DE2213098A1

DE2213098A1 - Druckbetaetigtes sicherheitsventil fuer bohrlochrohrstraenge

Info

Publication number: DE2213098A1
Application number: DE2213098A
Authority: DE
Inventors: James Denzil Mott
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1972-02-19
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1973-09-20
Also published as: FR2176293A5; NL179081C; NL7203578A; NL179081B; AU475916B2; AU3935872A; DE2213098C3; DE2213098B2; GB1377446A

Description

Patentanwälte Licht . Dr. Schmidt Hansmann · Herrmann 8 MOuOiB12.TiMrMlMstr.33

17. März 1972 Ke/vL

HYDRIL COMPANY
LOS ANGELES, KALIFOItITIEN-714 IiEST OLYJiPIC BOULEVAIiD V. St. A₀

Druckbetätigtes Sicherheitsventil für Bohrloch«

rohrstränge

Die Erfindung betrifft druckbetätigte Sicherheitsventile für Bohrlochrohrstränge_β

Bisher wurden in Produktionsbohrlöchern, insbesondere ablandigen Bohrlöchern, Vorrichtungen verwendet, die sieh automatisch schlossen, wenn der Bohrlochdruok einen bestimmten Wert erreichte, um dadurch Bohrlochausbrüohe und die sich dadurch ergebenden Brände sowie Verschmutzungen des Meeres durch Öl zu verhindern.

Der am meisten verwendete Typ einer solchen Vorrichtung wurde unter der Bezeichnung "Sturmdrossel" angeboten, wurde indes nicht soweit verbreitet verwendet, wie dies vorgesehen war, weil er durch Sand oder andere abrasive Mittel,

309838/0316

die durch ihn während der normalen Produktion zusammen mit dem Öl hindurchflossen, im allgemeinen in Mitleidenschaft gezogen wurde, so daß er dann gewöhnlioh versagte, wenn Ausbrüche erfolgten, die durch ihn verhindert werden sollten.

Sicherheitsventile des Kugeltyps, wie sie beispielsweise in den USA-Patentschriften 2,894,715, 25 471, 2 998 070, 3 035 808, 3 126 908 und 3 189 Okk beschrieben sind, wurden ebenfalls bereits bei dem Versuch benutzt, ein automatisches Schließen der Bohrlöcher zu erreichen, um Bohrlochausbrüche zu verhindern. Sogar die besten Sicherheitsventile versagen jedoch, und zwar insbesondere dann, wenn sie für eine längere Zeitspanne in einem Bohrloch gelassen worden sind« Seitdem eine periodische überprüfung des Sicherheitsventile vorgeschrieben ist, lassen sich die fehlerhaft arbeitenden oder gänzlich versagenden Ventile ermitteln, wobei jedoch bei den bisher bekannten Ventilen selbst dann, wenn sie als fehlerhaft arbeitend ermittelt worden sind, niohts unternommen werden konnte, durch das diese Ventile außer Betrieb genommen oder ausgetauscht werden konnten, es sei denn, der Bohrlochbetrieb wurde stillgesetzt und es wurde versuoht, das defekte Ventil auszubauen, wobei natürlich alle damit zusammenhängenden Probleme auftraten.

Die Erfindung, die sich nun auf ein Sicherheitsventil des Kugeltyps bezieht, das tief unten in einem Bohrloohrohr angeordnet werden kann, um normalerweise jeglichen Öldurchfluß durch das Rohr abzusperren, sobald der Flüssigkeitsdruck im Bohrloch einen bestimmten Wert erreioht, schlägt nun eine Blockeinrichtung für das Ventil vor, mit der das Ventil in einer offenen Stellung so arretiert oder verriegelt werden kann, daß es sich außer Betrieb setzen läßt und dennoch in dem Bohrlochrohr verbleibt, wobei andere Sicherheitsvorrichtungen, beispielsweise die sogenannte "Sturmdrossel" in dem Bohrloch angeordnet werden können,.

309838/0316

so daß in dem Bohrlochrohr dann noch ein gewisses Sicherheit®- element zur Verfügung steht_o

Außerdem läßt sich das ©rfindungsgemäße Sicherheitsventil zeitweilig in der offenen Stellung arretieren oöer verriegeln, während durch das Ventil hindurch 3ohrl©chbetriebsvorgänge stattfinden, und später dann kann die Verriegelungseinrichtung wieder entriegelt werden. Sowohl das Verriegeln als auch das Entriegeln lassen sich mit Hilfe von Strömungsmitteldruck bewirken, der sich/ von der Oberfläche aus durch das Bohr— lochgehäuserohr fortsetzt„

Die Erfindung wird nachfolgend anhand ct©r in der Zeiohnung dargestellten Aus führung s formen näher erläutert«, In der Zeichnung zeigen:

Fig« IA, iB und IC TeilawfriS- und Teilscimittansichten

vom Kopf Ms ssMia Boden des Sicherheitsventil©, wobei Figo iC ein® Ansicht längs der Linie IC-ΊΟ von Fig. 7 ist und äaau dient, die exzentrischen Ventildrehzapfen besser darausteilen,

Fig. 2A, 2B und 2C fien Ansichten der Fig„ iA, IB und IC ähnliche Darstellungen, die jedoch die Teile in anderen Lagen zeigen,

