DE3701422A1

DE3701422A1 - Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE3701422A1
Application number: DE19873701422
Authority: DE
Inventors: Thomas M Deaton
Original assignee: Otis Engineering Corp
Current assignee: Otis Engineering Corp
Priority date: 1986-01-31
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1987-08-06
Also published as: DE8700875U1; US4664195A

Description

Ein direkt wirkendes Untertage-Sicherheitsventil, das durch einen vorgewählten Wert einer Druckdifferentialänderung geschlossen wird, ist durch die US-PS 43 39 001 bekannt. Diese Patentschrift zeigt einen Balltyp-Sperr-Mechanismus, der das Ventil offen hält, bis der Wert der Änderung des Druckes der Fluide in dem Ventil den vorgewählten Wert überschreitet.

Die Offenbarung aller vorstehend genannten US-Patentschriften soll zugleich Offenbarung für die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Anwendungszwecke sein.

Verschiedene Typen von direkt wirkenden Untertage-Sicherheitsventilen sind auf dem Markt erhältlich unter der Bezeichnung "STORM CHOKE", für die in den USA für die Anmelderin unter der Nr. 6 95 910 ein US-Warenzeichen registriert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil zu schaffen, welches den Durchgangsweg für die Fluide entsprechend vorwählbaren Werten blockiert und öffnet, ohne daß eine Steuerung des Ventils von außen erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierten Merkmale gelöst.

Im Prinzip besteht die Erfindung in einem Sicherheitsventil der im folgenden beschriebenen Konstruktion für die Installation in eine Förderleitung. Ein Gehäuse mit einem sich hierdurch erstreckenden Längsfluß-Durchgangsweg enthält ein Ventil-Schließsystem, welches in einer ersten Position den Fluß der Fluide durch den Längsfluß-Durchgangsweg erlaubt und in der zweiten Position den Fluß der Fluide durch den Längsfluß-Durchgangsweg blockiert, wobei Mittel zum Klinken des Ventil-Schließsystems in der ersten Position vorgesehen sind. Eine Operator-Buchse ist gleitbar im Gehäuse gelagert. Sie definiert teilweise den Längsfluß-Durchgangsweg durch das Ventil. Eine Vorrichtung mit einem Antriebskolben ist gleitbar an der Operatorbuchse angebracht und definiert teilweise eine Kammer mit variablem Volumen zwischen der Außenseite der Operator-Buchse und der Innenseite des Gehäuses. Zum Ausgleich der Drucke der Fluide in der Kammer und in dem Längsfluß-Durchgangsweg sind Öffnungsmittel zwischen Kammer und Weg vorgesehen. Der Antriebskolben ist mit Mitteln zum Lösen der Klinke versehen. Schließlich newirkt die Konstruktion eine Verstellung oder Verschiebung des Ventilschließmechanismus von seiner ersten Position in seine zweite Position, sobald die Klinke gelöst ist.

Zur näheren Erläuterung wird die Erfindung im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Abbildung des Sicherheitsventils gemäß der Erfindung in einer Bohrloch-Komplettierung

Fig. 2A und 2B das Sicherheitsventil in seiner ersten, offenen Position, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß;

Fig. 3A und 3B das Sicherheitsventil, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß in seiner zweiten, geschlossenen Position;

Fig. 4 eine vergrößerte Abbildung im Schnitt der Linie 4-4 von Fig. 2B. Sie zeigt den Klinkenmechanismus;

Fig. 5 eine vergrößerte Abbildung im Schnitt der Linie 5-5 von Fig. 2A. Sie zeigt den Kolben-Mechanismus.

