DE1259157B

DE1259157B - Pressure-dependent shut-off valve that responds above and below a normal working pressure

Info

Publication number: DE1259157B
Application number: DEW31672A
Authority: DE
Inventors: William J Baker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-11-14
Filing date: 1962-02-13
Publication date: 1968-01-18

Description

Druckabhängiges Absperrventil, das ober- und unterhalb eines Normalarbeitsdrucks anspricht Zusatz zur Anmeldung: W 30421 XIIl47 g -Auslegeschrift 1253 536 Die Erfindung bezieht sich auf ein durch ein Druckmittel gesteuertes Absperrventil mit einem Differentialkolben, dessen kleinere Seite der Durchflußleitung und dessen größere Seite einer durch ein erstes Hilfsventil verschließbaren Steuerleitung zugewandt ist, und mit einem zweiten Hilfsventil, das bei geschlossenem erstem Hilfsventil dem Druckabbau an der größeren Seite des Differentialkolbens dient, wobei das erste Hilfsventil geöffnet ist, falls der Druck des Druckmittels entweder über oder unter einem Normalarbeitsdruck liegt, und wobei bei geschlossenem erstem Hilfsventil das zweite Hilfsventil geöffnet ist, wenn der Normalarbeitsdruck erreicht ist, so daß der Differentialkolben zum Öffnen der Durchflußleitung bewegt wird.Pressure-dependent shut-off valve that is above and below a normal working pressure responds addition to registration: W 30421 XIIl47 g -Auslegeschrift 1253 536 The invention refers to a shut-off valve controlled by a pressure medium with a differential piston, whose smaller side of the flow line and whose larger side is a through a first auxiliary valve facing closable control line, and with one second auxiliary valve, which starts the pressure reduction when the first auxiliary valve is closed the larger side of the differential piston is used, with the first auxiliary valve open if the pressure of the pressure medium is either above or below a normal working pressure is, and when the first auxiliary valve is closed, the second auxiliary valve is opened is when the normal working pressure is reached, so that the differential piston to Opening the flow line is moved.

Das Absperrventil nach der Erfindung soll bei einem Druck oberhalb und unterhalb eines vorgegebenen Wertes selbsttätig schließen. Die bei derartigen Absperrventilen auftretende Nachfolgeträgheit stellt einen unerwünschten Nachteil dar, der verringert werden muß. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnte Nachfolgeträgheit des druckmittelbetätigten Absperrventils zu verringern und die Funktionssicherheit zu erhöhen.The shut-off valve according to the invention should be at a pressure above and close automatically below a specified value. The ones like that Sluggishness of shut-off valves presents an undesirable disadvantage that needs to be reduced. It is the object of the present invention to address the aforementioned To reduce succession inertia of the pressure-actuated shut-off valve and the To increase functional reliability.

Für diese Aufgabe ist nach der Hauptpatentanmeldung eine Lösung vorgeschlagen worden, die mit elektrischen Mitteln arbeitet. Bei dieser Anordnung öffnet ein Druckmeßgerät als Geber über einen Steuerschalter ein erstes Hilfsventil, wenn der Druck im Strömungsmedium von dem Sollwert abweicht. Mittels eines Steuerschalters wird ein zweites Hilfsventil beim Erreichen des Normaldruckes geöffnet. Die vorgeschlagene Lösung ist auf elektrische Schalteinrichtungen angewiesen, die von Hand betätigt werden.A solution to this problem is proposed according to the main patent application which works with electrical means. With this arrangement, a pressure gauge opens as a transmitter via a control switch, a first auxiliary valve when the pressure in the flow medium deviates from the setpoint. A second auxiliary valve is activated by means of a control switch open when normal pressure is reached. The proposed solution is to electrical Switching devices instructed, which are operated by hand.