Figo 3—9 Quersehnittsansionten längs, der entsprechenden Linien von Fig₀ 10,

Fig. iO eine auseinandergezogene, is©metrische Ansicht des Kugelventile und der einen Hälft© der VentilAr'siisapfeaeiBfeeltj, die mit dem Kugelventil in BetriffösverMnduag steht,

Fig« 11—13 schematised© Auslohten, die aufeinanderfolgende Stellungen des Kugelventile in bezug auf die Drehzapfen zeigen, wenn sich das Kugelventil aus der offenen in ©ine Zwisehensteilung ■ und dann in die geschlossene Stellung bewegt₅

Fig„ 14 eine der Fig_e 10 ähnliche Ansicht, die jedoch

3 0 0 8 3 8/0316

eine andere AusfUhrungsform darstellt, bei derdie Drehzapfen von dem Kugelventil getragen werden,·: und die Schlitze in der Drehzapfeneinheit aus^e— bildet sind,

Fig. 15 eine Ansicht eines typischen Brückenstopfens . innerhalb des Sicherheitsventils, mit dem unter Druck stehendes Strömungsmittel so lenkbar ist, daß die Verriegelungsvorrichtung des Ventils zur Festsetzung des. Ventils in der offenen Stellung betätigbar ist, und

Pig. 16_._. eine senkrechte Schnittansicht eines herkömmlichen Querverbindungsstopfens, eingebaut in das Sicherheitsventil, mit dem Strömungsmittel ^: der Verriegelungsvorrichtung zuleitbar ist, um sie zu lösen, sobald das Ventil nach seiner Festsetzung wieder geöffnet werden soll_o

^ Das neuartige Sicherheitsventil weist ein Gehäuse H auf, das drei Teile 12^ 13 > und Ik besitzt, die durch Gewinde 15 und 16 miteinander verbundenesind und O-Ringdichtungen 15a . und l6a enthalten. Bor obere Gehäuseteil 12 endet in einem. . Adapter 17» der mit einem Gewindegehäuse 18 versehen ist, welches sich an einem dariibeij/befindlichen, nicht dargestellten Rohrstrang befestigen läßt₀ An dem unteren Ende des unteren Gehäuseteils Ik ist ein in Längsrichtung teilweise weggeschnittenes Innengewinde ±9~vorgesehen, das noch weiter beschrieben vird und dazu dient, mit einem Außengewinde 20 auf einem Adapter 21 in Eingriff zu treten, der seinerseits an seinem unteren Eiide mit einem Außengewinde 22 versehen ist, durch das er sich an einem nicht dargestellten, darunter befindlichen Teil des Rohrstrangs befestigen läßt» Eine O-Ringdichtung 20a ist zwischen dem Adapter 21 und dem Gehäuseteil Ik vorgesehen,, Eine oder mehrere ICopfschrauben 23 verhindern ein unbeabsichtigtes Lösen der Gewindeverbindung 19, 20.

Die Wand des oberen Gehäuseteils 12 (Fig» IA) weist einen sich in Längsrichtung erstreckenden D_urchgangskanal

3 0S83 8 /03 16

25 auf, der in einem Gewindepaßstück 26 endet, das zur Anbringung eines Schlauches oder Rohres 27 dient, welches zum Bodenniveau oder zur Oberfläche führt«, Der Durchgangs kanal 25 steht über einen Durchgang 28 mit einer Kammer 29 in Verbindung, die sich zwischen dem Teil 12 und der oberen Ventilbetätigungshlilse 30 befindet, welche in dem Gehäuse H gleitend sitzt. In der Kammer 29 sind Packungen 31 und eine Packungs— mutter 32 vorgesehen, während das andere Ende der Kammer von einer geneigten Wand 33 auf einem ringförmigen Bund 39 gebildet wird, der auf der Hülse 30 ausgebildet ist. Der Bund 3^ steht mit der Innenwand des Gehäuseteils 12 in gleitender Berührung und ist mit einem abdichtenden O-Ring 35 versehen. Eine zweite Kammer 38 befindet sich zwischen der Hülse und desi Teil 12 sowie unterhalb des Bundes 34 und,steht durch eine sich rund um den Umfang erstreckende Reihe Öffnungen mit dem um das Gehäuse H vorhandenen Raum in Verbindung, so daß während der Längsbewegung der Hülse 30 in bezug auf das Gehäuse H Strömungsmittel austreten und eintreten kann. Ferner ist ein Anschlagring AO vorhanden, der an einer Innenschulter 41 am Gehäuseteil 12 anliegt. Zwischen dem Ring und dea mit Gewinde versehenen Ende 43 des Zwischengehäuseteils 13 befindet sich eine Packung 42. Ferner können eine oder mehrere Befestigungskopfschrauben 45 vorgesehen werden, wie dies durch die gestrichelten Linien in den Fig. IB und 2B dargestellt wird.

