DE3632690C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffangen von Druckstößen eines in Rohrleitungen zu transportierenden Mediums (Fluids), wie Erdöl oder Erdgas. Die durch die Rohrleitungen (Pipelines) zu transportierenden Medien (Fluid) werden mit Hilfe von Pumpen durch die Leitungen gedrückt, und es sind über die Länge der Rohrleitungen verteilt Kontrollstationen vorgesehen, welche üblicherweise auf in den Leitungen angeordnete Ventile wirken, die einerseits die Durchflußmenge regeln und auch den Druck des strömenden Mediums in den Rohrleitungcn aufrechterhalten.

Üblicherweise werden Klappenventile verwendet, bei denen eine in ihrer Winkelneigung im Rohr einstellbare Klappe die Durchflußmenge des Mediums regelt. Die Betätigung der Klappe erfolgt mechanisch von außen. Verschlußeinrichtungen herkömmlicher Art haben strömungs­ technisch gesehen meist ungünstige Widerstandsbeiwerte und bewirken eine starke Wirbelbildung, z. B. bei Klappen und Kugelhähnen in halb geöffneter Ventilstellung.

Diese Ventile eignen sich nicht dazu, plötzlich auftretende Druckstöße, welche zu Störungen und Zerstörungen sowohl im Rohrleitungssystem als auch in den Ventilen selbst und in den Meßstationen führen können, aufzufangen und schnellstens abzubauen.

Es sind zwar Ringschieberventile bekannt, bei denen ein Ventilkörper durch ein Steuermedium pneumatisch oder hydraulisch derart verschiebbar ist, daß er sich mehr oder minder einem vorgesehenen Ventilsitz nähert oder sich auf diesen setzt und hierdurch die Durchflußmenge des zu transportierenden Mediums regelt. Diese Einrichtungen eignen sich nicht dazu, Druckstöße aufzufangen, weil Druckstöße zunächst meßtechnisch erfaßt werden müssen, um anschließend die Regeleinrichtung in Tätigkeit zu setzen.

Durch die hierdurch bewirkte Zeitverzögerung hat der Druckstoß deshalb schon längst die Meß- und Regeleinrichtung passiert, ehe diese zur Wirkung kommt.

Darüber hinaus sind Ventile bekannt, welche aus zwei Ventilkörpern bestehen, welche gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung wirken und sich auf zwei vorgesehene Ventilsitze legen, von denen einer in Strömungsrichtung hinter dem Ventil und der andere in Strömungsrichtung vor dem Ventil angeordnet ist. Diese Körper zeigen zwar doppelte Wirkung. Sie sind beispielsweise über einen Faltenbalg miteinander verbunden (DE-OS 29 46 511 und DE-OS 27 30 520), wobei die innerhalb des oder der Faltenbalge liegenden Räume durch besondere Druckmittel betätigt werden.

Diese Ventile sind sehr aufwendig sowohl in der Herstellung als auch in der Wartung. Da für die Betätigung der Kolben auch hier ein besonderes zugeführtes Druckmittel verwendet wird, eignen sich diese Vorrichtungen ebenfalls nicht dazu, Druckstöße aufzufangen, da sie zu träge sind. Außerdem sind diese Ventile in ihrem Aufbau sehr kompliziert und damit störanfällig.

Gemäß der US-PS 28 64 403 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem zum Auffangen von Druckstößen in durch Rohrleitungen transportierte Medien in einer Erweiterung der Rohrleitung ein in Strömungsrichtung vor und zurück bewegbarer Körper vorgesehen ist, der bei Auftreten eines Druckstoßes auslaßseitig den Strömungsquerschnitt mindert, und der aus zwei Teilen besteht, zwischen denen wenigstens ein nachgiebiger in sich abgeschlossener Hohlraum vorgesehen ist, so daß der Hohlraum bei Auftreten eines Druckstoßes zusammengedrückt wird und zunächst den auslaßseitigen Teil in Richtung auf die Auslaßöffnung und anschließend den einlaßseitigen Teil des Körpers in Richtung auf die Einlaßöffnung schiebt und hierbei auch den Querschnitt der eintretenden Flüssigkeit ändert. Diese Einrichtung arbeitet zu träge und nicht elastisch genug. Sie ist auch nicht dafür ausgelegt, den Fluß des Mediums, falls gewünscht, vollkommen zu unterbrechen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach zu wartendes, kostengünstiges Ventil anzugeben, das in der Lage ist, selbsttätig, d. h. zunächst ohne besondere Steuermittel Druckstöße elastisch aufzufangen, insbesondere progressiv, und deren Spitzen abzubauen, und das auch als Schließventil verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß die Körper über bewegliche Membranen beweglich gelagert sind, indem sie beispielsweise bei Auftreten eines Druckstoßes sich mit der Strömung in Strömungsrichtung bewegen und auslaßseitig mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Druckstoßes die Rohrleitung verengen, kehren Teile des Druckstoßes durch die Verengung bedingt, um und laufen den nachfolgenden Schwingungen entgegen. Hierdurch werden sehr schnell arbeitende und wirkungsvolle, insbesondere die Spitzen der Druckstöße abbauende Ventile benötigt. Da anschließend der zweite Ventilteil durch den erzeugten Überdruck in der zwischen den Ventilkörpern liegenden wenigstens einen Kammer entgegengesetzt zur Strömungsrichtung bewegt wird, verengt er auch einlaßseitig die Rohrleitung und bewirkt somit, daß nachfolgende Druckschwingungen aufgefangen werden. Um Druckschwingungen abzubauen, ist es wenig sinnvoll, wenn das Ventil auslaßseitig die Rohrleitung völlig verschließen würde. Deshalb sind die Ventilkörper in weiterer Ausgestaltung der Erfindung halbschalenförmig ausgebildet, so daß sich hinter den Halbschalen die Bewegung der Körper bremsende Wirbel bilden. Das Funktionsprinzip kommt der Wirkungsweise eines Stoßdämpfers sehr nahe und arbeitet daher äußerst zuverlässig und vollkommen selbsttätig.

Bei auftretenden Druckstößen schwingen die Ventilkörper von links nach rechts und umgekehrt (Pendelvorgang). Der Schwingungsvorgang kommt erst dann zur Ruhe, wenn sämtliche Druckschwingungen abgebaut sind. Drückt man beide Ventilkörper in entgegengesetzter Richtung auf ihre Auslaß- und Einlaßöffnungen, läßt sich der Medienfluß in einfachster Weise vollkommen unterdrücken.

Schon kleinste Druckschwingungen bewirken große Turbulenzen im Fluidstrom. Eine Turbulenzverringerung hingegen bewirkt eine Einsparung von Pumpenergie. Dies ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Ventiles.

Die Verzögerung der Druckbeaufschlagung des zweiten Ventilkörpers kann dadurch erreicht werden, daß die Rohrleitung vor oder hinter dem Ventil über eine Bypass-Leitung mit dem Hohlraum zwischen den Membranen verbunden ist. Sie tritt aber auch ohne eine derartige Byass-Leitung auf, wenn zwischen den Ventilkörpern ein elastisches Medium, z. B. eine Gasblase vorgesehen ist.

Da ein Druckstoß nicht nur in Strömungsrichtung auftreten muß, sondern auch entgegengesetzt zur Strömungs­ richtung laufen kann, ergibt sich mit Hilfe des Ventiles dieselbe Wirkung, indem jetzt die Ventilkörper in Richtung des gegenüberliegenden Ventilsitzes der Einströmöffnung bewegt werden, und anschließend der zweite Ventilteil in Strömungsrichtung wirkt.

Das erfindungsgemäße Ventil ist einfach in seiner Wirkung, darüber hinaus äußerst zuverlässig. Es läßt sich leicht fertigen und warten, wie den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen entnommen werden kann.

