DE69322967T2

DE69322967T2 - Druckentlastungsventil

Info

Publication number: DE69322967T2
Application number: DE69322967T
Authority: DE
Inventors: Graeme Forbes 8 Marcus Road Aberdeen Ab5 0Sf Coutts; Jeffrey Charles East Woodlands Dyce Aberdeen Ab2 0Hd Edwards
Original assignee: Expro North Sea Ltd
Current assignee: Expro North Sea Ltd
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: NO945029D0; CA2138946A1; EP0647301A1; NO304559B1; DK0647301T3; CA2138946C; AU668572B2; EP0647301B1; GB9213371D0; NO945029L; ATE175480T1; US5501242A; DE69322967D1; WO1994000709A1; BR9306607A; GR3029813T3; ES2127280T3; AU4335493A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil besonders, aber nicht ausschließlich, für die Verwendung mit Rohrleitungen, die eine Flüssigkeit bei einem vorbestimmten Druck befördern, über dem die Flüssigkeit entlüftet werden muß, um den Druck in dem System auf einen Pegel unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes zu bringen. Insbesondere ist das Druckbegrenzungsventil für den Einsatz bei Erdölexplorationsindustrien, die Kohlenwasserstoff fördern, und ähnlichen unter Druck stehenden Flüssigkeitsumgebungen bestimmt.
Die Kohlenwasserstoffflüssigkeit in einer Probebohrloch- oder Förderbohrlochumgebung wird zunächst auf einem Druck, der wesentlich höher als der Atmosphärendruck ist, gehalten. Die Rohrleitung, welche die unter Druck stehende Kohlenwasserstoffflüssigkeit enthält, umfaßt gewöhnlich einen Ausrüstungsteil wie etwa ein Sicherheitsventil, so daß bei Auftreten einer Überdrucksituation die Bohrlochflüssigkeit über einen Ölbohr-Druckbegrenzungsbrennerbaum an die Atmosphäre entlüftet wird. Derartige Druckbegrenzungsventile sind seit vielen Jahren erhältlich, und eine gebräuchliche Art ist ein angeflanschtes Druckbegrenzungsventil, das unter Federspannung steht und das mit der Kohlenwasserstoffrohrleitung verbunden ist. Im Falle einer auftretenden Überdrucksituation wird ein Ventilverschlußbauteil von einem Ventilsitz gegen die Federkraft zum Öffnen des Ventils gedrückt, wodurch die unter. Druck stehende Flüssigkeit durch einen Ventilauslaß strömen kann. Eine nach dem Stand der Technik typische Bauart von Ventilen ist ein unter Federspannung stehendes angeflanschtes Crosby-Druckbegrenzungsventil in JOS- und JBS- Ausführung. Obwohl diese Ventilbauarten in der Industrie gebräuchlich sind, weisen sie eine Anzahl von Nachteilen auf. Es ist ein bedeutender Nachteil dieser Ventilbauart, daß ein Gegendruck am Ventilauslaß von ungefähr 10% des Drucks an der Einlaßseite ausreicht, um gemeinsam mit der Federkraft zu bewirken, daß das Ventil sich schließt, was zu einer möglichen gefährlichen Situation führt. Außerdem weist das Obergehäuse, welches das Federelement enthält, einen Nennwert von 120 psi auf, was bei dem Einsatz in einem großen Druckbereich, der für gewöhnlich in Ausrüstungen bei Kohlenwasserstoffverfahren angetroffen wird, für unzulänglich erachtet wird. Damit das zu verwendende Ventil einen Druck am Auslaß aufweist, der 10% geringer ist als der Druck am Einlaß, ist eine Verrohrung mit großem Durchmesser am Auslaß erforderlich. Diese Verrohrung ist nicht nur schwer, sondern auch verhältnismäßig teuer. Eine weitere Folge des Gewichts der Verrohrung ist, daß bei dem Förderungs- und Explorationsaufbau das Hinzufügen von zumindest dem 9- fachen Betrag des Verrohrungsgewichts aus baulichen Erwägungen erforderlich ist. Das kann daher dort, wo beträchtliche Verrohrungsmengen erforderlich sind, wie es bei Ölexplorations- und Förderplattformen üblich ist, zu einer deutlichen