Zwischen der oberen Hülse 30 und dem mittleren Gehäuseteil 13 ist eine dritte ringförmige Kammer 46 vorgesehen, die über die Öffnungen 47 (Fig. IB) mit dem Inneren der Hülse 30 in Verbindung steht. Ein vergrößerter Abschnitt der Kanuaer 46 nimmt einen Verriegelungskolben 48 gleitend auf, der 0—Ringe 49 und 50 trägt und vorzugsweise an seinem unteren Ende eine verjüngte Nase 51 besitzt, die ein abgeschrägtes oder abgekantetes äußeres Ende 52 hat, welohes

309838/0 316

normalerweise an einem geschlitzten Federring-Verriegelungsansohlag 53 anliegt. Eine Verriegelungshlllse 54 ist in dem vergrößerten Teil der Kammer 46 gleitend gelagert und umfaßt oder begrenzt eine Schraubenfeder 55» die unter Druckspannung steht und normalerweise die Verriegelungshülse 54 gegen den Verriegelungsanschlag 53 drückt, um diesen zwischen der Hülse 5* und dem Kolben 48 einzuschließen« Die Verrlegelungs-* hülse 5^ befindet sich während des normalen Betriebs des Ventils, wie dies im folgenden noch genauer beschrieben wird, auf der Höhe einer in der Wand des Gehäuseteils 13 vorhandenen Verriegelungsaussparung 56 und deckt diese ab„ Die Feder 55 wird zwischen einem Sitz 57 auf der Hülse 54 und einem Anschlagring 58 zusammengepreßt, der an einer Schulter 59 anliegt, die neben dem Gewinde 60 an einem mittleren Abschnitt des oberen Gehäuseteils 30 ausgebildet ist. Die obere Ventilbetätigungshülse 30 hat einen Bund 62, der in einer vierten ringförmigen Kammer 63 zwischen dem Gehäuseteil 14 und einem Kugelventil B (Fig. IC, 10) angeordnet ist. Der Bund 62 weist eine geneigte Ventiloberfläche 65 auf, die mit einer O-Ringdichtung 66 versehen ist und mit der geneigten Dichtungssohulter 67 an dem Gehäuseteil 14 in Berührung treten kann. In den Bund 62 ist ein Sitzring 68 aus Gummi, Metall, Plastik oder irgendeinem anderen geeigneten Material eingeschraubt, der dazu dient, mit der zustromseitigen Fläche des Kugelventils B in abdichtende Berührung zu treten«,

Wie am besten aus Fig. 9 hervorgeht, hat der Bund 62 vier äußere Keile oder Flügel 711 die in einem Viereck angeordnet und in entsprechenden Längsnuten in der inneren Oberfläche des Gehäuseteils 14 gleitend gelagert sind, wobei sich zwischen diesen Nuten sektorförmige Rippen 72 befinden, die eine Drehbewegung des Hülsenteils 30 in bezug auf das Gehäuse H verhindern.

309838/0316

2213038

An dem unteren Ende des Gehäuseteils Ik ist das Innengewinde 19 in Längsrichtung weggeschnitten, so daß Längsschlitze 19a entstehen, mit denen die Ventil- und Antriebsanordnung in das Gehäuse H eingesetzt wird, wie dies im folgenden erläutert wird. Die erhabenen oder Außenzähne 20 an dem Adapter 21 werden jedoch nicht weggeschnitten. Die untere Ventilantriebshülse 75» die an ihrem oberen Ende an dem Kugelventil B anliegt, wird in einem etwas vergrößerten oberen Teil lh des Adapters 21 gleitend aufgenommen.

Die untere Hülse 75 besitzt einen mittleren Außenlranö 76, der sich in eine fünfte Kammer 77* hineinerstreokt und mit einer starken Schraubenfeder 77 in Berührung steht, die auch mit dem Adapter 21 in Eingriff steht und von einer Hai— terungshülse 78 umgeben wird, die in Viereokanordnung raÄials Flügel 79 aufweist (Fig. 4—6)₀ Der innere, kreisrunde Teil der Hülse 78 erstreckt sich nur zwischen dem Ende des Adapters 21 und der Drehzapfenventileinheit 80, die vorzugsweise zylindrisch ist und in Längsrichtung, wie aus den Pig«, 5 ®nd 6 ersichtlich, zur Erleichterung des Zusammenbaus geschlitzt ist_o Die Flügelteile 79 erstrecken sich jedoch nach o'ben in die Räume zwischen die radialen Flügel 82 und 83 an der Brek— zapfenventileinheit 80 (Fig. 5)v

Die Drehzapfenventileinheit 80 weist obere, diametral mit Abstand angeordnete Zungenteile 85 (Fig. 7, 8 und 10) auf, die mit radialen Flügeln 86 versehen sind, weiche am dem Gehäuse H anliegen und mit Flllgelteilen 83 (Fig. 5) eadem unteren Ende der DrehzspfenventileiiaSieit 80 fluchten and sich rund um den Umfang gleichermaßen erstrecken» Zwischen den Flügelteilen 83 und 86 weist die Drehzapfenventi!einheit 80 ringförmige Aussparungen 88 auf, die zur Aufnahme v®m sektorförmigen Rippen 89 an. dem Gehäuseteil 1% (Fig. 6) dienen« Die Zungenteile 85 besitzen nach innen vorst©hemd®

3 0 S '- ^ / 0 3 1 δ

Drehzapfen 90 (Figo IC₁ 7 und 10), die in Schlitzen oder Aussparungen 91 in den flachen Seitenoberfläohen 92 des Kugelventils B sitzen. Die Zungenteile 85 sind mit komplementären flachen Oberflächen 95 versehen, die an den Ventiloberflächen 92 anstoßen und auf denen sioh die Ventiloberflächen drehen. Das Ventil B ist ganz allgemein kugelförmig ausgebildet (Pig» 10) und hat einen zylindrischen Durchgangskanal 96, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Ventilantriebsabschnitte 30 und 75 und auch der Adapter 17 und 21 ist, die ihrerseits mit ihrem Innendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des herkömmlichen, nicht dargestellten Rohrstranges entsprechen, mit dem sie verbunden sind. Mit anderen Worten, das Ventil weist, wenn es sich in geöffneter Stellung befindet (Fig. 20), so daß Bohrlochwerkzeuge hindurchtreten können und Bohrvorgänge durch das Ventil hindurch stattfinden können, eine den vollen Querschnitt freigebende Öffnung auf.

