Brevet FR2472657A1 — publié le 19810703

La présente invention se rapporte à un dispositif servant à enfoncer dans le sol des échangeurs de chaleur de forme tubulaire, dans des trous réalisés par forage. Il est connu, pour utiliser la chaleur de la terre c'est-à-dire en géothermie, diintroduire horizontalement dans le sol, sur une profondeur de 1 à 2 mètres, des canalisations tubulaires servant d'échangeurs de chaleur. Etant donné qu'il faut cependant introduire dans le sol des longueurs considérables de canalisations tubulaires, il faudrait disposer d'une surface relativement grande pour permettre une mise en place. D'autre part, un inconvénient réside dans le fait que lorsqu'il y a déjà en place des jardins ou des cultures maraichères, ces dernières sont détruites par l'introduction des canalisations tubulaires dans le solo C'est pourquoi, on a de plus en plus tendance à enfoncer verticalement ou approximativement verticalement les échangeurs de chaleur dans le sol. Pour cela, on utilise des échangeurs de chaleur en forme de barre d1une longueurde 30 à 35 mètres qui fonctionnent généralement en circuit fermé.Un fluide caloporteur circule par un tube intérieur dans l'échangeur de chaleur et ressort par le section annulaire libre entre les deux tubes, en ayant prélevé la chaleur à la terre. Pour introduire ces échangeurs de chaleur en forme de barre dans le sol, on connait le procédé de forage avec injection d'eau Dans ce cas, on retirait le tube intérieur de l'échangeur de chaleur et l'on équipait la pointe,d'une tête d'injection ouverte comportant des aubes. Par la rotation permanente de ce système, de l'eau est introduite à pression par le haut à l'intérieur du tube. La matière chassée par l'injection d'eau dans le trou de forage s'échappe alors obligatoirement avec l'eau entre le sol et la paroi extérieure du tube, vers le haut pour se répandre ensuite sur la surface du sol. Un inconvénient de ce procédé réside dans le fait que par 11 évacuation vers le haut de la matière, entre la terre et la paroiXextdrieure du tube, un espace est forcément balayé par l'eau injectée qui entraîne un mauvais contact entre la terre et ladite paroi extérieure du tube. Même si l'on déverse ensuite de la matière dans cet intervalle, il n'est pas toujours possible d'éviter la formation de cavernes qui entrainent bien entendu une mauvaise transmission de la chaleur. Un autre inconvénient réside dans le fait que lorsqu'il existe déjà des cultures maraîchères sur place, ces dernières sont détruites par le rejet d'eau et par la matière résultant du forage qui se répand sur le sol. Le problème le plus important dans un tel procédé réside toutefois dans le fait que lorsque le tube a été introduit dans le sol, son extrémité inférieure doit être parfaitem ent étanche. Ceci constitue une opération très coûteuse et très longue il n'est d'autre part pas possible de contrôleur immédiatement l'existence d'une parfaite étanchéité Etant donné que lors de son introduction dans le sol, le tube doit être entraîné en rotation, il doit présenter pour ne pas subir de déformation en torsion, une épaisseur de paroi suffisamment épaisse, ce qui entraîne à nouveau une certaine inertie supplémentaire dans la transmission de chi eur entre la terre et le fluide caloporteur s'écoulant dans le tube. Le but de la présente invention est donc de oréer m dispositif qui permet de supprimer les inconvénients et difficultés précités. Conformément à l'invention, ce but est obtenu par le fait que les trous peuvent être réalisés par un procédé de sondage à pieux battus eut par le fait que les échangeurs de chaleur en forme de barre sont simultanément réalisés sous forme de sonde de carottage battues. Dans le dispositif conforme à l'invention, ai n'utilise ni eau ni dispositif mobile de rinçage si bien que, suivant une caractéristique importante , l'échangeur de chaleur ainsi utilisé peut être7dès le débutlrermé à sa partie inférieure et que le problème de son étanchéité ne se pose plus ultérieurement. Etant donné que les échangeurs de chaleur en forme de barre qui restent enfichés dans le sol, sont simultanément réalisés sous forme de sonde de carottages battues, il n'est pas nécessaire d'utiliser des appareils qui sont sinon nécessaires pour retirer ensuite lesdites sondes du sol. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, on propose que l'échangeur de chaleur en forme de barre soit formé d'éléments séparés, rapportés les uns aux autres et reliés les uns aux autres, que le premier élément porte un pointe de guidage et que l'on rapporte de manière amovible sur l'extrémité arrière desdits -éléments, pendant le processus d'enfoncement, à l'aide d'un adaptateur, un mouton ou une sonnette. Avantageusement, les moyens de jonction entre les éléments sont réalisés de telle manière qu'à cet emplacement, il n'y a aucune surépaisseur du diamètre extérieur des échangeurs de chaleur en forme de barre. Ceci est nécessaire pour obtenir un bon contact entre la terre et l'échangeur de chaleur. Sinon, lors du battage de l'échan- geur de chaleur dans le sol, en cas de présence d'une telle surépaisseur, le trou serait foré sur un diamètre plus grand et sur l'extension restante des échangeurs de chaleur, il resterait un intervalle