In Fig. 1 ist eine Bohrungskomplettierung 20 mit einem Futterrohr 28 dargestellt, das sich von der Bohrungs- oder Erd-Oberfläche bis zu einer nicht dargestellten, Kohlenwasserstoffe (Hydrocarbon) führenden Formation erstreckt. Eine Förderleitung 21 ist konzentrisch im Futterrohr 28 angeordnet und erstreckt sich vom Bohrlochkopf 23 durch einen ProduktionsPacker 22, welcher zwischen der Förder- Leitung 21 und dem Futterrohr 28 abdichtet. Der Packer 22 leitet die Formations-Fluide wie Erdöl, Erdgas, Wasser u. ä. durch nichtdargestellte Perforationen in dem Futterrohr 28 in die Förderleitung 21. Die Perforationen sind so angeordnet und ausgebildet, daß sie das Eindringen der Formationsflüssigkeiten in das Futterrohr und damit die Förderleitung erlauben. Flußkontrollventile 24 und 25 an der Bohrloch-Ober fläche regeln den Fluß der Fluide von der Förderleitung 21. Eine Bohrlochkopf-Kappe 27 ist auf dem Bohrlochkopf 23 angeordnet, um Servicearbeiten an der Bohrlochkomplettierung 20 über die Förderleitung 21 durch Arbeitsstränge nach der "wireline" Technik zu ermöglichen, die die Installation und die Entfernung von verschiedenen Flußkontroll-Geräten im Bohrloch wie beispielsweise des Sicherheitsventils 30 einschließen. Andere Service-Arbeiten für das Bohrloch, die durch die Förderleitung 21 durchgeführt werden können, sind Messungen von Temperatur und Druck am Bohrlochboden.

Das Untertage-Sicherheitsventil 30 ist in der Förderleitung 21 installiert, um den Fluß der Fluide zum Bohrlochkopf über die Förderleitung 21 von einer Stelle unten im Bohrloch (downhole) zu regeln. In die Förderleitung 21 ist ein die Höhenlage des Ventils 30 im Bohrloch (downhole) bestimmendes Absetzteil oder Landenippel (Landing-Nipple) 29 als Teil der Förderleitung 21 eingebaut. Ein Verriegelungsstück oder lock mandrel 90 ist mit Schlüsseln 91 versehen, um ein angepaßtes Profil an der Innenseite des Absetzteiles 29 lösbar zu erfassen. Das Verriegelungsstück 90 ist auch mit Dichtungen 92 an seiner Außenwand versehen, um zusammen mit der benachbarten Wandung des Absetzteiles 29 eine Barriere gegen die Fluide zu bilden. Die Dichtung 92 bewirkt einen Fluß für die Fluide nur innerhalb der Förderleitung 21 durch das Verriegelungsstück 90 und das daran befestigte Sicherheitsventil 30. Die US Patentschrift 32 08 531 von Jack W. Tamplen zeigt ein Absetzteil und ein Verriegelungsstück, die für das Sicherheitsventil gemäß der Erfindung geeignet sind.

In den Fig. 2A und 2B ist das Sicherheitsventil 30 dargestellt, jeweils links der Achse im Aufriß und rechts der Achse geschnitten. Beide Figuren stellen zusammen (wenn die Linien a-a zusammengelegt werden) das ganze Ventil 30 dar und sind daher bezüglich der Wirkung zusammen zu betrachten. Das Ventil 30 beinhaltet einen Ventil-Schließmechanismus 31 eines Klappentyps, der durch ein Scharnier 34 so aufgehängt ist, daß er zwischen seiner ersten, offenen Position (Fig. 2B) und seiner zweiten, geschlossenen Position (Fig. 3B) schwingen kann. Eine Schrauben- oder Schneckenfeder 36 (coiled spring) um das Scharnier 34 vermittelt eine Verstellung der Klappe des Schließmechanismus 31 von ihrer ersten in ihre zweite Position. Die Operator-Buchse 50 wird zum Verstellen des Ventil-Schließmechanismus von seiner zweiten in seine erste Position benutzt. Wie in der US-PS 32 73 588 des W.W. Dollison gezeigt, kann die Operator-Buchse 50 zum Öffnen und Schließen nicht nur von Klappentyp-Ventilschließmechanismen, sondern auch von Ball- oder Poppet (Kegel)-Typ-Ventil-Schließmechanismen benutzt werden. Die Offenbarung der US Patentschrift 32 73 588 soll auch für alle (Anwendungs-)Zwecke in dieser Anmeldung gelten.

