DE3029098A1

DE3029098A1 - Rueckschlagventil

Info

Publication number: DE3029098A1
Application number: DE19803029098
Authority: DE
Inventors: Floyd A. Tulsa Okla. Riedel
Original assignee: Geosource Inc
Current assignee: Geosource Inc
Priority date: 1979-08-23
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1981-03-12
Also published as: IT8049515A0; GB2056623A; FR2463885A1; JPS5631563A; AU6095980A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klappen-Rückschlagventil und betrifft insbesondere eine Sicherung für die Klappe eines solchen Ventils.

Im Betrieb von Erdgas- oder Ölbohrungen treten sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 12 bis 18 m/sec auf. Die für den.Betrieb solcher Bohrungen vorhandenen Rohrleitungen sind gewöhnlich mittels Klappen-Rückschlagventilen gesichert.

Ein solches Klappen-Rückschlagventil enthält eine Ventilklappe mit einem Tragarm, welcher eine Bohrung für die Aufnahme eines im wesentlichen senkrecht dazu angeordneten Lagerzapfens aufweist. Auf die Enden des Lagerzapfens sind zumeist Lagerbuchsen aufgesetzt. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Klappenlager mit einem darin geformten Lagersitz angeordnet. Die auf die Enden des Lagerzapfens aufgesetzten Buchsen finden Aufnahme im Lagersitz, so daß die Klappe verschwenkbar im Gehäuse aufgehängt ist. Die Klappe ist um die Achse des Lagerzapfens herum in den sich von einem Einlaß zu einem Auslaß des Gehäuses erstreckenden Durchströmungsweg desselben hinein und aus diesem heraus verschwenkbar, um die Durchströmung des Ventils zu sperren bzw. freizugeben.

Bei der Verwendung solcher Klappen-Rückschlagventile in den unter hohem Druck und mit hohen Geschwindigkeiten durchströmten Betriebsleitungen einer Bohrung kommt es häufig vor, daß der Lagerzapfen der Klappe aus seinem Sitz herausspringt. Dies beruht wahrscheinlich auf der durch die hohen Geschwindigkeiten hervorgerufenen Turbulenz der Strömung, aufgrund deren die Klappe in flatternde Bewegung gerät, so daß der Lagerzapfen aus seinem Sitz herausspringen kann.

130011/0641

Um einer solche Störung vorzubeugen, wurde bereits vorgeschlagen, am Tragarm der Klappe Bleche zu befestigen, welche die Enden des Lagerzapfens niederhalten sollen. Die Bleche sind gewöhnlich mittels Schrauben an der Oberseite eines Uabenteils des Tragarms befestigt. Bei den meisten Rückschlagventilen ist die Oberfläche des Nabenteils jedoch zu klein für die zum Befestigen solcher Bleche benötigten Gewindebohrungen. Darüber hinaus ist das Inbringen solcher Haltebleche durch die Abmessungen und Innenform des Ventilgehäuses erschwert.

In anderen bekannten Ausführungen von Klappen-Rückschlagventilen ist die Ventilklappe durch elastische Elemente in die Schließstellung belastet. Derartige Ausführungen sind u.A. in den US-Patentschriften 387 802 und 1 427 148 beschrieben. Eine andere, in der US-PS 2 814 308 beschriebene Ausführung verwendet eine schwenkbar gelagerte Ventilklappe mit in Anlage an eine Kammer begrenzenden Wänden belasteten und dadurch einen Strömungsdurchlaß sperrenden Hilfsklappen.

Die US-PS 3 955 592 beschreibt ein Rückschlagventil mit einem in eine Rohrleitung einsetzbaren, unterteilten Gehäuse und einer auf einen Ventilsitz zu und von ihm weg verschwenkbaren Klappe. Das Ventilgehäuse enthält eine Aufhängung für die Klappe und ein die Klappe in die Schließstellung belastendes 3?ederelement.

Ein in der US-PS 3 933 173 beschriebenes Klappen-Rückschlagventil enthält Klappenhalterungen, xfelche in Aussparungen im Ventilgehäuse Aufnahme finden. Bei den Halterungen handelt es sich um im wesentlichen ringförmige Elemente, welche im wesentlichen parallel zur Durchströmungsrichtung des Ventils in das Gehäuse einsetzbar sind, um die Klappe festzuhalten.