Kostensteigerung in bezug auf das Gewicht und auf die allgemeinen Baukosten führen, als eine Folge daraus, daß eine Verrohrung mit großen Durchmesser verwendet werden muß, um den Gegendruck auf das Druckbegrenzungsventil zu verringern. Ein weiterer Nachteil der zuvor erwähnten Ventile vom Stand der Technik ist, daß die meisten Ventilverschlußbauteile in Plattenausführung vorliegen, was aufgrund des Drosseleffekts zur Bildung von Hydraten führen kann, wenn sich das Gas ausdehnt und in der Düse abkühlt. Wenn dies geschieht und das Entlüften nicht stattfindet, wird der Leitungsdruck aufgestaut, und die Probebohrlochausrüstung wird wahrscheinlich an der nächst schwächeren Stelle ausfallen, die wahrscheinlich den Ausrüstungsteil darstellt, welches das Ventil eigentlich schützen sollte.
Ein weiterer Nachteil von vorhandenen Begrenzungsventilen nach dem Stand der Technik ist, daß es nicht möglich ist, das Ventil an Ort und Stelle zu prüfen. Es ist erforderlich, daß das System heruntergefahren wird, das Ventil physisch abgenommen und geprüft wird und dann wieder in die Verfahrensausrüstung eingebaut wird. Es ist einzusehen, daß das eine äußerst zeitaufwendige und teure Tätigkeit ist, insbesondere auf Explorations- und Förderbohrausrüstungen, die deutlich die Betriebskosten der Bohrplattform anhebt. Noch ein weiterer Nachteil der Druckbegrenzungsventile vom Stand der Technik ist, daß bei einem Plattenventil die Flüssigkeit auf die Ventildüse und die Ventilplatte stößt, mit dem Ergebnis, daß die Düse und die Platte ermüden können, wodurch das Ventil auf Undichtheit bei Nichtvorhandensein einer Überdrucksituation anfällig wird, was selbstverständlich unerwünscht ist.
Eine weitere Art von Druckbegrenzungsventilen ist ein Ventil der Ausgleichsbalgbauart, das verwendet wird, um den Gegendruck von der Oberseite der Scheibe abzutrennen, wobei die wirksame Fläche des Balgs gleich groß ist wie die Ansatzfläche. Obwohl daher diese Ventilbauart mit Gegendrücken bis zu 50% von Manometerdruck bei eingestellten Drücken von 6,9 bar (100 psig) oder gegenwärtig größer. Derartige Ventile sind nicht in der Lage, Gegendrücke, die 13,8 bar (200 psig) übersteigen, auszuhalten, weshalb noch immer große Begrenzungssysteme erforderlich sind, um den Druckabbau darunter zu gewährleisten. Eine weitere Bauart von Druckbegrenzungsventilen, die im ANSI-Standart B951 angeführt ist, sind pilotbetätigte Ventile, und obwohl diese Ventile keine Beschränkungen des Gegendrucks aufweisen, sind sie in der Industrie nicht weit verbreitet wegen der Komplexität der Bauart und der Möglichkeit von vermehrten Systemausfällen.
FR-A-2491185 betrifft ein Druckbegrenzungsventil, das verwendet werden kann, um den Flüssigkeitsdruck in einer Flüssigkeitsflußleitung abzubauen, wenn der Druck einen vorbestimmten Wert übersteigt. Dieses Schriftstück offenbart die Verwendung eines Öffnungslosen Kugelventils.
US-A-2959187 offenbart ein Kugelventil, das betätigt werden kann, um den Überdruck in einer Flußleitung abzubauen. Das Kugelventil ist nicht unter Federspannung und muß händisch betätigt werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Druckbegrenzungsventil zu schaffen, das zumindest einen der zuvor erwähnten Nachteile vom Stand der Technik umgeht oder abschwächt.
