用于安装地热换热器的方法和设备技术

本公开提供了一种安装地热换热器的方法和一种管切割工具。井眼在工地中被钻入到井眼目标深度，并且在期望的深度下将地热换热器插入该井眼中，然后固定在该井眼中。一旦换热器已被固定在井眼中，则换热器具有封闭的远端和开放的近端，并且在封闭的远端与开放的近端之间具有至少一个流体路径，其中安装流体被设置在流体路径中。在将换热器固定在井眼中之后并且在挖掘工地的紧挨地围绕井眼的那一部分之前，通过在每个流体路径中穿过开放的近端安装至少一个相应的内部密封件来临时密封换热器。对于每个流体路径，内部密封件都将被设置在相应的假设地基深度下方，并且能够继续紧挨地围绕井眼对工地进行挖掘。

Method and equipment for installation of geothermal heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
用于安装地热换热器的方法和设备
本专利技术涉及地热换热器，并且更具体涉及地热换热器的安装。
技术介绍
地热换热器是管(有时称为“管圈”)，其被安装在地下并且联接到建筑物的加热和/或冷却系统(例如HVAC系统)。来自建筑物加热/冷却系统的流体在管中循环，以与周围的地下基层交换热量。通常，环境空气和地下基层之间存在温度梯度；在夏季，基层通常比空气凉爽，而在冬季，基层通常比空气温暖。因此，热交换能够减少在建筑物内实现气候控制所需的能量输入。在安装地热换热器之前需要地热井眼。对于安装在尚未建造的建筑物下方的地热换热器，通常在建筑工地完成挖掘之后安装地热换热器。这避免了管圈干扰挖掘的问题，并且还避免了挖掘碎屑进入管并且阻碍流体流动通过管的风险。然而，这种方法要求在安装和测试地热换热器期间至少在井眼的区域周围延迟施工作业。
技术实现思路
在一个方面，本公开描述了一种安装地热换热器的方法。井眼在工地中被钻入到井眼目标深度，并且在钻入井眼之后，将地热换热器插入井眼中至所期望的换热器深度，然后在所期望的换热器深度下将地热换热器固定在井眼中。换热器可以是例如U形管圈，例如单U形管圈或多U形管圈，或者可以包括至少同心换热器的外管。一旦换热器已被固定在井眼中，则换热器具有封闭的远端和开放的近端，并且在封闭的远端和开放的近端之间具有至少一个流体路径，其中安装流体被设置在换热器的流体路径中。在将换热器固定在井眼中之后并且在挖掘工地的紧挨地围绕井眼的那一部分之前，通过穿过开放的近端在每个流体路径中安装至少一个相应的内部密封件，在封闭的远端和开放的近端之间临时密封换热器。对于每个流体路径，内部密封件将被设置在相应的假设地基深度下方。在一个优选实施方式中，在密封换热器之后，在最上面的密封件上方切割换热器，以在最上面的密封件上方产生换热器的至少一个密封件上方切割部分，并且移除换热器的每个密封件上方切割部分，并且在最下面的假设地基深度上方挖掘工地的紧挨地围绕井眼的那一部分。可选地是，在将换热器固定在井眼中之后并且在挖掘工地之前，可以测试换热器。在挖掘工地的紧挨地围绕井眼的那一部分之后，可以移除密封件，以将换热器连接到供应/返回管道。在一些优选实施例中，在将换热器固定在井眼中并暂时密封换热器期间，安装流体保留在换热器中。切割换热器并移除换热器的每个密封件上方切割部分可以在挖掘工地之前或在挖掘工地期间进行。在一些实施例中，在挖掘工地的紧挨地围绕井眼的那一部分期间，通过挖掘机械顺带地进行切割。切割换热器可以通过将管切割工具插入开放的近端然后从内部切割换热器来进行，例如通过使用专用的管切割工具。在另一方面，本公开描述了一种管切割工具。管切割工具包括：主体，该主体具有轴向延伸的外引导表面，该外引导表面适合于沿着管轴线沿着管的内部轴向引导主体，并且在主体的引导表面中具有臂凹槽，以及切割臂。切割臂具有枢轴端，该枢轴端具有凸轮表面，后边缘，切割边缘和与枢轴端相对的切割端，其中切割端具有沿切割边缘设置的切割头。臂凹槽具有设置在该臂凹槽中的止挡表面，并且切割臂在臂凹槽内以可枢转的方式在切割臂的枢轴端处联接到主体，以便能够相对于主体绕枢轴线枢转，该枢轴线基本平行于管轴线。切割臂能够在缩回位置和伸出位置之间枢转，在缩回位置，切割臂缩回到臂凹槽中，使得切割边缘面向止挡表面，在伸出位置，切割臂的切割端延伸超过引导表面，以露出切割头，并且凸轮表面接合止挡表面，以克服施加到切割头的力支撑切割臂。