DE2237239C3 - Bohrstrangventil - Google Patents

Description

verseile Anwendbarkeil uuf verschiedene Bohrstrangdrücke durch bloße Änderung des auf das Stellglied übertragenen Soüwertdruekes ist sehr günstig.

Die Erfindung schafft also ein Bohrstrangventil mit einem auf das Absperrorgan wirkenden Differentialstellglied, welches einerseits mit dem Druck in dem Bohrstrang beaufschlagt ist, also automatisch auf Überdruck anspricht, wobei die bisherigen Nachteile einer Druckbeaufschlagung über den Bohrstrang selbst (Eindringen von Sand- und Gesteinspartikel) beseiligt sind, während zusätzlich noch der Anspiechdruck des Absperrorgans gemäß einem von außen zugeführten Drucksollwert einstellbar ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt >₅

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines eine Kugel als wesentliches Bauelement enthaltenden erfindungsgemäßen Ventils im horizontalen Querschnitt,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1,

F i g. 3 einige Bestandteile des Ventils gemäß K i g. 1, nämlich eine Ventilkugel, eine Halterung nebst Anschlag sowie ein Bedienungselement, in auscmandergezogener perspektivischer Darstellung,

F 1 g. 4 ein Ausführungsbeispiel eines einen Torschieber als wesentliches Bauelement umfassenden erfindungsgemäßen Ventils in horizontaler Querschnutsdarstellung,

F i g. 5 den einen Bestandteil des Ventils gemäß F i g. 4 bildenden Torschieber in perspektivischer Ansicht, F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie b-b von F i g. 4.

Gemäß F i g. 1, 2 ist eine Rohrkappe oder deren unterer Teil veranschaulicht. Falls das Bauelement 10 die Rohrkappe ist. so kann diese auf einem Rohrkopf angebracht werden (es sind Bolzen-Flanschverbindungen dargestellt, jedoch können statt dessen auch Spezialklemmverbindungen verwendet werden). Normalerweise isl ein Christbaum Hauptventil auf dem Rohrkopf angebracht, obgleich in einigen Fällen das Hauptventilgehäuse in einem Stück mit der Rohrkappc gegössen sein kann. Die oberen Enden von (nicht veranschaulichten) Rohraufhängein verlaufen dort hinein und dichten mit den konischen unteren Enden 12 von in Längsrichtung verlaufenden durchgehenden Bohrungen 14 der Rohrkappe ab. (Vorliegend ist eine doppe!- te, Seite an Seite dargestellte Vervollständigung veranschaulicht.) Das erfindungsgemäße Ventil ist in gleicher Weise auf Einfach- und Vielfachanordnungen anwendbar. Ein Beispiel der Anordnung einer Rohrkopfkappc in einem Bohrlochkopf ergibt sich aus S. 2245 der Ausgäbe 1970/71 des Composite Catalog of Oilf'cld Equipment and Services, GuIf Publishing Company. Houston, Texas. Die oberen Enden der Bohrungen 14 sind ebenfalls abgeschrägt, um vorzugsweise doppelt abgeschrägte Abdichtkonusse aufzunehmen, welche auch gegen entsprechend gegenüberliegende abgeschrägte Bohrungen it; den unteren Enden der entsprechenden Bohrungen des Hauptventils abdichten (siehe S. 2242, 2245, 2247, 2251 des vorangehend erwähnten Katalogs).

Zwischen der La'ngsersircckung neigt sich die Bohrung 14 nach unten und ist mit einem nach unten weisenden, konkav, κι..,·.':ίψ gekrümmten ringförmigen Ventilsitz 16 versehen wdeiier in einem Stück oder als austauschbares Element ausgebildet sein kann. Eine Ventilkugei 18 befindet sich innerhalb der Bohrung 14 und liegt gegen den Sitz 16 an. Ein Halte- und Anschlagelemcnt 20 lagert die Kugel um 90° drehbar zwischen dem Öffnungszustand (F i g. 2) und einem Schließzustand beweglich, wobei der diametrale Durchtritt 22 durch die Kugel .,ich völlig außer Ausrichtung mit der Bohrung 14 befindet. Das Halte- und Anschlagelement 20 ist in der Bohrung 14 durch einen Schnappring 24 gehalten, weicher in einer Umfangsnut 26 der Bohrung 14 aufgenommen ist. Das Element 30 umfaßt einen ringiörmigen Körper 32 mit einem nach oben weisenden, konkaven, kugelig gekrümmten ringförmigen Ventilsitz 34, welcher maschinell in die radial innere Ecke von dessen oberer Endfläche eingearbeitet ist. Ein Arm 36 ragt axial von einem Punkt der radial äußeren Ecke der oberen Endfläche des Haltekörpers 32 nach oben. Der Arm 36 ist nahe dessen oberer Erstreckung mit einem horizontal öffnenden Sockel 38 des Kreisabschnittes versehen.

