DE2947372A1 - Cylinder and piston differential pressure indicator - has sealing ring in annular cylinder wall slot for low temp. - Google Patents

Cylinder and piston differential pressure indicator - has sealing ring in annular cylinder wall slot for low temp.

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Abstract

The cylinder (2) and piston (3) mechanism for indicating differential pressure is esp. for natural gas or oil pipelines. The piston creates two pressure chambers in the cylinder. A sealing ring is arranged between the piston and cylinder. Leakage is prevented even at low temp. The sealing element (4) is arranged in an annular slot (12) in the wall of the cylinder (2). It consists of an outer sealing ring (13) and an inner slider ring (14). The sealing ring consists of silicon fluoride and the slide ring (14) of Teflan is strengthened with glass fibres and has a bronze or carbon spacer. The sealing ring is fitted in the slot under tension using a conventional technique contraction of the sealing ring at low temp. increases pressure on the piston surface.

Description

Zylinder-Kolben-Anordnung als Differenzdruckindikator Cylinder-piston arrangement as a differential pressure indicator

Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Anordnung als Differenzdruckindikator insbes. für Erdgas-oder Erdölpipelines, mit einem im Querschnittt vorzugsweise kreisförmigen, allseitig geschlossenen Zylinder, einem in dem Zylinder laufenden Kolben und einem zwischen dem Zylinder und dem Kolben wirksamen Dichtungselement, wobei durch den Kolben im Zylinder eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer gebildet sind, die erste Druckkammer mit einem ersten Druckmittelanschluß und die zweite Druckkammer mit einem zweiten Druckmittelanschluß verbunden sind, und der Kolben mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist.The invention relates to a cylinder-piston arrangement as a differential pressure indicator esp. for natural gas or oil pipelines, with a preferably circular cross-section, cylinder closed on all sides, a piston running in the cylinder and a between the cylinder and the piston effective sealing element, wherein by the Pistons in the cylinder a first pressure chamber and a second pressure chamber are formed, the first Pressure chamber with a first pressure medium connection and the second pressure chamber are connected to a second pressure medium connection, and the Piston is connected to an actuating device.

Zylinder-Kolben-Anordnungen der in Rede stehenden Art werden insbes. bei Erdgaspipelines zur Einleitung von Sicherheitsmaßnahmen bei Undichtigkeiten bzw. bei Rohrbrüchen eingesetzt.Cylinder-piston assemblies of the type in question are esp. in the case of natural gas pipelines to initiate safety measures in the event of leaks or used in the event of pipe bursts.

Erdgaspipelines, aber auch Erdölpipelines sowie Pipelines zum Transport anderer Gase bzw. Flüssigkeiten, im folgenden allgemein als Druckmittel bezeichnet, sind so aufgebaut, daß sie teilstrekkenweise abgeschottet werden können, um bei Undichtigkeiten bzw.Natural gas pipelines, but also oil pipelines and pipelines for transport other gases or liquids, hereinafter generally referred to as pressure media, are constructed in such a way that they can be partitioned off in parts in order to with Leaks or

Rohrbrüchen Reparaturen vornehmen zu können. Zur Abschottung sind in die entsprechende Pipeline in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen Kugelhähne od. dgl. eingebaut. In Reihe zu diesen Kugelbahnen sind in der Pipeline jeweils Drosselstellen eingebaut.To be able to make repairs to broken pipes. Are for foreclosure ball valves in the corresponding pipeline at more or less regular intervals or the like installed. In series with these ball tracks are each in the pipeline Built-in throttling points.

Zur Einleitung von Sicherheitsmaßnahmen bei Undichtigkeiten bzw.To initiate safety measures in the event of leaks or

bei Rohrbrüchen ist nun jeder Drosselstelle eine Zylinder-Kolben-Anordnung der in Rede stehenden Art parallel geschaltet. Parallel geschaltet bedeutet, daß der erste Druckmittelanschluß der Zylinder-Kolben-Anordnung an die Pipeline an der Seite der Drosselstelle angeschlossen ist, an der das Druckmittel zuläuft, und daß der zweite Druckmittelanschluß der Zylinder-Kolben-Anordnung an die Pipeline an der Seite der Drosselstelle angeschlossen ist, an der das Druckmittel abläuft.in the event of pipe bursts, each throttle point is now a cylinder-piston arrangement connected in parallel of the type in question. Connected in parallel means that the first pressure medium connection of the cylinder-piston arrangement to the pipeline on the Side of the throttle point is connected to which the pressure medium flows, and that the second pressure medium connection of the cylinder-piston arrangement to the pipeline the side of the throttle point is connected to which the pressure medium drains.