Die Außenseite des Sicherheitsventils 30 ist definiert durch ein Gehäuse 32, durch das sich der Längsfluß-Durchgang 33 erstreckt. Um Herstellung und Zusammenbau zu erleichtern, hat das Gehäuse 32 vier Montagegruppen: 32 a, b, c und d. Jede Montagegruppe des Gehäuses 32 ist im wesentlichen zylindrisch mit einer sich hindurch erstreckenden Längsbohrung. Jede Montagegruppe ist über Gewinde mit der jeweils angrenzenden Montagegruppe verbunden. Passende O-Ring-Dichtungen sorgen für die Unterbindung eines unerwünschten Austausches von Fluiden zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Gehäuses 32. Die Längsbohrungen jeder Montagegruppe 32 sind so konzentrisch angeordnet oder justiert, daß sie teilweise auch den Längsfluß-Durchgangs 33 bilden oder mitdefinieren.

In Fig. 3A wirkt die Gehäuse-Montagegruppe 32 a als eine Verbindung zu jeglichem passenden Schließteil wie z. B. der Schließspindel 90 zum Verankern des Sicherheitsventils 30 innerhalb einer Förderleitung. Vorzugsweise bildet das Schließteil zusammen mit der Förderleitung eine Dichtung oberhalb des Sicherheitsventils 30, so daß die durch die Förderleitung 21 geförderten Fluide nur durch das Sicherheitsventil 30 fließen können.

Die Operator-Buchse 50 ist gleitbar im Gehäuse 32 angeordnet und bildet einen Ringraum 35 zwischen der Außenseite der Buchse 50 und der Innenseite des Gehäuses 32. Eine Längsbohrung 51 erstreckt sich durch die Buchse 50 und definiert teilweise einen Teil des Längsfluß-Durchgangs 33 durch das Ventil 30. Ein Kolbenmechanismus 60 ist gleitbar an der Außenseite der Operator-Buchse 50 gelagert zwischen einer ersten Stopschulter 53 und einer zweiten Stopschulter 54. Um die Herstellung und den Zusammenbau zu erleichtern, ist die erste Stopschulter 53 an der Außenseite der Operator-Buchse 50 angebracht durch Nachbearbeitung (machined) oder dergleichen und steht nach außen ab. Die zweite Stopschulter 54 ist ein Schnappring, der in einer Nute 55 an der Außenseite der Operator-Buchse 50 eingesetzt werden kann, nachdem der Kolbenmechanismus 60 auf der Buchse 50 in Position gebracht worden ist. Die zweite Stopschulter 54 ist in Längsrichtung versetzt von der ersten Stopschulter 53 angeordnet, um eine Längsbewegung des Kolbenmechanismus 60 zwischen den beiden Stopschultern zu erlauben.

Fig. 5 zeigt den Kolbenmechanismus 60 als einen im wesentlichen hohlen Zylinder mit einer Bemessung, daß der Zylinder die Operator-Buchse 50 umschließt und in den Ringraum 35 eingepaßt ist. Abdichtungen 61 und 62 sind auf der Außen- und der Innenseite des Kolbenmechanismus 60 angeordnet, um den Ringraum 35 in eine erste Fluid-Druckzone 35 a und in eine zweite Fluid-Druckzone 35 b zu unterteilen. Wenigstens ein Durchgang 63 ist zur Bildung einer ersten Öffnung oder eines Öffnungssystems durch den Kolbenmechanismus 60 gebohrt, um über diese erste Öffnung Fluid-Druck zwischen der ersten Zone 35 a und der zweiten Zone 35 b auszutauschen oder zu kommunizieren.

Eine Regulierschraube 64 erstreckt sich teilweise durch den Kolbenmechanismus 60 in den Durchgang 63 zwischen seinen beiden Enden. Durch Justieren der Schraube 64 in den Durchgang bzw. die erste Öffnung 63 kann die Fluid-Menge oder die Fließrate durch diese Öffnung reguliert werden. Das ist eine wichtige Eigenschaft, um die Empfindlichkeit des Sicherheitsventils 30 auf Änderungen des Fluid-Druckes innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 zu kontrollieren.