Von der Ventilkugel 18 ist ein Teil von deren sphärisch gekrümmter Außenfläche abgearbeitet, um einen Zapfen oder eine Achse 40 zu bilden, die sich zentral innerhalb einer allgemein dreieckigen Vertiefung 42 befindet, die an einer Seite und einer Stelle 44 ausläuft und an ihren beiden anderen Seiten Schultern 46, 48 aufweist, clic rechtwinklig zueinander angeordnet sind und in Ebenen parallel zu der Längsachse des Zapfens 40 liegen. Der letztere ist mitten zwischen den Schnittstellen des Kugelweges 22 auf einem Radiant der Kugel angeordnet.

Der Zapfen 40 ist in dem Sockel 38 aufgenommen, um eine Drehung der Kugel zu ermöglichen, während die kugelige Außenfläche der Kugel zwischen den Sitzen 16, 34 aufgenommen ist. Falls nötig, können einer oder beide der Sit/e eine Federvorspannung aufweisen, um den Siizdruck gegen die Kugel zu steigern, wobei entweder die Fläche 16 oder 34 mit einem elastischen ringförmigen Dichtglied versehen sein kann, dai in einer darin befindlichen Ringnut angeordnet ist.

Diametral gegenüberliegend dem Z;>pfen 40 ist die Ventilkugel mit einem Sockel 50 von nichtkreisförmigem Querschnitt versehen, wobei ein hexagonaler Sokkel veranschaulicht ist.

Allgemein zwischen den Sitzen 16, 34 wird der Durchtritt 14 durch eine Fettkammer 52 geschnitten, um Schmiermittelfett der Außenfläche der Ventilkugel zuzuführen.

Gemäß F i g. I ist das rechte der beiden Ventile in Einzelheiten gezeigt, während das linke, welches ein Spiegelbild hiervon darstellt, lediglich allgemein veranschaulicht ist. Die Ventile sind so ausgerichtet, daß die beiden Zapfen 4C seitlich nebeneinander in axialer Ausrichtung liegen, während deren hexagonale Sockel 50 gegenüber den äußeren Seiten der Ventilkugeln nach außen weisen.

Gemäß dem veranschaulichten rechten Ventil ist das Bauelement !0 als Rohrkopf-Sicherheitsventil-Gehäuse mit einer horizontalen Bohrung 54 in Längsrichtung mit dem hexagonalen Sockel 50 vorgesehen.

An der Schnittstelle wird die Bohrung 54, welche zuerst allgemein zylindrisch ausgebildet ist, in einem Bereich 56 kc-gelstumpfartig erweitert und ist dann in einem anderen zylindrischen Bereich 58 mit Gewinde versehen, erweitert sich in einem Bereich 60 zylindrisch, danach in einem Bereich 62 wiederum kegelstumpfartig und endet in einem anderen mit Gewinde versehenen zylindrischen Bereich 64. welcher das Äußere des Gehäuses schneidet.

Ein Ritzel 66 ist mit Zähnen 68 um seinen Außenumfang versehen und sitzt auf einer Welle 70 zwischen den Enden der Welle. Das innere Ende der Welle ist mit einem geformten Abschnitt 72 von nichtkreisförmi-

gem Querschnitt verschen, welcher komplementär mit demjenigen des Sockels 50 ist. Der Abschnitt 72 wird in dem Sockel 50 aufgenommen, so daß eine Drehung der Welle 70 eine entsprechende Drehung der Ventilkugel hervorruft.

Die Welle 70 ist in der Bohrung 54 an einer Stelle 74 und 76 gelagert, wobei das Ritzel radial neben dem Bohrungsteil 60 angeordnet ist.

Eine Packungsmuttcr 78 weist einen kegelstumpfarlig abgeschrägten vorderen Abschnitt 80 auf. welcher mit einer über den Umfang verlaufenden, radial nach außen öffnenden Vertiefung versehen ist. in welcher ein Dichtring 82 aufgenommen ist. Hinter diesem abgeschrägten Teil 80 weist die Mutter 78 an einem Bereich 84 ein Außengewinde auf. Die Rückseite der Mutter ist *5 mit Schlüsseleingriffen 86 versehen, so daß die Mutter in die Bohrung an dem Bereich 58, 84 einzuschrauben ist, wobei sich ihr Abschnitt 80 in Anlage mit dem Bohrungsteil 56 und in Abdichtung hiermit in dem Bereich 82 befindet. ^a°

Innerhalb der durchgehenden Bohrung 88 der Mutter ist eine in axialrichtung verlaufende, radial nach innen öffnende Umfangsnul 90 vorgesehen, welche eine Winkelprofilringpackung 92 oder eine äquivalente Pakkung aufnimmt, um eine Abdichtung mit dem Äußeren der darin gelagerten Welle 70 herbeizuführen.

Ein Lagerstopfen 94 weist einen kcgelstumpfartig abgeschrägten vorderen Teil 96 auf, welcher mit einem über den Umfang verlaufenden radial nach außen öffnenden Einschnitt versehen ist. in welchem ein Dicht- 3<> ring 98 aufgenommen ist. Hinter dessen abgeschrägtem Teil 96 ist der Stopfen 94 mit einem Außengewinde in einem Bereich 100 versehen. Der rückwärtige Teil des Stopfens ist mit einem nichtkreisförmigen Schlüsseleingriffsockel 102 versehen, so daß der Stopfen in die Bohrung 54 an der Stelle 64. 100 eingedreht werden kann, wobei sich dessen Teil % in Anlage gegen den Bohrungsteil 62 und an einer Stelle 98 in Abdichtung hiermit befindet.