Dies wird erreicht durch die Schaffung eines Druckbegrenzungsvetils, das ein Kugelventilbauteil mit einer Öffnung aufweist, das unter Federspannung steht und das drehbar und axial in der Ventilbohrung befestigt ist, so daß beim Auftreten einer Überdrucksituation die Flüssigkeit die Kugel von einem Kugelventilsitz gegen eine Federkraft wegdrückt und bewirkt, daß sich das Kugelventil so dreht, daß die Öffnung in dem Kugelventil die Einlaßbohrung und Auslaßbohrung von dem Ventilgehäuse zusammenschließt, so daß die Flüssigkeit durch das Druckbegrenzungsventil strömen kann. Wenn der Druck am Einlaß unter einen vorbestimmten Wert fällt, dann bewirkt die Federkraft, daß sich die Kugel dreht und sich zum Ventilsitz zurückbewegt, wodurch das Ventil geschlossen wird.
Mit dieser Anordnung wird der geringste Druck auf das Ventilgehäuse ausgeübt, und das Ventil arbeitet dann mit einem Gegendruck von bis zu 50% des Einlaßdrucks. Das heißt, daß eine Verrohrung mit viel kleineren Auslaßbohrungen unter Gewichts- und folglich Kostenersparnissen verwendet werden kann. Es kann zum Beispiel eine 3-Inch-Verrohrung statt einer 8-Inch- oder einer größeren Verrohrung für Ventile mit denselben Nennwerten verwendet werden.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Druckbegrenzungsventil zum Druckabbau über einem vorbe stimmten Wert in Flüssigkeitsflußleitungen vorgesehen, wobei das Druckbegrenzungsventil folgendes umfaßt:
ein Ventilgehäuse, welches eine Durchgangsbohrung mit einem Bohrungseinlaß und einem Bohrungsauslaß definiert,
ein Kugelventilelement, das in der Bohrung befestigt ist,
wobei das Kugelventilelement eine Durchgangsöffnung besitzt und so in der Bohrung befestigt ist, daß das Kugelventilelement innerhalb der Bohrung drehbar und axial beweglich ist,
wobei das Kugelventilelement durch einen zylindrischen Ringkolben an ein Federmittel angekoppelt ist, das vorgespannt ist, um das Kugelventilelement in eine geschlossene Stellung zu drücken, wobei die Anordnung so ist, daß sie auf Flüssigkeit am Bohrungseinlaß reagiert, die einen vorbestimmten Druck überschreitet,
wobei das Kugelventilelement einen ringförmigen Ventilsitz aufweist, der axial von einem ringförmigen Ventilsitz gegen die Federkraft weggeschoben und so gedreht wird, daß die Durchgangsbohrung eine Flüssigkeitskommunikation zwischen dem Bohrungseinlaß und dem Bohrungsauslaß ermöglicht, und daß, wenn der Flüssigkeitsdruck am Bohrungseinlaß unter den vorbestimmten Pegel fällt, das Federmittel eine Rückstellkraft erzeugt, um das Kugelventilelement zu drehen und axial auf den ringförmigen Ventilsitz zu bewegen, um das Druckbegrenzungsventil zu schließen.
Das Federmittel ist vorzugsweise so einstellbar, daß der vorbestimmte Druck, bei dem sich das Kugelventilelement bewegt, veränderbar ist. Das Druckbegrenzungsventilmittel umfaßt günstigerweise ein Prüfkupplungsmittel zur Ankoppelung an eine Ventilprüfvorrichtung, mit dem die Funktion des Ventils vor Ort überprüft werden kann.
Der Bereich des Ventilsitzes ist vorzugsweise gleich groß wie der Bereich des ringförmigen Ventilsitzes.
Das Federmittel ist vorzugsweise mit Belleville-Ringen versehen, deren Eigenschaften so ausgewählt werden, um ein entsprechendes Ansprechverhalten auf vorbestimmte Einlaßdruckwerte zu liefern.
Das Kugelventilelement wird vorzugsweise ebenfalls mittels eines Federdrückers, der innerhalb des Ventilgehäuses axial beweglich ist, an das Federmittel gekoppelt.
