DE3527808A1 - Sicherheitsventil fuer erschliessungsrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für Erschließungs­ rohre nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist das Ziel der Erfindung, die mit einem Differenzdruckschieber bekannter Art ausgestatteten Sicherheitsventile in der Weise wei­ ter zu entwickeln, daß auch kleinere Lecks der Erschließungslei­ tung zuverlässig zum Schließen des Ventiles führen, sodaß Ver­ luste und Überschwemmungen, sowie auch die Entstehung von Bränden, Explosionen oder Umweltschädigungen mit größerer Sicherheit als bisher vermieden werden können.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei dieser Anordnung wirkt der zur Steuerung des Entlüftungs­ ventiles vorgesehene Druckverstärker als Relais, welches so aus­ gelegt werden kann, daß es auf kleinste Druckveränderungen in der Abflußleitung anspricht. Außerdem ist es möglich, das Sicherheits­ ventil im Bedarfsfall auch mittels einer an der Erdoberfläche angeordneten Betätigungseinrichtung zu schließen. Sofern eine zu­ sätzliche Schließfeder für den Differenzdruckschieber vorgesehen ist, tritt das selbsttätige Schließen des Sicherheitsventiles auch im Falle eines Bruches der Steuerleitung ein. Im geöffneten Zu­ stand setzt das erfindungsgemäße Ventil aufgrund seiner strömungs­ günstigen Form der Strömung nur einen relativ geringen Widerstand entgegen.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, worin anhand der Zeichnung einige Ausführungs­ beispiele der Erfindung erörtert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sicherheits­ ventil entlang der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung entlang der Linien II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1 u. 2 ist zwischen einer Zuflußleitung 1 und einer Abflußleitung 2 ein Ventilgehäuse 3 angeordnet. Im Ventil­ gehäuse 3 ist ein rohrförmiger Differenzdruckschieber 4 längs­ verschieblich gelagert. An den äusseren Umfang des Differenzdruck­ schiebers 4 ist ein ringförmiger Kolben 4 a angeformt, welcher in einen am Ventilgehäuse 3 ausgebildeten Zylinderraum 3 a eingreift. Am äusseren Umfang des Kolbens 4 a sind Dichtungen 5 und 6 ange­ bracht, welche der Innenwand des Zylinderraumes 3 a anliegen. Eine weitere, in das Ventilgehäuse 3 eingesetzte Dichtung 7 schließt die in Strömungsrichtung A des durch das Sicherheitsventil fließen­ den Mediums vor und nach dem Differenzdruckschieber 4 liegenden Räume des Ventilgehäuses 3 gegeneinander ab.

Bei geschlossenem Sicherheitsventil liegt ein abgeschrägter Rand 4 b des Differenzdruckschiebers 4 einem tropfenförmigen Ventilsitz­ körper 3 b an, welcher mittels leicht umströmbarer Stützen 3 c in dem Ventilgehäuse 3 gehalten ist. Das Schließen des Sicherheitsventiles wird in bekannter Weise durch den infolge des Strömungswiderstandes auf die zufluß- und abflußseitigen Stirnflächen des Differenzdruck­ schiebers wirkenden, unterschiedlichen Flächendrücke eingeleitet. Im selben Sinne wirkt eine zwichen dem Differenzdruckschieber 4 und dem Ventilgehäuse 3 eingeschaltete Druckfeder 8. Die Druck­ feder 8 ist so ausgelegt, daß sie das Ventil auch beim Fehlen eines Differenzdruckes zu schließen vermag.

Um das Ventil für den Gebrauch offen halten und im Bedarfsfall auch schon bei geringen Änderungen des abflußseitig herrschenden Drucks schließen zu können, ist der in Strömungsrichtung A ge­ sehen hinter dem Differenzdruckschalter 4 liegende Teil des Zy­ linderraumes 3 a mittels einer Steuerleitung 9 an einen Druckbehäl­ ter 10 angeschlossen, welcher mit einem unter höherem als Atmosphären­ druck stehenden Druckgas oder einer Druckflüssigkeit gefüllt ist. Als Druckgas kommt Luft, oder, falls chemische Wechselwirkungen von eventuellem Leckgas mit dem transportierten Medium zu befürch­ ten sind, ein dementsprechend inerteres Gas, wie Kohlendioxyd, Stickstoff oder Edelgas in Frage. Stattdessen kann die Steuer­ leitung auch mit einer Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, gefüllt sein.

