DE3527808C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für Er­ schließungsrohre.

Derartige Sicherheitsventile sind beispielsweise aus der CH-PS 5 89 815 bekannt, bei denen ein Ventilschieber, der in Schließrichtung vorgespannt und in Offenstellung durch eine Energiequelle gehalten ist, beim Auftreten eines unnormal großen Druckabfalls in Förderrichtung der Er­ schließungsrohre das Sicherheitsventil schließen soll.

Dieses bekannte Sicherheitsventil ist bei nur durch­ schnittlicher Funktionssicherheit vergleichsweise aufwen­ dig aufgebaut.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein solches Sicherheits­ ventil derart weiterzubilden, daß bereits bei sehr gerin­ gen Druckdifferenzen in Förderrichtung, wie sie beispiels­ weise durch kleinere Lecks der Erschließungsleitung her­ vorgerufen werden, bei geringem baulichem Aufwand das Ventil zuverlässig geschlossen wird.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist der zur Steuerung des Entlüftungsventils vorgesehene Differenzdruckverstär­ ker, der bei entsprechender Dimensionierung der Membran­ fläche bereits auf kleinste Druckveränderungen in der Abflußleitung anspricht. Dabei kann die Dimensionierung leicht dem jeweiligen Förderfall (Gas, Flüssigkeit etc.) angepaßt werden.

Außerdem ist es möglich, das Sicherheitsventil im Bedarfs­ fall auch fernbedient zu schließen. Im geöffneten Zustand setzt das erfindungsgemäße Ventil aufgrund seiner strö­ mungsgünstigen Form der Strömung nur einen relativ gerin­ gen Widerstand entgegen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie­ ben, in der zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sicher­ heitsventil entlang der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung entlang der Li­ nien II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist zwischen einer Zuflußleitung 1 und einer Abflußleitung 2 ein Ventilgehäuse 3 angeordnet. Im Ventilgehäuse 3 ist ein rohrförmiger Ventilschieber 4 längsverschieblich gelagert. An den äußeren Umfang des Kolbens 4 ist ein ringförmiger Kolben 4 a angeformt, wel­ cher in einen am Ventilgehäuse 3 ausgebildeten Zylinder­ raum 3 a angreift. Am äußeren Umfang des Kolbens 4 a sind Dichtungen 5 und 6 angebracht, welche der Innenwand des Zylinderraumes 3 a anliegen. Eine weitere, in das Ventilge­ häuse 3 eingesetzte Dichtung 7 trennt im geschlossenen Zustand die in Strömungsrichtung A des durch das Sicher­ heitsventil fließenden Mediums vor und nach dem Ventil­ schieber 4 liegenden Raum des Ventilgehäuses 3.

Bei geschlossenem Sicherheitsventil liegt ein abgeschräg­ ter Rand 4 b des Ventilschiebers 4 einem tropfenförmigen Ventilsitzköper 3 b an, welcher mittels leicht um­ strömbarer Stützen 3 c in dem Ventilgehäuse 3 gehalten ist. In Schließrichtung wirkt eine zwischen dem Ventilschieber 4 und dem Ventilgehäuse 3 eingeschaltete Druckfeder 8. Die Druckfeder 8 ist so ausgelegt, daß sie das Ventil auch beim Fehlen eines Differenzdruckes zu schließen vermag.

Um das Ventil für den Gebrauch offen halten und beim Auf­ treten beispielsweise von Lecks auch schon bei geringen Änderungen des abflußseitig herrschenden Drucks schließen zu können, ist der in Strömungseinrichtung A gesehen hin­ ter dem Differenzdruckschalter 4 liegende Teil des Zylin­ derraumes 3 a mittels einer Steuerleitung 9 an einen Druck­ behälter 10 angeschlossen, welcher mit einem unter höherem als Atmosphärendruck stehenden Druckgas oder einer Druck­ flüssigkeit gefüllt ist. Als Druckgas kommt Luft, oder falls chemische Wechselwirkungen von eventuellem Leckgas mit dem transportierten Medium zu befürchten sind, ein dementsprechend inertes Gas, wie Kohlendioxyd, Stickstoff oder Edelgas in Frage. Statt dessen kann die Steuerleitung auch mit einer Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, gefüllt sein.