Die Einzelteile können in der folgenden Reihenfolge zusammengebaut werden:

1, Der Teil der VentilantriebshUlse 30 unterhalb des Gewindes 60 wird von unten aus in den untersten Gehäuseteil 14 eingesetzt und in der erforderlichen Weise gedreht, um . seine Endflligel 71 (Fig. 9) in Fluchtungslage zu bringen, so daß sie zwischen die inneren Sektorrippen 72 an dem Gehäuse H passen und der 0—Ring 66 an der Gehäusesohulter zur Anlage kommt.

2. Der Kolben 48, der Verriegelungsanschlag 53» die Verriegelungshülse 5^> die Feder 55 und der Ansohlagring werden auf die obere VentilbetätigungshUlse 30 aufgesteckt, die daraufhin an dem Gewinde 60 mit ihrem unteren Teil verschraubt wird,,

309838/0316

3. Der Gehäuseteil 13 wird dann mit dem Teil Ik an dem Gewinde 15 so zusammengeschraubt, daß die ringförmige Aussparung 56 durch die Verriegelungshülse 5^ überbrücke wird.

4. Die Packung Λ2 und der Anschlagring 40 werden auf die herausragende Hülse 30 aufgesetzt,

5. Die Packung 31 und die Packungsmutter 32 werden durch das untere Ende des Gehäuseteils 12 in den Gehäuseteil 12 eingesetzt, und dann wird der Teil 12 an dem Gewinde ±6 mit dem Ende des Gehäuseteils 13 verbundene

6g Als nächstes wird das Kugelventil B eingesetzt· Da die den größten Durohmesser aufweisenden Teile des Kugelventils B größer sind als der Innendurchmesser der Scheitel des Gewindes 19 (vgl«, Fig. 3 und 7),muß das Ventil B in die Lage von Fig» 8 so gedreht werden, daß sine vier Oberflächen in den Längsschlitzen 19a sitzen, die in das Gewinde 19 eingeschnitten sind (vgl, Fig. 3 und 8), Nachdem das Kugelventil B sich über dem Gewinde 19 befindet, wird die Drehzapfenventileinheit 80 eingesetzt, wobei ihre fluchtenden Teile oder Flügel 83, 86 auch mit den Schlitzen 19a fluchten. Fenn die Einheit 80 über dem Gewinde 19 liegt, werden die Drehzapfenstifte Ö90 in die Drehzapfenschlitze 9I des Kugelventils B hineingeschoben. Um dies zu erreichen, ■uß das Kugelventil B geringfügig, d.h. um etwa 20° in Richtung auf seine offene Stellung gedreht werden. Nachdem die Stifte 90 in den Schlitzen 9I sitzen, werden das Kugelventil B und die Einheit 80 um die Längsachse so weit gedreht, daß die Flügel 83, 86 mit den Längsnuten 89a fluchten, so daß das Kugelventil B dann in die in Fig. IC gezeigte Sitzposition bewegt werden kann, in der es den Ring 68 berührt. Dann werden das Kugelventil B und die Einheit 80

309838/0316

um die Längsachse um 90 gedreht, so daß die Flügel 86 unmittelbar über den Flügeln 89 liegen, um dadurch die Einheit 80 in dem Gehäuse H zu befestigen (Fig· 7 und 8). Danach wird die Halterungshiilse 78 so in Stellung gebracht, daß sie nach oben bewegt werden kann, wobei die Flügel 79 sich durch die Schlitze i9a in die in Fig. IC gezeigte Lage aufwärts bewegen. Die untere Antriebshiilse 75 und die Feder werden daraufhin in der gezeigten Weise angeordnet, so daß dann, wenn der Adapter 21 in seine eine vollständige Verbindung herstellende Lage eingeschraubt wird, die Halterungshülse 78 und die Einheit 80 gegen Bewegung verriegelt werden, während die Feder 77 aus der in Fig, IC in die in Fig. 2C gezeigte Lage zusammengedruckt wird. Eine oder mehrere Kopfschrauben 23 dienen dazu, ein unbeabsichtigtes Abschrauben des Gewindes 20 von dem Gewinde 19 zu verhindern.

Im Betriebszustand ist das hier beschriebene Sicherheitsventil in einen Produktionsbohrstrang in einem Bohrloch eingesetzt, wo es das Bohrloch für den Fall automatisch schließen soll, daß der Bohrloohdruok zu stark ansteigt, und dadurch anzeigt, daß möglicherweise ein Ausbruch droht. Die Feder 77 drückt normalerweise die untere Antriebshiilse 75 nach oben, um den Ventildurchgangskanal 96 quer zum Strömungsdurchgang innerhalb der Hülsen 30 und 75 zu halten und dadurch das Ventil geschlossen zu halten (Fig. IC und 9). Die volle Kraft des Bohrloohdruokes wird dann auf die Unterseite des Kugelventils einwirken und drückt das Ventil dicht an den Ring 68 an, dessen Aufwärtsbewegung dadurch begrenzt wird, daß die Schulter 65 und die Dichtung 66 mit der Schulter 67 in Berührung treten, so daß der Strömungsdurchgang wirksam abgedichtet ist. Um das Ventil zu öffnen, wird wahlweise von der Oberfläche durch das Rohr 27_f den Durchgangskanal 25 und die Öffnung 28 ein unter Druck stehendes Steuermedium auf die ringförmige Wand 33 und die Dichtung auf dem oberen Antriebsteil 30 zur Einwirkung gebracht,