Das innere Ende des Stopfens 94 ist mit einem in *° Längsrichtung verlaufenden, radial nach innen öffnenden Sockel 104 versehen, welcher das äußere Ende der Welle 70 aufnimmt. Nahe dessen Mündung ist der Sokkel 104 radial erweitert, um eine über den Umfang verlaufende Vertiefung 106 zu schaffen, welche ein Ringlagerelement 108 aufnimmt, beispielsweise aus fettendem Plastikmaterial, um die Welle gegenüber dem Stopfen 94 drehbar aufzunehmen.

Die Bohrung 54 ist rechtwinklig zwischen ihrer Längserstreckung und insbesondere innerhalb ihres Abschnittes 60 durch eine horizontale Bohrung 110 geschnitten. Wie sich aus den Figuren ergibt, liegt die Längsachse der Bohrung 110 oberhalb der Längsachse der Bohrung 54.

An ihrem inneren Ende schneidet die Bohrung 110 die Fettkammer 52. wobei eine Fortsetzung derselben gebildet wird. (Ein Stopfen 112 schließt das äußere Ende der direkten Leitung 52 ab.) Von der Schnittstelle mit der Fettkammer setzt sich die Bohrung 110 allgemein zylindrisch zu der Schnittstelle mit der Bohrung 54 fort, wie dies vorangehend erwähnt wurde, danach zu einer ersten zylindrischen Erweiterung an einer Stelle 114, zu einer kegelstumpfartigen Erweiterung an einer Stelle 116. einem zylindrischen, mit Innengewinde versehenen Abschnitt 118. einer anderen Erweiterung. welche eine nach außen weisende ringförmiger Schulter an einer Stelle 120 bildet und abschließend zu einem anderen zylindrischen, mit Innengewinde versehenen Abschnitt 122.

Der Abschnitt 114 wird durch eine Bohrung 124 geschnitten, welche allgemein parallel zu der Bohrung 54 verläuft, die mit einem Fctianschlußstück 126 versehen ist. wobei ein l-etteinspritzdurchtrill gebildet wird, uiv Fett innerhalb des Systems nachzufüllen und um Fell /u der Fettkammer 52 /u führen, um die Veniilkugel zn schmieren. Es kann periodisch Fett durch das Fctianschlußstück unter ausreichendem Druck eingeführt werden, um im wesentlichen alles alte Fett innerhalb des Systems zu ersetzen und das verunreinigte Feti auszutreiben.

Ein Atmungsdurchtritt 128 steht zwischen dem Au ßcren des Gehäuses K) und der Bohrung neben der .Schulter 120 in Verbindung.

Die Bohrung 110 nimmt eine Kolbenstange 130 auf dessen inneres Ende an einer Stelle 132 geschlitzt ist um Fen einzuleiten und den Druck zu übertragen. Lhr einen kurzen Abstand gegenüber dem inneren Ende zurückversetzt beginnt ein langer, mit Außengewinde versehener Abschnitt 134. dessen Gewindegänge 136 mil den Zähnen des Ritzclzahnrades 66 kämmen. Ar dem äußeren Ende des mit Gewinde versehenen Abschnittes ist die Kolbenstange 130 radial erweitert, wobei ein über den Umfang verlaufendes Band 138 mil einer nach außen weisenden, kcgelstumpfartig gekrümmten Flache 140 gebildei wird, welche die äußere Endfläche des Bandes 138 darstellt. Von dort ist dit Kolbenstange 130 allgemein zylindrisch und glatt ir dem Bereich 142. welcher zu seinem äußeren Ende 144 verläuft, auf dem Kolben 146 lagert. Der Endabschnir 144 ist mit einem Außengewinde versehen, um der Kolben über einen entsprechenden, mit Innengewinde versehenen Sockel 148 in der Rückfläche des Kolben: anzubringen, jedoch können auch wahlweise Anbrin gungsartcn vorgesehen sein.

Der Kolben 146 ist allgemein scheibenförmig mi einer über den Umfang verlaufenden, radial nach außer öffnenden O-Ring-Aufnahmcnut 150 in seiner radia äußeren Umfangsflächc ausgebildet. Die Nut 15( nimmt eine O-Rmg-Dichtanordnung 152 auf.

Das innere Ende der Kolbenstange 130 weist in de gezeigten Weise einen genügend großen Durchmesse auf, um eine Selbstlagcrung in der Bohrung 110 zu η Längsglciten darin (sowie zur Drehung unter bestimm ten Umständen) zu erzielen.

