DE2612512A1 - Einstellbare drossel fuer die stroemungsdosierung bzw. -regelung von bohrlochstroemungsmitteln - Google Patents

Einstellbare drossel fuer die stroemungsdosierung bzw. -regelung von bohrlochstroemungsmitteln

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DE2612512A1
DE2612512A1 DE19762612512 DE2612512A DE2612512A1 DE 2612512 A1 DE2612512 A1 DE 2612512A1 DE 19762612512 DE19762612512 DE 19762612512 DE 2612512 A DE2612512 A DE 2612512A DE 2612512 A1 DE2612512 A1 DE 2612512A1
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John T Cleveland
John D Watts
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Description

Einstellbare Drossel für die Strömungsdosierung bzw«, -regelung
von BohrlochströmungsmitteIn
Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsregelvorrichtungen für Öl- und Gasbohrlöcher und betrifft insbesondere eine einstellbare Drossel für die Strömungsregelung von Bohrlochströmungsmitteln·
Einstellbare Drosseln bzw«, Düsen werden verbreitet bei Öl- und Gasbohrlöchern zur Regelung der Strömung eines Bohrlochströmungsmittels verwendet«, Derartige Vorrichtungen ermöglichen nicht nur eine Durchlaß- und Blockierregelung, vielmehr kann mit ihnen auch die Strömungsmenge eines Bohrlochströmungsmittels auf einen vorgeschriebenen Wert geregelt werden.
Die derzeit am häufigsten verwendeten einstellbaren Drosseln oder Düsen sind solche mit einem Nadelventil zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Strömungsg.tierschnitts an der Auslaßöffnung der Drossel* Drosseln dieser Art weisen einen Schaft
Ke/Bl/ro
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auf, der sich am einen Ende unter Bildung einer Nadel zu einer Spitze verjüngt und der zur Änderung des Strömungsquerschnitts relativ zu einem Sitz bewegbar ist«.
Außer im Fall vergleichsweise niedriger Strömungsgeschwindigkeiten oder -mengen war die Leistung der bisher verfügbaren einstellbaren Drosseln in allen Anwendungsfällen fraglich,, Die bisher verwendeten derartigen Drosseln sind mit einem großen Druckabfall über die Vorrichtung behaftet, so daß ein Verlust des benötigten Drucks an einer weiter stromab gelegenen Stelle auftritto Die Leistung wird dabei in den Fällen, in welchen das Bohrlochströmungsmittel bestimmte Mengen an Sand und anderen abreibenden bzw, schmirgelnden Stoffen mitreißt, noch weiter eingeschränkte Diese Leistungsminderung beruht auf dem schnellen Abrieb und der resultierenden Verformung der Drosselbauteile, wie des Ventilsitzes, durch die schmirgelnden Stoffeo Hierbei wird die Strömung des Bohrlochströmungsmittels nur noch turbulenter,. Bei zunehmender Turbulenz addiert sich der ansteigende Druckabfall zu dem Eigendruckabfall an der Nadel selbst» In diesen Fällen kann auch die .übliche Erdölförderdüse erheblichen Abrieb erleiden, wodurch die in ihr auftretende Turbulenz noch vergrößert und ein erhöhter Druckabfall eingeführt wirdo
Ersichtlicherweise besteht mithin ein großer Bedarf für eine wirksame bzw» wirtschaftliche, robuste, einstellbare Drossel, bei welcher längere Inspektions- oder Austauschintervalle möglich sind und welche an ihrer Stromabseite einen höheren Strömungsmitteldruck aufrechterhält,
Abriebprobleme traten bisher auch bei den üblicherweise verwendeten Untertage-Sicherheitsvorrichtungen auf, die zum Verschließen von Bohrlöchern zur Unterbrechung der Strömung des BohrungsStrömungsmittels eingesetzt werden, wenn eine vorbestimmte Strömungsmenge überschritten wird. Dabei hat es sich, gezeigt, daß eine Anordnung mit sich verjüngendem bzw.