Das Kugelventilelement weist günstigerweise in der Gehäusebohrung maschinell bearbeitete Schlitze mit einer vorbestimmten Form auf, die derart an Nockenzapfen befestigt sind, daß, wenn das Kugelventilelement als Reaktion auf das Ansteigen des Einlaßdruckes über einen vorbestimmten Schwellwert axial von Ventilsitz wegbewegt wird, es gleichzeitig so gedreht wird, daß die Durchgangsöffnung des Kugelelements an der gänzlich geöffneten Stellung mit der Einlaß- und Auslaßbohrung ausgerichtet wird. Die Dichtungen des Kugelventilelements werden günstigerweise aus Berylliumkupfer hergestellt. Das Kugelventilelement wird günstigerweise um eine sehr geringe Strecke, wie etwa 0,508 cm (0,2 Inch) verschoben, bevor es sich zu drehen beginnt, und in eine gänzlich geöffnete Stellung gedreht, wenn es axial um etwa 1,613 cm (0,635 Inch) verschoben wird.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen aufgefaßt werden, wobei:
Fig. 1 eine längs aufgeschnittene Schnittansicht durch ein Druckbegrenzungsventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des Kugelventilelements darstellt, die in der Richtung des in Fig. 1 gezeigten Pfeils 2 genommen worden ist.
Es wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die ein Druckbegrenzungsventil darstellt, welches im allgemeinen mit der Bezugsnummer 10 bezeichnet wird, welches einen Ventileinlaßflansch 12 und einen Ventilauslaßflansch 14 für den Anschluß mit der Einlaß- und Auslaßverrohrung aufweist, die im Interesse der Klarheit nicht dargestellt sind. Das Ventil 10 weist ein im allgemeinen mit der Bezugsnummer 16 bezeichnetes Ventilgehäuse auf, das die Ventillängsbohrung 18 definiert, die sich über die Länge des Ventilelements erstreckt, so daß bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil, wie später beschrieben wird, die Ventilbohrung mit einem Bohrungseinlaß 20 am Einlaßflansch und einem Bohrungsauslaß 22 am Auslaßflansch in Verbindung steht, so daß die Flüssigkeit durch das Ventil fließen kann und der Überdruck in der Flüssigkeitsrohrleitung abgebaut werden kann.
Das Ventilgehäuse 16 weist eine untere oder Einlaßhülse 24 auf, in der ein zylindrischer Kugelventilelementträger 26 befestigt ist. Ein Kugelventilelement 28 ist in der Bohrung 18 angeordnet und drehbar auf Zapfen 30 des Trägers 26 und Halteklammmern 27 (wovon eine gezeigt wird) angebracht, das eine Platte darstellt mit einem kreisförmigen Ausschnitt zur Aufnahme eines maschinell bearbeiteten kreisförmigen Schlitzes 29 (Fig. 2) des Kugelelements 28, so daß die Kugel zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung gedreht und axial bewegt werden kann, wie später ausführlich beschrieben wird. Das Kugelventilelement 28 weist eine Durchgangsöffnung 32 auf, die im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Bohrung 18 aufweist, so daß bei gänzlich geöffnetem Kugelventil der durchgehende Kanal 32 mit der Bohrung 18 ausgerichtet ist, so daß es eine durchgehende Bohrung zwischen der Einlaßbohrung 20 und der Auslaßbohrung 22 gibt.
Ein zylindrischer Ringkolben 34 ist in dem Ventilgehäuse untergebracht, und die Oberseite von dem Kolben ist so geformt, daß sie an dem Kugeloberflächenteil 36 des Kugel ventilelements 28 anschlägt. Der Kolben ist, wie später beschrieben wird, innerhalb des Gehäuses axial beweglich und stößt an einen Federdrücker 38.
Eine vorgespannte Feder 40 in Form von einer Mehrzahl von Belleville-Ringen 42, die wie gezeigt angeordnet sind, liegt in einer Kammer 44, die zwischen der Außenseite des Gehäuses 16 und einer innerhalb des Gehäuses 16 befestigten Federhalterung 46 definiert ist. Die Feder wird in der Kammer 44 mittels des Federdrückers 38 und eines einstellbaren Anschlags 48 gehalten. Der einstellbare Anschlag 48 kann zur Betriebsprüfung des Druckbegrenzungsventils vor Ort verwendet werden, wie später ausführlich beschrieben wird. Der einstellbare Anschlag wird in der richtigen Lage befestigt, wodurch wiederum die Feder 42 in der Kammer 44, wie gezeigt, eingegrenzt wird.
