一種地熱單井換熱系統的制作方法

本發明涉及地熱系統，具體為一種地熱單井換熱系統。

背景技術：

1、為了降低煤電資源的使用，為住宅等集中式供熱需求提供熱水等，現有技術多采用單井式的地熱換熱系統，從而實現住宅供熱的穩定性以及節能性，例如現有技術中公告號為cn112815557b的一種高效開采地熱資源的換熱套管裝置及地熱單井系統，換熱套管裝置設置在目標熱儲層段，包括鋼材套管和高效換熱部件，鋼材套管為主體結構，鋼材套管上設有換熱部件原孔位，用于安裝高效換熱部件；高效換熱部件采用導熱系數高于鋼材的材料制成，與換熱部件原孔位適配安裝，并進行密封處理；地熱單井系統包括外層的套管和內層的油管，套管與油管之間形成的環空作為注入井，油管作為采出井，套管為分段結構，其位于非目標熱儲層上的區段采用鋼材制成的普通套管，位于目標熱儲層上的區段采用換熱套管裝置。該發明高效換熱套管裝置位于目標熱儲層區段，應用于地熱資源開采時，增加換熱效率，提高地熱資源的利用率；

2、又例如公開號cn117704657a的一種地熱單井井下換熱器及自動回油換熱系統，在板殼式換熱器內部設置兩塊勻速板，并在勻速板上設置不同大小的通孔，從而保證進入每組板片間流體流速相同，流量相等，用于解決現有板殼式換熱器內部的不同板片間的流量分布不均而造成換熱性能下降的技術問題；同時為進一步降低地熱單井換熱系統的耗功進而提高取熱功率，在換熱系統中設置了自動回油單元，解決換熱系統中壓縮機的跑油問題。本發明滿足“取熱不取水”的要求，且能夠提高換熱器的換熱效率；同時解決了由于潤滑油不足造成的壓縮機損壞問題，自動回油單元的工作無需人工干預，降低人工維護的成本，大大減少維護的工作量，增強機組的可靠性；

3、上述現有技術方案的實施需要有地熱系統中流體流動的通道，而由于流體本身出于防凍等特性的考慮，其中會添加多種添加劑來增加防凍以及其他效果，這就導致系統與流體長時間接觸的地方容易產生積垢，而該類系統結構一般較長且不便于使內部水排空清理，因此定期的維護以及換熱系統清理工作會十分麻煩。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種地熱單井換熱系統，以解決上述背景技術中提出技術方案的實施需要有地熱系統中流體流動的通道，而由于流體本身出于防凍等特性的考慮，其中會添加多種添加劑來增加防凍以及其他效果，這就導致系統與流體長時間接觸的地方容易產生積垢，而該類系統結構一般較長且不便于使內部水排空清理，因此定期的維護以及管道清理工作會十分麻煩的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種地熱單井換熱系統，包括外側的套管以及包裹在其中的換熱系統本體，其中本體中還設置有用于清理本體內壁的清理組件，所述清理組件包含有環形分布且內部含有中空結構的活動板以及與活動板相連的清理機構，其中清理機構跟隨活動板在本體中移動、通過清理機構與本體內壁的刮擦對本體內壁進行清理，并且活動板跟隨本體內的動態水流向上移動、在水流靜止時下移。

3、作為優選進一步的方案，所述活動板上安裝有轉動機構，該轉動機構用于驅動清理機構在跟隨活動板垂直移動時同步轉動清理本體內壁。

4、作為優選進一步的方案，所述轉動機構包含有槳葉以及用于安裝槳葉的主軸，該主軸垂直分布且轉動安裝在活動板的軸線上，同時主軸的底端則與清理機構相連。

5、作為優選進一步的方案，所述活動板的邊緣處鑲嵌有滾輪，所述滾輪用于限制活動板沿著垂直于滾輪軸線的方向移動、并降低活動板的移動阻力。

6、作為優選進一步的方案，所述本體的頂端內壁還開設有容納槽，該容納槽的內徑大于本體的平均內徑，并且滾輪移動至容納槽的高度后、經由彈性件從活動板內部彈出并搭在容納槽中使活動板整體停止移動，同時容納槽處安裝有電控推桿、用于在水流停止流動時擠壓滾輪縮回活動板中。

7、作為優選進一步的方案，所述清理機構由完整的環狀結構、即外表面帶有膠條或刷毛的環體組成。

8、作為優選進一步的方案，所述清理機構包含有多個垂直或傾斜分布且相鄰彼此不閉合連接的清理板組成。

9、作為優選進一步的方案，所述槳葉的根部通過一軸轉動安裝在主軸的側壁上，該軸的內端安裝有垂直分布且位于主軸內部空間中的第一錐齒，該第一錐齒則與安裝在豎筒上且水平分布的的第二錐齒相嚙合，而轉動安裝在主軸內部的豎筒則與驅動機構相連，所述驅動機構用于在主軸向上移動觸頂后，帶動槳葉偏轉。

10、作為優選進一步的方案，所述驅動機構包含有位于主軸頂端的頂板，該頂板的下端面與豎桿的頂端固定連接，該豎桿的底端則滑動穿過主軸的頂壁并通過彈簧彈性滑動安裝在主軸中，同時豎桿的表面安裝有若干等角度分布的引導桿，該引導桿的末端滑動吻合在引導槽中，引導槽包含有首尾連通的豎槽和斜槽。

