warmtewisselaar.

5 In de figuren 7A en 7B is een voorbeeld van een op het boveneind van de ingevoerde buis 1 te bevestigen geleideinrichting of duw/drukinrichting 60 weergegeven, waarmee een warmtewisselaar 7 in het inwendige van de buis 1 kan worden gedrukt, richting E. De inrichting 60 omvat een buisstuk 61, dat bovenaan is voorzien van een huls 62 waarin een de in te voeren 10 warmtewisselaar aangrijpende rubber afdichtingsmanchet 62 is bevestigd. Aan de buitenzijde van het buisstuk 61 zijn drie armen 63a,63b (niet weergegeven in figuur 7A, in figuur 7B de armen 63,64 en 65) bevestigd, waarvan alleen de arm 64 om pen 66 kantelbaar is in de richtingen N. Boven de huls 62 zijn de armen elk voorzien van een wiel of rol 65, die alleen in de aangegeven richtingen 15 draaibaar zijn. De rollen 65 staan, in omtreksrichting beschouwd, op 120 graden ten opzichte van elkaar.

In gebruik wordt de inrichting 60 door middel van instelbare klempennen 69 klemvast op het boveneind van de buis 1 bevestigd, met ten opzichte van de buis 1 vaste uitrichting. Vervolgens brengt men het voorlopende 20 eind van de warmtewisselaar 7 bij de rollen 65, en stelt men met behulp van instelpen 67, waarvan het uiteinde 68 tegen het buisstuk steunt, de positie van de rol 65 op de arm 64 in de richting O in, opdat de gewenste aangrijping van de rollen 65 op de warmtewisselaar 7 wordt gerealiseerd. Door de instelling wordt een juiste positie van de warmtewisselaar 7 in ten opzichte van de doorsnede 25 van de buis 1 bevorderd.

De inrichting 60 kan ingezet worden als geleider, bijvoorbeeld wanneer men gebruik maakt van een heen en weer beweegbare duw- of drukinrichting, bijvoorbeeld aangebracht op de boormotor. Alternatief kan één of meer van de rollen 65 worden aangedreven, zie de inrichting 60’ in figuur 7B, 30 waarin de rol 65a op de vaste arm 65 aangedreven wordt door een op de arm 65 bevestigde motor. In dat geval kan een verdere druk/duwinrichting achterwege blijven.

In figuur 8 is een voorbeeld van een opstelling voor het toepassen van een werkwijze volgens de uitvinding weergegeven, waarbij de inrichting 80 35 een onderstel 81 en een bovenbouw 82 met daarop een uithouder 83 voor een voorraadrol 84 warmtewisselaar 7 omvat. De bovenbouw 82 draagt tevens een mast 85, die voorzien is van een geleiding 87 voor een boormotor 86, waarmee 13 de buis 1 in de grond kan worden ingebracht en ook weer kan worden verwijderd. In dit stadium is de toestand van figuur 1C bereikt en wordt de warmtewisselaar door de op de buis 1 bevestigde inrichting 60’ in de richting E ingevoerd.

5 De bovenstaande beschrijving is opgenomen om de werking van voorkeursuitvoeringen van de uitvinding te illustreren, en niet om de reikwijdte van de uitvinding te beperken. Uitgaande van de bovenstaande uiteenzetting zullen voor een vakman vele variaties duidelijk zijn die vallen onder de geest en de reikwijdte van de onderhavige uitvinding.

10 1 0 37 8 90

Claims

1. Werkwijze voor het in een bodem inbrengen van een langwerpig element, bijvoorbeeld een buisvormige geothermische warmtewisselaar, omvattend de volgende stappen: -het in een boorbeweging in de bodem invoeren van een boorbuis die daartoe 5 aan het ondereind voorzien is van een boorkop, -het tijdens de boorbeweging toevoeren van een vloeistof, in het bijzonder bentonietmengsel, door de ruimte binnen de boorbuis, -het invoeren van het langwerpig element in de ruimte binnen de boorbuis, -het losmaken van de boorbuis van de boorkop, io -het terugtrekken van de boorbuis onder het in de bodem houden van het langwerpig element.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de vloeistof wordt toegelaten ter plaatse van de boorkop uit te treden via een doorgang tussen het inwendige van de boorbuis en de ruimte buiten de boorkop, waarbij door middel 15 van een in de doorgang aangebrachte één-weg afsluiter een stroming van vloeistof van buiten de boorkop naar het inwendige van de boorbuis wordt voorkomen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de één-weg afsluiter een drijvende bal omvat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de vloeistof wordt toegelaten ter plaatse van de boorkop uit te treden via een doorgang tussen het inwendige van de boorbuis en de ruimte buiten de boorkop, waarbij de vloeistof door de boorkop heen afgegeven via gaten in de beitel van de boorkop, bij voorkeur in de directe nabijheid van de beitelrand, in het bijzonder direct 25 daarachter, beschouwd in boorrotatierichting, waarbij de gaten bij voorkeur openen in een in hoofdzaak voorwaartse richting.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij voor en tijdens het ontkoppelen de vloeistof op een verhoogde druk wordt gezet.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij voor 30 het voltooien van de invoering van het langwerpig element, bij voorkeur vóór aanvang van dat invoeren, de boorbuis met boorkop over een bepaalde afstand, bijvoorbeeld een meter, wordt teruggetrokken. 1 0 37 8 90