130011/0641

Die Erfindung schafft einen Haltering, welcher mühelos in das Gehäuse eines Klappen-Rückschlagventils einsetzbar ist, um die Enden des Lagerzapfens der Klappe in einem Lagersitz eines Schwenklagers festzuhalten. Der Haltering ist vorzugsweise ein federelastischer Drahtring, welcher zum Ein- und Ausbau in das bzw. aus dem Gehäuse elastisch verformbar ist. Der Haltering ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er sich in Anlage an den Enden des Lagerzapfens befindet und diese im Lagersitz eines in herkömmlicher Weise ausgeführten Schwenklagers festhält. Vorzugsweise ist der Haltering außerhalb des Strömungswegs im Gehäuse angeordnet, beispielsweise in einer zur Hauptdurchströraungsrichtung des Ventils im wesentlichen parallelen Ebene.

Die Erfindung schafft somit ein Rückschlagventil mit einem einen Einlaß, einen Auslaß und eine Ventilkammer aufweisenden Gehäuse, einem im Gehäuse geformten Lager- sitz und einer in der Ventilkammer angeordneten, mittels eines Lagerzapfens im Lagersitz gelagerten und zwischen einer Schließstellung und einer geöffneten Stellung verschwenkbaren Ventilklappe, sowie mit einem in Wirkbeziehung zum Lagersitz in einer Aussparung im Gehäuse angeordneten Niederhält zum Festhalten des Lagerzapfens im Lagersitz.

Die den Niederhält aufnehmende Aussparung hat vorzugsweise die IPorm einer langgestreckten Nut, welche sich vorzugsweise in einer zur Hauptdurchströmungsrichtung des Ventils im wesentlichen parallelen Ebene erstreckt.

In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Niederhalt die Form eines federelastischen, ringförmigen Elements, xirelches zum Einsetzen und Entnehmen in die bzw. aus der Aussparung elastisch verformbar ist.

1 30011/0641

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Niederhalt die Form eines einseitig offenen Rings, dessen freie Enden den Lagersitz überdecken und den Lagerzapfen darin festhalten.

Die freien Enden des offenen Rings sind vorzugsweise hakenförmig umgebogen und dienen als Griffteile zum elastischen Verformen des offenen Rings unter Verringerung seines Durchmessers für den Ein- und Ausbau in die bzw. aus der Aussparung.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Sichern eines Lagerzapfens einer Ventilklappe in einem durch ein Schwenklager in einem Rückschlagventilgehäuse gebildeten Lagersitz, wobei gemäß der Erfindung vorgesehen ist, daß man einen federelastischen Niederhalt derart in. eine im Inneren des Gehäuses gebildete Nut einsetzt, daß er den Lagersitz überdeckt und den Lagerzapfen darin festhält.

Zwekchmäßig wird der federelastische Niederhalt lösbar in die Nut eingesetzt, indem man ihn elastisch verformt, in das Gehäuse einführt und darin freigibt, so daß er sich in die Nut hinein ausweitet und dabei den Lagersitz für den Lagerzapfen überdeckt.

Die Erfindung richtet sich somit auf eine im Gehäuse eines Klappen-Rückschlagventils angeordnete Klappensicherung. Diese hat vorzugsweise die form eines federelastischen Rings, welcher in eine Nut im Ventilgehäuse einsetzbar ist. Der für den Einbau und den Ausbau in das bzw. aus dem Ventilgehäuse verformbare Ring ist vorzugsweise einseitig offen, wobei seine freien Enden hakenförmig gekrümmt oder sonstwie zu Griffteilen geformt sind und den Lagerzapfen in seinem Sitz festhalten.

13001 1/0641

Dabei können sich die Unterseiten der freien Enden in Anlage an den Rändern des Schwenklagers befinden, um dadurch den Sitz zu schließen, oder sie können sich auf dem Lagerzapfen abstützen, um diesen im Lagersitz festzuhalten. Die den federelastischen Haltering aufnehmende Hut ist innerhalb des Gehäuses außerhalb des Durchströmungswegs desselben angeordnet, vorzugsweise in einer zur Hauptdurchströmungsrichtung im wesentlichen parallelen Ebene.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

!Pig. 1 eine Axialschnittansicht eines Klappen-Rückschlag ventils in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Pig. 1 und

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 3-3 in Pig. 1.

Fig. 2A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Pig. 2.