Normalerweise steht nun am ersten Druckmittelanschluß der Zylinder-Kolben-Anordnung ein nur geringfügig höherer Druck an als an deren zweitem Druckmittelanschluß. Der Kolben der Zylinder-Kolben-Anordnung befindet sich dann in seiner normalen Endstellung. Tritt nun in der Pipeline ablaufseitig ein Rohrbruch auf, so fällt dort der Druck schlagartig ab. Mit ihm sinkt der Druck am zweiten Druckmittelanschluß der Zylinder-Kolben-Anordnung. Der Druck am ersten Druckmittelanschluß bleibt zunächst noch erhalten, da ja zwischen beiden Druckmittelanschlüssen in der Pipeline die Drosselstelle angeordnet ist. Die Druckdifferenz am Kolben der Zylinder-Kolben-Anordnung bewirkt nun, daß sich der Kolben aus seiner normalen Endstellung wegbewegt. Diese Bewegung wird über die Betätigungseinrichtung übertragen und zur automatischen Betätigung des entsprechenden Kugelhahnes (oder eines Ventils) bzw. zur Auslösung eines Alarms od. dgl. ausgenutzt.Normally, the cylinder-piston arrangement is now at the first pressure medium connection an only slightly higher pressure than at the second pressure medium connection. Of the Piston of the cylinder-piston arrangement is then in his normal end position. If a pipe rupture now occurs in the pipeline on the outlet side, so the pressure drops suddenly there. With it, the pressure at the second pressure medium connection drops the cylinder-piston arrangement. The pressure at the first pressure medium connection remains initially still received, because between the two pressure medium connections in the pipeline the Throttle point is arranged. The pressure difference across the piston of the cylinder-piston arrangement now causes the piston to move away from its normal end position. These Movement is transmitted via the actuation device and for automatic actuation of the corresponding ball valve (or a valve) or to trigger an alarm or the like. exploited.

Wesentlich für die Funktionsweise der zuvor beschriebenen Zylinder-Kolben-Anordnung ist, daß die erste Druckkammer von der zweiten Druckkammer zuverlässig abgeschottet ist. Dazu ist zwischen dem Zylinder und dem Kolben ein Dichtungselement wie sam. Bei der bekannten Zylinder-Kolben-Anordnung, von der die Erfindung ausgeht, ist dieses Dichtungselement in einer Nut am oder im Kolben angeordnet, wird also gemeinsam mit dem Kolben relativ zum Zylinder bewegt. Ein solches Dichtungselement besteht zumeist aus einem unter Vorspannung in die Nut eingesetzten Rundschnurring aus Fluorsilikon und ggf. einem diesen Rundschnurring umfassenden Gleitring aus Teflon od. dgl.Essential for the functioning of the cylinder-piston arrangement described above is that the first pressure chamber is reliably sealed off from the second pressure chamber is. For this purpose, a sealing element such as sam is between the cylinder and the piston. In the known cylinder-piston arrangement, from which the invention is based, is this sealing element is arranged in a groove on or in the piston, so it is common moved with the piston relative to the cylinder. Such a sealing element exists mostly made of an O-ring made of fluorosilicone that is inserted into the groove under pretension and possibly a sliding ring made of Teflon or the like that encompasses this O-ring.

Beim Einsatz in Gebieten mit sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, beispielsweise in Alaska oder in Sibierien, hat es sich gezeigt, daß die in Rede stehende Zylinder-Kolben-Anordnung bei tiefen Temperaturen nicht zuverlässig arbeitet, daß nämlich Leckagen zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer auftreten. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannte Zylinder-Kolben-Anordnung so auszugestalten und weiterzubilden, daß auch bei tiefen Temperaturen das Auftreten von Leckagen zwischen den beiden Druckräumen sicher verhindert wird.When used in areas with very low ambient temperatures, for example in Alaska or in Siberia, it has been shown that the in speech upright cylinder-piston arrangement does not work reliably at low temperatures, that namely leakages between the first pressure chamber and the second pressure chamber appear. The object of the invention is therefore the known cylinder-piston arrangement to design and develop them in such a way that they occur even at low temperatures of leaks between the two pressure chambers is reliably prevented.

Die erfindungsgemäße Zylinder-Kolben-Anordnung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement in einer Nut im oder am Zylinder angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß der Grund für die bei den bekannten Zylinder-Kolben-Anordnungen auftretenden Leckagen in der Anordnung des Dichtungselementes zu suchen ist.The cylinder-piston arrangement according to the invention, in which the previously The object shown is achieved, is characterized in that the sealing element is arranged in a groove in or on the cylinder. According to the invention, it is first recognized been that the reason for occurring in the known cylinder-piston assemblies Leakage is to be sought in the arrangement of the sealing element.