偏压构件作用在主体和切割臂之间，以将切割臂推压朝向伸出位置。在一些实施例中，主体的第一轴向端具有轴向对齐的驱动杆凹槽，该驱动杆凹槽具有螺纹，以用于以螺纹的方式接纳驱动杆。在一些特定实施例中，切割臂通过枢轴销以可枢转的方式联接到主体，该枢轴销穿过切割臂的枢轴端中的枢轴孔。枢轴销的第一端被接纳在臂凹槽的与驱动杆凹槽相同的轴向侧上的枢轴销凹槽中。枢轴销的第二端被接纳在衬套容座中，其中衬套被设置在衬套容座中，位于臂凹槽的与驱动杆凹槽相对的轴向侧上。衬套通过固定螺钉而被限制在衬套容座中，该固定螺钉以螺纹的方式被接纳在固定螺钉凹槽中，该固定螺钉凹槽位于臂凹槽的与驱动杆凹槽相对的轴向侧上。切割头可以适合于接纳面向切割边缘的刀片，或者可以具有面向切割边缘的一体式刀片。附图说明从以下参考附图的描述中，这些和其他特征将变得更加明显，其中：图1示出了根据本公开的一个方面的对井眼的钻孔；图2和图3示出了将地热换热器插入图1的井眼中；图4至图6示出了将图2和图3的换热器固定在图1的井眼中；图7示出了对图2和图3的换热器的临时密封；图8示出了在图7的最上面的密封件上方切割图2和图3的换热器；图9示出了移除图2和图3的换热器的密封件上方切割部分；图10和图11示出了挖掘工地的紧挨地围绕图1的井眼的那一部分；图12和图13示出了从图2和图3的换热器移除图7的密封件；图14和图15示出了图2和图3的换热器与HVAC系统的连接；图16是具有单U形管圈构造的说明性闭环地热换热器的剖视图；图17是具有双U形管圈构造的说明性闭环地热换热器的剖视图；图18是具有同心构造的说明性闭环地热换热器的剖视图；图19是根据本公开的一个方面的说明性管切割工具的透视图，示出了管切割工具的处于缩回位置的切割臂；图20是图19的管切割工具的透视图，示出了管切割工具的切割臂处于伸出位置；图21是图19的管切割工具的剖视图，其是沿图20中的线“图21-图21”截取的并且示出处于管内；图22是图19的管切割工具沿图21中的线“图22-图22”截取的剖视图，示出了处于缩回位置的切割臂；图23是图19的管切割工具沿图21中的线“图23-图23”截取的剖视图，示出了处于伸出位置的切割臂；图24是图19的管切割工具的俯视剖视图，示出了处于缩回位置的切割臂；图25是图19的管切割工具的俯视剖视图，示出了处于伸出位置的切割臂；图26是图19的管切割工具的第一侧视图，示出了处于缩回位置的切割臂；图27是与图26中的相同的侧视图，示出了处于伸出位置的切割臂；图28是图19的管切割工具的第二侧视图，示出了处于缩回位置的切割臂；和图29是与图28中的相同的侧视图，示出了处于伸出位置的切割臂。具体实施方式现在参考图1至15，其示出了根据本公开的一个方面的安装地热换热器的说明性方法。从图1开始，在工地102处，诸如在上面规划建造新建筑的基层104，井眼106在工地102中被钻入到井眼目标深度D。在所示实施例中，液压钻机110用于形成井眼106。液压钻机可以配备有例如单个，双重或声波顶部驱动器。可选地是，可以使用套管(未示出)来稳定覆盖层(通常多半由粘土，沙子和砾石组成)，并且如果碰到的话，则在基岩中钻凿出开孔(即没有套管)。在使用空气或泥浆旋转钻凿的情况下钻凿覆盖层之后，可以安装套管，或者可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安装地热换热器的方法，所述方法包括：/n在工地处，将井眼在所述工地中钻入到井眼目标深度；/n在钻入所述井眼之后，将地热换热器插入所述井眼至期望的换热器深度；/n在将所述换热器插入所述井眼后，将所述换热器固定在所述井眼中，处于所述期望的换热器深度；/n其中，当所述换热器已被固定在所述井眼中时：/n所述换热器具有封闭的远端和开放的近端；/n所述换热器在所述封闭的远端与所述开放的近端之间具有至少一个流体路径；并且/n安装流体被设置在所述换热器的每个流体路径中；和/n在将所述换热器固定在所述井眼中之后并且在挖掘所述工地的紧挨地围绕所述井眼的一部分之前，通过穿过所述开放的近端将至少一个相应的内部密封件安装于每个流体路径中而将所述换热器临时密封在所述封闭的远端与所述开放的近端之间，其中对于每个流体路径，所述至少一个内部密封件被设置在相应的假设地基深度下方。/n