Eine zweite Öffnung 37 (oder Öffnungssystem) erstreckt sich strahlenförmig durch die Operator-Buchse 50, um den Fluid- Druck zwischen dem Längsfluß-Durchgangsweg 33 und der ersten Druckzone 35 a zu steuern. Eine O-Ring-Dichtung 37 a wird auf der Innenseite des Gehäuseteils 32 c getragen und bewirkt eine Fluid-Barriere mit der Außenseite der Operator-Buchse 50. Die O-Ring-Dichtung 37 a und die Abdichtungen 61 und 62 verhindern zusammen einen Fluid-Austausch mit der zweiten Zone 35 b, außer durch die erste Öffnung 63. Die ersten und zweiten Druckzonen 35 a und 35 b sind Kammern mit variablem Volumen, zum Teil definiert durch den Kolben 60 und den Ringraum 35. Die erste Öffnung 63 und die zweite Öffnung 37 bewirken einen Ausgleich des Fluid-Druckes zwischen den Kammern variablen Volumens 35 a, 35 b und dem Längsfluß- Durchgangsweg 33.

Wenigstens einer, vorzugsweise aber zwei Klinkenfinger 70 sind im Ringraum 35 angeordnet. Ein Ende jedes Klinkenfingers 70 ist durch einen Lagerstift oder Zapfen 71 der Gehäuse-Montagegruppe 32 c zugeordnet oder an dieser angebracht. Der Lagerstift 71 erlaubt eine begrenzte Drehbewegung des Klinkenfingers 70 zwischen der Außenseite der Operator-Buchse 50 und der Innenseite des Gehäuses 32. Eine Schulter 72 des Fingers 70 ragt vom Finger 70 in Richtung auf die Operator-Buchse 50. Eine ringförmige Nut 38 ist auf der Außenseite der Operator-Buchse 50 angeordnet und für den Eingriff der Schulter 72 bemessen. Die ringförige Nut 38 und die Schulter 72 sind örtlich so angeordnet, daß die Operator- Buchse 50 den Ventil-Schließ-Mechanismus 31 in seiner ersten Position hält, wenn die Schulter 72 in der ringförmigen Nut 38 gesichert ist. Finger 70, Lagerstift 71, Schulter 72 und ringförmige Nut 38 enthalten daher einen Teil der Mittel, die zum Verriegeln des Schließ-Mechanismus 31 in seiner ersten Position dienen. Durch das Leiten der Verriegelnden Operator-Buchse 50 gegen das Gehäuse 32 wird verhindert, daß hohe Strömungsmengen der Fluide durch den Längsfluß-Durchgangsweg 33 den Ventil-Schließmechanismus 31 in seine zweite Position verstellen. Das Sicherheitsventil 30 kann daher zufriedenstellend in Gasspeicherbohrungen eingesetzt werden, die sehr hohe Flußwerte haben.

Die Kolbeneinrichtung 60 hat ein Randteil (skirt) 65, das sich in Längsrichtung in Richtung auf die Klinkenfinger 70 erstreckt. Ein vergrößerter Flansch 66 ist nahe dem unteren Ende des Randteils 65 vorgesehen, um die Finger 70 erfassen zu können. Der Flansch 66 hat eine nach innen dünn oder spitz (tapered) auslaufende Oberfläche 167, die so geformt ist, daß sie die äußersten Enden der Klinkenfinger 70 an den den Lagerstiften 71 gegenüberliegenden Enden berühren können. Die Dicke des Flansches 66 ist so gewählt, daß dieser Flansch zwischen den Fingern 70 und der Innenseite des Gehäuses 32 gleiten kann. Diese nach unten gerichtete Bewegung des Flansches 66 und der daran angebrachten Kolbeneinrichtung 60 verursacht eine leichte Rotation der Finger 70 um den Lagerstift 71. Der Flansch 66 ist so bemessen, daß er die Klinkenfinger 70 mit der Operator-Buchse 50 in Eingriff halten kann. Die Schulter 72 ist mit einer leichten Flanke gefertigt (machined), daß eine aufwärts gerichtete Kraft auf die Operatorbuchse 50 die Finger 70 von der ringförmigen Nut 38 wegschwenkt, wenn der Flansch 66 hinter den Fingern 70 entfernt wird.

Die erste Feder 57 ist auf der Außenseite der Operator- Buchse 50 zwischen der zweiten Schulter 54 und der Schulter 67 auf der Innenseite des Gehäuses 32 angebracht.