Die Zeichnung zeigt ein zwischen einer Zuleitung 12 und einer abführenden Leitung 14- eingesetztes Klappen-Rückschlagventil 10. An den Leitungen 12, 14 ist das Rückschlagventil 10 mittels Planschen 16, 18 und diese durchsetzender Bolzen 19 angeschlossen. Das Rückschlagventil 10 ist insbesondere für mit hohen Geschwindigkeiten eine Rohrleitung durchströmende Flüssigkeiten geeignet. Derartige Flüssigkeiten, deren Strömungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung zwischen ca. 12 uns .18 m/sec liegen, finden im Betrieb von Ölbohrungen und dergl. Verwendung.

Das Rückschlagventil 10 hat ein starkwandiges Gehäuse 20,

13001 1/0641

welches einen Durchlaß für ein in Richtung des Pfeils V mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck von der Zuleitung 12 zur abführenden Leitung 14 fließendes Strömungsmittel umgrenzt.

Bei dem Gehäuse 20 handelt es sich um ein. starkwandiges Gußteil aus einem eine hohe Festigkeit aufweisenden Material, z.B. aus einem Stahl des Typs ASTM A148 Gr.150-125· Das Gehäuse 20 hat einen in eine Gewinde bohrung 24 eingeschraubten Deckel 22, welcher im Inneren des Gehäuses 20 eine Ventilkammer 26 abschließt. Diese ist über einen Einlaß 28 mit der Zuleitung 12 und über einen Auslaß 30 mit der abführenden Leitung 14 strömungsverbunden. Der Deckel 22 ist von einer mittels eines SchraubStopfens 3^ verschlossenen Entlüftungsbohrung 32 durchsetzt. Zwei Ringdichtungen 36, 38 sorgen für einen dichten Verschluß zwischen dem Gehäuse 20 und dem Deckel 22. Die Abdichtung der Ventilkammer 26 kann jedoch auch auf andere Weise bewerkstelligt sein.

Innerhalb des Gehäuses ist ein Ventilsitz 42 durch den Umfangsrand eines sich in Axialrichtung erstreckenden Halsansatzes 44 gebildet. !Ferner ist im Halsansatz 44 ein Ausschnitt 46 für die Aufnahme eines Schwenklagers 48 geformt. Dieses kann einstückige mit dem Gehäuse 20 gegossen oder in dieses eingeschweißt sein. Es hat zwei zur Rechten bzw. zur Linken einer lotrechten Mittellinie VCL des Ventils 10 angeordnete Lagersitze 5OR und 5OL (lig. 3). Die Lagersitze 50 sind durch hervorstehende Ränder 49 des Schwenklagers 48 begrenzt. Dem Schwenklager 48 gegenüber ist in der Ventilkamraer 26 eine Anschlagstufe 54 geformt.

In der Ventilkammer 26 ist eine Ventilklappe 58 beweglich angeordnet. Sie ist in Axialansicht von im wesentlichen kreisförmiger Gestalt und hat solche Abmessungen,

13001 1/0641

daß sie bei Anlage am Ventilsitz 42 den Einlaß 28 verschließt. Gegebenenfalls kann die Klappe mit einem ■Überzug 60 aus Gummi od. dergl. versehen sein.

Ein an der Klappe 58 hervorstehender Tragarm 64 ist von einer Bohrung 66 für die Aufnahme eines Lagerzapfens durchsetzt. Auf die im wesentlichen reclitwinlclig vom Tragarm 64 abstehenden Endstücke 7OL, 7OE des Lagerzapfens 68 ist jeweils eine Lagerbuchse 72L bzw. 72R aufgesetzt. Die Enden 70 des Lagerzapfens 68 mit den darauf gesetzten Buchsen 72 finden Aufnahme in den Sitzen 50 des Sclwenklagers 48, so daß die Klappe 58 pendelnd im Ventilgehäuse aufgehängt ist. Aus der in der Zeichnung ausgezogen gezeichneten Schließstellung ist die Klappe 58 in Richtung des Pfeils 7^ ^Ji Fig. 1 in die gestrichtelt gezeichnete geöffnete Stellung verschwenkbar.