11、與現有技術相比，本發明的有益效果是：該地熱單井換熱系統，在換熱系統內部增設清理機構，同時清理機構能夠根據水流的流動來產生驅動力并實現多方向清理，適用于該類長直線分布的大直徑換熱系統的內部自動化清理，提高換熱系統的長時間使用后的水流輸送效果，有效避免積垢的大量殘留，具體的如以下內容所示：

12、1.在換熱系統中采用活動板以及清理機構，能夠配合水流的驅動實現清理機構整體在換熱系統內部的上下移動，從而利用這一換熱系統自帶的附屬結構來對換熱系統內壁進行有效清理；

13、進一步的，滾輪的使用能夠保證清理機構整體在換熱系統內部垂直方向上移動的穩定性，還能夠利用換熱系統自身設置的容納槽來對清理機構以及活動板進行暫時的收納、避免因換熱系統工作工程中水流的大小的變化導致清理機構反復上下移動，增加結構運轉的穩定性；

14、2.多組斷開式清理板的結構設計，能夠有效的降低清理組件在換熱系統內部移動過程中的阻力，并且能夠利用清理板的多維轉動來對換熱系統進行更加充分的內壁刮擦處理，避免存在清理死角；

15、進一步的，多組錐齒配合引導桿和引導槽的結構設計，能夠在清理機構以及活動板處于向上移動并移動至終點位置時，利用換熱系統頂壁或增設的凸出結構與頂板之間的擠壓力，實現槳葉傾斜方向的自動調整，使槳葉在一個上下移動流程中的轉向是相同的，但是利用其垂直移動方向的變化、實現清理機構同步轉動的無死角清理，且無需電控設備的參與，更符合換熱系統內部工作環境的要求。

技術特征：

1.一種地熱單井換熱系統，包括外側的套管（2）以及包裹在其中的換熱系統本體（1），其中本體（1）中還設置有用于清理本體（1）內壁的清理組件，其特征在于：所述清理組件包含有環形分布且內部含有中空結構的活動板（3）以及與活動板（3）相連的清理機構，其中清理機構跟隨活動板（3）在本體（1）中移動、通過清理機構與本體（1）內壁的刮擦對本體（1）內壁進行清理，并且活動板（3）跟隨本體（1）內的動態水流向上移動、在水流靜止時下移。

2.根據權利要求1所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述活動板（3）上安裝有轉動機構，該轉動機構用于驅動清理機構在跟隨活動板（3）垂直移動時同步轉動清理本體（1）內壁。

3.根據權利要求2所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述轉動機構包含有槳葉（5）以及用于安裝槳葉（5）的主軸（4），該主軸（4）垂直分布且轉動安裝在活動板（3）的軸線上，同時主軸（4）的底端則與清理機構相連。

4.根據權利要求3所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述活動板（3）的邊緣處鑲嵌有滾輪（6），所述滾輪（6）用于限制活動板（3）沿著垂直于滾輪（6）軸線的方向移動、并降低活動板（3）的移動阻力。

5.根據權利要求4所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述本體（1）的頂端內壁還開設有容納槽（8），該容納槽（8）的內徑大于本體（1）的平均內徑，并且滾輪（6）移動至容納槽（8）的高度后、經由彈性件（9）從活動板（3）內部彈出并搭在容納槽（8）中使活動板（3）整體停止移動，同時容納槽（8）處安裝有電控推桿（10）、用于在水流停止流動時擠壓滾輪（6）縮回活動板（3）中。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述清理機構由完整的環狀結構、即外表面帶有膠條或刷毛的環體（7）組成。

7.根據權利要求3-5任意一項所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述清理機構包含有多個垂直或傾斜分布且相鄰彼此不閉合連接的清理板（11）組成。

8.根據權利要求7所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述槳葉（5）的根部通過一軸轉動安裝在主軸（4）的側壁上，該軸的內端安裝有垂直分布且位于主軸（4）內部空間中的第一錐齒（12），該第一錐齒（12）則與安裝在豎筒（14）上且水平分布的的第二錐齒（13）相嚙合，而轉動安裝在主軸（4）內部的豎筒（14）則與驅動機構相連，所述驅動機構用于在主軸（4）向上移動觸頂后、帶動槳葉（5）偏轉。

9.根據權利要求8所述的一種地熱單井換熱系統，其特征在于：所述驅動機構包含有位于主軸（4）頂端的頂板（16），該頂板（16）的下端面與豎桿（15）的頂端固定連接，該豎桿（15）的底端則滑動穿過主軸（4）的頂壁并通過彈簧彈性滑動安裝在主軸（4）中，同時豎桿（15）的表面安裝有若干等角度分布的引導桿（17），該引導桿（17）的末端滑動吻合在引導槽中，引導槽包含有首尾連通的豎槽（19）和斜槽（18）。

技術總結
本發明屬于地熱系統領域，公開了一種地熱單井換熱系統，包括外側的套管以及包裹在其中的換熱系統本體，其中本體中還設置有用于清理本體內壁的清理組件，所述清理組件包含有環形分布且內部含有中空結構的活動板以及與活動板相連的清理機構，其中清理機構跟隨活動板在本體中移動、通過清理機構與本體內壁的刮擦對本體內壁進行清理。該地熱單井換熱系統，在換熱系統內部增設清理機構，同時清理機構能夠根據水流的流動來產生驅動力并實現多方向清理，適用于該類長直線分布的大直徑換熱系統的內部自動化清理，提高換熱系統的長時間使用后的水流輸送效果，有效避免積垢的大量殘留。

技術研發人員：張亮亮,賈佳,武瑞朋
受保護的技術使用者：山西轉型綜改示范區供熱有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13