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konischem Stopfen und Sitz verwendet werden kann, um die Verschlechterung bzw«, den Abrieb der Untertage-Sicherheitsventilbauteile zu vermindern und eine erheblich erhöhte Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Eine derartige Vorrichtung ist in der US^PS 3 757 816 beschrieben«,
Es.ist darauf hinzuweisen, daß Untertage-Sicherheitsventile und einstellbare Drosseln oder Düsen völlig verschiedene Vorrichtungen sind, die sich weder im Grundaufbau, noch bezüglich der Aufgabe ähneln· Sicherheitsventile dienen zum Verschließen einer Bohrung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten maximalen Strömungs- bzw* Durchflußzustand, während einstellbare Drosseln für die Dosierung des Produktionsstroms eines Bohrlochströmungsmittels dienen· Außerdem sind auch die Betriebspositionen verschieden: Untertage-Sicherheitsventile werden unter der Erdoberfläche im Bohrloch angewandt, während einstellbare Drosseln oberirdisch angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten einstellbaren Drossel bzw«, Düse zur Dosierung bzw» Regelung der Strömung eines Bohrlochströmungsmittels, wobei diese Drossel bei einem vorgegebenen Druckunterschied einen größeren Strom an diesem Strömungsmittel gewährleisten soll als die bisher verwendeten Drosselkonstruktionen*
Diese Drossel soll dabei auch mit weniger Geräusch und Schwingung arbeiten als die bekannten Konstruktionen,,
Daneben bezweckt die Erfindung die Schaffung einer einstellbaren Drosselkonstruktion, welche die Strömung unter Gewährleistung eines verbesserten Widerstands gegenüber den von einem Bohrlochströmungsmittel mitgeführten schleifenden oder schmirgelnden Stoffen leitet bzw0 richtete
Die erfindungsgemäße Drossel soll darüber hinaus auch eine
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längere Betriebslebensdauer besitzen als die bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art.
Weiterhin soll durch diese Drossel der durch Schmirgelwirkung verursachte Abrieb an anderen Bohrlochkopfelementen stromab der Drossel vermindert werden·
Diese Aufgabe wird bei einer einstellbaren Drossel zur Dosierung bzw«, Regelung der Strömungsmenge von schmirgelnden, d.h0 Abrieb verursachenden Bohrlochströmungsmitteln erfindungsgemäß gelöst durch einen Drosselkörper mit einem Einlaß zur Einführung eines Bohrlochströmungsmittels und einem Auslaßteil, über den das Bohrlochströmungsmittel aus dem Drosselkörper austreten kann, durch einen stromab des Einlasses im Drosselkörper angeordneten Ring- bzw«. Ventilsitz mit einer einwärts geneigten, sich verjüngenden bzw. konischen Fläche und einer Auslaßöffnung, wobei die Länge der konischen Sitzfläche mindestens das 0,25-fache des Durchmessers der Auslaßöffnung beträgt, durch einen axial bewegbaren, den Sitz durchsetzenden Stopfen mit einer Verjüngung bzw. einem Kegelwinkel entsprechend der Verjüngung des Sitzes, so daß der Stopfen zusammen mit dem Sitz eine konische Ringdüse festlegt, wobei der Stopfen ein stromabseitiges, kegelstumpfförmiges Ende mit einem Durchmesser entsprechend dem 0,2- bis 0,6-fachen des Durchmessers der Auslaßöffnung des Sitzes aufweist, und durch eine Einrichtung zur verstellbaren Verschiebung des Stopfens zwecks veränderbarer Einstellung der Querschnittsfläche der konischen Ringdüse zwischen Sitz und Stopfen,,
Die erfindungsgemäße einstellbare Drossel ist voll regelbar bzw. einstellbar, so daß selektive Einstellungen der Strömungsmengen eines Bohrlochströmungsmittels möglich sind. Die Drossel weist einen Körper mit einem Einlaß zur Ermöglichung eines Strömungsmitteleintritts in den Körper und einen Auslaßteil auf, über den das Strömungsmittel aus dem Körper austreten
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kann. Innerhalb des Körpers sind stromab, doh. in Strömungsrichtung hinter dem Einlaß ein ringförmiger, innen konischer Sitz iind ein komplementär konischer Stopfen vorgesehen, der in Axialrichtung relativ zum Sitz bewegbar ist und dabei einen konischen, ringförmigen Durchlaß bzw„ eine Ringdüse für die Strömung des Bohrlochströmungsmittels festlegt. Der konische Stopfen ist dabei zur variablen Einstellung der Querschnittsfläche der zwischen ihm und dem Sitz gebildeten Ringdüse bewegbar. Ein diese konische oder sich verjüngende Ringdüse durchströmendes Strömungsmittel wird dabei zentriert und so gerichtet, daß es den Sitz und die stromab davon befindlichen Elemente des Strömungssystems gleichmäßig, doh. turbulenzfrei durchströmt.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert«, Es zeigen:
Fig. 1 eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Ausführungsform einer einstellbaren Drossel mit Merkmalen nach der Erfindung in T-stückartiger Konfiguration und
Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Ausschnitt des Ventilteils der einstellbaren Drossel gemäß Fig. 1.
