DE19611736A1 - Schaltventilvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf schaltbare Ventil­ vorrichtungen nach Maßgabe des Oberbegriffes des Pa­ tentanspruches 1.

Ein bekanntes Problem in der Erdöl und Erdgas fördernden In­ dustrie ist, daß eine Lagerstätte in der Regel nicht über eine einzelne Förderstelle sondern über eine größere Anzahl davon abgebaut wird. Der insgesamt geförderten Volumenstrom an Gas, Erdöl oder ähnlichem wird dabei herkömmlicherweise meist einer zentralen Sammelstelle zugeführt, von welcher aus das geförderte Produkt mittels einer Pipeline oder anderen geeigneten Transportvorrichtungen abtransportiert wird.

Bevor das geförderte Gut der einzelnen Förderstellen ver­ mischt und abtransportiert wird, besteht die Notwendigkeit, die Qualität, die Menge, den Förderdruck oder auch andere Pa­ rameter des geförderten Stoffes je nach Förderstelle einzeln zu überprüfen, um letztendlich Aufschluß über die Zusammen­ setzung des durch Vermischung gebildeten Produktes haben zu können.

Bekannte Vorgehensweisen sind hierbei das Vorsehen einzelner Meßstellen an den Förderpunkten selber oder aber eine matrix­ artige Anordnung einzelner Ventile an der Zusammenführung der an den einzelnen Förderpunkten produzierten Volumenströme, wobei jeweils der Volumenstrom eines Förderpunktes mit einer entsprechenden Meßstelle verbunden werden kann, während die Ventile der Leitungen der anderen Förderpunkte mit der Pipe­ line oder der Abfüllvorrichtung zum Abtransport der geförder­ ten Produkte verbunden sind. Diese Vorgehensweise bietet eine größtmögliche Flexibilität bezüglich der Anzahl der zusammen­ zuführenden Zuleitungen der unterschiedlichen Förderpunkte, wobei die Bedienung der hierfür notwendigen Einzelventile aber ausgesprochen aufwendig und damit wartungsintensiv und teuer ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zur Zusammenführung einer großen An­ zahl von Zuleitungen vorzusehen, die es erlaubt, jeweils eine Zuleitung direkt mit einer Meßstelle zu verbinden, ohne daß der Volumenstrom der anderen Zuleitungen durch die Vorrich­ tung behindert ist. Die Vorrichtung soll dabei möglichst ein­ fach herzustellen sein und sich einfach unterschiedliche An­ forderungen bezüglich der Anzahl an Zuleitungen etc. anpassen lassen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungsformen durch die Unteransprüche beschrieben sind.

Vorgesehen ist eine Ventilvorrichtung zur selektiven Verbin­ dung einer Anzahl gas- oder flüssigkeitsführender Zu- und Ab­ leitungen, wobei erfindungsgemäß ein Schaltelement, vorzugs­ weise ein Plattendrehschieber vorgesehen ist, der mit zumin­ dest zwei voneinander getrennten Kollektorkammern versehen ist und drehbar zwischen einem die Zuleitungen und zumindest einer Ableitung aufnehmenden Basiselement sowie einem eben­ falls mit einer Kollektorkammer versehenen Deckelelement an­ geordnet ist, wobei das Deckelelement mit zumindest einer Ab­ leitung versehen ist, die mit der Kollektorkammer im Deckel­ element verbunden ist.

Eine der Kollektorkammern im Plattendrehschieber steht in ständiger Verbindung mit der Kollektorkammer im Deckelelement der Ventilvorrichtung und läßt sich andererseits mit vorzugs­ weise jeweils einer der Zuleitungen im Basiselement wahlweise verbinden. Die andere Kollektorkammer im Plattendrehschieber steht in dauernder Verbindung mit der zumindest einen Ablei­ tung im Basiselement, wobei durch sie der Volumenstrom all derjenigen Zuleitungen im Basiselement strömt, die nicht mit der ersten Kollektorkammer verbunden sind. Verändert man nun die Position des Plattendrehschiebers bezüglich des Basisele­ mentes und des Deckelelmentes der Ventilvorrichtung, so kann je nach Wunsch eine der Zuleitungen im Basiselement über die Erst/Kollektorkammer im Plattendrehschieber, die Kollektorkammer im Deckelelement und die damit verbundene Ableitung im Deckelelement an eine Meßstation geleitet werden, ohne daß der Volumenstrom der anderen Zuleitungen durch die Ventilvorrichtung unterbrochen wird. Die Ventilvorrichtung läßt sich daher auf einfache und vorteilhafte Art und Weise während der Produktion einsetzen.