Das Kugelventilelement 28 weist einen Ventilsitz 50 auf, der an einen ähnlichen ringförmigen Ventilsitz 52 des Ringzylinders 54 stößt, wobei dessen Innenfläche die Einlaßbohrung 20 definiert. Es ist zu erkennen, daß es zwischen jedem Kugelelementzapfen 30 und den Schlitzen 54, welche die Zapfen führen, einen Zwischenraum gibt, so daß das Kugelventilelement 28 in dem Gehäuse axial bewegt werden kann. Jeder Zapfen 30 weist einen zylindrischen Teil 31 und einen kegelförmigen Teil 33 auf, der in den Schlitz 54 paßt, was am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Der Schlitz 54 weist eine Außenspur 55 und eine Innenspur 58 auf. Die Außenspur 55 wirkt auf den zylindrischen Teil 31 des Zapfens 30 und dreht das Ventil auf, und in entsprechender Weise wirkt die Innenspur 58 auf die Gegenseite 33 des Zapfens 30 und dreht das Ventil in die geschlossene Stellung. Der obere Bereich der Innenspur 57 läßt eine axiale Bewegung des Ventilelements bezüglich auf den Zapfen 30 zu, bevor das Element gedreht wird.
Im Betrieb wird das Druckbegrenzungsventil 10 mit einem Einlaßrohr und einem (nicht gezeigten) Auslaßrohr gekoppelt, und wenn der Flüssigkeitsdruck in dem Einlaßrohr, der in die Bohrung 20 tritt, und auf das Ventilelement 28 drückt, ausreicht, um das Ventilelement axial entlang der Bohrung 18 gegen die Federkraft der vorgespannten Ringfeder 40 zu drücken, wird die Abdichtung 50, 52 zwischen dem kugelförmigen Ventilsitz und der Ringdichtung unterbrochen, sobald sich das Kugelventilelement 28 axial an der Bohrung 18 entlang bewegt, was durch die Spur 57 ermöglicht wird, die sich an der flachen Oberfläche 35 vorbei bewegt. Der Zapfen 30 führt eine Nockentätigkeit aus, so daß, nachdem das Kugelventilelement um 0,508 (0,2 Inch) bewegt worden ist, das Element 28 gleichzeitig um die Zapfen 30 herumgedreht wird, so daß die Öffnung 32 mit der Bohrung 18 ausgerichtet wird. Wenn das Kugelventil gänzlich geöffnet ist, was heißt, daß es um 1,613 cm (0,635 Inch) bewegt worden ist, ist die Öffnung 32 mit der Bohrung 18 ausgerichtet, und die Flüssigkeit steht über das Ventil 10 von der Einlaßbohrung 20, über die Bohrung 18 mit der Auslaßbohrung 22 und mit jedem Rohr, das an den Auslaßflansch 14 gekoppelt ist, in Verbindung. Es wird ein Druck auf die vorgespannte Feder 40 mittels des Ringkolbens 34 ausgeübt, der auf den Federdrücker 38 wirkt. Die Belleville-Ringe sind Mubea-Tellerfedern der Bauart wie etwa C22,5 GR1, die eine regressive Kraftverformungskurve aufweisen. Das heißt, daß die Kraftverformungskurve nicht linear ist und daß bei einer bestimmten Kraft eine kleinere Erhöhung der Kraft, zum Beispiel bei 400 N eine Erhöhung von 50 N ungefähr 2,5 mm Verformung erzeugt, während bei 100 N eine Erhöhung von 50 N ungefähr eine Verformung von 0,5 mm liefert. Das bedeutet, daß die Federkraft fein abgestimmt werden kann, damit das Ventil bei vorbestimmten Drücken am Ventileinlaß 20 ausgelöst werden kann. Wenn das Ventil offen ist, dann strömt die Flüssigkeit durch das Ventil 10 an die zu entlüftende Auslaßverrohrung. Das Bohrungsinnere 18 ist durch das innere Bohrungsrohr 56 leicht eingeschnürt, das eine Düse 58 in der Nähe des Auslasses bildet. Es ist zu erkennen, daß aus dem Grund, weil diese Düse von dem Ventilelement in einem Abstand angeordnet ist, kein Hydratisieren oder Erstarren von Bohrflüssigkeit die Funktion des Ventilelements beeinflußt.