309838/0316

2213QS8

das den oberen Antriebsteil 30 abwärtsbewegt und dadurch eine Drehung des Kugelventils B um die Dreh zapfenstifte aus der geschlossenen Stellung (Fig. 1-3) in die teilweise offene (Fig. 12) und schließlich in die gänzlich geöffnete Stellung (Figo 2A und Ii) zu bewirken, wobei der Ventildurchgangskanal 96 mit dem Strömungsdurohgang durch die Ventilantriebsteile 30 und 75 hindurchfluchtet_o

Es wird darauf hingewiesen, daß sich dann, wenn das steuernde Strömungsmittel zur Einwirkung gelangt, um das Ventil B zu öffnen, die obere VentilantriebshUlse 30 abwärts bewegt, so daß der Dichtungsring 66 aus der Dichtungs— berührung mit der Oberfläche 67, also von seinem Sitz, abgehoben wird, bevor sich das Kugelventil B weit genug gedreht hat, um seine ringförmige Kante 96a (Fig. IO) in die Bohrung der Hülse 30 eintreten zu lassen« Dadurch wird, bevor die Strömung durch den Strömungsdurchgang 96 des Ventils gelenkt wird, die Flüssigkeit um das Ventil B im Bypass herumgeführt, wodurch die erosive Schneidwirkung des Strömungsmittels bzw«, der Flüssigkeit längs der Kante 96a auf ein Mindestmaß beschränkt wird und die effektive Lebensdauer des Kugelventils B im Vergleich zu bekannten Konstruktionen erhöht wird.

In der vollständig geöffneten Stellung des Kugelventils B ist die Feder 77 im wesentlichen vollständig zusammengedrückt (Figo 2C). Somit wird bei Normalbetrieb des Sicherheitsventils das Kugelventil B von dem steuernden Strömungsmedium in der geöffneten Stellung gehalten, wobei die von diesem Steuermedium entwickelte Kraft zumindest ausreicht, um die Rückstellkraft der Feder 77 zu überwinden« Es wird darauf hingewiesen, daß die Querschnittsflache des oberen Endes der Hülse 30 kleiner ist als die Querschnittsfläche der Hülse 30 an den Öffnungen 47, so daß das Bohrlochströmungsmittel auch dahingehend wirkt, daß es auf die Hülse 30 eine nach oben gerichtete Kraft aufrechterhält, die in gleicher Weise von dem Steuermedium überwunden werden

30S838/031S

.2 -

muß, um das Kugelventil b in die geöffnete Stellung zu bewegen. Um das Kugelventil B in. die geschlossene Stellung automatisch zurückzuführen, sofeßld. der Bohrlochdruok einen festgelegten Wert erreicht, mu£ ö.ieser Bohrlochdruck unterhalb des Kugelventils B ausreichend groß sein, um den Druck des Steuermediums zu überwindeη, öcbald der Druck des Steuermediums überwunden oder von «teε ir.it <ϊ η im Bohrloch herrschenden Druck, dar unterhalb dss Tonsils B nach oben wirkt, aufgehoben wird, bewegt die zusarjaer^etir:; ··:■.",·.£*♦ Feder 77 die untere Ventilantriebshülse 75 avtfvar i ,, so deß die Kugel des Kugelventils B um die exzentrisch*»*! }jr<cb*a$£enß tif te 90 gedi-eht wird, um dadurch des Kugolveri<ii nus seiner geöffneten Stellung (PIg, 2C) in die ge sr. is loss »we Stellung (Fig. IC) zu verstellen.

M&hrenä äo^ xox;aö!betriebs des Sicherheitsventils wird de?; 8»/i der £.oi."o<~ti 4», einwirkenden Störmungsmitteldruck das G; :~; οhgewicht gefcaitfcu, ab, über dens Kolben 48 durch die Öff— ϊ-'>:·ϊ\£%-;: ι;"/ unö u:;r-■:■:■;-i-c- '--in Kolbens 48 durch die Öffnungen i»i.ri:H)Uugsi3iiv€iv'4r*.-'i;ii:at;,-;c üeetoiit. sifeim jedoch das Kugelventil Β in der ve.'.Ll ,ä.^ig geöffneten Stellung von Fig. 2C ν?v-jogeli oder 1jI«u Iferü werden soll, so kann dies da- öir.xcb gesenohSi, csi: aiii Jlliohsr BrUokenstopfen P (Fig. 15)

i- Afm Rohrs tt'feng T abgesenkt wird, Su daß der Stopfen P Ir; ier Hülse jQ zwiJoher den oberen öffnungen^ und den unteren Offnungen 9^ zu l.tegnn Iroimnt» Der Brliekenstopfen P läßt sioh in dem Rohrstrang T in einer Aussparung 90a aufhängen, die an einer Verbindung oder einem Bund in der üblichen Weise ausgebildet ist, wobei unter Federbelastung stehende Fangfänger 91a oder irgendwelche anderen geeigneten, lösbaren Stützmittel Verwendung finden, wie dies in diesem Zweig der Technik bekannt 1st«, Nachdem also der Brücken— stopfen P seinen Zweck erfüllt hat, kann er dann aus dem Rohrstrang T entfernt werden, so daß die normalen Betriebsvorgänge durch ύβη Rohrstrang T hindurch und das Ventil hiridurch stattfinden können«