Demgegenüber wird die geschilderte Aufgabe entsprechend der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Hilfsventile durch einen Druck in die Schließ- und Offenstellung verschoben werden und daß Steuerventile, die auf Druck ansprechen, die Beaufschlagung der Hilfsventile steuern.In contrast, the task described is in accordance with the present Invention achieved in that the auxiliary valves by a pressure in the closing and open position are shifted and that control valves that respond to pressure, control the loading of the auxiliary valves.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung ist beispielsweise an Hand der Zeichnungen näher erläutert: F i g. 1 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Ventils an einem Bohrloch mit einer im Schnitt dargestellten Steuereinrichtung; F i g. 2 zeigt das erfindungsgemäße Absperrventil im Schnitt; F i g. 3 ist ein Ausschnitt aus F i g. 2 in vergrößertem Maßstab. Nach F i g. 1 steht der auf das Bohrloch aufgesetzte und mit Handventilen versehene Stutzen über eine Zweigleitung 4 mit einer Auslaßleitung 7 in Verbindung. Zwischen die Zweigleitung 4 und die Auslaßleitung 7 ist ein Absperrventil V geschaltet, dessen unterer Gehäuseteil 11 die Verbindung zwischen beiden Leitungen bildet.The invention is explained in more detail using the drawings, for example: F i g. 1 shows the application of the valve according to the invention to a borehole a control device shown in section; F i g. 2 shows the inventive Shut-off valve in section; F i g. 3 is an excerpt from FIG. 2 in enlarged Scale. According to FIG. 1 is the one placed on the borehole and with manual valves provided nozzles via a branch line 4 with an outlet line 7 in connection. A shut-off valve V is connected between the branch line 4 and the outlet line 7, whose lower housing part 11 forms the connection between the two lines.

Das Absperrventil V wird durch eine mit 10 bezeichnete Steuereinrichtung selbsttätig in Abhängigkeit vom Druck in der Auslaßleitung 7 gesteuert. Hierzu ist nach F i g. 1 eine an sich bekannte Anordnung mit Kolben-Zylinder-Einheiten 82 und 83 vorgesehen, wobei die Einheit 82 bei Unterdruck und die Einheit 83 bei Überdruck das Ventil V schaltet. Die Kolben 85 dieser Einheiten sind jeweils federbeaufschlagt und betätigen über Stifte 88 eine Schieberstange 91, die ihrerseits über ein Zwischenstück 95 auf eine Membran 94 wirkt. Die Membran 94 teilt eine Gehäusekammer 93, deren Oberteil mit einer zum Ventil V führenden Steuerleitung 108 in Verbindung steht. Diesem Kammerteil wird außerdem über eine Leitung 106 von einer Druckluftquelle S über einen Druckregler PR Druckluft zugeführt. An Stelle der Druckluft könnte auch über einen entsprechenden Speicher der Druck des Bohrlochgases hierfür verwendet werden.The shut-off valve V is controlled by a control device denoted by 10 controlled automatically as a function of the pressure in the outlet line 7. This is according to FIG. 1 a known arrangement with piston-cylinder units 82 and 83 is provided, the unit 82 at negative pressure and the unit 83 at overpressure the valve V switches. The pistons 85 of these units are each spring-loaded and actuate a slide rod 91 via pins 88, which in turn via an intermediate piece 95 acts on a membrane 94. The membrane 94 divides a housing chamber 93, the Upper part is connected to a control line 108 leading to valve V. This one Chamber part is also via a line 106 from a compressed air source S via compressed air is supplied to a pressure regulator PR. Instead of the compressed air could also use a corresponding memory of the pressure of the borehole gas can be used for this.

