DE2017938B2 - Rohrstrangventil mit temperaturabhaengiger, selbsttaetiger schmelzsicherung - Google Patents

Description

,Jas Ventil im eingebauten Zustand durch die Schmelzsicherung in geöffneter Stellung gehalten sein, so daß auch in diesem Falle dieselben Mangel auftreten wurden wie bei dem zuvor behandelten Ventil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrstrangventil der eingangs <*xwähnteE Art zu schaffen, das normalerweise, d.h. bei fehlendem Spulmitteldruck geschlossen ist, um bei diesem Betriebszustand Verschmutzungen der zusammenwirkenden Teile zu vermeiden. Die Schmelzsicherung soll so ausgebildet sein, daß durch sie das in geöffneter Stellung befindliche Ventil geschlossen wird. Das Ventil soll einfach und robust ausgebildet sein und eine lange Lebensdauer haben.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vemilkörper eine den Durchflußkanal und den Ventilsitz aufnehmende Manschette aufweist, die zwischen einer oberen Stellung, aus der sie in Eingriff mit dem Ventilkopf bringbar ist. und einer unteren Stellung, in der sie im Eingriff mit dem Ventilkopf steht, verschiebbar ist, und die temperaturabhängige, selbsttätige Schmelzsicherung die Manschette lösbar in der ersten Stellung hält.

Wie ersichtlich, nimmt das mit der Erfindung g<. schaffene Ventil normalerweise eine geschlossene Stellung ein. Sobald mit der Spülung begonnen wird, öffnet es sich durch den darauf ausgeübten Druck nach Art eines Rückschlagventils. Wenn sich die Temperatur infolge eines Brandes im Schwerstangenstravg so weit erhöht, daß die die Manschette mit ihrem Ventilsitz haltende Schmelzsicherung schmilzt, fällt die Manschette nach unten und setzt sich mit ihrem Ventilsitz auf den Kegel des Ventilkopfes und "erschließt den Durchgang. Durch den hierbei erfolgenden Druckanstieg der Spülung kann eine Warnanlage ausgelöst werden.

Zweckmäßig besteht die Schmelzsicherung aus einem durch Wärme schmelzbaren Stoff. Dieser Stoff kann ein Metall, beispielsweise ein Lötmittel, oder Lagerweißmetall sein.

In vorteilhafter Weise sieht die Erfindung vor, daß die Manschette einen unteren Flansch, der eine nach of cn weisende Schulter b^:ldet, und der Ventilkörper eine nach unten weisende Schulter aufweisen, die in der ersten Stellung der Manschette in gegenseitigem Eingriff stehen.

Die bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeichnet sich dadurch aus, daß der Ventilkopf einen nach oben vorstehenden und innerhalb der Manschette befindlichen zylindrischen Abschnitt mit einer Bohrung und einer bei geöffnetem Ventil zum Spülmitteldurchtritt dienenden radialen Öffnung aufweist. Durch diese Maßnahmen wird eine gute Führung des Ventilkopfes erreicht und gleichzeitig ein kombiniertes Kegel- und Schiebeventil geschaffen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand ei η cn Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Rohrstrangventil in einer normalen geschlossen Stellung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, wobei das Ventil jedoch geöffnet ist,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der