Der äußere Endbercich 142 ist gegenüber der Boh rung durch eine Packungsmutter 154 gelagert und ab gedichtet, welche im wesentlichen von identischer Aus bildung wie die Packungsmutter 78 ist. Die Mutte weist demgemäß einen kegeistumpfartig abgeschräg ten vorderen Teil 156 auf. welcher mit einer über dei Umfang verlaufenden, radial nach außen öffnendet Vertiefung versehen ist. in welcher ein Dichtring 151 aufgenommen ist. Hinter dem abgeschrägten Abschnit 156 ist die Mutter 154 an einem Bereich 160 mit einen Außengewinde versehen. Die Rückseite der Mutter is mit Schlüsseleingriffen 162 versehen, so daß die Mutte in die Bohrung an einer Stelle 118. 160 eingeschraub werden kann und die Mutter sich mit ihrem Abschnit 156 in Anlage mit dem Bohrungsabschnitt 116 befindet wobei eine Abdichtung hiermit an einem Bereich 151 vorliegt.

Innerhalb der durchlaufenden Bohrung 164 der MuI ter 154 ist eine in Axialrichtung verlaufende, radial nac innen öffnende, sich über den Umfang erstreckend Nut 166 vorgesehen, welche eine Winkelprofil-Packun 168 oder cm äquivalentes Element aufnimmt, um de

dort gelagerten Wellenabschnitt 142 abzudichten.

Das innere Ende der Mutter 148 ist radial neben dem Austritt der durchlaufenden Bohrung 164 mit einer kegelstumpfartigcn Vertiefung versehen, welche einen Sitz 170 bildet, der komplementär zu der Dichtfläche 140 an dem Bund 138 der Welle 130 verläuft.

Wenn das Kugelventil voll geschlossen ist, liegt die Dichtung 140 gegen den Sitz 170 an, und zwar Metall auf Metall, um eine positive Abdichtung in einem Pail zu schaffen, wenn hohe Temperaturen von einem Feuer die Winkelprofilpackung zerstört haben können.

Der Kolben 146 ist innerhalb eines topfartigen zylindrischen Gliedes 172 angeordnet, welches in den äußeren Endabschnitt 122 der Bohrung 110 an einer Stelle 174 geschraubt ist. Das Glied 172 weist eine zylindri- ¹S sehe innere Seitenwandung 176 auf, welche dichtend durch den O-Ring 152 aufgenommen wird.

Druck wird dem Zylinder 172 über die Außcnlcitung 177 zugeführt, um den Kolben nach innen zwecks Öffnung des Ventils zu drücken. Wenn der Kolben nach ^ao innen gedrückt wird, bewegt sich die Kolbenstange 130 in Längsrichtung nach innen, was zu einer Drehung des Ritzels 66 führt. Dies wiederum dreht die Welle 70, welche die Ventilkugel in einem Maximum von 90° zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung ^a5 dreht. Anschläge zur weiteren Drehung werden durch den Ansehlag der Kugelschulter 46 oder 48 gegen eine Endfläche des Armes 36 des Kugehrägcrs 30 bewirkt.

In Axialausrichtung mit der Kolbenstange 130 ist das Zylindergliedcndc mit einer Öffnung 178 versehen; das äußere Ende des Kolbens ist mit einem Anzeigcr-/Handbctätiger 180 verschen, welcher durch die Öffnung 178 sichtbar und zugänglich vorragt. Die Sichtbarkeil des Anzeigers 180 durch die Öffnung 178 zeigt an, daß sich das Ventil in einer Schließstellung befindet. Eine Schraubenfeder 182 ist vorzugsweise zwischen der Rückseite des Kolbens und der Packungsmutier 154 angeordnet, um eine Rückkehr des Ventils in eine Schließstellung nach der Freigabe des Außendruckes sicherzustellen.

Wenn der Druck den Auslegungsdruck des Ventils übersteigt, so wirkt dieser übermäßige Druck, welcher über die Fettkammer 52 übertragen wird, auf die KoI-bcnwclle, wobei diese nach außen gedruckt wird und zu der Wicdcrherstellungskraft der Feder 182 beiträgt. +5 wobei die Kraft auf den Kolben seitens der äußeren Druckquelle 177 überwunden wird, wodurch das Ventil schließt. Die Außcndruckleitung 177 kann danach abgeschlossen werden, um eine intermittierende Öffnung und Schließung des Ventils infolge von Umkehrdruck-Fehlausgleichsvorgängen zu verhindern.

Das Ventil kann von Hand betätigt werden, indem der Anzeiger/Handbctätigcr 180 gezogen, gedruckt oder gedreht wird.

Der Atmungsdurchtritt 128 ermöglicht es. daß Luft von einer Stelle hinter dem Kolben während der öffnung des Ventils auszutreten vermag; auch wird eine Zuführung von Luft zu dem sich ausdehnenden Raum hinter dem Kolben während der Schließung des Ventils ermöglicht, um eine Störung des glatten Gleitvorgangcs des Kolbens zu vermeiden.

Gemäß F i g. 4. 6 ist das Element 210 eine Rohrkappe oder ein unterer Teil hiervon, wie dies hinsichtlich des Elements 10 von F i g. 1. 2 beschrieben wurde. Die oberen Enden von Rohrhängern (nicht dargestellt) verlau- '5 fen in die unteren F.nden 212 der beiden längsgerichtc-•en durchlaufenden Bohrungen 214 der Rohrkappe und bewirken eine Abdichtung hiermit. (Es ist auch ein Seite an Seite hiermit angeordnetes Doppelstück des Ventils veranschaulicht.) Die Grundlagen des Ventils von F i g. 4 bis 6 sind auch auf ein einfaches Ventiä oder auf Vielfachventile anwendbar.