309838/0316

Wenn sich, der BrticfceR£;t©pfers, P tu. übt. im Figo 15 gQ3©igt©ra -Lage befindet, kann unter Draefe εΐ©Β.©ΐΜΐΘί3 StrSatarngS durch den Rohrstrang T und die- EohrmLg üqz- HiUl ©θ 3® gedruckt werden, so daß es fturefe &.ie> Sffaiiiageii £-7 iss. fix© Kammer 46 über dem Kolben 48 strfe-fc unu. defiareSi föatfirktp daß sich der Kolben %8 aus seiner nornaleru Lag© (Fig_o IB) in die Verriegelungs- oder ArretiermagElsge (FIg₀ £§B rand 15) abwärts bewegt« Die Abwärtsbewegung &©S) Köllseias 48 daß sioh die Verriegelungshülse 5% i®&& aaeli ö©3r iia Richtung dehnbare Anschlag— odei' Ha st Flug 5> afcwMr so daß der Ring 53 in seitlißfee P Im© Μι; ^Kg es lage· mit fi©r ¥©r riegelungsaussparung 5ö tritt uaäl si ο ti ELa eüa aiagoa ia files® Aussparung 56 hinein ausdehnt« Bis FqSq2· 55 KM Qlm©a tesn=-= stanten Druck nach oben auf di© ESilse 3% asa®. xjaaa Eiloli je doch der Anschlagring 53 nach araßsiü ia Sie Asassparaiag 5^ hinein gedehnt hat, besitat ölie F9#.cr f?5 ilssimei ®ϊ2Θ2·©1ο1ι©εκ§ Kraft mehr, um den Ring 53 sas el ©ε³ Atus EKvSjTKEEg !|β £a©t>ra nas s ua^ drücken« Deshalb wird der-

56 verriegelt oder arretiert raiacl TcÄiiMQE't- äatej?©ta_t sich die Hülse 5·^ nach oben iiewecöo Bc dio Eile;© 5^ Ring 58 in Berührung steht, der eoimersisit« öle 8©1ικΙϊ©ιρ der Hülse 30 berührt, wird auf diese Wei©© ti© Mils© 3© durch den in der VerriegelungsaiiSopGjPMig 5¹S Anschlagring 53 "in ihrer unterea St©S.limg s

Sobald der Kolben 48 deß AaseiaLagr-ing 33 w@it gsrrag abwärts bewegt hat, um ihn in öl© Lege zra i3riiagem₉ in tor er in die Aussparung 56 eintritt, feaan ü®r Britofeanstopfieia P aus dem Bohrloch entfernt werden, woiiaefe SaE' Verwiege!raigs«» oder Ansohlagring 53 dae Kugelventil 1 im «äor- geifffmetea Stellung hält (Pig. 2G).

Obgleich als in "Verbindung mit FAg₀ i5

Verriegelungsvorrichtung Β,ίΐτ iaam scaiats-ü wiard, w@nm gewünscht wird, um das Ventil E ffä? IGiigsE·® geit ani. manch mal ständig offenzuhalten, kana es ausfall ig es

309838/0316

das Kugelventil F gerade denn geschlossen werden soll, nachdem es durch die Verriegelungsvorrichtung von Fig, 15 in der offenen Pie llung arretiert worden ist. Wenn dies eintreten sollte, läßt sich ein herkömmlicher Querverbindungsstopfen P~i (Pig«. i6) durch den Rohrstrang T absenken und wie in Fig» 16 gezeigt anordnen» Der Querverbindungs— stopfen P-J. ward durch lösbare Verriegelungsfinger 91 in derselben Weibe .Lr* eine Aussparung 90a getragen, wie dies im obigen in VGriiinciuiig mit dem Brtickenstopfen P beschrieben ist, wobei hier fc-sst-gestsjΠ t wird, daß eine solche Konstruktion üblich ist und benutzt werden kann, jedoch nicht unbedingt benutz·! "werden muß« Der Stopfen P ist massiv und mit geeignetfei, äußeren Biclitunget; versehen, die mit der inneren Oberfläche der AntrlebshUlse 30 in Berührung treten, er hat jedoch einen Langs&nrchg'-r.gskanal 92, der eine Verbindung zwi seiieti dem Bereich über dem Querverbindungsstopfen P-I zu einer : Lactörniigen Aussparung 92a herstellt, die über den Ö'ff turnen 9~ iu der Hülse 30 liegt. Ein zweiter Durchgangstarif! I *j~ verbindet den Bereich unterhalb des Querverbindungsstopfens F—i in der Hülse 30 mit einem ringförmigen Durchgang P-a, der mit den Öffnungen 47 fluchtet. Um den Ansohl&gr.ng 53 aus der Verriegelungsaussparung 56 zu lösen, wird unter Druck stehendes Strömungsmittel durch den Rohrstrang ϊ abwärts gepumpt, so daß es duroh den Dur ο hg a ng s tea aß 1 92 läuft, ferner durch den ringförmigen Durohgang 92a and die Eintrittsöffnungen 98, um auf den Kolben 48 und die Verriegelungshülse 54 eine nach oben gerichtete Krafr auszuüben. Ein solcher Strömungsmitteldruck drückt am Anfang die Nase 51 aufwärts bis zu einer Stelle oberhalb dee Rings 53 > uaa dann muß dieser Druck so groß sein, daß er znsaxtMer, mti 3ar Kraft der Feder 55 den Anschlagring 33 dazu erIngen kann, sich radial zusammenzuziehen und es ihm dadurch *i? ,· aöglichaB, sioh nach oben zu aus der Aussparung 5£^s herauay.tiöewegen. Um dieses Zusammenziehen zu erleioftte-rn, hat der Anschlagring 53 vorzugsweise eine obeit, abgeschrägte iUngfläohe 53» die mit einer in ähnlicher Veise ebgeseiirägten Flüohe 56a in Berührung