Die erste Feder 57 spannt die Operator-Buchse 50 vor, um den Ventil-Schließmechanismus 31 in seine erste Position zu verstellen. Auch die zweite Feder 58 ist auf der Außenseite der Operator-Buchse 50 zwischen dem Kolbenmechanismus 60 und der Schulter 68 auf der Innenseite des Gehäuses 32 angeordnet. Die zweite Feder 58 umgibt die erste Feder 57 konzentrisch. Die zweite Feder 58 spannt den Kolbenmechanismus 60 so vor, daß dieser die erste Schulter 53 der Operator- Buchse 50 kontaktiert. Die zweite Feder 58 unterstützt die erste Feder 57 - wenn der Kolbenmechanismus 60 auf der ersten Schulter 53 ruht - die Operator-Buchse 50 zu bewegen, um den VentilSchließmechanismus 31 zu öffnen.

Bei einer mit dem soweit beschriebenen Sicherheitsventil ausgerüsteten Bohrloch-Komplettierung nach Fig. 1 ist die Wirkungsweise wie folgt. Das Sicherheitsventil 30 wird geöffnet, indem durch die Übertage angeordneten Flusskontrollventile 24 und 25 am Bohrlochkopf Fluid-Druck für die Förderleitung 21 zugelassen wird, um jeglichen Druckunterschied, der sich über den Ventil-Schließ-Mechanismus 31 bilden könnte, auszugleichen. Derselbe Fluid-Druck wird über die zweite Öffnung 37 zur ersten Druckzone 35 a und über die erste Öffnung 63 zur zweiten Druckzone 35 b ausgetauscht bzw. kommuniziert. Wenn die Drucke der Fluide in den Zonen 35 a und b gleich sind, werden beide Vorspanneinrichtungen (Federn) 57 und 58 Kraft ausüben und die Operator-Buchse 50 in Längsrichtung relativ zum Gehäuse 32 verschieben, um den Ventil-Schließ-Mechanismus 31 zu öffnen. Der Kolben 60 bewegt sich während dieser Zeit zusammen mit der Operator-Buchse 50. Sowie die sich verjüngende Oberfläche 167 des Flansches 66 die Klinkenfinger 70 berührt, werden die Klinkenfinger 70 geringfügig rotieren und die Schulter 72 mit der ringförmigen Nut 38 erfassen, um den Ventil- Schließ-Mechanismus 31 in seine erste Position einzuklinken. Sobald der Ventil-Schließ-Mechanismus 31 voll geöffnet, also das Ventil für die Fluide durchlässig ist, wird der Flansch 66 zwischen den Fingern 70 und dem Gehäuse 32 positioniert, um die Klinkenfinger 70 mit der Operator-Buchse 50 verbunden zu halten. Das Sicherheitsventil 30 ist daher geöffnet, wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, um den Fluß der Fluide zum Bohrlochkopf über die Förderleitung 21 zu erlauben.

Bei normalen Bohrlochverhältnissen können Änderungen oder Schwankungen der Strömungsmenge der Fluide durch den Längsfluß-Durchgangsweg 33 erwartet werden. Ebenso können, insbesondere bei Erdgasbohrungen im normalen Förderbetrieb Veränderungen oder Schwankungen des Druckes der Fluide erwartet werden. Änderungen des Druckes im Längsfluß-Durchgang 33 werden nun mit der ersten Druckzone 35 a über die zweite Öffnung 37 ausgetauscht oder kommuniziert. Bei entsprechender Wahl der Größe und Zahl der Öffnungen 37 kann sich eine Änderung im Druck der Fluide im Längsfluß- Durchgangsweg 33 beinahe sofort in der ersten Druckzone 35 a auswirken. Allerdings kommuniziert nur ein Durchgang (erste Öffnung 63) mit der zweiten Druckzone 35 b und dieser Durchgang ist teilweise durch die Schraube 64 blokkiert. Daher reagiert die zweite Druckzone 35 b nicht so schnell auf Druckänderungen im Längsfluß-Durchgangsweg 33. Deshalb kann eine Druckdifferenz über dem Kolben 60 erzeugt werden. Die zweite Feder 58 neigt dazu, den Kolben 60 mit der ersten Schulter 53 in Kontakt zu halten, obwohl der Druck der Fluide in der zweiten Druckzone 35 b etwas höher sein kann als der Druck der Fluide in der ersten Druckzone 35 a. Deshalb bewirken kleine Änderungen im Druck oder ein langsamer Wert der Druckänderung innerhalb des Längsfluß-Durchgangsweges 33 nicht, daß der Kolben 60 die Klinkenfinger 70 von der Operator-Buchse 50 löst.