Der im Druckbehälter 10 erforderliche Überdruck wird mittels einer Förderpumpe 11 aufrecht erhalten, welche in bekannter Weise mittels eines in der Figur nicht dargestellten Druckfühlers gesteuert ist.

Der in Strömungsrichtung A des strömenden Mediums vor dem Kolben 4 a liegende Teil des Zylinderraumes 3 a ist mit einer in die freie Atmosphäre bzw. in ein Rückstrombecken führende Entlüftungsleitung 12 verbunden, welche die freie Beweglichkeit des Kolbens 4 a in Öff­ nungsrichtung des Differenzdruckschiebers 4 gewährleistet. Die Entlüfungsleitung 12 ist außerdem unter Zwischenschaltung eines von einem Druckverstärker 13 gesteuerten Entlüftungsventiles 13 a über eine Verbindungsleitung 14 mit der Steuerleitung 9 verbindbar. Der Membranraum des Druckverstärkers 13 ist an den abflußseitigen Innenraum des Ventilgehäuses 3 angeschlossen. In Abhängigkeit von dem Verhältnis der Membranfläche zur wirksamen Fläche des Ventiles 13 a schaltet das Ventil bei einem gewissen Differenzdruck zwischen der Abflußleitung 2 und der Steuerleitung 9. Das Ansprechen des Sicherheitsventiles läßt sich dadurch sehr feinfühlig auf ein bestimmtes in der Abflußleitung 2 vorliegendes Druckniveau einstellen.

Nach dem Öffnen des vom Druckverstärker 13 gesteuerten Entlüftungs­ ventiles 13 a gleicht sich der in der Steuerleitung 9 herrschende Druck dem Atmosphärendruck an, wodurch der Differenzdruckschieber 4 in die Lage versetzt wird, sich unter dem Einfluß des auf ihn wir­ kenden Differenzdruckes und der Kraft der Schließfelder 8 in seine Schließstellung zu bewegen. Beim Wiederansteigen des Druckes in der Abflußleitung 2 schließt sich das Ventil 13 a wieder, sodaß sich in dem vor dem Kolben 4 a liegenden Teil des Zylinderraumes 3 a wieder ein zum Öffnen des Sicherheitsventiles ausreichender Druck aufbauen kann. Um zu verhindern, daß sich in der Übergangs­ zeit, während welcher der in der Abflußleitung vorhandene Anfangs­ druck noch nicht ausreicht, um das Ventil 13 a gegen den in der Steuerleitung 9 herrschenden Druck zu schließen, über die Leitung 12 ein Druckausgleich zwischen dem vor und hinter dem Kolben 4 a liegenden Zylinderraum 3 a entsteht, ist in die Verbindungsleitung 14 eine Drossel 15 eingeschaltet.

Zum Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils von der Erdoberfläche aus ist der Druckbehälter 10 mittels eines Ventils 17 an eine wei­ tere Entlüftungsleitung 16 anschließbar. Die Betätigungseinrichtung 20 des Ventils 17 kann mittels eines Druckschalters D, einer elek­ trischen Relaisschaltung E, einer mechanischen Betätigungseinrich­ tung M, eines handbetätigten Schalters H, eines chemischen oder physikalischen Fühlers P/C, eines Zeitschalters T oder eines Explo­ sionsschalters X gesteuert werden. Nach dem Entlüften des Druck­ behälters 10 und nach dem Ausschalten der Förderpumpe 11 schließt das Sicherheitsventil unter der Wirkung des auf ihm liegenden Differenzdruckes und der Kraft der Schließfeder 8, wie vorher be­ schrieben. Es kann erst wieder geöffnet werden, wenn sich nach dem Schließen des Ventils 17 und dem Anschalten der Förderpumpe 11 im Druckbehälter 10 und in der Steuerleitung 9 ein ausreichender Druck aufgebaut hat. Eine weitere Vorraussetzung für das Öffnen des Sicherheitsventils besteht darin, daß der Druck in der Abflußlei­ tung 2 die vorgegebene Mindestgröße aufweist.