In der in den Figuren der Zeichnung ausgezogen gezeichneten Schließstellung sperrt die Klappe die Strömungsverbindung zwischen der Luleitung 12 und der abführenden Leitung 14-. Übersteigt der in der Zuleitung 12 vorhandene Druck einen vorbestimmten Wert, so wird die Klappe 58 in Richtung des Pfeils 74 in die geöffnete Stellung verschwenkt, bis sie mit ihrem dem Tragarm 64 gegenüberliegenden Randbereich in Anlage an der Anschlagstufe 54 kommt, wie in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Die Schwenkbewegung der Klappe 58 und des Tragarms 64 wird durch die Form des Ausschnitts 46 des Gehäuses ermöglicht. Soweit bisher beschrieben entspricht das in der Zeichnung dargestellte Rückschlagventil einer herkömmlichen Ausführung.

Bei Durchströmung des Ventils 10 von einer unter hohem Druck stehenden, sehr schnell fließenden Flüssigkeit besteht die Gefahr, daß die die Lagerbuchsen 72 tragenden

13001 1/0641

BAD ORIGINAL

Enden 70 des Lagerzapfens 68 aus den Sitzen 50 des Schwenklagers 4-8 springen. Um dies zu verhindern, ist gemäß der Erfindung ein den Lagerzapfen in den Sitzen des Schwenklagers festhaltender Niederhält 80 vorgesehen. Dieser hat vorzugsweise die Form eines federelastischen, ringförmigen Elements 82 aus Federstahldraht od. dergl.

Wie man insbesondere in Fig. 2 und 2A erkennt, ist das ringförmige Element· 82 an einer Seite offen und hat zwei freie Enden 84L und 84R, welche zu einwärts gekrümraten Haken 86L bzw. 86R umgebogen sind. Diese befinden sich mit ihren Unterseiten 88L bzw. 88R. in Anlage an der Oberseite 90 der Ränder 49 des Schwenklagers 48 (Fig. 3)· Dadurch schließen die Unterseiten 88 des ringförmigen Elements 82 die offene Seite der Sitze 50 des Schwenklagers 48 ab, um die Buchsen 72 und damit den Lagerzapfen 68 darin festzuhalten. Sofern die Buchsen 72 dio gleiche Höhe haben wie die Ränder 49 der Sitze, kommt die Unterseite 88 des ringförmigen Elements 82 auch daran in Anlage, um den Lagerzapfen 68 spielfrei in den Sitzen festzuhalten. Gegebenenfalls ist der Außendurchmesser des Lagerzapfens 68 bzw. der Buchsen 72 auch größer als die Höhe der Ränder 49, wobei die Unterseite des ringförmigen Elements 82 dann nur in Anlage an den Buchsen bzw. am Lagerzapfen kommt.

Das ringförmige Niederhältelement 82 findet Aufnahme in einer im Gehäuse 20 geformten !Tut 92. Diese ist durch spanende Bearbeitung des Gehäuses 20 hergestellt oder beim Guß des Gehäuses geformt und erstreckt sich in einer zur HauptStrömungsrichtung V im wesentlichen parallelen Ebene 94- (Fig. 3)· Vorzugsweise ist die Nut so angeordnet, daß sie von dem das Ventil 10 durchströmenden Medium nicht beaufschlagt wird, wodurch die Standzeit des Niederhaltelements 80 verlängert wird. Die

130011/0641

das Niederhaltelement 80 aufnehmende Nut 92 kann auch in einer anderen als der mit 94 bezeichneten Ebene angeordnet sein, sofern gewährleistet ist, daß die Unterseite des Niederhaltelements in Anlage am Lagerzapfen bzw. an den Lagerbuchsen oder an den Rändern der Sitze kommen, um den Lagerzapfen darin festzuhalten. Dabei kann das Niederhaltelement gegebenenfalls auch anders als dargestellt geformt sein.

