一种应用于浅层地温能系统中便于下管的套管装置的制作方法

本实用新型属于地热空调技术领域，具体涉及一种应用于浅层地温能系统中便于下管的套管装置。

背景技术：

地热空调系统的原理就是通过安装在地下的系列地温收集器，从土壤中吸收能量，经过能量转换实现空调调节功能。“地热空调”有两种，一是利用热泵技术，把“恒温层”的地下水抽走，热量交换后再排回去；一种是土壤源热泵，利用浅层常温土壤或地下水中的能量作为能源，在地下埋管，吸收热能。在地下“恒温层”，温度一般稳定在18℃左右，地源热泵利用埋管温差传递，通过压缩机启动，能送上60℃的热水和8℃的冷水。

对于土壤源热泵系统，根据埋地换热器埋管方式的不同，分为水平埋管、垂直埋管和螺旋盘管。其中由于垂直埋管受地表环境温度影响最小，因此其系统稳定性和热交换效果最好。

垂直埋管系统的施工过程为，施做设定长度的钻孔，为了避免出现钻孔塌孔的现象，需要进行泥浆护壁；钻孔完成后，将泥浆换成清水，然后将U型循环PE套管下沉至钻孔中。但是，现有的垂直埋管技术要求埋深很深，一般均超过100米。由于套管为PE管，在向钻孔内下管时，由于粉土地层容易坍塌缩径，导致在含有粉土地层下管时，钻孔内的浮力较大；在将PE管下至30米时，粉土混合水的浮力已过高，人力难以下压，需借助专业机械向下施加作用力，而施力过程容易形成PE管损坏。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种应用于浅层地温能系统中便于下管的套管装置。

应用于机械向下施加作用力时对U型套管的一种保护牵引装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于浅层地温能系统中便于下管的套管装置，包括：

用于埋置于地下并形成供水回路的若干对U型管路，每对所述U型管路均包括进水管和出水管，所述进水管和所述出水管通过位于底端的循环端部连接；

用于在套管下沉时注入重力水以便于套管下沉的注水管，所述注水管的端部为盲端；

下沉套头，具有用以容纳所述U型管路循环端部和所述注水管的端部的空间，所述U型管路的循环端部和所述注水管的端部集成于所述下沉套头的所述空间内；

设置在所述下沉套头上方设定距离处的用以固定各所述U型管路和所述注水管的夹持件；

所述下沉套头由两个边侧部和一个中心部沿纵向拼装而成，所述中心部的截面中心处设有用以容纳所述注水管端部的孔洞，所述中心部的两侧与所述边侧部相应的拼接面上设有用以容纳所述U型管循环端部部分管体的第一U型凹槽，所述边侧部的拼接面上设有用以容纳所述U型管循环端部另一部分管体的第二U型凹槽，所述中心部和所述边侧部的拼接面上设有相互配合工作的连接件，所述中心部和所述边侧部拼接后在其拼接面上的所述第一U型凹槽和第二U型凹槽共同构成容纳U型管路循环端部的空间。

在套管装置中添加注水管，在下沉套管时，根据下沉深度不往注水管内注水，利用注水管内的重力水来平衡钻孔中护壁水对套管的浮力，避免套管在下沉中产生管道弯曲、不垂直和易打折的现象，大大提高下管的成功率，且施工方便，缩短施工时间，具有显著的社会效益和经济效益。

传统的U型管循环端部都是利用橡胶皮套将各管路包覆在一起，仅有固定的功能。利用金属材质的下沉套头来固定各管路，不仅对U型管循环端部起到很好的保护作用，避免其易磨损的缺点，延长了管路的使用寿命，而且金属材质的密度大，利用下沉套头自身的重力，就可以顺利的将管路下沉至钻孔底部，克服了传统套管下沉时易弯曲和易弯折的缺点，提高了沉管的成功率。

所述下沉套头的端部具有向中心倾斜的斜面，使下沉套头的端部呈顶部平缓的圆锥形，便于下沉。

每对U型管的所述进水管和所述出水管相邻设置，各所述U型管沿中心对称布置，便于套管下沉时均匀受力。

所述注水管为一根，布置在所述U型管的中心位置。

所述U型管为两对，四根管道布设在注水管的四周，结构稳定性最好。

所述夹持件包括用以穿过所述注水管的中心环，所述中心环的四周设有用以固定各所述进水管和所述出水管的夹持环，所述夹持环包括首尾对接的第一连接部和第二连接部。

所述夹持件的一侧沿管道的纵向设有一个金属保护架，所述金属保护架的外侧设有便于机械杆下压的支撑杆，所述支撑杆包括两个侧壁，和在底部连接两个所述侧壁的底部端板，其中位于内侧的侧壁与所述金属保护架焊接。机械杆向底部端板施力来下压沉管，而金属保护架可以对PE管起到很好的保护作用，避免施力过程中PE管的损坏。