qui entraînerait à son tour une altération de la transmission de chaleur. Une configuration avantageuse de l'invention réside dans le fait que pour relier les différents éléments les uns aux autres, leurs extrémités sont réaliseessous forme d'éléments filetés de forme conique et auto-étanches. Généralement, pour enfoncer des sondes de carottage battues, on utilise des appareils mécaniques. Pour pouvoir également utiliser ces appareils suivant la présente invention, on propose que le mouton ou la sonnette soit réalise de telle manière que l' puisse y relier le marteau d'une machine à battre de type déjà connu. Les machines à battre ou appareils batteurs sont relativement lourds. Pour éviter de les soulever manuellement à chaque nouvelle mise en place d'éléments, on propose, suivant une autre configuration de l'invention, que l'appareil batteur présentant une construction mobile du type en mât soit monté mobile en translation verticale dans un guidage forcé et que pour soulever verticalement ledit appareil, on utilise un treuil. Avantageusement, la constructionen mât précitée est montée sur un pieux de retenue pouvant être enfiché dans le sol. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donné3 uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - laligure 1 est une vue d'ensemble du dispositif. conforme à l'invention -la figure 2 illustre les moyens d'assemblage de deux éléments, dans une vue agrandie du détailfl de la figure 1; t - la figure 3 illustre dans une vue en coupe suivant la ligne II-E de la figure 1, la construction en mat précite. Aux figures 1, 2 et 3won a désigné les mêmes pièces par les mêmes chiffres de référence. La figure 1 montre en 1 un échangeur de chaleur en forme de barre formé d'éléments 2 et 3 qui sont reliés l'un à l'autre par l'intermédaîre d'un moyen dtassemblage 4. En 5 on a montré la pointe de guidage de forage et en 6 un adaptateur à l'aide duquel on peut fixer à l'extrémité de l'élément à enfoncer, le mouton 7. L'appareil batteur 8, dont le marteau 9 vient s'appliquer sur le mouton 7 est retenu par un flèche Il montre déplaçable verticalement sur une construction en mât 10. En 12,on a indiqué un treuil dont le câble 13 est relié par l'intermédiaire de poulies 14 et 15 à l'appareil 8 batteur.Par l'intermédaire d'un pieux de retenue 16 qui est enfoncé dans le sol 17 la construction de mit 10 est maintenue en place, A la figure 2, on a montré par un détail, les moyens d'assemblage 4. Les différents éléments de ltéchangeur de chaleur 1 en forme de barre comportent à leur première extrémité, un filets extérieur conique 8 et à leur autre extrémité, un filetage intérieur conique correspondant si bien que les différents éléments peuvent être assemblés l'un à l'autre par vissage. Cette configuration conique permet de supprimer la présence d'un joint pour les éléments à cet emplacement de jonction, une rigidité suffisante entre les éléments tubulaires à assembler étant cependant donnée dans ces zones comportant des encoches ou des filets. A la figure 3, on a représenté dans une vue en coupe suivant]aigneIII-IEde lafigure 1, la construction de mat 10. Cette construction se compose de deux profilés de bati 20 et 21 en forme de K à l'intérieur desquels la flèche Il peut être déplacée à l'aide de ses galets 22 et 23. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiqien R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif servant à enfoncer des échangeurs en forme de barre dans le sol dans des trous réalisés par un procédé de forage, caractérisé en ce que les trous sont formés par un procédé de sondage à pieux battuset en ce que les échangeurs de chaleur(1)en forme de barre sont simultanément réalisés sous forme de sondes de carottage battues. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur (1) sont formés de plusieurs éléments(2, 3)séparés, adaptés et reliés les uns aux autres, en ce que l'élément (2)le plus en avant comprend une tête de guidage(5)et en ce que sur l'extrémité arrière desdits éléments(2, 3)pendant l'opération de battage, onpeu-t rapporter de manière amovible un mouton(7)par l'intermédaire d'un adaptateur ( )- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de jonction(4)entre deux éléments(2, 3)sont réalisés de telle façon que dans cette zone, il n'y a aucune surépaisseur du diamètre extérieur de l'échangeur de chaleur(1)en forme de barre, 4.Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour assembler les différents éléments( 2, 3) les uns aux autres, leurs extrémités sont réalisées sous forme d'éléments fil (18, 19)de forme conique et assurant une auto-étanchéité. 50 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mouton(7)est réalisé de telle manière que l'on peut y raccorder le marteau ( 7 )d'un appareil batteur(S) de type connu, 6. Dispositi selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareIl batteur (8) est guidé sur une construction de mât (10)mobile et prévisible, en étant déplaçable verticalement dans un guidage forcé et'en ce que pour soulever verticalement l'appareil batteur(8) on a prévu un treuil à câble (12) 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la construction en mât(10)peut être rapportée sur un pieux de retenue(16)pouvant etre enfoncé dans le sol (17).