Am Zwischenstück 95 ist ein federbelastetes überdruckventi198 gehaltert, das die Verbindung zwischen beiden Kammern herstellen kann. über eine Stange 103 wird eine weitere Membran 104 betätigt, die eine Kammer 100 teilt. Der obere Kammerteil steht über eine Bohrung 105 mit der Außenluft in Verbindung. Ein Kanal 102 verbindet den Kammerunterteil der Kammer 100 mit dem Kammeroberteil der Kammer 93.A spring-loaded overpressure valve 198 is mounted on the intermediate piece 95, that can establish the connection between the two chambers. via a rod 103 Another membrane 104, which divides a chamber 100, is actuated. The upper part of the chamber is in communication with the outside air via a bore 105. A channel 102 connects the chamber lower part of the chamber 100 with the chamber upper part of the chamber 93.

Die jeweils den Federn abgewandten Seiten der Kolben 85 sind über Leitungen 83' und 82' an die Auslaßleitung 7 angeschlossen.The sides of the pistons 85 facing away from the springs are over Lines 83 'and 82' are connected to the outlet line 7.

Bei auftretendem Überdruck wird also die Stange 91 so weit nach oben bewegt, bis das Überdruckventil 98 die Druckluftzufuhr sperrt. Bei weiterer Aufwärtsbewegung öffnet das Ventil 93 die Verbindung zwischen Ober- und Unterteil der Kammer 93. Der Kammerunterteil steht mit der die Einheiten 82 und 83 enthaltenden Kammer und über diese über eine Öffnung 92 mit der Umgebungsluft in Verbindung, so daß der Druck in der Steuerleitung 108 auf den Umgebungsdruck abfällt. Entsprechendes geschieht bei auftretendem Unterdruck, denn in diesem Fall bewegt sich der Kolben der Einheit 82 auf Grund der auf den Kolben wirkenden Federkraft nach oben, so daß das Ventil 98 in gleicher Weise betätigt wird. In der Steuerleitung kann außerdem noch ein beispielsweise ferngesteuertes Ventil 108 b zur willkürlichen Betätigung des Ventils V vorgesehen sein.When an overpressure occurs, the rod 91 is therefore moved upward until the overpressure valve 98 blocks the supply of compressed air. With further upward movement, the valve 93 opens the connection between the upper and lower parts of the chamber 93. The lower chamber part is in communication with the chamber containing the units 82 and 83 and via this through an opening 92 with the ambient air, so that the pressure in the control line 108 drops to ambient pressure. The same happens when a negative pressure occurs, because in this case the piston of the unit 82 moves upwards due to the spring force acting on the piston, so that the valve 98 is actuated in the same way. In addition, a remote-controlled valve 108 b for arbitrary actuation of the valve V can also be provided in the control line.

F i g. 2 zeigt den Aufbau des Absperrventils V im einzelnen. Die an das Ventilgehäuse 11 angeschlossenen Zufluß- und Abflußstutzen 4 a und 5 a haben Kanäle 19 und 21, in deren Verlängerung die entsprechenden Kanäle im Ventilgehäuse liegen. Eine durchbohrte Büchse 15 im Gehäuse 11 bildet den Führungszylinder für einen Differentialkolben MV und gleichzeitig bei 22 einen Sitz für die an dessen kleiner Seite angeschraubte Dichtung 23. Die große Seite 29 des Differentialkolbens MV ist in einer Zylinderbohrung 28 eines an das Ventilgehäuse 11 anschließenden Gehäuses 26 geführt.F i g. 2 shows the structure of the shut-off valve V in detail. The inflow and outflow nozzles 4 a and 5 a connected to the valve housing 11 have channels 19 and 21, in the extension of which the corresponding channels are located in the valve housing. A pierced bush 15 in the housing 11 forms the guide cylinder for a differential piston MV and at the same time a seat at 22 for the seal 23 screwed onto its smaller side. The large side 29 of the differential piston MV is in a cylinder bore 28 of a housing 26 adjoining the valve housing 11 guided.