Zwischen ihrer Längserstreckung umfaßt jede Bohrung 214 oberhalb der abgeschrägten Sitze 212 einen Umfangssilz 216 zur Aufnahme eines Schnappringhaltcrs 218, einen zylindrisch gekrümmten Teil 220 (seitlich zwischen seiner Längserstreckung durch eine Torkammcr 222 geschnitten), einen kegelstumpfartig erweiterten Abschnitt 224, einen Ringsitz 226, welcher gegen die Torkammer 222 gerichtet ist, einen axial kurzen zylindrisch gekrümmten Abschnitt 226 und einen kegelstumpfartig erweiterten Abschnitt 228. welcher zu dem oberen Ende der Kappe 210 führt.

Oberhalb der Torkammer 220 nimmt jede Bohrung 214 ein Ringventilsitzglicd 230 in Form eines rohrförmigen Elements mit einer geraden, flachen unteren Endfläche 232 auf. die zum Aufsitzen gegen den Ventil-Torschieber 234 bestimmt ist (nachfolgend näher erläutert), und einen oberen abgeschrägten Endbereich 236, 238. welcher zum Aufsitzen und dichtenden Anliegen gegen die Teile 226, 224 bestimmt ist. (Eine Umfangsnut 240 in dem Bereich 238 nimmt einen elastischen Dichtring 242 als Anfangsdichtung für die Metall-auf-Metall-Dichtung auf. die an den Stellen 238, 224 hergestellt wird.)

Der Schnappringhalter 218 lagert ein ringförmiges Abstandselement 244, welches als Auflagerung für einen Stapel von Federscheiben 246 dient. Die Federscheiben spannen elastisch eine rohrförmig^ Treiberbüchsc 248 vor, welche sie auflagern, wobei eine Berührung mit der Unterseite des Ventil-Torschiebcrs 234 hergestellt wird. Das obere Ende 250 der Treiberbüchse 248 ist allgemein zylindrisch gekrümmt, so daß es nach oben hin konkav ist.

jede Torkammer 222 ist im Querschnitt allgemein zylindrisch ausgebildet; die Bohrung 253. welche diese bildet, steht über die Kappe an einem Ende 254 in Verbindung.

Der Torschieber 234 selbst ist ein teilzylindrisches Element, welches winklig ausreichend mehr als einen rechten Kreiszylinder darstellt, damit der Torschieber sicher sowie in Längsrichtung gleitend in der Torkammer 222 aufgenommen ist. In der dargestellten Weise ausgerichtet weist der Torschieber 234 eine abgerundete untere Seite 256 in Gleitberührung mit der oberen Endfläche 250 der Treiberbüchse und eine flache Oberseite in Gleitberührung mit der flachen unteren Endfläche 232 des Ventilsitzgliedes 230 auf.

Die Glieder und Abschnitte 244. 246. 248. 230. 226 weisen im wesentlichen gleiche Innendurchmesser auf um einen allgemein zylindrischen Durchtritt 258 zu bil den.

Der Torschieber 234 (Blockrichtung von F i g. 5, 6 weist einen vertikal durchgehenden Durchtritt 260 au) welcher sich näher an seinem rechten Ende befindet Der Durchtritt 260 weist einen Durchmesser auf. wel eher im wesentlichen auf denjenigen der Glieder 244 246. 248. 230, 226 angepaßt ist. so daß dann, wenn jede Ventil offen ist, dessen längsverlaufender Durchtritt un behindert ist.

Das Tor 234 ist zur linken Seite des Durchtrittes 25 »blind«, mit der Ausnahme, daß es beispielsweise mi einem Kugelrückschlagventil 262 in solcher Orientic rung versehen sein kann, daß bei geschlossenem Toi schieber, d. h. wenn dieser nach rechts bewegt ist, s daß der Durchtritt 260 sich außer Ausrichtung mit dei

Durchtritt 258 und eins Rückschlagventil 262 sich in Ausrichtung mit dem Durchtritt 258 befinden. Fluid nach unten in das Bohrloch gepumpt werden kann, welches mit der Kappe 210 versehen wurde. Um das Rückschlagventil 262 zu öffnen, ist es erforderlich, das zuzuführende Fluid in ausreichendem Maß unter Druck /u setzen, um den Druck von unterhalb zu überwinden, welcher das Bestreben hat, die Rückschlagventilkugel 264 des Rückschlagventils zum Aufsitzen zu bringen, wobei die Federkraft nach oben auf die Rückschlagventilkugel 264 infolge der Feder 266 gerichtet ist.

Eine starke .Schraubenfeder 270 ist in der Torkammerbohrung 253 vor dem Torschicber 2.34 aufgenommen. Die Feder 270 schlägt gegen das innere Ende 272 der Bohrung 253 und gegen das innere Ende 274 des Torschiebers 274 an, wobei der Torschieber gegen eine Schließstellung gedrückt wird. Bei Nichtvorlicgen einer Überlaufkraft, die annahmegemäß auf den Torschieber ausgeübt wird, um diesen nach links zu drücken, drückt die Feder 270 den Torschieber 234 in eine Schließstellung.