Zum Einsetzen des Niederhaltelements 80 in die !Tut 92 wird zunächst der Deckel 22 vom Gehäuse 20 abgenommen, so daß man Zutritt zur Ventilkammer 26 erhält. Darauf ergreift man das Niederhaltelement 80 an seinen hakenförmigen Enden 86 und drückt diese in Richtung der Pfeile 96 in Fig. 2 zusammen, wodurch sich der·Durchmesser des Niederhaltelements so verringert, daß es in die Ventilkammer 26 eingeführt werden kann. Mach Einsetzen eines Teils des Niederhaltelements 80 in einen ffeil der Nut 92 werden dann die hakenförmigen Enden 86 freigegeben, wodurch sich das Niederhaltelement 80 aufgrung seiner elastischen Rückstellkraft ausweitet und dabei in der Nut 92 Aufnahme findet. Der. Ausbau des Niederhaltelement 80 geschieht in entsprechender Weise.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, schafft, die Erfindung einen der Sicherung einer Ventilklappe dienenden, federelastischen Niederhalt, welcher so in einem Klappen-Rückschlagventil angeordnet ist, daß er die offene Seite von in einem Schwenklager geformten . Sitzen abschließt, um einen die schwenkbare Klappe tragenden Lagerzapfen darin festzuhalten. Dabei kann der Niederhalt am Lagerzapfen bzw. an gegebenenfalls auf diesen aufgesetzten Lagerbuchsen und/oder an den Rändern der Sitze angreifen, um den Lagerzapfen bei den Öffnungs- und Schließbewegungen der Klappe in den Sitzen festzuhalten.

130011/0641

Claims

-PATENTANWÄLTE

A. GRÜNECKER

DIPL ING

H. KINKELDEY

W. STOCKMAIF?

DR ifMO -V-E »CALrr.cu)

K. SCHUMANN

DR RCH WKX · DP_-PHYli

P. H. JAKOB

DlPL -IHO.

G. BHZOLD

DR BtR NAT · Ü1.OHEM

GEOSOURGE INC.

27OO South Post Oak Road

Suite 2000

Houston, Texas 77056

USA

Rückschlagventil

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 15 538 31. Juli 1980

Rückschlagventil mit einem einen Einlaß, einen
Auslaß und eine Ventilkammer aufweisenden Gehäuse,
einem im Gehäuse geformten Lagersitz und einer in der
Ventilkammer angeordnete^ mittels eines Lagerzapfens
im Lagersitz gelagerten und zwischen einer Schließstellung und einer geöffneten Stellung verschwenkbaren
Ventilklappe, gekennzeichnet durch

130011/0641

TELEFON (Ο8Θ) OS SB62

TELEX OB-QQ SBO

E monapat

TELEKOPIERER

einen in WirkbeZiehung zum Lagersitz (50) in einer Aussparung (92) im Gehäuse (20) angeordneten Niederhält (80) zum Festhalten des Lagerzapfens (68) im Lagersitz,
2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h η e t, daß die den Niederhält (80) aufnehmende Aussparung die Form einer langgestreckten Nut .(92) hat.
3· Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (92) in einer zur Haupt-Durchströmungsrichtung (V) des Ventils' (10) im wesentlichen parallelen Ebene verläuft.
4. Rückschlagventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalt (80) die Form eines federelastischen, ringförmigen Elements (82) hat, welches zum Einsetzen und Herausnehmen in die bzw. aus der Nut (92) elastisch verformbar ist.
5» Rückschlagventil nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalt (80) die Form eines einseitig offenen Rings (82) aufweist, dessen freie Enden (84-) in bezug auf den Lagersitz (50) so angeordnet sind, daß die den Lagerzapfen (68) darin festhalten.
6. Rückschlagventil nach Anspruch 5, dadurch gekennz eichnet, daß die freien Enden (84-) des Niederhalts (80) zu Haken geformt sind, welche als Griffteile zum elastischen Verformen des offenen Rings (82) unter Verringerung seines Durchmessers für den Einbau und Ausbau in die bzw. aus der Nut (92) dienen.

130011/0641
7. Rückschlagventil nach Anspruch 5 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (84) des offenen Rings (82) in bezug auf den Lagersitz (50) so angeordnet sind, daß sie sich in elastischer Anlage am Lagerzapfen (68) befinden und diesen im Lagersitz festhalten.
8. Verfahren zum Sichern eines Lagerzapfens einer Ventilklappe in einem durch ein Schwenklager in einem Rückschlagventilgehäuse gebildeten Lagersitz, dadurch gekennzeichnet, daß man einen federelastischen Niederhalb derart in eine im Inneren des Gehäuses geformte Hut einsetzt, daß er den Lagersitz überdeckt und den Lagerzapfen darin festhält.

9- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den federelastischen Niederhalt lösbar in die Nut einsetzt, indem man ihn elastisch verformt, in das Gehäuse einführt und darin freigibt, so daß er sich in die Nut hinein ausweitet und dabei den Lagersitz für den Lagerzapfen überdeckt.

130011/0641