專利名稱：地源熱泵埋管裝置及埋管方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種施工設(shè)備及方法，具體是涉及一種地源熱泵埋管裝置及埋管方 法。
背景技術(shù)：
地源熱泵作為一種新型空調(diào)技術(shù)在節(jié)能減排方面發(fā)揮著重要作用，與常規(guī)空調(diào)技 術(shù)相比，主要區(qū)別在于地源熱泵以大地為儲能體進行熱量交換，這就需要在地下埋設(shè)換熱 管，地下埋管已成為地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的施工難點和投資重點，對于垂直埋管系統(tǒng)，現(xiàn)行施 工方案是先打井后埋管，埋管深度一般為6(Γ120米，打井直徑一般為15厘米，單井埋管數(shù) 為2根或4根，在土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的施工中很容易造成塌陷，影響施工進度和施工質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，解決上述的技術(shù)問題，提供一 種地源熱泵埋管裝置及埋管方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種地源熱泵埋管裝置，由傘狀爪形噴盤1、換熱管聯(lián)箱2、止推塊3、地源換熱管4、井 架5、井管吊頭6、升降機7、高壓水管8、高壓水泵9、井管10和水管扣環(huán)11構(gòu)成；所述井管 10為豎直安置，井管10的上端連接有的井管吊頭6與安裝在井架5頂部的升降機7的繩纜 相連；井管10的下端自下向上依次套裝有傘狀爪形噴盤1、換熱管聯(lián)箱2、止推塊3 ；所述的 高壓水管8的一端連接到置于地面的高壓水泵9，另一端連接到傘狀爪形噴盤1中，中間沿 程扣入套裝在井管10上的若干水管扣環(huán)11 ；所述的地源換熱管4連接到換熱管聯(lián)箱2。上述所述傘狀爪形噴盤1由噴頭12、高壓水支管13、井管頭14、高壓水管接頭15、 高壓水聯(lián)箱16和爪臂17組成，其中所述井管頭14為大小直徑的圓柱桶結(jié)構(gòu)，大小直徑圓 柱筒間由變徑錐筒連接，小直徑端與井管10下端螺紋連接，所述井管頭14的大直徑端的圓 周上均布設(shè)有若干活動連接的空腔爪臂17，所述爪臂17的末端安裝開有數(shù)個噴孔的噴頭 12 ；所述高壓水聯(lián)箱16安置在所述井管頭14的大直徑端之中，所述高壓水聯(lián)箱16圓周上 均布有與爪臂17數(shù)量相同并安裝于爪臂17內(nèi)與噴頭12相連的高壓水支管13，所述高壓 水聯(lián)箱16偏離中心的上平面安裝有高壓水管接頭15 ；所述噴頭12內(nèi)的噴孔方向與爪臂17 下水平面垂直并相互成向下擴散角。上述所述井管10由若干根長度和大小相同，且一端設(shè)有內(nèi)螺紋，另一端設(shè)有外螺 紋的鋼管套接而成。上述所述換熱管聯(lián)箱2為設(shè)有階梯中心孔的環(huán)形空腔桶形結(jié)構(gòu)。上述所述的爪臂17的數(shù)量為4飛只。上述所述的井管頭14的大直徑小于換熱管聯(lián)箱2的階梯中心孔小孔直徑。上述所述噴頭12內(nèi)的噴孔數(shù)量為3飛個。上述所述高壓水支管13與高壓水管8的管徑比為1:5 1:15。
上述所述噴頭12內(nèi)的噴孔孔徑與高壓水支管13的管徑比為l:l(Tl:20。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是 一種地源熱泵埋管裝置的埋管方法，包括的步驟為
1、將井架5平穩(wěn)支撐于埋管地面，井架5頂部升降機7的繩纜與井管吊頭6牢固連接， 將第一根鋼管通過螺紋與井管吊頭6連接并吊放到垂直地面位置，在鋼管下端套接固定止 推塊3;