In dem Gehäuse 26 befinden sich ferner Hilfsventile CP und RP, die der Steuerung des Differentialkolbens MV dienen. Dem Hilfsventil CP wird der Druck des abzusperrenden Mediums über einen Einlaß 71 und eine Leitung 68 zugeführt. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Ventils CP wird dann das Druckmittel der großen Seite des Differentialkolbens MV über eine Leitung 59 zugeführt und gelangt außerdem über eine Leitung 59 b zum Hilfsventil RP. In Abhängigkeit von der Stellung dieses Hilfsventils wird dann die Leitung 59 b an einen Auslaß 59 d angeschlossen.In the housing 26 there are also auxiliary valves CP and RP, which are used to control the differential piston MV . The pressure of the medium to be shut off is fed to the auxiliary valve CP via an inlet 71 and a line 68. Depending on the switching position of the valve CP, the pressure medium is then fed to the large side of the differential piston MV via a line 59 and also reaches the auxiliary valve RP via a line 59 b. Depending on the position of this auxiliary valve, the line 59 b is then connected to an outlet 59 d.

In F i g. 2 sind die Zylinder der Hilfsventile sichtbar, in denen ihre Kolben gleiten. Die Kolbenstangen sind durch Druckfedern 38 und 38' beaufschlagt und mit 62 und 62' bezeichnet.In Fig. 2 the cylinders of the auxiliary valves are visible in which their pistons slide. The piston rods are acted upon by compression springs 38 and 38 ' and denoted by 62 and 62 '.

Die Betätigung der Hilfsventile CP und RP erfolgt durch Kolben 61 und 61', die in Zylinderbohrungen 64 und 64' in einem Gehäuseteil 65 geführt sind. Schrauben 68 halten Kopfplatten 67 und 66 des Gehäuseteiles 65 sowie einen Flansch 74 eines glockenförmigen Gehäuses 71 zusammen. Eine Kolbenstange 77 des Differentialkolbens MV ist mit einem in dem glockenförmigen Gehäuse 71 angeordneten Kolben 76 verbunden. Der Raum unterhalb dieses Kolbens 76 steht über einen Auslaß 108' mit der Leitung 108 der Steueranordnung 10 (vgl. F i g. 1) in Verbindung. Bohrungen 61a und 61b verbinden außerdem die Räume oberhalb der Kolben 61 und 61' mit diesem Raum.The auxiliary valves CP and RP are actuated by pistons 61 and 61 'which are guided in cylinder bores 64 and 64' in a housing part 65. Screws 68 hold head plates 67 and 66 of housing part 65 and a flange 74 of a bell-shaped housing 71 together. A piston rod 77 of the differential piston MV is connected to a piston 76 arranged in the bell-shaped housing 71. The space below this piston 76 is connected to the line 108 of the control arrangement 10 (see FIG. 1) via an outlet 108 '. Bores 61 a and 61 b also connect the spaces above the pistons 61 and 61 'with this space.

Eine den Kolben 76 in Schließrichtung des Differentialkolbens belastende Feder 78 ist im Oberteil des Gehäuses 71 angeordnet und umgibt eine Stange 79, die ihrer Führung dient und von einem Stopfen 80 gehaltert ist, der mit einer mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Öffnung 81 versehen ist.A loading the piston 76 in the closing direction of the differential piston Spring 78 is arranged in the upper part of the housing 71 and surrounds a rod 79 which serves their leadership and is supported by a plug 80, which is connected to the Ambient air communicating opening 81 is provided.

Die Kolbenstange 77 ist durch eine Dichtung 77a in der Platte 66 hindurchgeführt.The piston rod 77 is passed through a seal 77a in the plate 66.

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab den Aufbau der Hilfsventile im einzelnen. Außerdem sind in F i g. 3 noch Auslässe 69 und 69' für die unterhalb der Kolben 61 und 61' liegenden Kammern deutlicher zu erkennen.F i g. 3 shows the structure of the auxiliary valves on an enlarged scale in detail. In addition, in FIG. 3 still outlets 69 and 69 'for the ones below the piston 61 and 61 'lying chambers can be seen more clearly.