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij aan het eind van het invoeren van het langwerpig element het ondereind daarvan in aangrijping wordt gebracht met de boorkop.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij het ondereind van het 5 langwerpig element axiaal wordt gekoppeld met de boorkop.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij het ondereind van het langwerpig element tevens rotatievast wordt gekoppeld met de boorkop.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij voorafgaande aan en/of tijdens het terugtrekken van de hoorbuis de vloeistof io vervangen wordt door een vulmateriaal met een hogere dichtheid dan de vloeistof, in het bijzonder een groutmengsel, in het bijzonder vulmateriaal gekozen met het oog op stabiliteit van het boorgat na verwijderen van de hoorbuis en met een met het oog op de functie van warmtewisselaar gunstige warmtegeleidingscoëfficiënt, zoals warmtegeleidende grout met een 15 warmtegeleidingscoëfficiënt van meer dan 0,7, bij voorkeur meer dan 2,5.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tijdens het terugtrekken van de hoorbuis de vulling van de hoorbuis onder overdruk wordt gehouden die groter is dan de druk aan het ondereind van de hoorbuis.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, waarbij voorafgaande aan 2. het terugtrekken van de hoorbuis het boveneind van de hoorbuis wordt afgedicht met een plug, die voorzien is van een doorgang voor het vulmateriaal, waarbij de doorgang wordt aangesloten op een drukbron van vulmateriaal, waarbij, bij voorkeur, de plug daarbij ten opzichte van het langwerpig element op zijn plaats wordt gehouden, waartoe deze voorzien is van een glijafdichting tegen de 25 boorbuiswand.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 10-12, waarbij het vulmateriaal toegevoerd wordt via een op het boveneind van de boorbuis aangrijpende rotatiekop, waarbij bij het afnemen van het telkens bovenste boorbuisdeel dat boorbuisdeel wordt ontkoppeld van de rotatiekop, de toevoer 3. van het vulmateriaal tijdelijk wordt beëindigd en na het weer verbinden van de rest van de boorbuis met de rotatiekop de toevoer weer wordt hervat.

14. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het invoeren van het langwerpig element door uitoefening van duwkracht daarop plaatsvindt.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij de reactiekracht voor de duwkracht wordt overgedragen op de boorbuis.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij het invoeren van het langwerpig element plaatsvindt met behulp van een op de buitenzijde van het langwerpig element aangrijpende druk/duwinrichting.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij de drukinrichting heen en weer bewogen wordt met een invoertraject waarin de drukinrichting aangrijpt op 5 het langwerpig element en deze meevoert en een retourtraject waarin de drukinrichting ten opzichte van het langwerpig element terug beweegt.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij de drukinrichting op de boormotor is aangebracht.

19. Werkwijze volgens conclusie 16, 17 of 18, waarbij de drukinrichting io klemmend aangrijpt op de buitenzijde van het langwerpig element met drukrollen die slechts in één richting roteerbaar zijn.

20. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19, waarbij tijdens de retourslag van de drukinrichting de buitenzijde van het langwerpig element wordt tegengehouden terug te bewegen.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij het tegenhouden van het langwerpig element tegen terug bewegen wordt uitgevoerd met behulp van in één richting roteerbare geleiderollen.

22. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de geleiderollen plaatsvast ten opzichte van de hoorbuis worden opgestéld.

23. Werkwijze volgens conclusie 14, 15 of 16, waarbij de duw/drukinrichting bevestigd wordt op de hoorbuis en het langwerpig element door op de drukinrichting bevestigde rollen wordt geleid, waarbij althans één van de rollen aangedreven wordt.

24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarbij van althans één van de 25 rollen de afstand in radiale richting wordt ingesteld.

25. Werkwijze voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.

26. Inrichting voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde 30 beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.

27. Boorkopsamenstel voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.

28. Boorkopsamenstel voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen. \ 1 0 37 8-90