Fig. 1,

F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 5 einen Längsschnitt und das Ventil im Not-Schließzustand.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist eine Ventilvorrichtung V in einen SchwerstangenstrangD eingebaut, der bis zu dem oberen Ende des Bohrloches reicht und durch den eine Bohrspülung nach unten gepumpt wird, während der Schwerstangenstrang gedreht wird, um einen an seinem unteren Ende bef indlichen und mit B bezeichneten Bohrmeißel zu drehen. Das Ventil V kann sich an jeder geeigneten Stelle entlang der Länge des Schwerstangenstranges D befinden, und ist in der hier dargestellten Ausführungsform in einer kurzen Schwerstangeneinheit 10 angeordnet, die sich normalerweise unmittelbar oberhalb des Bohrmeißels B befindet. Die Schwerstangeneinheit 10 weist eine größere Bohrung 11 auf, die eine untere Radialschulter 12 bildet. Zum Zwecke der Darstellung weist die Einheit 10 ein unteres Außengewinde 13 auf, das in die obere Gewindemuffe 14 des Bohrmeißels B eingeschraubt ist. Das obere Ende der Einheit 10 besteht aus einer Gewiudemuffe 15, die mit dem unteren Außengewindeabschnitt 16 des anschließenden Schwerstangenabschnitts 17 verschraubt ist. Die untere Schulter 12 und das untere Stirneüdc 18 des Schwerstangenabschnitts 17 bilden in Axialrichtung in einem Abstand befindliche Anschläge, zwischen denen sich die nachstehend zu beschreibende Ventilvorrichtung V befindet. Die Ventilvorrichtung V weist einen Ventilkörper 20 auf, der in die Bohrung 11 der Einheit 10 eingesetzt ist, wobei die Länge des Körpers 20 etwas geringer ist als der Abstand zwischen den Schul .'ern 12 und 18. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Körper 20 einen oberen, mit Paßsitz in der Bohrung 11 aufgenommenen zylindrischen Abschnitt 21 mit einer Ringdichtung wie z. B. einem O-Ring 22 auf, der in einem Abdichtungseingriff mit der Bohrung 11 steht und verhindert, daß Spülmittel entlang der Außenseite des Körpers strömen und an dieser zu einem Verschleiß durch Erosion führen kann.

An seinem unteren Ende weist der Körper einen zylindrischen Abschnitt 23 auf, der ebenfalls mit Paßsitz in der Bohrung 11 aufgenommen ist. Ansonsten hat der Körper 20 einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 11.

In seinem Inneren weist der Körper eine Ventilkammer 24 mit einer sich nach oben verjüngenden konischen Oberfläche 25 auf, die einen Ventilsitz bildet, welcher einen Durchflußkanal 26 umgibt, der sich zwischen dem oberen Ende des Körpers 20 und der Ventilkammer 24 erstreckt. Innerhalb der Ventilkammer 24 ist ein Ventilkopf 27 auf einem Ventilschaft 28 hin und her verschiebbar geführt und zentriert und vermittels einer Schrauben-Druckfeder 29, die an ihrem oberen Ende an einer Innenschulter des Kopfes 27 anliegt und an ihrem unteren Ende auf einer spinuenförmigen Stützscheibe 31 aufsitzt, in Schließstellung (F t g. 1) gedrückt.

Die Scheibe 31 ist in einer Aufbohrung 32 im unteren Ende des Ventilkörpers 20 angeordnet und liegt an einer nach unten weisenden Schulter 33 des Ventilkörpers 20 an, wobei sie durch einen Sprengring 34 in der Aufbohrung 32 gehalten ist. Der Ventilschaft 28 ist in einem Stück nut der Scheibe ausgebildet und steht von dieser nach oben in einen verengten Hohlraum 35 hinein vor, der im unteren Ende des Ventilkopfes 27 ausgebildet ist. Ein Mantel

36 steht von der Schulter 30 nach unten vor, umgibt Luft durch die Ventilvorrichtung zu gestatten, weist die die Feder 29 und schützt in der öffnungssteilung des Buchse 40 eine mittlere, axiale Sackbohrung 41 und Ventils (F i g. 2) die Feder 29 und den Schaft 28 ge- mehrere radiale, um den Umfang verteilte öffnungen gen die korrodierende Wirkung des an dem Ventil- 42 auf. Vorzugsweise ist der Gesamtdurchflußquerkopf vorbei und durch mehrere, in der Scheibe 31 5 schnitt aller öffnungen gleich groß oder größer als ausgebildete öffnungen 37 hindurch nach unten strö- der Durchflußquerschnitt durch das Ventil ohne die raenden Spülmittels. Das obere Ende des Ventilkop- Buchse 40 und die öffnungen 42, so daß durch diese fes 27 ist als Kegel 38 ausgebildet, welcher dem Sitz- keine Drosselung des Durchflusses verursacht wird, kegel 25 entspricht und dazu dient, das Ventil in der Wie bereits ausgeführt, kann sich das erfindüngs-Schließstellung einwandfrei gegen eine nach oben ge- 3 ο gemäße Ventil selbsttätig schließen, wenn durch richtete Spülmittelströmung abzudichten. einen in dem Bohrloch entstehenden Brand Wärme