An seinem rechten Ende weist jeder Torschieber 234 einen Schaftsockel 278 auf, welcher einen Ventilschaft 280 aufnimmt, der in Längsrichtung zur Öffnung und Schließung des Torschiebers beweglich ist.

Zwischen dem äußeren Ende 254 und dessen Schnittstelle mit der Bohrung 214 verläuft die Torkammerbohrung 253 abgeschrägt und kegclstumpfartig, wobei eine ringförmige Sitzfläche 282 gebildet wird, welche radial nach innen und gegen das Bohrungsende 254 weist.

Zwischen der abgeschrägten Sitzfläche 282 sowie dem Bohrungsende 254 weist die Bohrung 254 einen ersten Gewindeabschnitt 284, einen nicht mit Gewinde versehenen, über den Umfang genuteten Abschnitt 286 und einen zweiten Gcwindcabschnin 284 auf. Ein Atmungsdurchtritt 288 ist in dem Element 210 vorgesehen und .stellt eine Verbindung des genuteten Abschnittes 286 der Bohrung 253 mit der Atmosphäre außerhalb des Elements 210 her.

Der Ventilschaft 280 ist mit zwei in axialem Abstand befindlichen Umfangsgratcn 290, 292 an seinem inneren Ende versehen. Der innere Grat 290 paßt in den Schaftsockel 278, um den Schaft mil dem Torschieber zu verbinden. Der äußere (Jrat 292 liegt gerade außerhalb des Schaftsockcls und weist eine axial nach außen weisende kegelstumpfartig gekrümmte Ringsitzfläche 294 auf. die daran ausgebildet ist.

Ein abgeschrägter ringförmiger Einsatz 296 ist in der Bohrung 253 aufgenommen, wobei eine abgeschrägte ringförmige Außenumfangsfläche 298 sich in einer metallischen Oberflächen-zu-Obcrflächen-Anlage mit der abgeschrägten Bohrungsfläche 282 befindet.

Der Einsatz 2% ist neben dem inneren Ende von dessen durchlaufender Bohrung 300 sowie diese umgebend mit einem kegelsiumpfartig gekrümmten Ringsitz 302 versehen, welcher komplementär ausgebildet ist und in dichtender Anlage in der metallischen Oberfläche-zu-Oberflächc Dichtberührung mit der Ringsitzfläche 294 an dem Ventilschaft steht.

Neben dem äußeren Ende der Bohrung des Einsatzes 2% sowie hienn als Vertiefung ausgebildet ist ein ringförmiger Sockel 304 vorgesehen, welcher eine gewisse Menge einer Winkelprofilpackung 306 aufnimmt.

Eine Stopfbüchsenmutter 308. welche mittels Gewinde in der Bohrung 253 an einer Stelle 284 aufgenommen ist, liegt an dem äußeren Ende des Ringes der Pakkung 306 an und drückt diese zusammen, wobei an einer Stelle 310 cm Anschlag gegen eine Schuller an der Rückseite des Einsatzes 292 vorliegt, um eine Überverdichtung der Packung zu verhindern; es ist auch ein axial nach außen öffnendes Sockclelement vorgesehen, wobei der Einsatz durch ein Werkzeug er· laßt werden kann, um den Einsatz einzuschrauben bzw. zu entfernen. Die Winkelprofilpackung dichtet zwischen dem Einsatz 296 sowie dem Ventilschaft ab. wenn das Ventil teilweise oder voll offen isi. Wenn das Ventil voll geschlossen ist, erfüllt die Winkelprofilpak-ίο kung einen sekundären Zweck im Hinblick auf die an den Stellen 294, 302 bewirkte Dichtung.

Don ist weiter ein lopfariiges Zvlinderglicd 314 vorgesehen, welches eine rohrförmige Seitenwandung 316 und eine äußere Abschlußwandung 318 umfaßt. Die Seitenwandung 3!6 ist an einer Stelle 318' mit einem Außengewinde nahe ihrem Ende versehen, das von dem Endwandungsende abgewendet ist. um eine gewindemäßige Aufnahme des Zylindergliedes 314 an der Stelle 284 zu gewährleisten, wobei das äußere Ende der

so Bohrung 253 kappenartig abgeschlossen wird.

Die Seitenwandung 316 kann in die Bohrung 253 geschraubt werden, bis ihr inneres Ende 320' gegen das äußere Ende der Stopfbüchsnuilter 308 anschlägt. Radial innerhalb, neben der Nut 286, ist die Seitenwaiidung 316 mit mehreren Durchtiitten 318" versehen, um das innere Ende der Zylinderkammer 320 mit dem Atmungsdurchtriu 288 über die Nut 286 zu verbinden.

Innerhalb der Zylir.derkammer 320 ist ein Kolben 322 axial beweglich gleitend aufgenommen. Der KoI-

bcn 322 ist allgemein kreisscheibenartig ausgebildet und weist eine nach außen öffnende Uml'angsnut 324 in seiner äußeren IInifangsfläche zwecks Aufnahme einer O-Ringdiehiung 326 auf. Die letztere dichtet gegen die innere zylindrisch gekrümmte Seiienwandungsflüclie ^28 der Zylinderseiienwandung ab.