Die Hilfsventile CP und RP haben einen ähnlichen Aufbau, wobei der Kolben des HilfsventilsRP gegenüber demjenigen des Hilfsventils CP kopfstehend angeordnet ist. Dementsprechend wurden einander entsprechende Teile der Hilfsventile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei die Bezugszeichen des Hilfsventils RP mit einem ' versehen wurden. Der Strömungsverlauf ist durch Pfeile angedeutet.The auxiliary valves CP and RP have a similar structure, the The piston of the auxiliary valve RP is arranged upside down in relation to that of the auxiliary valve CP is. Accordingly, corresponding parts of the auxiliary valves became the same Provided reference numerals, the reference numerals of the auxiliary valve RP with a ' were provided. The course of the flow is indicated by arrows.

Jeder Kolben 34 bzw. 34' der Hilfsventile ist mit einem axial verlaufenden Kanal 53 bzw. 53' versehen, in den nach außen führende Querkanäle 54, 54' und 55, 55' münden. Über Ringkanäle in den Zylindern steht der Querkanal 55 des Hilfsventils CP mit der Leitung 59 und der Querkanal 55' des Hilfsventils RP mit der Leitung 59 b in jeder Schaltstellung in Verbindung. Die Querkanäle 54 und 54' sind über Dichtungen 43 und 43', die von entsprechenden Ringflanschen der Kolben übergriffen werden, abschaltbar und sind bei Offenstellung an die Zufuhrleitung 68 bzw. an den Auslaß 59 d angeschlossen.Each piston 34 or 34 'of the auxiliary valves is provided with an axially extending channel 53 or 53' into which outwardly leading transverse channels 54, 54 'and 55, 55' open. The cross channel 55 of the auxiliary valve CP is connected to the line 59 and the cross channel 55 'of the auxiliary valve RP to the line 59 b in each switching position via ring channels in the cylinders. The cross channels 54 and 54 'are seals 43 and 43', which are overlapped by corresponding annular flanges of the pistons, can be switched off, and d are connected in the open position to the supply line 68 and to the outlet 59th

Die Zylinder der Hilfsventile sind aus einzelnen in ihrem Innendurchmesser den Kolben angepaßten Buchsen aufgebaut. Eine entsprechende Buchse umgreift jeweils die Federn 38 und 38' sowie einen in den Kolben eingeschraubten Spitzflansch für die Federn.The cylinders of the auxiliary valves are made up of individual ones in their inner diameter the piston adapted bushes built. A corresponding socket engages around each the springs 38 and 38 'and a pointed flange screwed into the piston for the feathers.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Der Kammer unterhalb des Kolbens 76 und den Kammern oberhalb der Kolben 61 und 61' wird über den Einlaß 108' der von der Steuereinrichtung 10 (F i g. 1) gelieferte Druck zugeführt. Bei über oder Unterdruck in der Auslaßleitung 7 fällt dieser Druck, wie bereits beschrieben, auf 0 ab.The mode of operation of the arrangement described is as follows: The chamber below the piston 76 and the chambers above the piston 61 and 61 'is over the inlet 108 'is supplied with the pressure supplied by the control device 10 (FIG. 1). If there is over or underpressure in the outlet line 7, this pressure falls, as already described, down to 0.