Die beschriebene Konstruktion ist sehr haltbar, da erzeugt wird. Zu diesem Zweck besteht der Ventil-

der Kopf 27 von dem Schaft 28 getrennt ist und aus körper aus einer zusammengesetzten Einheit und

einem einzigen Teil besteht. Der Schaft 28 ist sehr weist eine Manschette 43 auf, die in einer oberen

haltbar, da er in einem Stück mit der Scheibe 31 aus- 15 Bohrung 44 angeordnet ist, den vorgenannten

gebildet ist und durch den Mantel 36 vor stärkerem Durchflußkanal 26 bildet und an ihrem unteren Ende

Verschleiß geschützt wird. den konischen Ventilsitz 25 aufweist. Die Man-

F i g. 3 zeigt, daß der Hohlraum 35 innerhalb des schette 43 ist mit einem unteren Flansch 45 verse-

Ventilkopfes 27 und der darin aufgenommene End- hen, der radial nach außen vorsteht und eine nach

abschnitt 28 α des Schaftes 28 c im Querschnitt nicht ao oben weisende Schulter 46 bildet, die an einer nach

kreisförmig, sondern quadratisch ausgebildet sind, so unten weisenden Schulter 47 des Ventilkörpers an-

daß sich der Ventilkopf nicht auf dem Schaft 28 dre- liegt, um innerhalb des Körpers 20 eine Verschie-

hen kann, was bei einem runden Schaft der Fall bung der Manschette 43 nach oben zu verhindern,

wäre. Daher ist die Verbindung zwischen dem Ven- Somit kann die Manschette 43 im Schließzustand des

tilkopf 27 und dem Schaft 28 keinem raschen Ver- 25 Ventils eine sehr große, nach oben gerichtete Kraft

schleiß auf Grund einer gegenseitigen Bewegung in aufnehmen.

einer den Verschleiß fördernden Umgebung während Die Manschette 43 ist in der oberen Stellung, in

des Bohrvorganges unterworfen. der die Schultern 46 und 47 aneinander liegen, durch

Im Betrieb ist das Ventil während des Einführens Mittel gehalten, welche die Manschette 43 bei starker des Schwerstangenstr&nges in das Bohrloch nor- 30 Erwärmung freigeben, so daß diese sich abwärts bemalerweise geschlossen, so daß der Eintritt von Spül- wegen kann. Diese Mittel bestehen bei dem hier darmittel zusammen mit dem von diesem mitgeführten gestellten Ausführungsbeispiel aus einer Bindemittel-Abrieb in den Schwerstangenstrang verhindert und schicht 48, die sich zwischen Manschette 43 und der die Gefahr einer Verstopfung der Bohrmeißelöffnung Wand der Körperbohrung 44 befindet. Das Bindedurch den Abrieb erheblich verringert wird, wenn je- 35 mittel kann aus Bleilot, Lagerweißmetall oder einem doch der Umlauf der Spülung erneut aufgenommen anderen thermoplastischen Material mit einem geeigwird, wird das Ventil geöffnet, dabei jedoch durch neten Schmelzpunkt bestehen, welches bei einem inden nicht kreisförmig ausgebildeten Eingriff zwischen nerhalb des Bohrloches ausbrechenden Brand verSchaft und Kopf an einer Drehung des Kopfes gehin- flüssigt wird und die Manschette 43 freigibt, so daß dert, so daß der Schaft und die Ventilfeder gegen die 40 sich diese in die in F i g. 5 dargestelle Not-Schließkorrodierende oder erodierende Wirkung des Spül- stellung verschieben kanft, in welcher die Manschette mittels geschützt sind. 43 so weit nach unten verschoben ist, daß sie auf

Das Ventil der hier dargestellten Ausführungsform dem Sitz 25 des Ventilkopfes 27 aufsitzt und die öff-

ist ein kombiniertes Kegel- und Schiebeventil, indem nungen 42 versperrt.

es oberhalb des Kegelabschnittes 38 des Ventilkopfes 45 Unter diesen Umständen wird eine weitere, nach

27 eine nach oben vorstehende Buchse 40 aufweist. unten gerichtete Strömung der Luft verhindert und

Dieser Buchsenabschnitt 40 hat eine Länge, die grö- der Druck in der Druckluftquelle gesteigert, was dem

ßer ist als der maximale Schiebeweg des Ventükopfes Bohrmeister anzeigt, daß das Ventil geschlossen ist.