Das erfindungsgemäße, selbstschließende und zusätzlich von der Erd­ oberfläche aus zu betätigenede Sicherheitsventil ist in erster Linie für den Einbau in Rohrleitungen für gasförmige und flüssige Medien gedacht, um diese Leitungen bei Druckabfall oder Leitungsbruch selbsttätig absperren zu können. Dies ist insbesondere bei Gas­ oder Ölerschließungsbohrungen zur Verhinderung von Katastrophen von Bedeutung. Nach Behebung der Störung kann das System durch ex­ terne Ansteuerung wieder geöffnet werden.

Gemäß Fig. 3 ist bei sonst gleichem Aufbau des Sicherheitsventils und seiner Steuerung eine Steuerleitung 18 vorgesehen, welche an den in aller Regel unter Überdruck stehenden, zulaufseitigen Teil der Ventilgehäuses 3 angeschlossen ist, wodurch sich die Verwendung eines eigenen Druckbehälters sowie einer Förderpumpe erübrigt. Die Steuerleitung 18 ist mittels einer Verbindungs­ leitung 19 mit dem in Strömungsrichtung A hinter dem Differenz­ druckschieber 4 liegenden Teil des Zylinderraumes 3 a verbunden.

Diese Anordnung empfiehlt sich vor allem für den Betrieb mit sau­ beren Medien, wie Wasser oder Gas, bei welchen keine Gefahr einer Verschmutzung der Steuer- und Entlüftungsleitungen besteht.

Claims (9)

1. Sicherheitsventil für Erschließungsrohre, bei welchem in den unteren Teil des Rohres ein Differenzdruckschieber eingebaut ist, welcher das Rohr beim Auftreten eines unnormal großen Druckab­ falles in Förderrichtung des Rohres selbsttätig schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der längsverschieblich in einem Ventilgehäuse (3) gelagerte Differenzdruckschieber (4) mit ei­ nem in einem Zylinder (3 a) beweglichen Kolben (4 a) verbunden ist, daß der in Schließrichtung des Differenzdruckschiebers (4) vor dem Kolben (4 a) liegende Teil des Zylinders (3 a) mit einer unter Atmosphärendruck stehenden Entlüftungsleitung (12) und der in Schließrichtung des Differenzdruckschiebers (4) hinter dem Kol­ ben (4 a) liegende Teil des Zylinders (3 a) mit einer unter höherem als Atmosphärendruck stehenden Steuerleitung (9, 18) verbunden ist, daß die Steuerleitung (9) unter Zwischenschaltung eines von einem Druckverstärker (13) gesteuerten Entlüftungsventiles (13 a) mit der Entlüftungsleitung (12) verbindbar ist, und daß der Druckverstär­ ker (13) die Druckdifferenz zwischen dem abflußseitigen Teil des Ventilgehäuses (3) und der Steuerleitung (9, 18) abgreift.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang eines rohrförmigem Differenzdruckschiebers (4) ein ringförmiger Kolben (4 a) angeformt ist, welcher in einen am Ventilgehäuse (3) ausgebildeten Zylinderraum (3 a) eingreift.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der in Strömungsrichtung (A) des im Erschließungsrohr ge­ förderten Mediums gesehen hintere Rand des Druckdifferenzschie­ bers (4) bei geschlossenem Sicherheitsventil einem tropfenförmigen, mittels leicht umströmbarer Stützen (3 c) im Ventilgehäuse (3) ge­ haltenen Ventilsitzkörper (3 b) anliegt.

4. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Schließfeder (8) für den Druckdifferenzschie­ ber (4) vorgesehen ist.

5. Sicherheitsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung (14) zwi­ schen dem Druckverstärker (13) und der Steuerleitung (9, 18) eine Drossel (15) eingeschaltet ist.

6. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerleitung (9) an einen mittels einer Förder­ pumpe (11) nachladbaren, unter höherem als Atmosphärendruck stehen­ den Druckbehälter (10) angeschlossen ist.

7. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerleitung (18) an den zuflußseitigen Teil des Ventilgehäuses (3) angeschlossen ist.

8. Sicherheitsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (9, 18) mittels eines an der Oberfläche angeordneten, mit einer Betätigungseinrich­ tung (20) versehenen Ventiles (17) entlüftbar ist.

9. Sicherheitsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (20) mittels einer Meß- bzw. Fühl­ einrichtung (D, E, M.H, P/C, T, X) für chemische oder physikalische Größen steuerbar ist.