【技术特征摘要】
20180914 US 16/131,1561.一种安装地热换热器的方法，所述方法包括：
在工地处，将井眼在所述工地中钻入到井眼目标深度；
在钻入所述井眼之后，将地热换热器插入所述井眼至期望的换热器深度；
在将所述换热器插入所述井眼后，将所述换热器固定在所述井眼中，处于所述期望的换热器深度；
其中，当所述换热器已被固定在所述井眼中时：
所述换热器具有封闭的远端和开放的近端；
所述换热器在所述封闭的远端与所述开放的近端之间具有至少一个流体路径；并且
安装流体被设置在所述换热器的每个流体路径中；和
在将所述换热器固定在所述井眼中之后并且在挖掘所述工地的紧挨地围绕所述井眼的一部分之前，通过穿过所述开放的近端将至少一个相应的内部密封件安装于每个流体路径中而将所述换热器临时密封在所述封闭的远端与所述开放的近端之间，其中对于每个流体路径，所述至少一个内部密封件被设置在相应的假设地基深度下方。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在密封所述换热器之后，在所述至少一个密封件中的最上面的一个密封件上方切割所述换热器，以产生所述换热器的至少一个密封件上方切割部分；
在切割所述换热器之后，移除所述换热器的每个密封件上方切割部分并且挖掘所述工地的紧挨地围绕所述井眼的所述一部分；
其中挖掘所述工地的紧挨地围绕所述井眼的所述一部分是在所述假设地基深度的最下面的上方；和
在挖掘所述工地的紧挨地围绕所述井眼的所述一部分之后，移除所述密封件，用于将所述换热器连接到供应/返回管道。


3.根据权利要求2所述的方法，其中切割所述换热器并且移除所述换热器的每个密封件上方切割部分是在挖掘所述工地之前进行的。


4.根据权利要求2所述的方法，其中切割所述换热器是通过将管切割工具插入所述开放的近端并且从内部切割所述换热器来执行的。


5.根据权利要求2所述的方法，其中切割所述换热器并且移除所述换热器的每个密封件上方切割部分是在挖掘所述工地期间进行的。


6.根据权利要求5所述的方法，其中通过使用专用管切割工具进行切割。


7.根据权利要求5所述的方法，其中在挖掘所述工地的紧挨地围绕所述井眼的所述一部分期间，通过挖掘机械顺带地进行切割。


8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在将所述换热器固定在所述井眼中并且在挖掘所述工地之前，测试所述换热器。


9.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述换热器固定在所述井眼中并且临时...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯坦利·雷兹玛，
申请(专利权)人：吉索斯能源公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA