DE3036789A1

DE3036789A1 - Vorrichtung zur druckentlastung einer rohrleitung

Info

Publication number: DE3036789A1
Application number: DE19803036789
Authority: DE
Inventors: Alan R. El Cerrito Calif. Cohn
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1981-04-16
Also published as: JPS5933800B2; IT8049761A0; DE3036789C2; CA1129308A; FR2466698A1; GB2059641B; GB2059641A; IT1165563B; US4261387A; FR2466698B1; JPS5697696A

Description

Patentanwalts Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller Dr. rcr. Dat. Thomas Berendt

Cr.-lag. Hans Leyit ·

Lucile-Grohn-StraBe 38 D β München 8β

■3-

Grove Valve and Regulator Co.

6529 HoIlis Street

Oakland, Kalifornien, V.St.A.

Vorrichtung zur Druckentlastung einer Rohrleitung

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckentlastung einer Rohrleitung.

Schnelle Änderungen der Strömungsraten in Rohrleitungen können schnelle Druckveränderungen oder Druckstöße erzeugen* die längs der Rohrleitung wandern. In manchen Fällen übersteigen diese Drücke den zulässigen Druck und müssen daher reduziert werden, da sie ein ernstes Sicherheitsrisiko darstellen und Beschädigungen der Rohrleitung und der Umgebung vermieden werden müssen.

Eine Methode zur Entlastung solcher Druckstöße verwendet den Einbau fixierter Druckentlastungsventile. Diese Ventile sind jedoch nur wirksam wenn sie an einem Punkt der Rohrleitung liegen, in welchem die durch die Konstruktion bedingten Drücke überschritten werden. Andererseits kann der Versuch, einen Druckstoß abzubauen, durch Einstellung des Ventil es derart, daß es bei einem gegebenen hohen Druck öffnet, der ein Anzeichen für den Aufbau eines Druckstoßes sein kann,, obwohl er selbst nicht gefährlich ist, dazu führen, daß beim Auftreten hoher Drücke unnötigerweise das Ventil öffnet, wenn diese Drücke von normalen Druckschwankungen herrühren. Ein zuverlässiger Parameter ist die Rate der Druckänderung und es existieren DruckentTastungssysteme, um eine Menge des Fluids aus der Rohrleitung zu einem Speicherbehälter abzuführen-, wenn der Druck in der Leitung unkontrolliert zunimmt. Derartige Systeme hängen jedoch von den Betriebsparametern der Rohrleitung ab und jedes System muß für die spezielle Rohrleitung, in die es eingebaut wird, konstruiert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entlastung einer Rohrleitung von Druckstößen zu schaffen, die wirksam in jeder Rohrleitung arbeitet. Die Vorrichtung soll ferner durch den Druck in der Rohrleitung selbst betätigbar sein-. Sie soll b&i allen Druckstößen

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eine Entlastung herbeiführen, die durch eine vorgegebene Rate der Druckzunahme angezeigt werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Haupt-Druckentlastungsventil vorgesehen ist, welches öffnet, wenn der Leitungsdruck den Druck in einer Steuerkammer übersteigt. Ein Ablaßventil öffnet, um die Steuerkammer zur stromabwartigen Leitung oder zu einem anderen Bereich niedrigen Druckes zu entleeren, wenn der Leitungsdruck den Bezugsdruck um einen Betrag übersteigt, der durch die Einstellung einer Federkraft gegen eine Membran oder einen Kolben gegeben ist, auf welchen die beiden Drücke wirken. Normalerweise wird der Bezugsdruck auf dem Rohrleitungsdruck mit Hilfe eines Druckdifferenzventiles gehalten, das zu einer Quelle eines Bezugsfluides bei hohen Drücken öffnet, wenn immer der Leitungsdruck den Bezugsdruck übersteigt. Wenn dies der Fall ist, drosselt das Ventil die Strömung zu einer Steuervolumenkammer, die ihrerseits an ein Fühlelement des Ablaßventiles angeschlossen ist. Wenn jedoch der Rohrleitungsdruck mit einer Rate zunimmt, die hoch genug ist, um einen Druckstoß anzuzeigen, wird durch das Bezugsventil, obwohl es voll geöffnet ist, der Fluß in einem solchen Ausmaß beschränkt, daß der Bezugsdruck hinter dem ansteigenden Rohrleitungsdruck nacheilt, ebenso wie seine Wirkung auf die Membran des Ablaßventiles, wodurch dieses veranlaßt wird zu öffnen und die Pilotkammer zu entleeren. Als Folge hiervon öffnet das Hauptentlastungsventil und gibt eine bestimmte Menge des Rohrleitungsfluides an einen Vorratsbehälter ab, bis der Druckstoß abgeklungen ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert.

Die Druckentlastungsvorrichtung 10 nach der Erfindung umfaß t ein Entlastungsventil 12, welches öffnet, wenn der stromaufwärtige Druck den Druck in einer Kontrollkammer übersteigt. Das Druckentlastungsventil ist ein dehnbares Rohrventil, in welchem der Druck in der stromaufwärtigen Leitung 14 gegen die Innenseite eines flexiblen Rohres 16 wirkt, das um

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einen Sperrkörper 18 in einem Kern oder Käfig 20 innerhalb des Ventilkörpers 21 gespannt ist. Wenn die Differenz zwischen dem Leitungsdruck und dem Druck in einer Kammer 22, die das Rohr 16 umgibt, auf einen Wert zunimmt, der ausreicht, die Ringspannung im Rohr 16 zu überwinden, dehnt sich das Rohr nach außen, so daß das Medium durch stromaufwärtige Schlitze 24 und um den Sperrkörper 18 und weiter durch stromabwärtige Schlitze 26 und von dort aus zum stromabwärtigen Kanal 28 fließen kann.

In der Entlastungsvorrichtung 10 nach der Erfindung wird der Druck in der Rohrleitung 30 über eine Leitung 32 an ein Differenzdruckventil 34 gelegt, wo er mit einem Bezugsdruck in der Leitung 36 verglichen wird, die aus einer Bezugskammer 38 kommt.

In dem Ventil 34 steuert eine Membran 40 ein Ventilelement 41, das durch eine Feder 42 in geschlossene Stellung vorbelastet ist, wie gezeigt. Ein einstellbarer Anschlag 46 bestimmt die voll geöffnete Position des Ventil elementes 41, und er ist so eingestellt, daß er erreicht wird, wenn die Rate der Drucksteigerung einen vorgegebenen Wert oder eine eingestellte Rate erreicht. Der Bezugsdruck in der Leitung 36 wird auf die Seite der Membran gegeben, um das Ventil 41 in geschlossene Position vorzuspannen, und der Rohrleitungsdruck in der Leitung 42 wird auf die andere Seite der Membran gelegt, um das Ventil in Öffnungsrichtung zu belasten. Eine Feder 42 gewährleistet ein Schließen des Ventiles wenn die Drücke ausgeglichen sind.

Wenn der Druck in der Leitung 32 den Bezugsdru-ck übersteigt, wird das Ventil 41 von seinem Sitz wegbewegt, so daß Druckmittel von einer Hochdruckquelle 48 durch das Ventil und die Leitung 36 strömen kann, um den Bezugsdruck auf den Wert des Rohrleitungsdruckes aufzubauen, in welchem Punkt das Ventil wieder schließt. Im normalen Betrieb gleicht somit der Bezugsdruck den Rohrleitungsdruck aus.

Der Bezugsdruck in der Kammer 38 wird über eine Leitung 50 an ein zweites Differenzdruckventil 52 gelegt, und er wirkt dort auf die Seite einer Membran

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54, um ein Ablaßventil 62 in geschlossene Position vorzubelasten. Der Bezugsdruck wird durch eine Feder 56 unterstützt, deren Anfangskraft bei 58 eingestellt wird. Der Rohrleitungsdruck aus den Leitungen 32 und 60 wirkt gegen die andere Seite der Membran und in Abwesenheit eines Druckstoßes bleibt das Ventil 62 geschlossen.

Wenn der Rohrleitungsdruck mit einer Rate zunimmt, die kleiner ist als die eingestellte Rate, öffnet das Ventil 34 genügend, daß eine kleine Menge des Druckmittels die Drücke, die gegen die Membranen 40 und 54 wirken, zum Ausgleich bringt.

Wenn jedoch die Rate der Drucksteigerung in der Rohrleitung 30 diese eingestellte Rate übersteigt, wodurch ein Druckstoß angezeigt wird, öffnet da-s Differenzdruckventil 34 vollständig bis zum Anschlag 46, hierdurch wird eine spezifische vorgegebene Strömungsrate erzeugt und damit auch sine entsprechende Drucksteigerung in der Bezugskammer 38 und der Bezugsleitung 50. Da bei einem Druckstoß die vorgegebene Rate der Druckzunahme in der Bezugsleitung 50 geringer ist als die Rate der Drucksteigerung in der Leitung 60, wird das Ventil 62 durch den Leitungsdruck geöffnet, der gegen die Membran 54 wirkt, so daß aus der Kammer 22 des Entlastungsventil 12 Druckmittel über die Leitungen 64 und 66 zu einem Bereich niedrigeren Druckes abströmen kann.

Das Ventil 78 in der Zweigleitung 32 ist eine Kombination aus Druetcreduzter- und Rückdruckregler. Das Gehäuse 80 dieses Ventil es ist mit dem Rohrleitungsdruck beaufschlagt und wirkt als Zwischenelement zwischen dem Leitungsfluid und einem Betätigungsgas aus einer Vorratsquelle 82. Das Ventil 78 öffnet zur VorratsquelTe 82 wenn der Druck unter den Rohrleitungsdruck fällt und es entlüftet wenn der Druck den Leitungsdruek übersteigt. Die Vorrichtung 10 wird daher mit Rohrleitungsdrücken betrieben ,jedoch mit einem separaten Fluid, z.B. einem Gas aus der Gasquelle 82.

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Claims

Patentansprüche

1. , Vorrichtung zur Entlastung einer Rohrleitung von Druckstößen, ■s gekennzeichnet durch eine Leitung, die zwischen einer Rohrleitung und einem Behälter liegt, ein Entlastungsventil, das öffnet wenn der Rohrleitungsdruck den Druck in einer Steuerkammer, die mit dieser Leitung verbunden ist, übersteigt, eine Ablaßleitung, die die Sceuerkammer des Entlastungsventil mit dessen stromabwärtiger Seite verbindet, ein erstes Differenzdruckventil, das in der Ablaßleitung liegt, so daß, wenn es geöffnet ist, die Steuerkammer zur stromabwärtigen Seite des Entlastungsventiles geöffnet ist, ein druckempfindliches bewegliches Element, das dieses erste Differenzdruckventil steuert, eine erste ieitung, die Druckmittel mit Rohrleitungsdruck zu dem beweglichen Element führt, um das erste Differenzdruckventil zu öffnen, eine Quelle mit einem Fluid, das einen Bezugsdruck hat, eine zweite Leitung, die das Fluid mit Bezugsdruck zu dem beweglichen Teil führt, um das erste Differenzdruckventil zu schließen, ein Bezugsventil in der zweiten Leitung mit einer maximalen St^ömungskapazität, um den Druck in der zweiten Leitung mit einer Rate zu erhöhen, die kleiner ist als die Rate der Druckzunahme, durch welche ein Druckstoß angezeigt wird, und durch Einrichtungen, die das Bezugsventil aufgrund e-^nes Druckstoßes in der Rohrleitung öffnen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum öffnen des Bezugsventil es ein auf Druck ansprechendes Steuerelement aufweist, das das Bezugsventil steuert, ferner eine Bezugskammer, die mit der zweiten Leitung verbunden ist, ferner eine dritte Leitung, die Druckmittel mit Rohrleitungsdruck dem Steuerelement zuführt, um das Bezugsventil in üffnungsrichtung zu be-

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aufschlagen, und daß ferner Einrichtungen vorgesehen sind, die die zweite Leitung mit dem Steuerelement verbinden, um das Bezugsventil in Schließrichtung zu beaufschlagen.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Feder, die das Steuerelement beaufschlagt, um das Bezugsventil zu schließen, sowie durch einen einstellbaren Anschlag, um die voll geöffnete Stellung des Bezugsventil es festzulegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die Druckmittel mit Rohrleitungsdruck zur Steuerkammer des Entlastungsventil es führen, wenn das erste Differenzdruckventil geschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Druckentlastungsventil in der zweiten Leitung mit größerer Strömungskapazität als das Bezugsventil.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Rückdruckregler in der zweiten Leitung, der öffnet wenn der Druck in dieser Leitung den Rohrleitungsdruck übersteigt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Gasquelle, eine Speiseleitung, die die erste Leitung und diese Fluidverbindungsleitung mit der Gasquelle verbindet, und durch ein Drucksteuerv&ntil in der Speiseleitung, um den Druck in dieser auf Rohrleitungsdruck zu halten.

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