Das äuliere Ende des Veniilschaftes 280 Ki an einer Stelle 330 mil einem Außengewinde versehen, um eine mit Gewinde versehene Befestigung in einen¹, mit 'ⁿ" nengewinde versehenen Sockel 332 in dem inneren Ende des Kolbens 322 aufzunehmen. Em kleinerer, mit Innengewinde versehener Sockel 334 in dem äußeren Ende des Kolbens nimmt das innere, mit Außengewinde versehene Ende 336 einer kombinierten \isuellen An/eiger/Handbciätigimgs-Stange 338 auf. deren äti-

ßeros FmJ... jm_:i! ^_0n" _;Uiß_c;l „i^,- _cijc Zy|j_nderkammer

durch die Endwandung 318 vorsieht. Die l-ndwandiing 318 ist mit einer ein Innengewinde aufweisenden Öffnung 340 versehen, welche mittels Schraubverbindung eine mit einem Außengewinde versehene Ringmuttci

aufnimmt: diese weist einen elastischen Dichiring 342 auf. welcher in eine radial nach innen öffnende Um fangsvertiefung 344 in deren Bohrung 346 eingcpaßi ist. Der Anzeiger/Betätiger 338 verläuft aus der Boh rung 346 in Dichibcruhrung mit dem Ring 342 nacf

außen.

Der Druck zum Drücken des Kolbens 322 in seini Innenstellung gemäß F ig.6 wird der Zylmderkammci an deren äußerer Ecke über einen Stcuerdruckdurch tritt 348 zugeführt. Wird dieser Druck zugeführt, über windet er die Kraft der Feder 270. so daß das Ventil ir einem Offenzustand gehalten wird.

Wenn das Ventil sich in einem vollen Schlicßzustanc

bcfindei. wird eine konische Meiall-auf Metall- Dich lung zwischen dem inneren Ende des Kolbens und den

äußeren Ende der Slopfbüchsmulicr an den Stellen 349

351 aufgebaut.

Wenn die Kraft infolge des Druckes innerhalb de Bohrloches, die auf das Ventil PomüR I 1 ,. 4 bis 6 wirk

sum ist, die Kraft überschreitet, welche über den Innendruck iiuf dem Kolben liegt, abzüglich der Kraft infolge der Verdichtung der Rückholfeder, wird der Ventilatorschieber infolge der geringeren wirksamen Oberflüche auf dem Ventilschaft, die dem Bohrlochdruck ausgesetzt ist nach rechts in eine Schließstellung gedrückt.

Bei der Erläuterung in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1" i g. 4 bis b wurde lediglich eines von zwei identischen Ventilen behandelt: das andere Ventil könnte in gleichen Einzelheiten erläutert werden.

Bei Verwendung des Ausführungsbeispiels mit dem I orsehiebervenlil ist das Ventil wie bei Anwendung des

Ausführungsbeispiels mit dem Kugelventil fehlgeschlossen und wird durch Anlegung eines Differentialdruckes auf einen Eluidkolben offengehalten, welcher als Betätigungselement für den Ventilschaf¹ uirksnir ist; das Ventil weist Elemente auf. welche eine vor Hand erfolgende Zug/Druck-Betätigung in dem Fallt eines ungewollten Eehlzustandes ermöglichen, wodurcl" von außen die Stellung des Torschiebers angezeigt wird; dies ergibt Metall-auf-Metall-Dichtungen, im sicherzustellen, daß eine Fcuerbcschiidigung einer Pak kiingsdichtung nicht einen Ausfall des Sicherheilsven tils be w iikt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Bcihrstrangventii bestehend aus einem in einen Bohrstrang einzubauenden Ventilgehäuse mit einem darin vorgesehenen axialen Durchflußkanal, einem in dem Kanal gelagerten Absperrorgan mit gegen dieses federnd anliegenden Dichtungen und einem hiermit gekoppelten Stellglied, welches durch den in dem Bohrstrang herrschenden Druck beaufschlagt und bei Ansteigen des Drucks über einen vorgegebenen Sollwert im Sinne einer Schließung des Absperrorgans auslenkbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied in zwei aneinander anschließenden achssymme'rischen Teilräumen (176, 1 !4) geführt und '"iber diese Teilräume mit unterschiedlichen Fiuiddrücken beaufschlagbar ist, wobei der Druck in dem ersten Teilraum (176) einstellbar ist und der zweite Teilraum (114) über die Lässigkeit der gegen das Absperrorgan anliegenden Dichtungen zumindest mit dem in dem Bohrstrang herrschenden Druck beaufschlagbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied zusätzlich über einen aus dem ersten Teilraum (176) ins Freie ragenden Hanobetätiger (180) verschiebbar ist.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied einen im eisten Teilraum (176) geführten Kolben (146) aufweist, an dessen einer Seite eine Kolbenstange (130) angeordnet ist, welche sich in den zweiten Teilraum (114) erstreckt und zumindest mittelbar mechanisch mit dem Absperrorgan in Antriebseingriff steht.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (130) auf einem Teil ihrer Länge als Schnecke mit Gewindegängen (136) ausgebildet ist und mit einem Zahnrad (66) kämmt, welches mit dem als Drehschieber ausgebildeten Absperrorgan drehfest verbunden ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (130) mit dem Handbetätiger (180) drehlest verbunden und in dem Kolben (146) drehbar gelagert ist.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als Axialschieber ausgebildet ist, welcher in einer zylindrischen Kammer (222) oder einem an diese anschließenden Raum beweglich geführt ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis b. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied über ein Vorspannungselement in die Schließstellung belastet ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teilraum (176) einen Zylinder (172) zur verschiebbaren Aufnahme des Kolbens (146) umfaßt und sich an den zweiten Teilraum ein das Absperrorgan aufnehmender Raum anschließt, wobei der erste Teilraum (176) über einen Kanal (128) ständig entlüftet und von dem zweiten Teilraum (114) mittels einer gegen die Kolbenstange (130) anliegenden Stopfbuchse (168) abgedichtet ist.