Das erfindungsgemäße Ventil eignet sich nicht nur zum Auffangen von Druckstößen. Selbstverständlich kann es auch mit einem betriebsfremden Medium betrieben werden, wenn der Hohlraum zwischen den Ventilkörpern mit einer Leitung verbunden wird, welche eine Steuerflüssigkeit oder ein Steuergas der Kammer zuleitet. In diesem Fall wirkt das Ventil, wie die Ventile nach dem Stand der Technik, zum Verschließen, Drosseln oder Öffnen der Leitung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteransprüchen sowie der Beschreibung der Zeichnung entnommen werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine geänderte Ausführung der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei im oberen Teil das dargestellte Ventil in der Offen­ stellung gezeigt ist und in der unteren Hälfte in der geschlossenen Stellung;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 ein geändertes Ausführungsbeispiel des Ventiles nach Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 das vergrößert dargestellte Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1;

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6;

Fig. 8 ein Anwendungsbeispiel;

Fig. 9 ein geändertes Ausführungsbeispiel der Bypass-Leitung;

Fig. 10 ein geändertes Anwendungsbeispiel.

In die Rohrleitungen 1 a, 1 b ist mittels Flansche 2 a, 2 b ein generell mit 3 bezeichnetes Ventil einge­ paßt, dessen Gehäuse 4 aus zwei Halbschalen 4 a, 4 b besteht, derart, daß die Schale 4 a entfernt werden kann, um an das Innere des Ventiles heranzukommen, ohne das Ventil vollkommen demontieren zu müssen. Das Innenteil des Ventiles ist so gestaltet, daß es voll austauschbar ist, so daß zur Reparatur nur ein Ersatzventil eingesetzt wird. Durch die Rohrleitungen 1 a, 1 b strömt ein Medium 5, d. h. eine Flüssigkeit oder ein Gas (Erdöl, Erdgas) in Richtung der Pfeile 5 a, 5 b.

Die Flüssigkeit strömt in einem rotationssymmetrischen Hohlraum 6 um Ventilkörper 7 a, 7 b herum sowie um im Gehäuse 4 angeordnete Führungskörper 8 a, 8 b. Die Führungskörper 8 a, 8 b nehmen Stößel 9 a, 9 b auf, an deren hinterem Ende Membranen 10 a, 10 b befestigt sind. Die Membranen 10 a, 10 b sind mit ihrem äußeren Rand zwi­ schen den Wandungen der Führungskörper 8 a, 8 b gehalten. Die Führungskörper 8 a, 8 b sind hierzu in die mit dem Ge­ häuse 4 vorgesehene Aufnahme 31 geschraubt. Die Stößel 9 a, 9 b sind kolbenstangenartig ausgebildet und in Rich­ tung des Pfeiles 11 bewegbar (Fig. 2), derart, daß sich die Ventilkörper auf Ventilsitze 13 a, 13 b legen können, wie im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. Ist der zwischen den Membranen 10 a, 10 b vorgesehene Hohlraum 14 drucklos, drücken Spiralfedern 15 a, 15 b die Membranen 10 a, 10 b in ihre Ausgangslage zurück, wie in Fig. 2 oben dargestellt, und ziehen hierbei die Stößel 9 a, 9 b so weit zurück, daß die Ventilkörper 7 a, 7 b die Ein- 12 a und Ausflußöffnung 12 b freigeben. Die Öffnungen 12 a, 12 b weisen Dichtungen 16 a, 16 b auf und sind als Ventilsitz 19 a, 19 b ausgebil­ det. Ihre Kanten sind etwa unter 30 bis 60° zur Achse A-A des Ventiles geneigt, so daß ein günstiger Auftreffwinkel der Vorderfläche der Ventilkörper 7 a, 7 b erhalten wird.

Bei Auftreten eines Druckstoßes im Rohrteil 1 a werden die Körper 7 a, 7 b nach rechts bewegt, wodurch der Querschnitt der Auslaßöffnung 12 b kleiner wird. Ist die Kammer 14 in sich vollkommen abgeschlossen, d. h. sind die Kanäle 17 in Fig. 2 mit Verschlußstopfen versehen, wird ein im Raum 14 vorgesehenes gasförmiges Medium durch die Bewegung des Ventilkörpers 7 a nach rechts und den von rechts auf die Ventilkörper 7 b wirkenden Strömungsdruck zusammengedrückt. Da Gas kompressibel ist, dehnt es sich anschließend von selbst wieder aus und drückt jetzt den Ventilkörper 7 a nach links in Richtung auf die Einfluß­ öffnung 12 a, so daß auch hier der Durchflußquerschnitt verringert wird. Durch diese Maßnahmen baut sich eine in der Flüssigkeit auftretende Druckspitze ab. Bei nachfolgend auftretenden Druckspitzen wiederholt sich der Vorgang. Mit anderen Worten, die Ventilkörper 7 a, 7 b pendeln im Ventil hin und her, und zwar so lange, bis sämtliche Druck­ schwingungcn abgebaut sind.

Wird im Rohrleitungsteil 1 a eine Störung meßtechnisch erfaßt, so tritt in einer Kontrollstelle ein Differenz­ druckgeber in Aktion, indem er die Kammern 14 oder 18 druckregelnd beeinflußt. Tritt im Rohrleitungsteil 1 a ein Druckstoß auf, dann wirkt dieser bei dieser Ausbildung auf die Ventilkörper 7 a, 7 b in entgegengesetzter Richtung. Die Stößel 9 a, 9 b drücken deshalb die Membranen 10 a, 10 b in die in Fig. 2 oben eingezeichnete Lage.

Wirkt im Raum 14 zwischen den Membranen ein Druck­ mittel, überträgt dieses den Druck auf die Membranen 10 a, 10 b, welche sich aus der oben in Fig. 2 eingezeichneten Lage in die unten eingezeichnete Lage bewegen und hierbei die Stößel 9 a, 9 b nach links bzw. rechts drücken, so daß sich die Ventilkörper 7 a, 7 b in den Ein- und Ausflußöff­ nungen 12 a, 12 b auf die Dichtungen 13 a, 13 b legen. Um diese Wirkung zu erzielen, kann der Druck über eine Bypass- Leitung 26 (Fig. 1) über einen Kanal 17 in den Raum 14 übertragen werden. Dies hat zur Folge, daß sich die Membrane 10 a nach links und die Membrane 10 b nach rechts bewegt, wie im unteren Teil der Fig. 2 eingezeichnet, so daß der Ventilkörper 7 a sich auf den entsprechenden Sitz 13 a der Einlaßöffnung 12 a legt. Die Rohrleitung 1 a, 1 b ist nun nach beiden Seiten hin verschlossen.

Wird beispielsweise im Rohrleitungsteil 1 a eine Störung wirksam und in der Kontrollstelle meßtechnisch registriert, so tritt in derselben ein Differenzdruckgeber druckregelnd in Aktion, indem er über Versorgungsleitungen die Kammern 14, 18 a, 18 b beeinflußt. Ist in diesen Kammern ein Differenzdruck wirksam, wirkt dieser direkt auf die Membranen 10 a, 10 b. Da die Membranen über Stößel 9 a, 9 b mit den Ventilkörpern 7 a, 7 b verschraubt sind, bewirkt ein höherer Druck in den Räumen 18 a, 18 b, daß sich die Ventilkörper 7 a, 7 b in die Öffnungsstellung be­ wegen (Fig. 2 oben). Wird andererseits ein höherer Druck im Raum 14 erzeugt, so bewegen sich die Ventilkörper entgegengesetzt und verhindern den weiteren Durchfluß (Fig. 2 unten). In dieser Lage befinden sich die Ventil­ körper 7 a, 7 b auf den Ventilsitzen, den Dichtungen 13 a, 13 b, die Aus- und Einlaßöffnungen sind verschlossen.

Üblicherweise wird aber über den Differenzdruck in den Kammern 18 a, 18 b, 14 eine ganz bestimmte Öffnungs­ stellung gewünscht, um auf Durchflußmenge, Strömungsge­ schwindigkeit und Druckhöhe verbrauchsabhängige Größen einstellen zu können. Diesen Anforderungen wird jeder Ventiltyp der Erfindung gerecht. Weisen die verbrauchsab­ hängigen Größen keine großen Unterschiede auf, so genügt eine Verbindung der Ventilkammern 14, 18 a, 18 b mit den vorgesehenen Bypass-Leitungen 26, 27. Für Notfälle kann auf die Kammer 14 eine über Funk auslösbare Überdruck­ patrone wirken.