2、按工程設(shè)計要求，將預(yù)定長度和根數(shù)的地源換熱管4與換熱管聯(lián)箱2的換熱管接頭 18焊接連接，并將換熱管聯(lián)箱2套入鋼管末端；
3、將傘狀爪形噴盤1通過井管頭14與鋼管末端螺紋連接，張開傘狀爪形噴盤1上所有 爪臂17，放置于埋管點；
4、按工程設(shè)計要求，將足夠長度的高壓水管8連通高壓水管接頭15和位于地面的高壓 水泵9，并在沿程扣入裝在井管10上的水管卡環(huán)11，開啟高壓水泵9，噴頭12中的高速水射 流切削土壤，水和土壤混合成泥漿溢流，井管所攜組件在重力作用下下沉，升降機7緩慢釋 放繩纜，當(dāng)井管吊頭6接近地面時續(xù)接另一根鋼管；
5、到達埋管深度后關(guān)閉高壓水泵8，升降機7起吊井管10，傘狀爪形噴盤1收攏(形狀 如圖4)并從換熱管聯(lián)箱中心孔抽出，至此，已將地源熱泵換熱管埋入預(yù)定位置。本發(fā)明的一種地源熱泵埋管機采用水力切削原理實現(xiàn)打井埋管一次完成，沒有常 規(guī)打井的旋轉(zhuǎn)機械，也避免了流沙層塌陷堵塞井孔而無法埋管的麻煩，對于土層地質(zhì)結(jié)構(gòu) 的地源熱泵埋管工藝得到了根本改進。


圖1為本發(fā)明構(gòu)造系統(tǒng)示意圖； 圖2為圖1中I局部放大圖3為為圖1中A-A剖視圖； 圖4為傘狀爪形噴盤1中的爪臂17的收攏狀態(tài)圖中1.傘狀爪形噴盤，2.換熱管聯(lián)箱，3.止推塊，4.地源換熱管，5.井架，6.井管吊 頭，7.升降機，8.高壓水管，9.高壓水泵，10.井管，11.水管扣環(huán)，12.噴頭，13.高壓水支 管，14.井管頭，15.高壓水管接頭，16.高壓水聯(lián)箱，17.爪臂，18.換熱管接頭，19.筋板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種地源熱泵埋管裝置及埋管方法作進一步說明。圖1所示，本發(fā)明的一種地源熱泵埋管裝置，采用水力切削原理實現(xiàn)打井埋管一 次完成，裝置由傘狀爪形噴盤1、換熱管聯(lián)箱2、止推塊3、地源換熱管4、井架5、井管吊頭6、 升降機7、高壓水管8、高壓水泵9、井管10和水管扣環(huán)11構(gòu)成；所述井管10為豎直安置，井 管10的上端與井管吊頭6螺紋連接，井管吊頭6與安裝在井架5頂部的升降機7的繩纜相 連；井管10的下端自下向上依次套裝有傘狀爪形噴盤1、換熱管聯(lián)箱2、止推塊3 ；所述的高 壓水管8的一端連接到置于地面的高壓水泵9，另一端連接到傘狀爪形噴盤1中，中間沿程 扣入套裝在井管10上的若干水管扣環(huán)11 ；按照工程設(shè)計所要求的埋管數(shù)和井深截取相應(yīng) 長度和數(shù)量的地源換熱管4并通過熱熔焊接法連接到換熱管聯(lián)箱2的換熱管接頭18。所述傘狀爪形噴盤1由噴頭12、高壓水支管13、井管頭14、高壓水管接頭15、高壓水聯(lián)箱16、爪 臂17和筋板19組成，其中所述井管頭14為大小直徑的圓柱桶結(jié)構(gòu)，大小直徑圓柱筒間由 變徑錐筒連接，小直徑端與井管10下端螺紋連接，所述井管頭14的大直徑端封裝端板，在 端板與筒壁連接部位的圓周方向上均勻開鑿4飛個可以插入爪臂17的槽，在每個槽的兩側(cè) 焊接筋板19，在筋板19中心打孔用于安置爪臂17的轉(zhuǎn)軸，所開槽道應(yīng)限制爪臂17以轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)在垂直向下與水平方向的90°空間內(nèi)活動；所述爪臂17為空心方管結(jié)構(gòu)，其一端安裝 噴頭12，另一端與噴孔出口面垂直的兩個側(cè)面打孔并將端面磨成以孔心為圓心的圓弧形， 將其插入井管頭14所開槽道并將兩側(cè)面孔洞對準(zhǔn)筋板19上的孔洞，在孔中裝上銷軸，裝配 