Während einer Notfallsituation wie einem Schaden des Bohrlochkopfes 23, können Fluide schnell aus der Förderleitung 21 entweichen. In einem solchen Fall würde der resultierende rapide Zuwachs der Strömungsmenge durch den Längsfluß-Durchgangsweg 33 eine korrespondierende rapide Abnahme des Druckes der Fluide verursachen. Wie vorstehend erläutert, ist die zweite Druckzone 35 b wegen der Regulierschraube 64 nicht fähig, auf Druckänderungen schnell zu reagieren, weil diese Schraube 64 den Fluß durch die erste Öffnung 63 begrenzt. Daher bewirkt ein rapider Druckabfall im Längsfluß-Durchgangsweg 33 eine auf den Kolben 60 einwirkende Restkraft, die den Kolben 60 in Längsrichtung von den Klinkenfingern 70 wegschiebt.

Die auf den Kolben 60 einwirkenden Restkräfte müssen zuerst die Kraft der zweiten Feder 58 übersteigen, bevor sie den Kolben 60 aufwärts zum Kontakt mit der zweiten Schulter 54 gleiten lassen. Die räumliche Trennung der zweiten Schulter 54 relativ zur ersten Schulter 53 ist so gewählt, daß die vom Kolben 60 zurückgelegte Strecke ausreicht, den Flansch 66 hinter den Fingern 70 wegzubewegen. So wirken Randteil 65 und der Flansch 66 auf dem Kolbenmechanismus 60 als Mittel zum Lösen des Klinkenmechanismus (Finger 70 und ringförmige Nut 38), wenn genügend Druckunterschied auf den Kolbenmechanismus 60 einwirkt.

Nachdem der Kolbenmechanismus 60 die zweite Schulter 54 berührt hat und die Klinkenfinger 70 aus der Verbindung mit der Operator-Buchse 50 gelöst wurden, überwinden die auf den Kolbenmechanismus einwirkenden Restdruckkräfte die Kraft beider Federn 57 und 58, und verschieben die Operator-Buchse 50 in Längsrichtung, wodurch die Klappe 31 gelöst und in die zweite Position verstellt wird. Das Schließen der Klappe 31 wird durch die Schraubenfeder 36 und die Strömung der Fluide durch den Längsfluß-Durchgangsweg 33 unterstützt.

Durch Veränderung der Eindringtiefe der Regulierungsschraube 64 in die Öffnung 63 kann die Empfindlichkeit des Kolbenmechanismus 60 gegenüber Druckänderungen kontrolliert oder variiert werden. Ein relativ großer unbehinderter Flußweg durch die erste Öffnung 63 erfordert eine relativ große schnelle Druckänderung, um genügend Druckunterschied zu schaffen, um den Kolbenmechanismus 60 zu bewegen und die Operator-Buchse 50 zu entriegeln. Ein relativ kleiner behinderter Flußweg durch die erste Öffnung 63 bedeutet, daß eine relativ kleine, langsame Druckänderung genügend Druckunterschiede schaffen kann, um den VentilSchließmechanismus 31 in seine zweite Position zu stellen.

Das Sicherheitsventil 30 kann in jeder geeigneten Förderleitung verwendet werden, die einen entsprechenden Platz Untertage (downhole-location) aufweisen, um das Sicherheitsventil 30 aufzunehmen und die Strömung der Fluide hierdurch zu steuern. Sicherheitsventile der beschriebenen Art können auch für andere Bohrlochkomplettierungen verwendet werden. Diese können auch mehrfache Förderleitungen haben oder lediglich ein Futterrohr 28.