27 nach unten, in den Durchflußkanal 26 hinein und Da die Luftzufuhr abgestellt ist, wird die weitere

dient als eine Fühlung für das obere Ende des Ven- 50 Verbrennung innerhalb des Bohrlochs nicht durch

tflkopfes 27, durch welche Schwingungen des Kopfes zusätzliche Luftzufuhr unterstützt

infolge des mit hoher Geschwindigkeit vorbeistiö- Es ist ohne weiteres möglich, die konstruktiven

menden Spülmittels, wie Luft, verhindert werden. Einzelheiten abzuändern, ohne den Rahmen der Er-

Um in der öffnungsstelhmg des Ventils (Fig. 2 findong, wie er in den Ansprüchen festgelegt ist, zu

und 4) einen nach unten gerichteten Durchfluß der 55 verlassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. l· ^v 1 2

   Ventilkopf, einem den Ventilkopf führenden Ventil-

   ■⁴ Patentansprüche: schsft, und mit einer auf den Kopf einwirkenden und

   ΐ; diesen in Eingriff mit dem Sitz beaufschlagenden

   ^: 1. Rohrstrangventil mit temperaturabhängiger, Federvorrichtung.

   selbsttätiger Schmelzsicherung, bestehend aus 5 Beim Bohren mancher Erdöl- und/oder Erdgas-";" einem Ventilkörper mit Abschnitten, die in die bohrungen ist es üblich, Luft als Spülung zu verwen-Bohrung einer Schwerstangeneinheit einsetzbar den, die durch das Bohrgestänge nach unten und sind, einem innerhalb des Körpers befindlichen, durch den Bohrmeißel in den außerhalb des Bohrgesich verjüngenden Ventilsitz, von dem ein Durch- stänges befindlichen Ringraum gepumpt wird, um flußkanal ausgeht, einem in dem Ventilkörper io den Bohrabrieb zur Oberfläche zu fördern. In einer zwischen einer Eingriffsstellung mit dem Ventil- derartigen Bohrung kann ein Brand ausbrechen, sitz und einer gegenüber dem Sitz nach unten wenn die Bohrung auf brennbares Gas oder öl stößt versetzten Öffnungsstellung hin und her ver- Wenn das Feuer nich.t festgestellt wird, wird es durch schisbbaren Ventilkopf, einem den Ventilkopf das kontinuierliche Pumpen von Luft angefacht und führenden Ventilschaft, und mit einer auf den 15 die Verbrennung wird gefördert, so daß sich schwer-Kopf einwirkenden und diesen in Eingriff mit wiegende Folgen ergeben können,
   dem Sitz beaufschlagenden Federvorrichtung, Zur Vermeidung dieser Gefahr hat man gemäß der dadurch gekennzeichnet, daß der Ven- USA.-Patentschrift 3151688 innerhalb des Rohrtilkörper (20) eine den Durchflußkanal (26) und stranges ein Klappenventil eingebaut, das durch ein den Ventilsitz (25) aufnehmende Manschette (43) 20 bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzendes aufweist, die zwischen einer oberen Stellung, aus Element in Öffnungsstellung gehalten wird, und zwar der sie in Eingriff mit dem Ventilkopf (27) bring- gegen die Kraft einer die Ventilklappe beaufschlabar ist, und einer unteren Stellung, in der sie im genden Blattfeder. Wenn infolge eines Brandes im Eingriff mit dem Ventilkopf (27) steht, verschieb- Rohrstrang sich die Temperatur erhöht und die bar ist, und die temperaturabhängige, selbsttätige 35 Schmelzsicherung schmilzt, leitet die Blattfeder die Schmelzsicherung (48) die Manschette (43) lös- Schließbewegung der Ventilklappe ein, die dann bar in der ersten Stellung hält. durch das Eigengewicht der Klappe vervollständigt