Vorzugsweise sind sämtliche Elemente der Ventilvorrichtung zylindrisch ausgebildet, wobei das Basiselement und das Dec­ kelelement über einen Distanzring beabstandet und verschraubt sind und das Plattendrehschieberventil unter Einsatz von Wälzlagerungen dazwischen liegt. In dem die Zuleitungen im Basiselement über den Umfang des Basiselementes verteilt an­ geordnet sind, läßt sich die Anzahl der Zuleitungen der Ven­ tilvorrichtung durch einfache Änderung des Durchmessers der Elemente der gesamten Vorrichtung variieren. Die Ventilvor­ richtung kann daher je nach Ausführung unterschiedliche An­ zahlen von Zuleitungen aufnehmen, in dem der Durchmesser der Elemente der Ventilvorrichtung variiert wird. Das Funktions­ prinzip sowie die Größenverhältnisse der Elemente der Vor­ richtung zueinander kann dabei beibehalten werden. Die Vor­ richtung an sich eignet sich daher sowohl für den Laborein­ satz als auch für die Verbindung von flüssigkeit- oder gas­ führenden Pipelines.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden im Rahmen der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, darin zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Ventil­ vorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ventilvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Plattendrehschieber der Ventilvorrichtung; und

Fig. 4 eine teilweise Seitenansicht der Ventilvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Ventilvorrich­ tung 1, wobei hier eine Draufsicht dargestellt ist. Zu erken­ nen ist ein Deckelelement 2 in dem eine Ableitungsöffnung 3 mit diese umgebenden Bohrungen 4 zur Fixierung eines An­ schlußelementes vorgesehen ist. Im Zentrum des plattenförmi­ gen Deckelelementes 2 ist eine Durchtrittsöffnung für einen Wellenstumpf 5 vorgesehen, wobei der Wellenstumpf 5 der Betä­ tigung eines unter dem Deckelelement 2 angeordneten Platten­ drehschiebers dient. Über den Umfang des Deckelelementes 2 verteilt sind Schraubbolzen 6 vorgesehen, die der Verbindung des Deckelelementes 2 mit darunter angeordneten Gehäuseele­ menten dienen und die jederzeit zugänglich sind, was eine Wartung einer derartigen Ventilvorrichtung 1 stark verein­ facht. Die strichliert dargestellten Linien und Kreise ver­ deutlichen die Ausbildung und Anordnung der unterhalb des Deckelelementes 2 angeordneten Elemente der Ventilvorrich­ tung, die im folgenden aber noch detaillierter beschrieben sind.