Dabei ist erkannt worden, daß die bei tiefen Temperaturen auftretende Kontraktion des Dichtungselementes, insbes. des Rundschnurringes aus Fluorsikilon, dazu führt, daß die Flächenpressung an der Innenseite des Zylinders abnimmt. Dies aber ist, insbes. bei Verwendung eines Gleitringes, die kritischste Stelle der Abdichtung zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer. Erfindungsgemäß ist nun weiter erkannt worden, daß bei Anordnung des Dichtungselementes in einer Nut im oder am Zylinder bei tiefen Temperaturen die Flächenpressung am Kolben, der ja hier relativ zu dem Dichtungselement am Zylinder bewegt wird, sogar noch ansteigt. Dies hat seinen Grund darin, daß die Kontraktion des Dichtungselementes bei tiefen Temperaturen zu einer Erhöhung der Flächenpressung zwischen dem Dichtungselement und dem Kolben führt.It has been recognized that that occurs at low temperatures Contraction of the sealing element, in particular the O-ring made of fluorosilicone, leads to the fact that the surface pressure on the inside of the cylinder decreases. this however, especially when using a sliding ring, this is the most critical point of the seal between the first pressure chamber and the second pressure chamber. Is according to the invention has now been further recognized that when the sealing element is arranged in a groove in or on the cylinder at low temperatures the surface pressure on the piston, which yes is moved here relative to the sealing element on the cylinder, even increases. The reason for this is that the contraction of the sealing element at deep Temperatures lead to an increase in the surface pressure between the sealing element and the piston leads.

Nach bevorzugter Lehre der Erfindung ist das Dichtungselement im übrigen,wie an sich bekannt, aus einem äußeren Rundschnurring und einem inneren Gleitring zusammengesetzt, wobei der Rundschnurring, wie an sich bekannt, aus Fluorsilikon und der Gleitring, wie an sich bekannt, aus ggf. glasfaserverstärktem und ggf.According to a preferred teaching of the invention, the sealing element is otherwise, as known per se, composed of an outer O-ring and an inner sliding ring, where the O-ring, as known per se, made of fluorosilicone and the sliding ring, as is known per se, made of possibly glass fiber reinforced and possibly

mit Bronze oder Kohlenstoff versetztem Teflon besteht. Schließlich sollte auch hier der Rundschnurring, wie an sich bekannt, mit Vorspannung in die Nut eingesetzt sein. Durch die Vorspannung des Rundschnurringes wird erreicht, daß auch bei sehr tiefen Temperaturen und einer damit verbundenen erheblichen Kontraktion des Rundschnurringes dieser an den Innenwandungen dzr Nut in fester Anlage verbleibt.Teflon mixed with bronze or carbon. In the end the O-ring, as is known per se, should also be pretensioned in the Be inserted groove. By pretensioning the O-ring it is achieved that even at very low temperatures and the associated significant contraction of the O-ring, which remains firmly in contact with the inner walls of the groove.

Die mit der erfindungsgemäßen Zylinder-Kolben-Anordnung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß diese Zylinder-Kolben-Anordnung auch bei tiefsten Temperaturen zuverlässig arbeitet, da systematisch das Auftreten von Leckagen zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer der Zylinder-Kolben-Anordnung vermieden wird.The achieved with the cylinder-piston arrangement according to the invention The advantages are summarized in the fact that this cylinder-piston arrangement works reliably even at the lowest temperatures, as it occurs systematically of leaks between the first and the second pressure chamber of the cylinder-piston arrangement is avoided.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung nochmals etwas näher erläutert, wobei die einzige Figur im Längsschnitt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinder-Kolben-Anordnung als Differenzdruckindikator zeigt.In the following the invention is based on only one embodiment illustrative drawing explained again in more detail, the only figure in longitudinal section a preferred embodiment of a cylinder-piston arrangement according to the invention shows as a differential pressure indicator.

Die in der Figur dargestellte Zylinder-Kolben-Anordnung 1 weist einen im Querschnitt kreisförmigen, allseitig geschlossenen Zylinder 2, einen in dem Zylinder 2 laufenden Kolben 3 und ein zwischen dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 wirksames Dichtungselement 4 auf. Durch den Kolben 3 sind im Zylinder 2 eine erste Druckkammer 5 und eine zweite Druckkammer 6 gebildet. Die erste Druckkammer 5 ist mit einem ersten Druckmittelanschluß 7 verbunden, während die zweite Druckkammer 6 mit einem zweiten Druckmittelanschluß 8 verbunden ist. Schließlich zeigt die ur noch, daß der Kolben 3 mit einer Betätigungseinrichtung 9 verbunden ist, und zwar über eine Kolbenstange 10, die über Abdichtungen 11 aus dem Zylinder 2 herausgeführt ist.The cylinder-piston arrangement 1 shown in the figure has a Cylinder 2, circular in cross section, closed on all sides, one in the cylinder 2 running piston 3 and one between the cylinder 2 and the piston 3 effective Sealing element 4 on. A first pressure chamber is formed in the cylinder 2 through the piston 3 5 and a second pressure chamber 6 is formed. The first pressure chamber 5 is with a first pressure medium connection 7 connected, while the second pressure chamber 6 with a second pressure medium connection 8 connected is. Finally shows the Only that the piston 3 is connected to an actuating device 9, and via a piston rod 10 which is led out of the cylinder 2 via seals 11 is.