In Fige 1 ist eine spezielle Ausführungsform einer einstellbaren Drossel gemäß der Erfindung dargestellt, die einen Drosselkörper 10 mit einem Einlaß 12, über den ein Bohrlochströmungsmittel in den Körper einströmen kann, und einen Auslaßteil 14 aufweist, über den das Strömungsmittel ausströmen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Drosselkörper 10 am Einlaß 12 mit einem Gewinde- bzwo Schraubanschluß 13 land am Auslaßteil 14 mit einem Gewindeanschluß
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versehen, obgleich selbstverständlich auch andere Anschluß- · arten verwendet werden könneno Innerhalb des Körpers 10 und stromab des Einlasses 12 befindet sich ein konischer Ringsitz 26 nebst einem entsprechend, d.ho komplementär konischen Stopfen 24· Letzterer erstreckt sich durch den Sitz 26 und bildet dabei eine sich verjüngende Strömungs-Ringdüse, durch die das Bohrlochströmungsmittel hindurchströmen kann· Der Stopfen 24 ist gegenüber dem Sitz 26 über einen weiten Positionsverstellbereich hinweg verschiebbar, der auch eine Schließstellung umfaßt, in welcher die Kegelflächen der beiden Elemente aneinander anliegen.
Der Sitz 26 wird von einem Sitzeinsatz 28 getragen, der in den Drosselkörper 10 eingeschraubt ist. Unter dem Sitz 26 befindet sich ein Strömungsrohr 29, dessen Innendurchmesser dem Auslaßdurchmesser des Sitzes 26 entspricht. Das Strömungsrohr 29 ist innerhalb des Körpers 10 über Gewinde 31 mit dem Sitzeinsatz 28 verbunden«. Unmittelbar unter dem Sitz 26 und über dem Gewinde 31 ist ein O-Ring 27 vorgesehen.
In den Oberteil des Körpers 10 ist eine Stopfbüchsenpackung 16 eingesetzt, die einen O-Ring 36 trägt, welcher eine Strömungsmittelleckage durch den Oberteil der Drossel hindurch verhindert. Die Stopfbüchsenpackung 16 ist mittels eines Haltestücks 18 festgelegt, das mit Hilfe eines Gewindes auf ein Gewinde 19 des Drosselkörpers aufgeschraubt ist. Die Stopfbüchsenpackung 16 weist eine Schaft- oder Wellenbohrung mit einem Gewinde zur Aufnahme eines Gewindeschafts 22 auf. Am Unterteil der Stopfbüchsenpackung 16 ist am Gewindeschaft 22 eine Dichtungspackung 34 mit einem Haltering 32 vorgesehen,, Bei der Dichtungspackung 34 handelt es sich um eine übliche Konstruktion, wie sie für die Abdichtung von Ventilen verwendet wird, damit das gesamte Bohrlochströmungsmittel durch das Ventil hindurchströmt. Am Oberteil der Stopfbüchsenpackung 16 ist eine Ringnut zur Aufnahme einer Dichtung 40 eingesto-
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chen,.wodurch eine zusätzliche Abdichtung oberhalb des Einstellgewindes 17 hergestellt wird·
Der die Stopfbüchsenpackung 16 durchsetzende Schaft 22 weist in seinem Mittelteil einen Außengewindeabschnitt auf. Der Schaft 22 erstreckt sich dabei in den Strömungsdurchgang des Drosselkörpers 10, und an seinem Ende ist der Stopfen 24 befestigt. 'Am Ende des Schafts 22 sind Abflachungen vorgesehen, an denen ein Schlüssel zum Drehen des Schafts 22 ansetzbar ist. Der.Schaft 22 dient zur stufenlosen Axialverschiebung des Stopfens 24 über einen eine voll geschlossene Stellung beinhaltenden Positionsbereich.