Der Fluß der Fluide durch die erste Öffnung 63 könnte durch das Plazieren einer entfernbaren Düse in der Öffnung 63 anstelle einer Regulierschraube 64 kontrolliert werden. Bei einer anderen Ausführungsform des Sicherheitsventils 30 kann die zweite Feder 58 durch eine kleine Feder ersetzt werden, die an die Schulter 54 und den Kolbenmechanismus 60 angrenzt oder ein Widerlager hierz bildet (abutting).

Durch die Erfindung wird ein verbessertes Sicherheitsventil geschaffen, das auf Druckdifferential-Werte anspricht und das eine Regulierung der Druckdifferentialwerte ermöglicht. Bei diesem Sicherheitsventil wird der Durchflußweg lösbar in einer ersten Position durch ein Klinkensystem offengehalten, bis der Wert der Druckänderung den vorbestimmten Wert überschreitet. Für die Ermittlung des Druckunterschiedes werden der Druck in der Kammer mit variablem Volumen innerhalb des Ventils und der Druck der Fluide, die durch das Ventil fließen, miteinander verglichen. Bei einem Sicherheitsventil mit Druckdifferentialwert- Messung und -Regulierung kann eine Gaskammer im Ventil mit Mitteln zur Angleichung des Druckes in der Gaskammer an den Druck der Fluide innerhalb des Sicherheitsventiles versehen sein. Ein Vorteil des beschriebenen Sicherheitsventils ist es, daß sich der Durchflußweg beim Auftreten einer Änderung des vorbestimmten Wertes des Druckdifferentials schließt (zweite Position) und sich selbständig wieder öffnet, wenn das Druckdifferential wieder ausgeglichen ist. Schließlich wird erreicht, daß der Klinken- und Auslöse- Mechanismus des Sicherheitsventils kleine Druckdifferenzfluctationen und/oder langsame Änderungen im Druck der Fluide aufnehmen kann, die durch das Ventil fließen, ohne daß der Ventilschließmechanismus auf seine zweite Position verstellt und das Ventil geschlossen wird.

Claims

1. Sicherheitsventil für die Installation in Leitungen für Fluide, insbesondere für Leitungen zur Förderung von Erdgas, Erdöl, Wasser oder dergleichen, bei dem ein Gehäuse mit einem Ventil-Schließ-Mechanismus direkt in der Leitung installierbar ist und bei dem der Ventil- Schließ-Mechanismus zwischen einer die Fluide durchlassenden und einer die Fluide blockierenden Position verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (32) ein Längsfluß-Durchgangsweg (33) und eine Kammer (35) vorgesehen sind, und daß durch Vergleich der Drucke der Fluide im Längsfluß-Durchgangsweg (33) und in der Kammer (35) eine Kraft (Restkraft) gewonnen und zur direkt wirkenden Verstellung des Ventil-Schließ- Mechanismus (31) von einer ersten Position (Durchgang) in eine zweite Position (Blockie rung) verwendet wird.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Justierung der Schwelle der Druckdifferenz oder des Druckdifferentials, bei deren Überschreitung die Verstellung des Ventil-Schließ-Mechanismus (31) bewirkt wird, das Volumen der Kammer (35) veränderbar ist.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

a) eine in dem Gehäuse (32) gleitfähig angeordnete Operator- Buchse (50) zur Verstellung des Ventil- SchließMechanismus (31) von einer Position in seine andere Position;
c) einen Kolbenmechanismus (60), der an der Operator- Buchse (50) gleitbar angebracht ist;
d) eine Kammer (35) mit variablem Volumen zwischen der Außenseite der Operator-Buchse (50) und der Innenseite des Gehäuses (32);
e) Mittel (37, 63) zum Druckausgleich zwischen den Fluiden in der Kammer (35) variablen Volumens und im LängsflußDurchgangsweg (33);
f) Mittel (70) zum Verklinken des Ventil-Schließ- Mechanismus (31) in seiner ersten Position (Durchgang);
g) ein mit dem Kolbenmechanismus (60) verbundenes Mittel (65) zum Lösen des Klinken-Mechanismus (70);
g) Mittel zum Verstellen oder Verschieben des Ventil- Schließ-Mechanismus (31) von seiner ersten in seine zweite Position nach Lösung des Klinken- Mechanismus (70);
j) einen Klinkenfinger (70) des Klinkenmechanismus (70) der zwischen der Außenseite der Operator- Buchse (50) und der Innenseite des Gehäuses (32) drehbar am Gehäuse (32) angebracht ist;
j) Mittel zum lösbaren Eingreifen der Klinkenfinger (70) in die Operator-Buchse (50);
k) eine Ausbildung des Kolbenmechanismus (60, 65), durch die der Klinkenfinger (7) mit der Operator- Buchse zusammengehalten wird.

4. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Operator-Buchse (50) eine ringförmige Nut (38) vorgesehen ist und auf dem Klinkenfinger (70) eine zur Kontaktierung der Nute (38) bemessene Schulter (72) mit solcher Bemessung der Nut (38) und der Schulter (72), daß der Klinkenfinger (70) lösbar in die Nut eingreifen kann.

5. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf der Außenseite der Operator-Buchse (50) zwei Stop-Schultern (53, 54) angeordnet sind und daß zwischen der ersten Stopschulter (53) und der zweiten Stopschulter (54) der Kolbenmechanismus (60) gleitbar angeordnet ist;
b) der Kolbenmechanismus (60) die Kammer (35) mit variablem Volumen in eine erste Druckzone (35 a) und eine zweite Druckzone (35 b) teilt;
c) eine erste Öffnung (63) oder Öffnungsanordnung vorgesehen ist, die sich durch den Kolbenmechanismus (60) erstreckt, um den Druck der Fluide zwischen der ersten und der zweiten Zone (35 a, 35 b) auszutauschen oder kommunizieren zu lassen.

6. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

a) Mittel (57, 58) zum Vorspannen der Operator-Buchse (50) vorgesehen sind, um den Ventil-Schließmechanismus (31) in seine erste Position zu stellen;
b) Mittel (58) zum Vorspannen des Kolbenmechanismus (60) vorgesehen sind, um die erste Schulter (68) der Operator-Buchse (50) zu kontaktieren.

7. Sicherheitsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (35) zwischen der Außenseite der Operator-Buchse (50) und der Innenseite des Gehäuses (32) durch einen Ringraum (35) gebildet ist, in dem der Kolbenmechanismus (60) gleitbar angeordnet ist;

8. Sicherheitsventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer mit dem variablen Volumen im Ringraum (35) angeordnet ist.

9. Sicherheitsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammer (35) um dem Längsflußdurchgang (33) ein Ausgleichssystem mit einer zweiten Öffnung (37) vorgesehen ist.

10. Sicherheitsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Öffnung (37) oder das zweite Öffnungssystem von der Kammer (35) durch die Wandung der Operator-Buchse (50) in den Längsfluß-Durchgangsweg (33) erstreckt und einen Austausch oder eine Kommunikation der Fluide mit den Fluiden im Längsfluß-Durchgang (33) erlaubt.

11. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einstellen oder Kontrollieren der Fluid-Strömungsmenge durch die erste Öffnungseinheit (63) vorgesehen sind.

12. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwandung des Gehäuses (32) und der Außenwandung der Buchse (50) außerhalb des Kolbenbereiches (60) Abdichtungen vorgesehen sind, die vom Gehäuse (32) getragen werden.

13. Sicherheitsventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (35) mit variablem Volumen einerseits durch den Ringraum und andrerseits durch die Dichtmittel definiert ist.

14. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkenfinger (70) drehbar an der Innenseite des Gehäuses (32) befestigt ist und in den Ringraum (35) ragt.

15. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (60) mit einem Ansatz (65) versehen ist, der in der ersten Position (Durchgang) das freie Ende des Klinkenfingers (70) verklemmt und damit die Schulter (72) des Finger (70) in der Ringnute (38) hält, bei Verschieben des Kolbens (60) aber aus dem Bereich des Fingers (70) entfernt wird und diesen für die Drehbewegung und Ausklinkung aus der Nut (38) freigibt.

16. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Operator-Buchse (50) durch den Kolben (60) soweit verschiebbar ist, daß eine in der ersten Position im Ringraum (35) angeordnete Verschlußklappe (31) durch die Wirkung einer Feder (36) in den Durchgangsweg (33) geschwenkt wird und diesen versperrt.