Wenn der Druck am Einlaß unter den vorbestimmten Pegel fällt, wirkt die vorgespannte Feder 40 auf den Federdrücker 38 und den Ringkolben 34, um das Kugelventilelement 36 axial zum Einlaß 12 hinzudrücken. Wenn das Ventilelement in diese Richtung gedrückt wird, wird es wegen der Zapfen-/- Schlitzanordnung wie zuvor gedreht, so daß die Öffnung 32 um 90º in die in der Zeichnung gezeigten Stellung gedreht wird. Th dieser Stellung sind die Ventilsitze 50, 52 wieder in Kontakt, und das Ventil ist wirksam geschlossen.
Auf diese Weise ist zu erkennen, daß bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Druckbegrenzungsventils verschiedene Vorteile gegenüber dem obengenannten Stand der Technik vorgesehen sind. Insbesondere hat der Gegendruck nur geringen Einfluß auf das Ventilelement, das ja vom vorgespannten Federmittel angetrieben wird, das, entgegen dem Stand der Technik, von der Bohrung tatsächlich getrennt ist. Deshalb ist das Ventil in der Lage, mit bis zu 50% Gegendruck zu arbeiten, was bedeutet, daß die Auslaßrohrbohrung für ein gegebenes Druckbegrenzungserfordernis sehr viel kleiner ist, was Gewichts- und selbstverständlich Kostenersparnisse bringt. Das bringt eine ähnliche Gewichtsersparnis in der Konstruktion mit sich, was ferner die Kostenersparnisse verbessert. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Düse vom Ventilelement abgesetzt ist, so daß es, entgegen dem Stand der Technik, eine minimale Abnützung des Ventilsitzes und des Ventilelements aufgrund der Flüssigkeitsströmung gibt.
Außerdem kann der einstellbare Anschlag 48 an eine externe hydraulische Prüflehre angekoppelt werden, die verwendet werden kann, um die Funktion des Ventils vor Ort zu prüfen, was bis jetzt mit vorhandenen Ventilen nicht möglich war. Der eingestellte Druck des Ventils wird durch Ansetzen der hydraulischen Lehre (nicht gezeigt) an dem unteren Ventilkörper und dem einstellbaren Anschlag 48 geprüft. Idealerweise ist die hydraulische Fläche der Lehre gleich groß wie die des ringförmigen Ventilsitzes 50. Daher wurde durch Anwendung des hydraulischen Drucks auf die Bohrlehre, bis sich die Federn 40 zusammenzudrücken beginnen, dies einen zuverlässigen Hinweis auf den Ventilöffnungsdruck liefern. Ein Erhöhen des Drucks, bis sich die Lehre und die Federn um ungefähr 1,588 cm (0,625 Inch) (volles Weglängenäquivalent zur völlig geöffneten Stellung) bewegt haben, würde einen zuverlässigen Hinweis auf den Druck des gänzlich geöffneten Ventils liefern. Um das Ventil auf den erforderten Druck einzustellen, kann ein Verschlußring 49 eingestellt werden, daß er an den Anschlag 48 anstößt und daher den Anschlag 48 in der richtigen Stellung hält. Zum Zwecke der Sicherheit ist ein Mechanismus vorgesehen (nicht gezeigt), damit der Anschlag entweder von einer Plombe oder einem Vorhängeschloß versperrt werden kann. Ein Bolzen 60 kann in dem Gehäuse wie gezeigt angebracht werden, um den Federdrücker 38 zu sichern, um den Transport des Multisensor-Begrenzungsventils zu erleichtern. Der Bolzen 60 wird selbstverständlich entfernt, wenn das Ventil vor Ort ist, um den Betrieb zu erleichtern.
Verschiedene Abänderungen können an der hier zuvor beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden, ohne den Gültigkeitsbereich der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können mehr als eine Ventilfeder an verschiedenen Stellungen um das Ventilgehäuse herum angeordnet verwendet werden. Die Dichtungen können aus irgendeinem anderen geeigneten Material als Berylliumkupfer hergestellt werden, und das Federmittel könnte eine Schraubenfeder statt Belleville- Ringe oder irgendein anderes geeignetes elastisches Material sein, das darauf abgestimmt werden könnte, die geeig neten Ventilöffnungs- und Ventilschließstellungen zu schaffen.