9. Ventil nach Λη,ρηιοη 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (172) von außen an das Ventilgehäuse angeschraubt sowie auf den zweiten Teilraum (114) aufgeschraubt ist.

Die Erfindung betrifft ein Bohrstrangventil bestehend aus einem in einen Bohrstrang einzubauenden Ventilgehäuse mit einem darin vorgesehenen axialen Durchflußkanal, einem in dem Kanal gelagerten Absperrocgan mit gegen dieses federnd anliegenden Dichtungen und einem hiermii gekoppelten Stellglied, welches durch den in dem Bohrstrang herrschenden Druck beaufschlugt und bei Ansteigen des Drucks über einen vorgegebenen Sollwert im Sinne einer Schließung des Absperrorgans auslcnkbar ist.

Es ist bereits ein Bohrstrangventil der erwähnten Art nach der deutschen Auslegeschrift 1 783 079 bekannt, in welchem ein Stellglied enthalten ist. das durch eine feste Vorspannung, beispielsweise mittels einer Schraubendruckfeder, beaufschlagt ist. wobei durch Druckbeaufschlagung von außen her das Ventil im Notfall geschlossen werdtn Kann. Bei dem bekannten Bohrstrangventil kann auch eine beidseitige Beaufschlagbarkeit des Stellgliedes vorgesehen sein, jedoch kann in diesem Fall das Stellglied nicht durch den Druck des Bohrstranges selbst beaufschlagt werden, so daß der Druck des Bohrstranges keine Einwirkungsmöglichkeit auf das Bohrstrangventil hat.

Ir. der Praxis besieht jedoch ein Bedarf nach einem Bohrstrangventil, welches auf einen Drucksollwert entsprechend einem in dem Bohrstrang zugelassenen maximalen Druck einstellbar ist. wobei eine Überschreitung des Drucksollwcrtes in dem Bohrstrang zu einer Betätigung, insbesondere Schließung, des Bohrstrangventils führt. Diesem Anwendungs/wcck werden indessen die bekannten Bohrs'.rangventile nicht gerecht, da bei diesen eine Einwirkung des in dem Bohrstrang herrschenden Druckes auf das Stellglied des Bohrstrangventils nicht vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem Su.nd der Technik verbesserten Bohrstrangventils, welche:, dem vorangehend erläuterten Anwendungsfall genügt. Erreicht wird dies dadurch, daß das Stellglied in zwei aneinander anschließenden achssymmetrischen Teilräumen geführt und über diese Teilräumc mit unterschiedlichen Fiuiddrücken beaufschlagbar ist. wobei der Druck in dem ersten Teilraum einstellbar ist und der zweite Teilraum über die Lässigkeit der gegen das Absperrorgan anliegender. Dichtungen zumindest mit den. in dem Bohrstrang herrschenden Druck beaufschlagbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrstrangventil ist das Stellglied als von außen steuerbares Diffcrentmlstellglied ausgebildet, wobei der Druck des Bohrstranges, bei dem das Bohrstrangventil im Sinne einer Schließung ansprechen soll, durch entsprechende Druckaufgabe auf das Stellglied von außen her eingestellt werden kann. Außerdem wird ein automatisches Arbeiten erreicht, indem eine Seite des Stellgliedes mit dem Innenraum des Bohrstranges in Verbindung steht. Hierbei ist es von wesentlicher Bedeutung, daß das Stellglied keiner Verschmutzungsgefahr durch Sand- und Gesteinspartikel ausgesetzt ist, weil das in dem Bohrstrang vorliegende Fluid lediglich über die Lässigkeit der gegen das Absperrorgan anliegenden Dichtungen das Stellglied zu beaufschlagen vermag und durch diese Dichtungen schädliche Partikel praktisch »ausgefiltert« werden. Auch kann das Absperrorgan von dem Stellglied getrennt werden, ohne daß der beireflcnde Bohrstrang abgeschaltet werden müßte (selbstverständlich unter der Voraussetzung, daß die gegen die Abspcrrorgane anliegenden Dichtungen intakt und nicht beispielsweise durch Feuer zerstört worden sind). Die uni-