本發(fā)明涉及一種用于將材料注入地下的工具，材料諸如為含碳的生物材料。該設(shè)備可以用于進(jìn)行碳封存。

背景技術(shù)：

1、在碳封存中，從碳循環(huán)中隔離出含碳材料，以減少循環(huán)中的碳量。碳封存可以是大氣中二氧化碳水平上升的(部分)解決方案，大氣中二氧化碳水平上升會帶來若干負(fù)面影響，熟知的例子是由于溫室效應(yīng)引起的氣候變化。眾所周知，植物吸收二氧化碳，并通過光合作用的過程將碳固定在其它分子中。植物通常會在較短的時間內(nèi)腐爛，從而將碳送回到碳循環(huán)中。通過隔離植物材料，可以防止碳返回循環(huán)，從而進(jìn)行碳封存。這種策略可以通過出售與封存的碳量相對應(yīng)的碳權(quán)來貨幣化。

2、當(dāng)然，碳封存可以使用任何非化石來源的含碳材料進(jìn)行。特別地，考慮優(yōu)選從植物獲得的生物材料。在本技術(shù)中，通過注入地下來封存材料。為此，該材料可以是液體或類似液體的物質(zhì)，即可以是可注射的。

3、將材料與碳循環(huán)隔離的一種方法是將該材料儲存在地下。然而，地下儲存可能是能源密集型、時間密集型的，需要大量的資本投資，或者不切實(shí)際和/或不經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明旨在至少部分緩解所述缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、該目的由本發(fā)明的工具實(shí)現(xiàn)，該工具包括底盤，底盤包括地面接觸裝置，例如車輪、滑動器或履帶，用于將底盤在移動方向上可移動地支撐在地面上，該工具還包括具有相應(yīng)注射裝置的至少一個框架，每個注射裝置由至少一個框架支撐，其中，至少一個框架在移動方向上相對于底盤可往復(fù)移動。

2、首先，本發(fā)明利用注射將材料帶入地下。注射具有需要移動的地面相對較少的優(yōu)點(diǎn)，從而使得注射成為在地下儲存材料的相對有效的方式。此外，注射可以使較大部分的表面保持完好無損。為了允許多次有效地注射材料，注射裝置由可移動工具承載，為此該可移動工具具有地面接觸裝置。為了允許工具在注射期間移動而不損害相對較大部分的表面，注射裝置設(shè)置在相對于底盤可移動的框架上。因此，工具在注射過程中能夠保持移動，即底盤能夠保持移動。框架可以相對于所述底盤在與移動方向相反的方向上移動，使得框架例如相對于地面基本上保持靜止。因此，注射可以從固定點(diǎn)進(jìn)行。注射后，框架可以相對于底盤向后移動。

3、需要注意的是，注射因此可以間歇地進(jìn)行。注射裝置可以配置成間歇注射。例如，注射裝置可以采用活塞和缸配置，其中，活塞的上下沖程與框架相對于底盤的移動同步，使得框架靜止時進(jìn)行注射，以及使得當(dāng)框架不是靜止時，加載注射裝置，同時框架相對于底盤向后移動。

4、工具還可以包括與框架和底盤連接的致動器，致動器被布置成在至少一個方向上相對于底盤移動框架。

5、使用致動器，可以獲得框架和底盤的適當(dāng)移動。致動器可以配置成在一個方向但不是該相反方向上移動框架。因此，框架可以相對于底盤在一個方向上自由移動，同時框架由致動器在另一個方向上間歇地驅(qū)動?？蚣茉谧杂梢苿臃较蛏系囊苿涌梢酝ㄟ^注射裝置接觸地面(從而充當(dāng)錨點(diǎn))獲得。當(dāng)然，也可以使用致動器(或不同致動器)相對于底盤在兩個方向上驅(qū)動框架。

6、適當(dāng)驅(qū)動框架的一種方法是框架和底盤通過拉伸元件連接，其中致動器配置成通過拉伸元件相對于底盤拉動所述框架。

7、因此，可以得到一種較輕的結(jié)構(gòu)。

8、該工具可包括沿移動方向觀察時縱向和/或橫向排列的多個這類框架。

9、因此，可以提高單個工具的注射能力。此外，當(dāng)注射裝置異相同步時，可以在多個注射裝置之間以相對恒定的總流量進(jìn)行注射。因此，該工具可以更有效地處理待被導(dǎo)入地下的不斷流入的材料。當(dāng)然，這種效果也可以通過在單個框架上安排多個注射裝置來實(shí)現(xiàn)。

10、該多個框架可以在其相對于底盤移動的方向上靜止布置，從而允許框架彼此布置的更靠近。

11、還可以使框架相對于彼此異相移動，從而平滑注射過程和/或與相對于底盤移動框架相關(guān)的任何能耗。

12、為了允許框架的異相移動，多個框架可以相對于底盤獨(dú)立移動。獨(dú)立移動框架允許適當(dāng)驅(qū)動框架以創(chuàng)建近乎連續(xù)的注射過程。框架也可以不獨(dú)立但異相地移動?？梢詾槠湓O(shè)置關(guān)聯(lián)框架移動的機(jī)制。該機(jī)制可以由機(jī)械連桿或電子控制驅(qū)動裝置組成，被配置成可實(shí)現(xiàn)所需的異相同步的框架移動。