   2. Rohrstrangventil nach Anspruch 1, dadurch wird. Diese bekannte Vorrichtung weist verschiedene gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (48) schwerwiegende Mangel auf. Vor dem Einfahren des aus einem durch Wärme schmelzbaren Stoff be- 30 Rohrstranges in das Bohrloch muß die Ventilklappe steht. geöffnet werden und wird dann durch die in eine ra-

   3. Rohrstrangventil nach Anspruch 2, dadurch diale Gewindebohrung des das Ventil aufnehmenden gekennzeichnet, daß der Stoff ein Metall ist. Rohrabschnitts eingeschraubte Schmelzsicherung in

   4. Rohrstrangventil nach Anspruch 2, dadurch der geöffneten Stellung gehalten. Wenn bei dieser gekennzeichnet, daß der Stoff ein Lötmittel ist. 35 Anordnung der Spülmittelumlauf unterbrochen wird,

   5. Rohrstrangventil nach Anspruch 2, dadurch bleibt das Ventil geöffnet und es kann verschmutzen, gekennzeichnet, daß der Storf ein Lagerweißme- so daß es bei Ausbruch eines Brandes und Durchtall ist. schmelzen der Schmelzsicherung nicht mehr dicht

   6. Rohrstrangventil nach einem der An- schließen kann, so daß die beabsichtige Wirkung zusprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die 40 mindest stark beeinträchtigt wird.

   Manschette (43) einen unteren Flansch (45), der Die in der USA.-Patentschrift 3 245 423 beschrie-

   eine nach oben weisende Schulter (46) bildet, bene Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ist

   und der Ventilkörper (20) eine nach unten wei- eine Schnellkupplung für Leitungen, die brennbare

   sende Schulter (47) aufweisen, die in der ersten Strömungsmittel führen. Die Kupplung besteht aus Stellung der Manschette (43) in gegenseitigem 45 einem Aufnahmeteil und einem Steckerteil, die mit-

   Eingriff stehen. einander kuppelbar sind, was hier jedoch nicht inter-

   7. Rohrstrangventil nach einem der An- essiert, da dies nicht zum Gegenstand der Erfindung Sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gehört. Gemeinsam zeigt diese Kupplung ein inner-Ventilkopf (27) einen nach oben vorstehenden halb derselben angeordnetes Ventil mit temperatur- und innerhalb der Manschette (43) befindlichen 50 abhängiger selbsttätiger Schmelzsicherung. Dieses zylindrischen Abschnitt (40) mit einer Bohrung Ventil besteht aus einem im Aufnahmeteil der Kuppel) und einer bei geöffnetem Ventil zum Spül- lung angeordneten Kegelventil, dessen einteilig mit mitteldurchtritt dientnden radialen öffnung (42) einem Führungsschaft ausgebildeter Ventilkegel aufweist. durch eine den Schaft umgebende, sich an einer

   55 Spinne abstützende Schraubendruckfeder in Schließ-

   richtung gegen den Ventilsitz gedrückt wird. Der

   Ventilkegel weist einen sich nach außen, d.h. zum Steckerteil hin, erstreckenden Ansatz auf, der sich

   Die Erfindung betrifft ein Rohrstrangventil mit bei geschlossenem Ventil durch den Ventildurchgang temperaturabhängiger, selbsttätiger Schmelzsiche- 60 erstreckt. Im Steckerteil ist eine Schmelzsicherung rung, bestehend aus einem Ventilkörper mit Ab- angeordnet, die beim Herstellen der Verbindung der schnitten, die in die Bohrung einer Schwerstangen- Kupplungsteile an dem Ansatz des Ventilkegels aneinheit einsetzbar sind, einem innerhalb des Körpers greift und das Ventil öffnet. Bei erhöhter Temperatur befindlichen, sich verjüngenden Ventilsitz, von dem gibt die Schmelzsicherung nach, und das Ventil kann ein Durchflußkanal ausgeht, einem in dem Ventilkör- 65 sich schließen.

   per zwischen einer Eingriffsstellung mit dem Ventil- Bevor dieses bekannte Ventil für den Erfindungssitz und einer gegenüber dem Sitz nach unten ver- zweck verwendbar wäre, müßten wesentliche Ändesetzten Öffnungsstellung hin und her verschiebbaren rungen vorgenommen werden, und trotzdem würde