Um den Schaft 22 herum ist ein in eine Ausnehmung in der Stopfbüchsenpackung 16 eingesetzter Anzeiger 38 angeordnet, der zur Anzeige der Stellung des Stopfens 24 dient und dabei eine Anzeige bezüglich der Querschnittsfläche der zwischen Stopfen 24 und Sitz 26 gebildeten Strömungs-Ringdüse bietet. Der Anzeiger 38 trägt eine Reihe von Markierungen zur Ermöglichung selektiver Einstellungen der Strömungsmenge durch die Drossel.
In Fig. 2 sind der Stopfen 24 und der Sitz 26 in vergrößertem Maßstab dargestellt, wobei der Stopfen 24 unter Bildung einer Strömungs-Ringdüse etwas vom Sitz 26 zurückgezogen ist0 Der Stopfen 24 ist gegenüber dem Sitz 26 zur Änderung der Querschnittsfläche der Ringdüse und zur Änderung der Strömungsmenge des Bohrlochströmungsmittels einstellbare Der Stopfen 24 ist ein sich verjüngendes bzwe konisches Element mit einem Mehrfach-Kegelwinkelc Der an einer Schulter 50 festgelegte erste Kegelwinkel beträgt etwa 45 gegenüber der Achse des Stopfens 24, während der zweite Kegelwinkel an einem Halsteil 52 etwa 8° gegenüber der Achse des Stopfens 24 beträgt,, Der Sitz 26 ist ebenfalls eine Mehrfachwinkelkonstruktion mit einer Schulter 54, die unter einem Winkel von etwa 45° geneigt und der Schulter 50 des Stopfens angepaßt ist, so daß bei der
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AxialVerschiebung des Stopfens 24 im Sitz zum Verschließen der Düsenöffnung die Schrägflächen der beiden Elemente in gegenseitige Anlage gelangen«, Der zweite sich verjüngende Abschnitt des Sitzes 26 befindet sich an einer Innenfläche 58, die unter einem Kegelwinkel von etwa 8° geneigt ist0 Die Innenfläche 58 kommt mit dem Halsteil 52 bei der vollen Verschiebung des Stopfens 24 durch den Sitz 26 in Berührung, wodurch eine zweite komplementäre Dichtungsfläche zwischen Stopfen und Sitz hergestellt wird. Sowohl der Stopfen 24 als auch der Sitz 26 bestehen vorzugsweise aus einem abriebbeständigen Werkstoff, wie Wolframkarbid« Aus Wolframkarbid hergestellte Teile haben sich als besonders verschleißfest für Abrieb durch im Bohrlochströmungsmittel eingeschlossene oder suspendierte Sandteilchen oder andere schmirgelnden Stoffe erwiesen«
Der Stopfen 24 dient gleichzeitig auch zum Richten der Strömung des Bohrlochströmungsmittels durch die Drossel., Ersichtlicherweise weist der Stopfen 24 ein kegelstumpfförmiges Ende 23 auf, welches durch die stromabseitige Öffnung 56 des Sitzes 26 hindurchragt und welches unmittelbar unter sich einen Wirbel schwacher Turbulenz einführte Dieser Wirbel zentriert den Fluidumstrom und vermindert Turbulenz an der Sitzöffnung 56 durch Verminderung einer Rückströmung an den Kanten des Strömungsrohrs 29· Der stark auf das kegelstumpfförmige Ende 23 lokalisierte, schwach turbulente Wirbel wird der Funktion von drei Veränderlichen zugeschrieben, nämlich dem Durchmesser des kegelstumpfförmigen Endes 23, dem kleinsten, stromabseitigen Durchmesser der Sitzöffnung 56 und der Länge der Innenfläche 58 des Sitzes, die parallel zum Halsteil 52 des Stopfens 24 verläuft. Diese drei Veränderlichen werden mit d, D bzwg L bezeichnet«, Zwei Verhältnisse oder Beziehungen stellen dabei die kritischen Konstruktionskriterien für eins einstellbare Drossel gemäß der Erfindung dar, nämlich:
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U - Kegelverhältnis und
U = Weglängenverhältnisο
Um bei der erfindungsgemäßen Drossel annehmbare Ergebnisse zu erzielen, muß das Kegelverhältnis zwischen 0,2 und 0,6 betragen, d.h. der Durchmesser (d) des kegelstumpfförmigen Endes 23 soll bei 20 - 60% des Durchmessers (D) der kleinsten Sitzöffnung 56 liegen. Das Weglängenverhältnis muß mindestens 0,25 betragen, d.h.-die Länge (L) der konischen Innenfläche 58 des Sitzes muß mindestens 25% des Durchmessers (D) der kleinsten Sitzöffnung 56 betragen. Die Größe der Sitzöffnung 56 variiert dabei in Abhängigkeit von der im speziellen Fall gewünschten Strömungsmenge und der Größe der vorkommenden, mitgeführten Fremdstoffe.