Die Fig. 2 zeigt die Ventilvorrichtung 1 nach Fig. 1 im Quer­ schnitt. Wie aus dieser Figur deutlich zu ersehen ist, ist auf der Unterseite des plattenförmigen Deckelelementes 2 eine geschlossene ringförmige Kollektorkammer 7 ausgebildet. Un­ terhalb des Deckelelementes 2 ist ein randseitig angeordneter Distanzring 8 vorgesehen, über den das plattenförmige Deckel­ element 2 mit einem komplementär zylindrischen Basiselement 9 verbunden und mit Hilfe der Schraubbolzen 6 verschraubt ist. Innerhalb des Basiselementes 9 sind, wie dargestellt, Zulei­ tungen 10 ausgebildet, die in diesem Ausführungsbeispiel ra­ dial in das Basiselement 9 eintreten, innerhalb des Basisele­ mentes 9 rechtwinklig abgeknickt sind und an der Oberseite des Basiselementes 9 austreten. Ebenso wäre es denkbar die Zuleitungen auch von der Unterseite des Basiselementes 9 in dieses eintreten zu lassen, so daß jede Zuleitung in das Basiselement 9 eine einfache bis zur Oberseite des Basisele­ mentes 9 reichende Bohrung darstellt. Wie sich aus den strichlierten Darstellungen der Fig. 1 entnehmen läßt, sind die Zuleitungen 10 über den Umfang des Basiselementes 9 gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die Austrittsöffnungen auf der Oberseite des Basiselementes 9 auf einem vorzugsweise zum Rand orientierenden Kreis liegen. Zwischen dem Basisele­ ment 9, dem Deckelelement 2 und dem Distanzring 8 ist ein drehbarer Plattendrehschieber 11 angeordnet, der über Walzla­ ger 12 am Basiselement 9, am Distanzring 8 und am Deckelele­ ment 2 abgestützt ist. Der Plattendrehschieber 11 läßt sich über einen an ihm montierten Achsstumpf 5 in Drehbewegung versetzen, welcher über eine Schraubverbindung 13 ein Drehmo­ ment auf dem Plattendrehschieber 11 übertragen kann. Die ein­ zelnen Elemente der Ventilvorrichtung 1 sind so ausgebildet, daß zwischen den Elementen eine Metalldichtung herrscht und keine anderweitige Dichtung notwendig ist. Auf diese Weise eignet sich die Ventilvorrichtung 1 auch zum Einsatz bei kon­ taminierten Medien, wie z. B. sandführenden Öl oder ähnlichem. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist der Plattendrehschieber 11 mit einer ersten Kollektorkammer 14 versehen, bei der es sich im wesentlichen um eine Durchgangsbohrung durch den Platten­ drehschieber 11 handelt, deren Durchmesser vorzugsweise der­ jenigen der Zuleitung 10 entspricht und jeweils eine der Zu­ leitungen 10 je nach Stellung des Plattendrehschiebers 11 mit der Kollektorkammer 7 im Deckelelement 2 verbindet. Des wei­ teren ist innerhalb des Plattendrehschiebers 11 eine zweite Kollektorkammer 15 vorgesehen, die den Volumenstrom all der­ jenigen Zuleitungen 10 aufnimmt, die nicht über die erste Kollektorkammer 14 des Plattendrehschiebers 11 mit der Kol­ lektorkammer 7 des Deckelelementes und dem damit verbundenen Auslaß 3 verbunden sind. Auf diese Weise kann jeweils eine Zuleitung 10 mit dem Auslaß 3 verbunden werden ohne daß es zu einer Unterbrechung des Transportvolumens aus den verbleiben­ den Zuleitungen 10 kommt. Um eine sichere Abdichtung der er­ sten Kollektorkammer 14 im Plattendrehschieber 11 zu gewähr­ leisten, ist an ihrer Unterseite eine federnde Metalldichtung 16 vorgesehen, die sich mit der Bewegung des Plattendreh­ schiebers 11 über die jeweilig ausgewählte Zuleitung 10 bewe­ gen läßt.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Ventilvorrichtung 1 auf der Höhe der zweiten Kollektorkammer 15 des Plattendrehschie­ bers 11 dargestellt. Neben dem Distanzring 8 mit den Durch­ gangsbohrungen 6 zur Durchführung der Schraubbolzen 6 ist in der Fig. 3 insbesondere die Ausbildung des Plattendrehschie­ bers 11 zu sehen. Die zweite Kollektorkammer 15 des Platten­ drehschiebers 11 hat, wie dargestellt, eine im wesentlichen nierenförmige Ausbildung, die im dargestellten Ausführungs­ beispiel so ausgebildet ist, daß alle bis zur Oberfläche des Basiselementes 9 reichenden Zuleitungen 10 abgesehen von ei­ ner einzelnen Zuleitung in diese zweite Kollektorkammer 19 münden. Um den in die Kollektorkammer 19 des Plattendreh­ schiebers 11 mündenden Volumenstrom der Zuleitungen 10 abfüh­ ren zu können, dient eine der Zuleitungen als Ableitung 10a, wobei es unerheblich ist, welche der Zuleitungen 10 die Ab­ leitungsfunktion übernimmt. Der Plattendrehschieber 11 ist wie dargestellt so einstellbar, daß jeweils eine gewünschte Zuleitung 10 mit der ersten Kollektorkammer 15 des Platten­ drehschiebers 11 verbunden ist, die vollständig von der zwei­ ten Kollektorkammer 15 des Plattendrehschiebers 11 getrennt ist. Um eine Verbindung der ersten Kollektorkammer 14 mit der Ableitung 10a zu verhindern, ist es vorstellbar, die Ventil­ vorrichtung 1 mit entsprechend verstellbaren Begrenzerein­ richtungen auszustatten.