Die Führungskörper 8 a, 8 b schließen jeweils einen Hohlraum 18 a, 18 b ein. Die Hohlräume 18 a, 18 b stehen unter einem geringen Unterdruck, damit sich die Membranen 10 a, 10 b aus der in Fig. 2 oben eingezeichneten Stellung in die unten eingezeichnete Stellung leicht bewegen können. Der Unterdruck bewirkt jedoch, daß längs der Stößel 9 a, 9 b das zu transportierende Medium in geringen Mengen in den Raum 18 a, 18 b eindringen kann. Kanäle 20 a, 20 b (Fig. 2) münden in den Raum 6, durch den die Flüssigkeit strömt (Fig. 3), so daß in den Raum 18 a, 18 b eindringende Flüssigkeit durch die Strömung im Raum 6 aus den Räumen 18 a, 18 b sozusagen herausgesaugt wird. Gleichzeitig ent­ steht in den Räumen 18 a, 18 b der gewünschte Unterdruck. Der Raum 6 weist hierzu flächenmäßig einen größeren Quer­ schnitt auf als die Rohrleitungen 1 a, 1 b, so daß hier kurzzeitig ein größerer Druck bei geringerer Strömungsge­ schwindigkeit entsteht.

In den Räumen 18 a, 18 b können meßtechnische Geräte, zum Beispiel Wärmefühler 21 vorgesehen sein, aber auch Heizgeräte und dergleichen, um das durchströmende Medium physikalisch beeinflussen zu können.

Das Ventil gemäß den Fig. 2 und 4 schließt stets dann, wenn im Raum 14 ein Überdruck erzeugt wird. Es öffnet, wenn im Raum 14 ein Unterdruck erzeugt wird. Für der­ artige steuerungstechnische Maßnahmen ist der Hohlraum 14 mit einem gesonderten Steuermedium zu beaufschlagen. In diesem Fall wird die Bypass-Leitung 26 durch eine Steuer­ leitung 23 ersetzt oder ergänzt, welche in den Raum 14 ein Steuermedium leitet, beispielsweise ein gasförmiges Medium.

Das Ventil kann aber auch so ausgelegt werden, daß es dann öffnet, wenn das Steuermedium einen Überdruck er­ zeugt. In diesem Fall ist die Leitung 26 und/oder die Steuerleitung 23 nicht über den Kanal 17 mit dem Hohlraum 14 zu verbinden sondern über einen Kanal 22 mit den Kanälen 20 a, 20 b, welche in die Hohlräume 18 a, 18 b der Führungskörper einmünden. Wird hier ein Überdruck erzeugt, dann drückt dieser die Membranen 10 a, 10 b in die im oberen Teil der Fig. 2 gezeichnete Lage, d. h. die Stößel 9 a, 9 b und damit die Ventilkörper 7 a, 7 b sind zurückgezogen und geben die Ein- und Ausflußöffnung 12 a, 12 b frei. In diesem Fall findet die umgekehrte Wirkung statt, siehe auch Fig. 6.

Auf den Hohlraum 14 kann aber auch über die Leitung 23 ein Medium, beispielsweise ein gasförmiges Medium durch Freigabe einer Überdruckpatrone oder den Druck einer Gasflasche wirken. Dies ist bei plötzlich auftretenden Störungen vorteilhaft, weil beim Erzeugen eines derartigen Druckes im Raum 14 unmittelbar ein hoher Druck erzeugt wird, der die Ventilkörper 7 a, 7 b auf die Sitze 13 a, 13 b drückt und den Durchfluß sperrt.