Die angegebenen Werte stellen Entwurfsgrenzwerte. dar, innerhalb derer die angestrebten Ergebnisse erzielt werden0 Innerhalb dieser Grenzwerte wird zur Gewährleistung optimaler Ergebnisse ein Kegelverhältnis von 0,25 - 0,50 bevorzugt. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei einem Abgehen von den empfohlenen Werten zwar keine drastische Verschlechterung der vorteilhaften Ergebnisse zu erwarten ist, jedoch eine merkliche Minderung dieser vorteilhaften Ergebnisse eintritt, wenn das Kegelverhältnis über oder unter die bevorzugten Werte abweicht, Ebenso wird bei einer Verkleinerung des Weglängenverhältnisses auf unter 0,25 die vorteilhafte Wirkung der einstellbaren Drossel gemäß der Erfindung vermindert, da in diesem Fall eine Zentrierung der Strömung nur noch bei immer niedrigeren Fluidumströmungsmengen erreicht werden kann.
Die durch eine erfindungsgemäße Drossel gewährleisteten Ergebnisse sind äußerst eindrucksvoll. Beispielsweise wird dabei bei vorgegebener Strömungsmenge oder -geschwindigkeit ein
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wesentlich niedrigerer Druckunterschied als bei den bisher verwendeten Drosseln erreichte Dieses Leistungsverhalten ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Reihe von Produktionsvorrichtungen der Verteilung nachgeschaltet ist, weil dabei der Gesamtdruckabfall herabgesetzt wird.
Einstellbare Drosseln gemäß der Erfindung eignen sich besonders zur Verwendung bei Bohrlöchern, bei denen das Bohrlochströmungsmittel beträchtliche Mengen an Sand oder anderen mitgeführten, schmirgelnden Stoffen enthält. Es ist allgemein bekannt, daß die derzeit erhältlichen einstellbaren Drosseln bzw. Düsen bei Verwendung unter Abrieb- oder Schmirgelbedingungen sehr anfällig für bleibende Beschädigung sind. Die bisher verwendeten Drosseln dieser Art werden häufig durch die Schmirgelwirkung von Bohrlochströmungsmitteln an den Drosselbauteilen, wie dem Sitz, der Austrittsdüse und dem Schaft, zum Ausfall gebracht.
Die erfindungsgemäße einstellbare Drossel arbeitet unter schmirgelnden bzwe Abrieb-Strömungsbedingungen außerordentlich zuverlässig. Ersichtlicherweise ist der Fluidumströmungsweg durch eine einstellbare Drossel gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß das Strömungsmittel in den Drosselkörper eintritt und sich zur Ringdüse mit einer vergleichsweise niedrigeren Geschwindigkeit bewegt als sie zwischen Sitz und Stopfen vorhanden ist, wobei es praktisch parallel zu den Flächen der Ringdüse strömt, an denen eine schnellere Strömung auftritt. Bei der Richtung des Fluidumstroms lenkt der Stopfen die schmirgelnden Stoffe von den Wänden hinweg und in Richtung auf die Mitte der Strömungsbahn« Dabei wird angenommen, daß die im Bohrlochströmungsmittel enthaltenen schmirgelnden Stoffe längs der Oberfläche des Stopfens und durch die zwischen Stopfen und Sitz gebildete Ringdüse strömen, ohne sich im Drosselkörper wieder (mit dem Strömungs-
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mittel) zu vermischen. Der Aufprall dieser Stoffe auf die Drosselbauteile findet zum größten Teil an der verlängerten Oberfläche des Stopfen-Halsteils und an der Innenfläche des Sitzes statt, welche die engste StrömungsVerengung in der Ringdüse bilden«, Am kegelstumpfförmigen Ende des Stopfens werden die mitgeführten Stoffe zur Mitte des StrömungsSchemas hin gezogen, wo ein Wirbel mit schwacher Turbulenz erzeugt wird«, Infolge der zentrierten Lage dieser schwachen Turbulenz und der sehr geringen Rückströmung bzw. Rückzirkulation vermögen die mitgeführten schmirgelnden Stoffe die Oberfläche des Drossel-Auslaßteils nicht anzuscheuern. Zudem hat es sich gezeigt, daß Drosseln gemäß der Erfindung bei Verwendung in einen Abrieb erzeugenden Strömungen nicht nur einen überraschend geringen inneren Verschleiß zeigen, sondern daß durch ihren speziellen Aufbau auch Abrieb an den Drosseln selbst nachgeschalteten Bohrlochausrüstungen vermindert wird«.