3Q98 3Ö/0316

steht, wenn sich der Anschlagrimg 53 in der Aussparung 56 befindet. Derartige Oberflächen ©raSgliohen eine Gleitbewegung des Ringes 53 nach innen und nach oTbeia zu, und da der Ring geschlitzt ist und ausreichend Platz hat, um sich auf seinen ursprünglichen Durchmesser zsasaaoraenzuziehen, so daß er in die Bohrung des Gehäuseteils 13 paßt, bewirkt die aufwärts gerichtete Krafi; somit₉ daß sich der Anschlagring 53 aufwärts in seine in Pig«, 16 gezeigte Lage zurUckbewegt. Nachdem der Anschlagriag 53 ®^£ diese Weise gelöst worden ist und die sntriegsl^e Stellung erreicht hat, läßt sioh der Querverbindungsstopfcm- P-I aus dem Rohrstrang T mit einem Fangwerkzeug oder irgenäeimer anderen geeigneten Anbauvorrichtung entfernen, worauf Mn die normale Benutzung des Ventils wieder arafgsnoHaaa warden kann., falls dies gewünscht wird.

In Fig· 14 ist eine a ade rs An-sflifereagsfoya B<*1 des Kugelventils dargestellt, -iia mvS jsi©^ a-i-it© 9S ©iaeia Zapfen 190 aufweist, cfsr in ©iasa SsSalli'sa ±91 asu Drehzapfeneinheit 18G paät₀ S©Mit sim-ssprialiit iae ventil B^-I im wesen^.Iicfaan*. -dem Ε?ι^ΐΎ®ηαΐ M₃ iii'M die 180 ist im wesentlichen der EiaSasit 80 gieieSa_s w©fe©i gleiche Teile mit gleichen Bezugsseicfoes. ^reriseSnesa siiaä, albgasehea von der Tatsache, daß die Zapfen nnä Seialits® fir äau. Dreh·« Vorgang umgekehrt angeordnet Worfiea sincL Di© B3wegiaQg©n des Kugelventile B-i siaö denjemigem des Kug©2.T©ntils B gleich.

309838/0316

Claims

PATENTANSPRÜCHE

i« Druokbetätigtes Sicherheitsventil zum Einbau in Bohr— lochrohretränge, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (H), in dem sich eine in Längeriohtung verlaufende Durohgangsbohrung (25) befindet, und das an seinem oberen und an seinem unteren Ende mit einem Bohrloohrohrstrang (T) verbindbar ist, wobei die Bohrung (25) wit der Bohrung des Bohrloohrohrstrangs fluchtet, ein in der Bohrung des Gehäuses (H) angeordnetes Kugelventil (B , B-I)» rias duroh Drehbewegung in eine bzw. aus einer offenen Stellung und aus einer bzw..in eine geschlossene Stellung bewegbar ist, eine Ventilantriebseinrichtung (30), üe in dem Gehäuse (H) angeordnet ist und dazu dient, den Ventil (B) eine Drehbewegung zu erteilen, ujt. es in die oder aus der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung asu teewagen, und durch eine in dem Gehäuse angeordnete Verriegelungseinrichtung (53) zur meohanisohen Arretierimg des Ventils {%) in der geöffneten Stellung, die nach d#r Arretierung ein Schließen des Ventils unter der Wirkung des Strfaniaigissiitteldruokes verhindert.

2. Druckbetatigtes "Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilantriebseinrichtung eine Ventilantriebahülse (30) aufweist, die in dem Gehäuse (H) in Längsrichtung beweglich ist, und daß in dem Gehäuse eine Drehzapfeneinheit (90) vorgesehen ist, die mit dem Kugelventil (B) zusammenwirkt, um das Ventil bei der in Längsrichtung erfolgenden Bewegung der Hülse (30) zu drehen.

3β Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Feder (77), die die Ventilantriebshülse (30) normalerweise in Richtung nach oben drückt, um das Ventil (B) zu schließen und dadurch den Strömungsmittelfluß aufwärts durch die Bohrung (25) des Gehäuses (H) hindurch abzusperren, und durch eine durch

309838/0316

einen steuernden Strömungsmitteldruck betätigt© Einrichtung (33, 35), die die Ventilantriebshiilse (30,-75) abwärts» drückt, so daß die nach oben gerichtet© Kraft ö©r Feder (77) überwunden wird und ein bestimmter Druck erzeugt wird, der danach in dem Bohrlochrohr entstehen ramß, um die Ventil-antriebshülse automatisch aufwärtszubewegen und dadurch das Ventil (b) zu schließen.