13、需要注意的是，也可以在單個框架上布置多個(例如兩個)注射裝置和可選的關(guān)聯(lián)設(shè)備。

14、注射裝置可包括注射器針，注射器針可相對于框架在伸出位置和縮回位置之間往復(fù)移動，其中在伸出位置，注射器針延伸到超出地面接觸裝置，在縮回位置，注射器針未延伸到超出地面接觸裝置。

15、因此，可以將針插入地下和從地下縮回。當(dāng)針插入地下時，可以從針中噴出材料，以便在表面以下的距離處注入地下。當(dāng)針縮回時，注射器裝置可以與框架一起相對于地面移動，而不會損壞表面。

16、注射器針例如可以伸縮式地延伸，以實(shí)現(xiàn)上述的往復(fù)運(yùn)動。

17、在一個具體實(shí)施例中，注射器針包括在其自由端區(qū)域中的出口開口，出口開口設(shè)置在注射器針的一側(cè)。出口開口通?？梢栽O(shè)置在針的縱向端部，以便在針的縱向方向上進(jìn)行噴射。但是在本實(shí)施例中，為了使噴出材料在地下更好地分布，可以側(cè)向進(jìn)行噴射。在針的側(cè)面可以設(shè)置多個出口開口，如2個、3個或4個。

18、工具還可以包括壓力缸和活塞，壓力缸通過導(dǎo)管與注射裝置流體連接，活塞配置成與壓力缸協(xié)作以驅(qū)動流體通過導(dǎo)管。

19、壓力缸和活塞一起可產(chǎn)生足夠?qū)⒉牧献⑸涞降叵碌膲毫Α?/p>

20、實(shí)際上，活塞可以是液壓操作的。

21、壓力缸可以包括入口和與入口關(guān)聯(lián)的單向閥，單向閥允許通過入口流入壓力缸但不允許通過入口流出壓力缸。

22、在這種情況下，將材料送入壓力缸變得相對容易。特別地，填充壓力缸可以借助于或完全依靠活塞在氣缸中的運(yùn)動進(jìn)行，在填充行程期間(例如，上沖程)該活塞可以有效地吸入材料。

23、為了保證向注射裝置提供足夠的材料，可以設(shè)置泵(優(yōu)選轉(zhuǎn)子泵)，用于優(yōu)選地通過壓力缸向注射裝置提供材料。

24、轉(zhuǎn)子泵特別適合輸送本技術(shù)涉及的材料，而且不易磨損。

25、該工具還可以包括測量單元，其設(shè)置成用于測量注入地下的碳的量。測量單元可以設(shè)置在泵的下游。測量單元可以包括光譜測量設(shè)備和流量計，光譜測量設(shè)備配置成測量每單位材料的碳量，流量計配置成測量注入地下的材料量。流量計可以測量體積流量或質(zhì)量流量。

26、該工具還可以包括用于均質(zhì)化例如生物材料的加工機(jī)。

27、使用加工機(jī)，可以將原料加工成均質(zhì)物質(zhì)，從而能夠注射和/或使用泵輸送。

28、加工機(jī)可包括至少一個輥?zhàn)?，至少一個輥?zhàn)釉诰嚯x擠壓表面非零距離處延伸，以便擠壓至少一個輥?zhàn)优c擠壓表面之間的材料。

29、使用輥?zhàn)?，可以將足夠的壓力施加在材料上使其均勻化。該輥?zhàn)优c擠壓表面(也可以是輥?zhàn)拥臄D壓表面)之間保持非零距離可以提高能效，降低磨損，但當(dāng)距離足夠小時，不會影響均質(zhì)化的結(jié)果。

30、當(dāng)然，該工具還可以包括收割和/或收獲系統(tǒng)。因此，該工具可以是收獲、加工和注射材料的完整系統(tǒng)。因此，可以驅(qū)動工具穿過植物生長的土地。在注射過程中可以進(jìn)行收獲，從而得到一種高效系統(tǒng)。

31、該工具可以包括連接到底盤的用于沿該移動方向拉動工具的聯(lián)接器。因此，該工具適合通過例如牽引車或其他類型的原動機(jī)使用。作為替代，該工具本身可以包括聯(lián)接到底盤的原動機(jī)。該工具可以是自驅(qū)動的，即不需要人為操作。

32、本發(fā)明還涉及一種將材料注射到地下的方法，材料諸如含碳材料，例如生物源材料，包括：

33、a.在地面上沿移動方向移動底盤，同時在由底盤支撐的框架上承載注射裝置；

34、b.在步驟a期間，使框架相對于底盤在相反方向上移動，使得框架相對于地面靜止；

35、c.在步驟b期間，將材料注入地面以下的地層；和

36、d.步驟c之后，使框架相對于底盤沿移動方向移動。

37、該方法可以通過本文描述的工具執(zhí)行。該方法可以產(chǎn)生上述關(guān)于工具描述的優(yōu)點(diǎn)和效果。