Das Dichtungselement 4 ist erfindungsgemäß in einer Nut 12 im Zylinder 2 angeordnet und aus einem äußeren Rundschnurring 13 und einem inneren Gleitring 14 zusammengesetzt. Dabei besteht der Rundschnurring 13 aus Fluorsilikon und der Gleitring 14 aus Teflon. Aus der Figur andeutungsweise entnehmbar ist, daß der Rundschnurring 13 mit Vorspannung in die Nut 12 eingesetzt ist.According to the invention, the sealing element 4 is in a groove 12 in the cylinder 2 and consists of an outer O-ring 13 and an inner sliding ring 14 composed. The O-ring 13 consists of fluorosilicone and the Sliding ring 14 made of Teflon. The figure shows that the O-ring is indicated 13 is inserted into the groove 12 with bias.

Die dargestellte Zylinder-Kolben-Anordnung 1 arbeitet auch bei tiefen Temperaturen einwandfrei, da die temperaturbedingte Kontraktion des Rundschnurringes 13 zu einer verstärkten Flächenpressung zwischen dem Gleitring 14 und dem Kolben 3 führt, so daß die Abdichtung zwischen der ersten Druckkammer 5 und der zweiten Druckkammer 6 zu tiefen Temperaturen hin immer besser wird.The illustrated cylinder-piston arrangement 1 also works at depths Temperatures flawless, because the temperature-related contraction of the O-ring 13 to an increased surface pressure between the sliding ring 14 and the piston 3 leads, so that the seal between the first pressure chamber 5 and the second Pressure chamber 6 becomes better and better at low temperatures.

Aufgrund der Vorspannung des Rundschnurringes 13 verliert dieser andererseits auch bei tiefen Temperaturen nicht den Kontakt zu den Innenwandungen der Nut 12, so daß auch hier stets eine sichere Abdichtung gewährleistet ist.On the other hand, due to the bias of the O-ring 13, it loses no contact with the inner walls of the groove 12 even at low temperatures, so that a secure seal is always guaranteed here as well.

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Claims (4)

Patentansprüche: ¼ 1. Zylinder-Kolben-Anordnung als Differenzdruckindikator insbes. Claims: ¼ 1. Cylinder-piston arrangement as differential pressure indicator esp. für Erdgas- oder Erdölpipelines, mit einem im Querschnitt vorzugsweise kreisförmigen, allseitig geschlossenen Zylinder, einem in dem Zylinder laufenden Kolben und einem zwischen dem Zylinder und dem Kolben wirksamen Dichtungselement, wobei durch den Kolben im Zylinder eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer gebildet sind, die erste Druckkammer mit einem ersten Druckmittelanschluß und die zweite Druckkammer mit einem zweiten Druckmittelanschluß verbunden sind und der Kolben mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Dichtungselement (4) in einer Nut (12) im oder am Zylinder (2) angeordnet ist. for natural gas or oil pipelines, with one in cross section preferably circular cylinder closed on all sides, one running in the cylinder Piston and a sealing element acting between the cylinder and the piston, wherein a first pressure chamber and a second pressure chamber through the piston in the cylinder are formed, the first pressure chamber with a first pressure medium connection and the second pressure chamber are connected to a second pressure medium connection and the Piston is connected to an actuating device, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the sealing element (4) in a groove (12) in or on the cylinder (2) is arranged. 2. Zylinder-Kolben-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, das Dichtungselement (4) aus einem äußeren Rundschnurring (13) und einem inneren Gleitring (14) zusammengesetzt ist. 2. Cylinder-piston arrangement according to claim 1, characterized in that that, as is known per se, the sealing element (4) consists of an outer O-ring (13) and an inner sliding ring (14) is composed. 3. Zylinder-Kolben-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, der Rundschnurring (13) aus Fluorsilikon und der Gleitring (14) aus ggf. glasfaserverstärktem und ggf. mit Bronze oder Kohlenstoff versetztem Teflon besteht. 3. Cylinder-piston arrangement according to claim 2, characterized in that that, as is known per se, the O-ring (13) made of fluorosilicone and the sliding ring (14) made of possibly glass fiber reinforced and possibly mixed with bronze or carbon Teflon is made. 4. Zylinder-Kolben-Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, der Rundschnurring (13) mit Vorspannung in die Nut (12) eingesetzt ist. 4. Cylinder-piston arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that that, as is known per se, the O-ring (13) with pretension in the groove (12) is used.
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