Der von dem Druckregler PR bei Normalbetrieb bestimmte Druck ist größer als die Kraft der Feder 78, so daß der Differentialkolben MV in die in den F i g. 2 und 3 dargestellte Lage geführt wird. Seine Wirkung ist ebenfalls größer als die der Kraft der Federn 38 und 38', so daß die Kolben 61 und 61' nach unten gedrückt werden und die Kolben 34 und 34' die in F i g. 3 dargestellte Lage einnehmen. Damit ist die Verbindung zwischen den Leitungen 68 und 59 gesperrt, so daß auf die große Seite des Differentialkolbens kein Druck ausgeübt wird. Wird durch über- oder Unterdruck in der Auslaßleitung 7 über die Steuereinrichtung 10 die Leitung 108 gesperrt, so sprechen sofort die Hilfsventile an, indem ihre Kolben durch die Federn 38 und 38' nach oben in F i g. 3 bewegt werden. Damit wird durch das Hilfsventil CP die Verbindung zwischen den Leitungen 45 und 59 hergestellt und gleichzeitig der Auslaß 59 d geschlossen. Der in den Leitungen 19 und 21 (F i g. 2) herrschende Druck wirkt jetzt auf die große Seite 29 des Differentialkolbens MV und bewegt diesen in Schließrichtung. Diese Bewegung wird insbesondere bei relativ kleinem Druck in den Leitungen 19 und 21 durch die Kraft der Feder 78 unterstützt.The pressure determined by the pressure regulator PR during normal operation is greater than the force of the spring 78, so that the differential piston MV moves into the position shown in FIGS. 2 and 3 position shown is performed. Its effect is also greater than that of the force of the springs 38 and 38 ', so that the pistons 61 and 61' are pressed downwards and the pistons 34 and 34 'are the same as those shown in FIG. 3 assume the position shown. The connection between lines 68 and 59 is blocked so that no pressure is exerted on the large side of the differential piston. If the line 108 is blocked by overpressure or underpressure in the outlet line 7 via the control device 10, the auxiliary valves respond immediately in that their pistons are pushed upwards by the springs 38 and 38 'in FIG. 3 can be moved. Thus, the connection between the lines 45 and 59 is established by the auxiliary valve CP and at the same time the outlet 59 d is closed. The pressure prevailing in lines 19 and 21 (FIG. 2) now acts on the large side 29 of the differential piston MV and moves it in the closing direction. This movement is supported by the force of the spring 78, especially when the pressure in the lines 19 and 21 is relatively low.

In der Schließstellung selbst ist der Einlaß 71 der Leitung 68 gesperrt. Eine Rückführung der Teile in ihre Betriebsstellung wird durch entsprechende Druckzufuhr durch den Einlaß 108' bewirkt. Hierbei wird zunächst über den Kolben 61' der Auslaß 59 d geöffnet, so daß das oberhalb der großen Seite des Differentialkolbens MV vorhandene Druckmedium bei dessen Rückkehr in die Lage nach F i g. 3 ins Freie austreten kann.In the closed position itself, the inlet 71 of the line 68 is blocked. A return of the parts to their operating position is brought about by a corresponding pressure supply through the inlet 108 '. Here, the outlet is first of all the piston 61 'is opened 59 d, so that the pressure medium present above the large side of the differential piston MV g during its return to the position to F i. 3 can escape into the open.

Claims

Claims: 1. By a. Pressure medium controlled shut-off valve with a differential piston, its smaller side of the flow line and its larger side facing a control line closable by a first auxiliary valve is, and with a second auxiliary valve, which when the first auxiliary valve is closed serves to reduce the pressure on the larger side of the differential piston, the first Auxiliary valve is open if the pressure of the pressure medium is either above or below a normal working pressure, and with the first auxiliary valve closed, the second auxiliary valve is open when the normal working pressure is reached, so that the differential piston is moved to open the flow line, according to patent application W30421 XII / 42g (German Auslegeschrift 1253 536, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the auxiliary valves (CP, RP) by a pressure in the closed and open position are shifted and that control valves (82, 83), which respond to pressure, the Control pressurization of the auxiliary valves.

2. Stop valve according to claim 1, characterized characterized in that with the differential piston (MV) via a rod (77) an in a bell-shaped housing (71) arranged piston (76) is connected.

3. Shut-off valve according to claim 2, characterized in that the one above the piston (76) Section of the bell-shaped housing (71) via an opening (81) with the ambient air communicates. Publications considered: German patent specification No. 349 305; German interpretative document No. 1103 098; U.S. Patent No. 2,309 848, 2 974 677.