Die für die schmirgelnden Stoffe, welche in den die erfindungsgemäße einstellbare Drossel durchströmenden Bohrlochströmungsmitteln mitgeführt werden, eingeführten Strömungsschemata gewährleisten im Zusammenwirken mit der mehrfach abgewinkelten Konstruktion von Stopfen und Sitz im Vergleich zu den bisher verwendeten Drosseln hervorragende und unerwartete Ergebnisse.
Ein zusätzlicher Vorzug der Erfindung ist die Verminderung von Geräusch und Schwingung, die normalerweise bei einstellbaren Drosseln auftreten. Da die Turbulenz in der gerichteten Strömung des Bohrlochströmungsmittels gering ist, wird nur geringe Schwingung im Drosselkörper hervorgerufene Die gerichtete Strömung, welche den Drosselkörper wirksam und gleichmäßig bzw«, störungsfrei durchläuft, erzeugt dabei nicht die Geräuschpegel, wie sie üblicherweise bei einstellbaren Drosseln vorhanden sindo
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Obgleich die Erfindung vorstehend beispielhaft in Verbindung mit einer speziellen Ausführungsform für die Dosierung bzw«, Regelung eines Stroms eines Bohrlochströmungsmittels dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich für andere Anwendungszwecke verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich. Beispielsweise könnte die Erfindung auch in einem einstellbaren Ventil zur Dosierung bzw0 Regelung eines Fluidumstroms in der Rohrleitung einer chemischen Verfahrensanlage verkörpert werden. Dem Fachmann sind dabei noch weitere Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Vorrichtung möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wirde Beispielsweise könnte der Drosselkörper eine andere Konfiguration besitzen oder Flanschanschlüsse anstelle des T-Stückkörpers mit den dargestellten Gewindeanschlüssen aufweisen. Derartige Änderungen und Abwandlungen sollen daher vom erweiterten Schutzumfang mit umfaßt werden.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine einen niedrigen Druckabfall gewährleistende einstellbare Drossel geschaffen, die einen veränderbar einstellbaren, konischen Ringdurchlaß für die Dosierung oder Regelung der Strömungsmenge eines Strömungsmittels aufweist. Der Ringdurchlaß wird dabei durch einen sich verjüngenden bzw. konischen Stopfen festgelegt, der einen komplementären, entsprechend konisch ausgebildeten Sitz durchsetzt. Die Querschnittsfläche des Durchlasses ist durch Axialverschiebung des Stopfens relativ zum Sitz selektiv variabel. Die Vorrichtung ist mechanisch auf eine ausgewählte Strömungsmenge einstellbar, die durch ein Präzisionsanzeigegerät angezeigt werden kann.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Einstellbare Drossel zur Dosierung bzw. Regelung der Strömungsmenge von schmirgelnden, d«,h. Abrieb verursachenden Bohrlochströmungsmitteln, gekennzeichnet durch einen Drosselkörper (10) mit einem Einlaß (12) zur Einführung eines Bohrlochströmungsmittels und einem Auslaßteil (14), über den das Bohrlochströmungsmittel aus dem Drosselkörper austreten kann, durch einen stromab des Einlasses (12) im Drosselkörper angeordneten Ring- bzwo Ventilsitz (26) mit einer einwärts geneigten, sich verjüngenden bzw. konischen Fläche (58) und einer Auslaßöffnung (56), wobei die Länge der konischen Sitzfläche mindestens das 0,25-fache des Durchmessers der Auslaßöffnung beträgt, durch einen axial bewegbaren, den Sitz durchsetzenden Stopfen (24) mit einer Verjüngung bzwo einem Kegelwinkel entsprechend der Verjüngung des Sitzes (26), so daß der Stopfen zusammen mit dem Sitz eine konische Ringdüse festlegt, wobei der Stopfen ein stromabseitiges, kegelstumpfförmiges Ende (23) mit einem Durchmesser entsprechend dem 0,2- bis 0,6-fachen des Durchmessers der Auslaßöffnung des Sitzes aufweist, und durch eine Einrichtung (zoB. 20, 22) zur verstellbaren Verschiebung des Stopfens (24) zwecks veränderbarer Einstellung der Querschnittsfläche der konischen Ringdüse zwischen Sitz und Stopfen.