4«, Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch i_D dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung einen Kolben (48) aufweist, der is üem. Sehäuse (H) in Längsrichtung abwärts bewegbar ist, sobald eia ijestiuatar naeto unten gerichteter Druck auf ihn einwirkt, einen Verriegelungs« anschlag (53), der zusammen mit dem Kolben (kB) abwärts bewegbar ist, und durch eine Verriegelungsaussparimg (56) in dem Gehäuse (H), in die der Ansehlag (53) eintreten kann, sobald er seitlich mit dieser Aussparung fluchtend angeordnet ist.

5. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilantriebseinriehtung eine Ventilantriebshülse (30, 75) aufweist, die innerhalb des Kolbens (48) angeordnet ist und während der normalen Öffnungs- und Schließbewegung des Ventils (l) unabhängig von dem Kolben bewegbar ist.

6. Druckbetätigtes SicherheitsveßtiJ naoli Ansprneli 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungselxirielitwng eine Verriegelungshülse (54) aufweist_s und daß die Ventil— antriebshülse (30, 75) mit Elementen versehen ist, öl© von der Verriegelungshülse berührt werden,, wean diese mit dem Verriegelungsanschlag (53) iß BertHarung steht₉ und daß der Verriegelungsanschlag sioli in der Yerriegelungsaussparung£56)befindet, um daclurols die Ventilantrieb— hülse (30, 75) mit dem Gehäuse (H) zw verriegeln und eine Relativbewegung zwischen diesen beiden Teilen zu verhindern·

309838/0316

7· Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Teil eine erste Öffnung (47) über dem Kolben (48) und eine zweite Öffnung (98) unter dem Kolben (48) aufweist, um normalerweise oberhalb und unterhalb des Kolbens gleichen Strömungsmitteldruck zu erzeugen, und daß die erste Öffnung (47) und die zweite Öffnung (9S) einen ausreichenden Abstand voneinander besitzen, um zwischen sich einen Brückenstopfen (P) aufzunehmen, wodurch über dem Kolben \48) ein höherer Strömungsmitteldruck entstehen kann, um den Kolben abwärtszubewegen, so daß der Verriegelungsanschlag (53) in seitlicher Richtung in Fluchtungslage zu der Verriegelungsaussparung (56) tritt.

8· Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Feder (55), die verhindert, daß der Verriegelungsanschlag (53) in seitlicher Richtung zu der Aussparung (56) fluchtend angeordnet wird, bis auf den Kolben (48) eine bestimmte Druckdifferenz einwirkt, um den Kolben abwärts zu besagen*

9. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine zwischen der Ventilantriebshülse (30) und dem Gehäuse (H) befindliche Dichtungseinrichtung (66), die einen Strömungsmittelfluß um die Hülse verhindert, wenn sich das Ventil (B) in der geschlossenen Stellung befindet, sowie durch eine Einrichtung (65, 67) zum Abheben der Dichtungseinrichtung (66) von ihrem Sitz durch eine Längsbewegung der Ventilantriebshtilse (JO), um dadurch Strömungsmittel ini Bypass rund um die Hülse und das Ventil (B) strömen zu lassen, bevor das Ventil ausreichend weit gedreht ist, um den Strömungsmittelfluß direkt durch das Ventil hindurchzulenken und dadurch die abrasive Wirkung des Strömungsmittels auf das Ventil zum Zeitpunkt der Ventxlb'ffnung auf ein Mindestmaß zu beschränken.

309838/0316

10«, Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-9» gekennzeichnet durch einen Adapter (2i), der mit einem Gewinde (20) versehen ist, das mit einem Gewinde (19) am unteren Ende des Gehäuses (lh) in Eingriff bringbar ist und der mit dem darunter befindlichen Rohr verbindbar ist, ein Kugelventil (b) mit einem Strömungsdurchgang (96), dessen Durchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung (25) des Bohrlochrohrgehauses entspricht, eine Ventilantriebshülse (30, 75), die in dem Gehäuse (h) längsbeweglich gelagert ist, um das Ventil (B) in die und aus der offenen tosw» geschlossenen Stellung zu bewegen und aus einem oberen Hülsenteil (30) und einem unteren Hülsenteil (75) besteht, eine zwischen dem Gehäuse (H) und dem Ventil (B) angeordnete, exzentrische Drehzapfeneinheit (80), und durch eine Halterungseiariohtung, die in Längsrichtung zwischen der Drehzapf eneiiaSaeit und dem Adapter (21) eingeschlossen ist und dazu dient, äi© ©refesgapfeneinJieit in Längsrichtung in bezug auf das GeSiäns© (ü) festsu&altsn, jedoch ein Entfernen der Drehzapf e&eiiaheit in Läagsrielitumg nach dem Lösen des Adapters (2l) am® &®m föehäus© zn er-» . möglichen«

11. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 1O₉ gekennzeichnet durch eine oberhalb des Adapters (2i) angeordnete Feder (77), die mit dem unteren Hülsenteil (75) im betrieblichen Eingriff stellt, um diesen nach oben zu drücken, wodurch die Feder nach einer Trennung des Adapters (2i) von dem Gehäuse aus dem Gehäuse (H) entfernbar ist·

12β Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (b) kugelförmige Oberflächen hat, deren maximaler Krümmungsdurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des an dem unteren Ende des Gehäuses (H) vorhandenen Gewindes (19), das in Axialrichtung

309838/0316

weggeschnitten ist, so daß vier Längsschlitze (l9a) entstehen, die für den Längsdurchgang des Ventils durch das Gehäuse nutzbar sind, wenn sich das Ventil in der geschlossenen Querstellung befindet.

309838/0316

Leerseite