Der im Druckbehälter 10 erforderliche Überdruck wird mit­ tels einer Förderpumpe 11 aufrecht erhalten, welche in bekannter Weise mittels eines in der Figur nicht darge­ stellten Druckfühlers gesteuert ist.

Der in Strömungsrichtung A des strömenden Mediums vor dem Kolben 4 a liegende Teil des Zylinderraumes 3 a ist mit einer in die freie Atmosphäre bzw. in ein Rückstrombecken führende Entlüftungsleitung 12 verbunden, welche die freie Beweglichkeit des Kolbens 4 a in Öffnungsrichtung des Ven­ tilschiebers 4 a gewährleistet. Der Membranraum des Diffe­ renzdruckverstärkers 13 ist an den abflußseitigen In­ nenraum des Ventilgehäuses 3 angeschlossen. In Abhängig­ keit von dem Verhältnis der Membranfläche zur wirksamen Fläche des Ventiles 13 a schaltet dieses Ventil bei einem gewissen Differenzdruck zwischen der Abflußleitung 2 und der Steuerleitung 9. Das Ansprechen des Sicherheits­ ventiles läßt sich dadurch sehr feinfühlig auf ein be­ stimmtes in der Abflußleitung 2 vorliegendes Druckniveau einstellen.

Nach dem Öffnen des vom Differenzdruckverstärkers 13 ge­ steuerten Entlüftungsventiles 13 a gleicht sich der in der Steuerleitung 9 herrschende Druck dem Atmosphärendruck an, wodurch der Ventilschieber 4 durch die auf ihn wirkende Kraft der Schließfelder 8 in seine Schließstellung bewegt wird. Beim Wiederansteigen des Druckes in der Ab­ flußleitung 2 schließt sich das Ventil 13 a wieder, so daß sich in dem in Schließrichtung vor dem Kolben 4 a liegenden Teil des Zylinderraumes 3 a wieder ein zum Öffnen des Sich­ erheitsventiles ausreichender Druck aufbauen kann. Um zu verhindern, daß sich in der Übergangszeit, während welcher der in der Abflußleitung vorhandene Anfangsdruck noch nicht ausreicht, um das Ventil 13 a gegen den in der Steu­ erleitung 9 herrschenden Druck zu schließen, über die Leitung 12 ein Druckausgleich zwischen dem vor und hinter dem Kolben 4 a liegenden Zylinderraum 3 a entsteht, ist in der Verbindungsleitung 14 eine Drossel 15 eingeschaltet.

Zum Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils von der Erdoberfläche aus ist der Druckbehälter 10 mittels eines Ventils 17 an eine weitere Entlüftungsleitung 16 an­ schließbar. Die Betätigungseinrichtung 20 des Ventils 17 kann mittels eines Druckschalters D, einer elektrischen Relaisschaltung E, einer mechanischen Betätigungseinrich­ tng M, eines handbetätigten Schalters H, eines chemischen oder physikalischen Fühlers P/C, eines Zeitschalters T oder eines Explosionsschalters X gesteuert werden. Nach dem Entlüften des Druckschalters 10 und nach dem Ausschal­ ten der Förderpumpe 11 schließt das Sicherheitsventil unter der Wirkung des auf ihm liegenden Differenzdruckes und der Kraft der Schließfeder 8, wie vorher beschrieben. Es kann erst wieder geöffnet werden, wenn sich nach dem Schließen des Ventils 17 und dem Anschalten der Förderpum­ pe 11 im Druckbehälter 10 und in der Steuerleitung 9 ein ausreichender Druck aufgebaut ist. Eine weitere Vorausset­ zung für das Öffnen des Sicherheitsventils besteht darin, daß der Druck in der Abflußleitung 2 die vorgegebene Min­ destgröße aufweist.