所述保护架的长度为40-80cm。

所述夹持件采用金属材质，使加持件具有足够的强度和刚度，避免机械施力过程中造 成夹持件的变形和损坏。

所述夹持件为弹性体。

所述第一连接部包括一突出件，所述第二连接部包括用以容纳并卡紧所述突出件的弹性凹槽，所述突出件和所述弹性凹槽的相应接触面上设有相互配合的限制所述夹持环在连接部张开的单向棘齿。

由于夹持件具有一定的弹性，使用时，将夹持环掰开，将管路套入后再将夹持环的首尾连接。由于单向棘齿的设置，对不同直径的管道都可以使用夹持环来紧固，并避免松开。使用方便，成本低廉。

本实用新型的有益效果为：

利用便于下管的套管装置，可以有效避免套管下沉时出现管道弯曲、不垂直和易打折的现象，有利于套管迅速下沉，提高套管一次下沉的成功率，缩短施工时间。

附图说明

图1是套管下沉套头的结构示意图；

图2是金属保护架和支撑杆的结构示意图；

图3是金属保护架和支撑杆的连接示意图；

图4是下沉套头的截面示意图；

图5是下沉套头边侧部的横截面示意图；

图6是下沉套头中心部的横截面示意图；

图7是下沉套头中心部的侧视图；

其中，1、金属保护架，2、支撑杆，3、底板，4、夹持件，5、注水管，6、进水管，7、出水管，8、下沉套头，9、中心环，10、夹持环,11、孔洞，12、第一U型凹槽，13、第二U型凹槽，14、连接件，15、U型管通路。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步对本实用新型进行阐述，应该说明的是，下面的阐述仅是为了解释本实用新型，并不对本实用新型内容有所限制。

实施例1：

一种应用于浅层地温能系统中便于下管的套管装置，如图1-3所示，包括：用于埋置于地下并形成供水回路的两对U型管路，每对U型管路均包括进水管6和出水管7，进水管6和出水管7通过位于底端的循环端部连接。

在四根管道的中间设有一根注水管5，注水管5的端部为盲端。

U型管路的循环端部和注水管5的盲端通过下沉套头8固定。

下沉套头8由两个边侧部和一个中心部沿纵向拼装而成，中心部的截面中心处设有用以容纳注水管端部的孔洞11，中心部的两侧与边侧部相应的拼接面上设有用以容纳U型管循环端部部分管体的第一U型凹槽12，边侧部的拼接面上设有用以容纳U型管循环端部另一部分管体的第二U型凹槽13，中心部和边侧部的拼接面上设有相互配合工作的连接件14，中心部和边侧部拼接后在其拼接面上的第一U型凹槽12和第二U型凹槽13共同构成容纳U型管路循环端部的U型管通路15。

在下沉套头8上方20-80cm处设有用以固定各U型管路和注水管5的夹持件4。

夹持件4包括用以穿过注水管5的中心环9，中心环9的四周设有用以固定各进水管6和出水管7的夹持环10，夹持环10采用金属材质，使加持件具有足够的强度和刚度，避免机械施力过程中造成夹持件4的变形和损坏。夹持环10的首尾端通过螺丝连接。

沿管道的纵向设有一个金属保护架1，金属保护架1与夹持件4的一侧焊接固定。保护架的长度为40-80cm，可以对套管的底部起到很好的保护作用。

金属保护架1的外侧设有便于机械杆下压的支撑杆2，支撑杆2包括两个侧壁，其中位于内侧的侧壁与金属保护架1焊接，两个侧壁在底端通过底板3连接。

下管过程中，通过向注水管5内注入重力水来增加套管的自重，当粉土混合水的浮力较大时，利用机械杆向支撑杆2的底部端板施力来下压沉管，而金属保护架1可以对PE管起到很好的保护作用，避免施力过程中PE管的损坏。

实施例2：

一种应用于浅层地温能系统中便于下管的套管装置，其主体结构与实施例1相近，以下仅对区别处进行描述。

夹持件4为弹性体，具体的，由具有一定弹性的塑料制成。夹持件4的夹持环10由首尾相接的第一连接部和第二连接部构成。

其中，第一连接部包括一突出件，第二连接部包括用以容纳并卡紧突出件的弹性凹槽，突出件和弹性凹槽的相应接触面上设有相互配合的限制夹持环10在连接部张开的单向棘齿。

由于夹持件4具有一定的弹性，使用时，将夹持环10掰开，将管路套入后再将夹持环10的首尾连接。由于单向棘齿的设置，对不同直径的管道都可以使用夹持环10来紧固，并避免松开。使用方便，成本低廉。