位置應(yīng)使爪臂17水平時噴孔向下；所述噴頭12為可以鑲嵌在爪臂17端部的方形結(jié)構(gòu)，在 爪臂軸向鉆有進水孔并與3飛個垂直噴孔相連通，爪臂17水平時噴頭12內(nèi)的噴孔方向在 垂直面上并相互成向下擴散角，噴孔直徑應(yīng)為進水孔直徑的1/1(Γ /20 ；所述高壓水聯(lián)箱 16安置在所述井管頭14的大直徑端之中，所述高壓水聯(lián)箱16圓周上均布有與爪臂17數(shù)量 相同并安裝于爪臂17內(nèi)與噴頭12相連的高壓水支管13，所述高壓水聯(lián)箱16偏離中心的上 平面安裝有高壓水管接頭15，所述高壓水管接頭15向上穿過井管頭14上的變徑錐筒與高 壓水管8相連。 地源熱泵埋管裝置的埋管步驟
1、將井架5平穩(wěn)支撐于埋管地面，井架5頂部升降機7的繩纜與井管吊頭6牢固連接， 將第一根鋼管通過螺紋與井管吊頭6連接并吊放到垂直位置，在鋼管下部套接固定止推塊 3 ；
2、按工程設(shè)計要求，將預(yù)定長度和根數(shù)的地源換熱管4與換熱管聯(lián)箱2的換熱管接頭 18焊接，并將換熱管聯(lián)箱2套入鋼管末端；
3、將傘狀爪形噴盤1通過井管頭14與鋼管末端螺紋連接，張開傘狀爪形噴盤1上所有 爪臂17，放置于埋管點；
4、按工程設(shè)計要求，將足夠長度的高壓水管8連通高壓水管接頭15和位于地面的高壓 水泵9，并在沿程扣入裝在井管10上的水管卡環(huán)11，開啟高壓水泵9，噴頭12中的高速水射 流切削土壤，水和土壤混合成泥漿溢流，井管所攜組件在重力作用下下沉，升降機7緩慢釋 放繩纜，當(dāng)井管吊頭6接近地面時續(xù)接另一根鋼管；
5、到達埋管深度后關(guān)閉高壓水泵8，升降機7起吊井管10，傘狀爪形噴盤1收攏(形狀 如圖4)并從換熱管聯(lián)箱中心孔抽出，至此，已將地源熱泵換熱管埋入預(yù)定位置。
權(quán)利要求
1.一種地源熱泵埋管裝置，其特征在于裝置由傘狀爪形噴盤(1)、換熱管聯(lián)箱(2)、 止推塊(3)、地源換熱管(4)、井架(5)、井管吊頭(6)、升降機(7)、高壓水管(8)、高壓水泵 (9)、井管(10)和水管扣環(huán)(11)構(gòu)成；其中所述井管(10)為豎直安置，井管(10)的上端連 接有的井管吊頭(6)與安裝在井架(5)頂部的升降機(7)的繩纜相連；井管(10)的下端自 下向上依次套裝有傘狀爪形噴盤(1)、換熱管聯(lián)箱(2)、止推塊(3)；所述的高壓水管(8)的 一端連接到置于地面的高壓水泵(9)，另一端連接到傘狀爪形噴盤(1)中，中間沿程扣入套 裝在井管(10)上的若干水管扣環(huán)(11)；所述的地源換熱管(4)連接到換熱管聯(lián)箱(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述井管(10)由若干根長 度和大小相同，且一端設(shè)有內(nèi)螺紋，另一端設(shè)有外螺紋的鋼管套接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述換熱管聯(lián)箱(2)為設(shè)有 階梯中心孔的環(huán)形空腔桶形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述傘狀爪形噴盤(1)由噴 頭(12)、高壓水支管(13)、井管頭(14)、高壓水管接頭(15)、高壓水聯(lián)箱(16)和爪臂(17) 組成，其中所述井管頭(14)為大小直徑的圓柱桶結(jié)構(gòu)，大小直徑圓柱筒間通過變徑錐筒連 接，小直徑端與井管(10)下端螺紋連接，所述井管頭(14)的大直徑端的圓周上均布設(shè)有若 干活動連接的空腔爪臂(17)，所述爪臂(17)的末端安裝開有數(shù)個噴孔的噴頭(12)；所述高 壓水聯(lián)箱(16)安置在所述井管頭(14)的大直徑端之中，所述高壓水聯(lián)箱(16)圓周上均布 有與爪臂(17)數(shù)量相同并安裝于爪臂(17)內(nèi)與噴頭(12)相連的高壓水支管(13)，所述高 壓水聯(lián)箱(16)偏離中心的上平面安裝有高壓水管接頭(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述的爪臂(17)的數(shù)量為 4飛只。