Das erfindungsgemäße, selbstschließende und zusätzlich von der Erdoberfläche aus zu betätigende Sicherheitsventil ist in erster Linie für den Einbau in Rohrleitungen für gas­ förmige und flüssige Medien gedacht, um diese Leitungen bei Druckabfall oder Leitungsdruck selbsttätig absperren zu können. Dies ist insbesondere bei Gas- oder Ölerschlie­ ßungsbohrungen zur Verhinderung von Katastrophen von Be­ deutung. Nach Behebung der Störung kann das System durch externe Ansteuerung wieder geöffnet werden.

Gemäß Fig. 3 ist bei sonst gleichem Aufbau des Sicher­ heitsventils und seiner Steuerung eine Steuerleitung 18 vorgesehen, welche an den unter Mediumdruck stehenden, zulaufseitigen Teil der Ventilgehäuse 3 angeschlossen ist, wodurch sich die Verwendung eines eigenen Druckbehälters sowie einer Förderpumpe erübrigt. Die Steuerleitung 18 ist mittels einer Verbindungsleitung 19 mit dem in Strömungs­ richtung A hinter dem Ventilschieber 4 liegenden Teil des Zylinderraumes 3 a verbunden.

Diese Anordnung empfiehlt sich vor allem für den Betrieb mit sauberen Medien, wie Wasser oder Gas, bei welchen keine Gefahr einer Verschmutzung der Steuer- und Ent­ lüftungsleitungen besteht.

Claims (7)

1. Sicherheitsventil für Erschließungsrohre mit einem Ventilschieber (4), der in Schließrichtung vorgespannt und in Offenstellung durch eine Energiequelle gehalten ist, die beim Auftreten eines unnormal großen Druckabfalls in Förderrichtung der Erschließungsrohre zum Schließen des Sicherheitsventils abschaltbar ist, mit folgenden Merkmalen:

• - der Ventilschieber (4) ist im Ventilgehäuse (3) längs­ verschieblich geführt und mit einer Kolben/Zylinder-Ein­ heit (3 a, 4 a) verbunden,
• - der in Schließrichtung des Ventilschiebers (4) vor dem Kolben (4 a) liegende Teil des Zylinders (3 a) ist mit einer unter Atmosphärendruck stehenden Entlüftungsleitung (12) und der in Schließrichtung des Ventilschiebers (4) hinter dem Kolben (4 a) liegende Teil des Zylinders (3 a) ist mit einer unter höherer als Atmosphärendruck stehenden Druck­ quelle (10) über eine Steuerleitung (9, 18; 19) derart mit der Kolben/Zylinder-Einheit (3 a, 4 a) verbunden, daß der Ventilschieber entgegen seiner Schließrichtung (Pfeil A) beaufschlagt ist,
• - der Druck der Druckquelle (10) ist über ein Entlüftungs­ ventil (13 a) abbaubar, dessen Öffnung von einem Differenz­ druckverstärker (13) gesteuert wird, der den Differenz­ druck zwischen dem abflußseitigen Teil (2) des Ventilge­ häuses (3) und der Steuerleitung (9, 18; 19) abgreift und als Steuerelement eine an einem Ventil anliegende Membran­ fläche aufweist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang eines rohr­ förmigen Ventilschiebers (4) ein ringförmiger Kolben (4 a) angeformt ist, welcher in einen am Ventilgehäuse (3) aus­ gebildeten Zylinderraum (3 a) eingreift.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung (A) des im Erschließungsrohr geförderten Mediums gesehen hin­ tere Rand des Ventilschiebers (4) bei geschlossenem Sich­ erheitsventil an einem tropfenförmigen mittels leicht um­ strömbarer Stützen (3 c) im Ventilgehäuse (3) gehaltenen Ventilsitzkörper (3 b) anliegt.

4. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung (14) zwischen dem Differenzdruckverstärker (13) und der Steuerleitung (9, 18) eine Drossel (15) eingeschaltet ist.

5. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (9) an einen mittels einer Förderpumpe (11) nachladbaren, unter höherem als Atmosphärendruck stehenden Druckbehälter (10) ange­ schlossen ist.

6. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (18) an den zuflußseitigen Teil des Ventilgehäuses (3) angeschlossen ist.

7. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (9, 18) mit­ tels eines an der Oberfläche angeordneten, mit einer Betä­ tigungseinrichtung (20) versehenen Ventiles (17) ent­ lüftbar ist.