Claims

1. Druckbegrenzungsventil (10) zum Begrenzen von Druck über einem vorherbestimmten Wert in Flüssigkeitsflußleitungen, wobei das Druckbegrenzungsventil umfaßt:

ein Ventilgehäuse (16), welches eine Durchgangsbohrung (18) mit einem Bohrungseinlaß (20) und einem Bohrungsauslaß (22) definiert,

ein Kugelventilelement (28), das in der Bohrung (18) befestigt ist, wobei das Kugelventilelement (28) eine Durchgangsöffnung (32) besitzt und so in der Bohrung (18) befestigt ist, daß das Kugelventilelement (28) innerhalb der Bohrung (18) drehbar und axial beweglich ist,

wobei das Kugelventilelement (28) durch einen zylindrischen Ringkolben (34) an Federmittel (40) angekoppelt ist, die vorgespannt sind, um das Kugelventilelement (28) in eine geschlossene Position zu drücken, wobei die Anordnung so ist, daß sie auf Flüssigkeit am Bohrungseinlaß (20) reagiert, die einen vorherbestimmten Druck überschreitet,

wobei das Kugelventilelement einen ringförmigen Ventilsitz (50) aufweist, der axial von einem ringförmigen Ventilsitz (52) gegen die Kraft des Federmittels (40) wegbewegt und so gedreht wird, daß die Durchgangsbohrung (18) eine Flüssigkeitskommunikation zwischen dem Bohrungseinlaß (20) und dem Bohrungsauslaß (22) ermöglicht, und daß, wenn Flüssigkeitsdruck am Bohrungseinlaß (20) unter den vorherbestimmten Pegel fällt, das Federmittel (40) eine Wiederherstellungskraft zur Verfügung stellt, um das Kugelventilelement (28) zu drehen und axial auf den ringförmigen Ventilsitz (52) zu bewegen, um das Druckbegrenzungsventil (10) zu schließen.

2. Druckbegrenzungsventil (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Federmittel (40) so einstellbar ist, daß der vorherbestimmte Druck, bei dem das Kugelventilelement (28) bewegt wird, veränderbar ist.

3. Druckbegrenzungsventil gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Druckbegrenzungsventilmittel (10) ein Prüfkupplungsmittel (48) zur Ankoppelung an eine Ventiltestvorrichtung umfaßt, mit dem die Funktion des Ventils vor Ort überprüft werden kann.

4. Druckbegrenzungsventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bereich des Ventilsitzes (50) des Kugelventilelementes exakt gleich ist wie der Bereich des ringförmigen Ventilsitzes (52).

5. Druckbegrenzungsventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federmittel (40) durch Belleville- Ringe (42) geschaffen wird, deren Eigenschaften entsprechend ausgewählt werden, um ein entsprechendes Ansprechverhalten auf vorherbestimmte Einlaßdruckwerte zu schaffen.

6. Druckbegrenzungsventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kugelventilelement (28) ebenfalls mittels eines Federdrückers, der innerhalb des Ventilgehäuses axial beweglich ist, an das Federmittel (40) gekoppelt ist.

7. Druckbegrenzungsventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kugelventilelement (28) in der Gehäusebohrung (18) maschinell bearbeitete Schlitze (54) mit einer vorherbestimmten Form aufweist, die derart an Nockenzapfen (30) befestigt sind, daß, wenn das Kugelventilelement (28) als Reaktion auf das Ansteigen des Einlaßdruckes über einen vorherbestimmten Schwellwert axial vom Ventilsitz (52) wegbewegt wird, es gleichzeitig so gedreht wird, daß die Durchgangsöffnung (32) des Kugelelementes (28) an der gänzlich geöffneten Position mit der Einlaß (20) und Auslaßbohrung (22) ausgerichtet wird.

8. Druckbegrenzungsventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil Dichtungen umfaßt, die aus Berylliumkupfer hergestellt sind.

9. Druckbegrenzungsventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kugelventilelement um eine sehr geringe Strecke, wie zum Beispiel um 0,508 cm (0,2 Inch), verschoben wird, bevor es sich zu drehen beginnt, und in eine gänzlich geöffnete Position gedreht wird, wenn es axial um etwa 1,613 cm (0,635 Inch) verschoben wird.

10. Verfahren zur Begrenzung von Druck über einem vorherbestimmten Wert in Flüssigkeitsflußleitungen, umfassend die folgenden Schritte:

das Anwenden einer Federkraft, um ein Kugelventilelement gegen einen Ventilsitz zu drücken, wenn kein Druck in den Flüssigkeitsflußleitungen vorhanden ist, der einen vorherbestimmten Wert übersteigt,

und das Drücken des Kugelventils axial vom Ventilsitz gegen die Federkraft, wenn der Druck in den Flüssigkeitsflußleitungen den vorherbestimmten Wert übersteigt,

das Drehen des Kugelventilelementes, so daß Flüssigkeit durch das Kugelventilelement fließt, um den Überdruck zu begrenzen, und das Schaffen einer Wiederherstellungskraft durch die Federkraft, um das Kugelven tilelement in dichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz zurückzubringen, wenn der Druck unter den vorherbestimmten Wert fällt.