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述的井管頭(14)的大直 徑小于換熱管聯(lián)箱(2)的階梯中心孔小孔直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述噴頭(12)內(nèi)的噴孔數(shù) 量為3飛個。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述高壓水支管(13)與高 壓水管(8)的管徑比為1:5 1:15。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地源熱泵埋管裝置，其特征在于所述噴頭(12)內(nèi)的噴孔孔 徑與高壓水支管(13)的管徑比為1 10 1 20。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵埋管裝置的埋管方法，其特征在于包括的步 驟為步驟1 將井架(5)平穩(wěn)支撐于埋管地面，井架(5)頂部升降機(7)的繩纜與井管吊頭 (6)牢固連接，將第一根鋼管通過螺紋與井管吊頭(6)連接并吊放到垂直位置，在鋼管下端 固定套裝止推塊(3);步驟2 按工程設(shè)計要求，將預(yù)定長度和根數(shù)的地源換熱管(4)與換熱管聯(lián)箱(2)的換 熱管接頭(18 )焊接，并將換熱管聯(lián)箱(2 )套入鋼管下端；步驟3 將傘狀爪形噴盤(1)通過井管頭(14)與鋼管下端螺紋連接，張開傘狀爪形噴盤 (1)上設(shè)有的爪臂(17)放置于埋管點；步驟4:按工程設(shè)計要求，將足夠長度的高壓水管(8)連通高壓水管接頭(15)和位于地面的高壓水泵(9)，并在沿程扣入裝在井管(10)上的水管卡環(huán)(11)，開啟高壓水泵(9)，噴 頭(12)中的高速水射流切削土壤，水和土壤混合成泥漿溢流，井管(10)所攜組件在重力作 用下下沉，升降機(7)緩慢釋放繩纜，每當(dāng)井管吊頭(6)接近地面時續(xù)接另外一根鋼管；步驟5:到達埋管深度后關(guān)閉高壓水泵(8)，升降機(7)起吊井管(10)，傘狀爪形噴盤 (1)收攏并從換熱管聯(lián)箱(2)中心孔抽出，埋管完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地源熱泵埋管裝置及埋管方法，埋管裝置由傘狀爪形噴盤、換熱管聯(lián)箱、止推塊、地源換熱管、井架、井管吊頭、升降機、高壓水管、高壓水泵、井管和水管扣環(huán)組成。埋管方法是將井架平穩(wěn)支撐于地面，安裝井管，連接地源換熱管和連通高壓水路，開啟高壓水泵，噴頭中的高速水射流切削土壤，水和土壤混合成泥漿溢流，井管在重力作用下下沉，完成埋管。本發(fā)明采用水力切削原理實現(xiàn)打井埋管一次完成，不僅提高了施工進度和施工質(zhì)量，更主要的是解決了流沙層塌陷堵塞井孔而無法埋管的技術(shù)問題，從根本上改進了土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地源熱泵埋管工藝。
文檔編號E02D7/24GK102002949SQ20101054517
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者周云祥, 周根明, 陳育平 申請人:江蘇科技大學(xué)