Die Fig. 4 schließlich zeigt eine teilweise Seitenansicht der Ventilvorrichtung 1 von außen. Deutlich zu erkennen ist hier­ bei der Achsstumpf 5 zur Betätigung des Plattendrehschiebers 11, der durch das plattenförmige Deckelelement 2 reicht, wel­ ches über einen Distanzring 8 mit dem Basiselement 9 verbunden ist. In dem Basiselement 9 sind die Zuleitungen 10 zu erken­ nen, wobei die jeweilige Zuleitung 10 von einer abgeflachten Fläche umgeben ist, die wiederum Bohrungen 4 zur Fixierung von Anschlußelementen trägt. Wie aus Fig. 4 insbesondere zu erkennen ist, weist die Ventilvorrichtung 1 einen ausgespro­ chenen einfachen äußeren Aufbau auf, was sich vorteilhaft auf die Handhabung der Vorrichtung auswirkt.

Claims (8)

1. Ventilvorrichtung zur wahlweisen Verbindung einer An­ zahl von gas- und flüssigkeitsführenden Zu- und Ablei­ tungen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Elemente (11) der Vorrichtung (1) beweglich bezüglich der ande­ ren Elemente (2, 8, 9) der Vorrichtung (1) ausgebildet ist, wodurch je nach Position des beweglichen Elementes (11) eine beliebige aus der Anzahl von Zuleitungen (10) mit einer Ableitung (3) verbindbar ist, wobei alle an­ deren Zuleitungen (10) gleichzeitig mit zumindest einer weiteren Ableitung (10a) verbunden sind.

2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventilvorrichtung (1) aus einem die Zulei­ tungen (10) und zumindest eine Ableitung (10a) aufneh­ menden Basiselement, einem darüber angeordneten, durch einen Distanzring (8) beabstandeten Deckelelement (2) sowie einen dazwischen angeordneten und von außerhalb der Ventilvorrichtung (1) beweglichen Element (11) be­ steht.

3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das bewegliche Element (11) ein Plat­ tendrehschieber mit zumindest zwei voneinander getrenn­ ten Kollektorkammern (14, 15) ist, in die die jeweili­ gen Zuleitungen (10) im Basiselement (9) münden, wobei eine der Kollektorkammern (15) mit zumindest einer Ab­ leitung (10a) in dem Basiselement (9) verbunden ist; und daß im Deckelement (2) eine weitere Kollektorkammer (7) vorgesehen ist, die in allen möglichen Positionen des Plattendrehschiebers (11) mit einer der Kollektor­ kammern des Plattendrehschiebers (11), die nicht mit einer Ableitung in Verbindung steht, sowie mit einer Ableitung (3) im Deckelelement verbunden ist.

4. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elementen (2, 8, 9, 11) der Ventilvorrichtung (1) Metalldichtung besteht.

5. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Plattendreh­ schieber (11) sowie Basiselement (9), Deckelelement (2) und Distanzring (8) eine Wälzlagerung (12) vorgesehen ist.

6. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2, 8, 9, 11) der Ventilvorrichtung einfache bzw. vorzugsweise zylindrische, plattenförmige Geometrien aufweisen.

7. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (1) im Basiselement (9) über den Umfang des Basiselementes (9) verteilt angeordnet sind, wobei die Anzahl der möglichen Zuleitungen (10) eine Funktion des Durchmessers des Basiselementes (9) ist.

8. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.