    2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verschiebeeinrichtung für den Stopfen eine Anzeigeeinrichtung zur Lieferung einer Anzeige bezüglich der Öffxaings-Querschnittsfläche der Ringdüse verbunden ist«,
    3. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz von einem im Auslaßteil des Drosselkörpers angeordneten Einsatzteil getragen wird, welcher eine gleichmäßige
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    Austrittsfläche für ein Bohrlochströmungsmittel festlegte
    4. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz und der Stopfen je zwei komplementäre, einander angepaßte Kegelflächen aufweisen, von denen die zweiten Flächen stromauf der ersten Flächen liegen und unter einem Winkel von etwa 45 zur Achse des Stopfens geneigt sind, so daß sie einander gegenüberliegende, konische Ringsitzflächen zum Absperren der einstellbaren Drossel bilden,,
    5. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum verstellbaren Verschieben des Stopfens einen mit letzterem verbundenen Schaft aufweist, der mit einem Gewindeteil versehen ist, welcher in einem mit komplementärem Gewinde versehenen Gewindeteil des Drosselkörpers drehbar ist.
    Einstellbare Drossel, insbesondere, nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drosselkörper mit einem Einlaß, der mit einer Bohrlochströmungsmittelquelle kommuniziert, und einem Auslaß für den Austritt des Bohrlochströmungsmittels aus dem Drosselkörper, durch einen im Drosselkörper stromab des Einlasses angeordneten Ring- bzw. Ventilsitz mit zwei einwärts geneigten Kegelflächen, von denen sich die zweite Fläche stromab der ersten Fläche befindet und eine Auslaßöffnung festlegt, wobei die erste Fläche eine Länge entsprechend mindestens dem 0,25-fachen des Durchmessers der Auslaßöffnung besitzt, durch einen Stopfen mit zwei den betreffenden Flächen des Sitzes komplementär angepaßten KegelfSchen, wobei sich der Stopfen durch den Sitz hindurch erstreckt und mit diesem eine Ringdüse bildet, wobei der Stopfen ein stromabseitiges kegelstumpfförmiges Ende mit einem Durchmesser entsprechend dem 0,2- bis 0,6-fachen des Durchmessers der Auslaßöffnung des Sitzes aufweist und wobei der Stopfen stufenlos über
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    einen Bereich von Einstellpositionen, einschließlich einer Position, in welcher die komplementären Kegelflächen von . Stopfen und Sitz zum Absperren der einstellbaren Drossel aneinander anliegen, relativ zum Sitz axial verschiebbar ist, und durch eine Einrichtung zur selektiven Einstellung der Position des Stopfens relativ zum Sitz zwecks Einstellung der Querschnittsfläche der Ringdüse auf eine gewünschte Strömungsmenge des Bohrlochströmungsmittels durch die Drossel.
    Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß um die Einstelleinrichtung herum eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Querschnittsfläche der Ringdüse entsprechend der Lage des Stopfens innerhalb des Sitzes angeordnet ist.
    8. Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fläche des Stopfens gegenüber dessen Achse unter einem Winkel von etwa 8° und seine zweite Fläche gegenüber dieser Achse unter einem Winkel von etwa 45° geneigt ist.
    9. Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen axial vom stromaufseitigen Ende des Stopfens abgehenden Schaft mit einem Außengewinde aufweist, das mit einem komplementär ausgebildeten Gewindeteil des Drosselkörpers kämmt.
    10. Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz und der Stopfen aus gesintertem Wolframkarbid hergestellt sind«,
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    Leerseite
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