Die Membranen 10 a, 10 b können aus Metall, vorteil­ haft auch aus gummiertem Metall-, Kunststoff- oder Leinen­ gewebe, aber auch aus Gummi bestehen. Der Elastizitäts­ bereich des Werkstoffes liegt vorteilhaft bei etwa 4 %. Die Membranen sind mit ihrem Rand 30 a, 30 b zwischen den Außenwänden der Führungskammern 8 a, 8 b und der Aufnahme 31 mit Hilfe von Schraubgewinden 32, 33 festgeklemmt. Als Metallgewebemembrane sind sie beispielsweise auf den Kopf 40 einer Mutter geschweißt, hartgelötet und/oder auf dieselbe vulkanisiert. Die Mutter greift in eine Schraube 41, welche den Stößel 9 a oder 9 b durchgreift und die Ventilkörper 7 a bzw. 7 b auf dem Stößel hält.

Diese Ausbildung ist in Fig. 4 dargestellt.

Fig. 4 zeigt gleichzeitig den Ersatz der Federn 15 a, 15 b durch kegelförmig ausgebildete Spiralfedern 28 a, 28 b. Die kegelförmige Ausbildung der Federn, siehe auch die Federn 24 a, 24 b der Fig. 6, hat zur Folge, daß die Baulänge des Ventiles kürzer wird, d. h. sie ist raum­ sparend. Außerdem bewirken die Federn nach Lage und Anord­ nung, daß ein Druckstoß progressiv abgefangen wird. Im Raum 45 a, 45 b hinter den Ventilkörpern 7 a, 7 b herrscht aus strömungstechnischen Gründen stets ein Unter­ druck, welcher der Federspannung der Federn 15 a, 15 b, 28 a, 28 b entgegengerichtet ist, wenn die Ventilkörper 7 a, 7 b schalenförmig, d. h. als Halbschalen, wie in den Figuren dargestellt, ausgebildet sind, wobei die Halb­ schalen so angeordnet sind, daß ihre Hohlseite zum Ventil­ inneren weist. Da der Strömungsquerschnitt im rotations­ symmetrischen Raum 6 so bemessen ist, daß das durch­ strömende Medium langsamer durch das Ventil strömt, ent­ steht in den Halbschalen ein Unterdruck, der durch Wirbelbildung erhöht wird. Durch die Federn 15 a, 15 b bzw. 28 a, 28 b und den Unterdruck in den Kammern 18 a, 18 b sowie den Unterdruck in den Hohlräumen der Halbschalen bedingt spricht das Ventil bereits auf leichte Druck­ änderungen im Raum 14 an.

Das erfindungsgemäße Ventil ist deshalb sehr empfind­ lich, d. h. leichtgängig.

Soll das Ringschieberventil ausschließlich Druckstöße, d. h. deren Energiespitzen eliminieren, genügt der Einbau einer Ausführung nach Fig. 4. Bis auf die Kanäle 17, 22 können dann alle weiteren Kanäle mit Verschlußstopfen ver­ sehen werden. Kanal 22 dient zur Absaugung von Leckagen aus den Räumen 18 a, 18 b, während Kanal 17 in die Kammer 14 mündet, wenn dieser mit der Bypass-Leitung verbunden ist. Ist die Bypass-Leitung mit einer verstell­ baren Drossel versehen, sind selbstverständlich auch ein­ fache Steueraufgaben, gegebenenfalls durch Handbetrieb, (Durchflußmengenbestimmung) möglich.

Weitere den Strömungsraum 6 durchgreifende Kanäle 50, 51, 52 können als Spül- und Reinigungsanschlüsse oder zur Installation von Meßgeräten, welche die momentane Fluidbeschaffenheit anzeigen, für den Raum 6 vorgesehen werden. Die anderen Kanäle greifen bis in das Innere des Ventiles, d. h. in den Raum 14 zwischen den Membranen 10 a, 10 b oder in die Hohlräume 18 a, 18 b und sind ent­ weder mit der Bypass-Leitung 26 verbunden oder mit einer Druckleitung für ein Regelmedium. Es ist aber auch denkbar, die Leitung mit einem Sicherheitsbehälter zu verbinden. Die Kanäle sind rotationssymmetrisch um die Achse A-A angeordnet.

Gemäß Fig. 3 sind die Kanäle 20 a, 20 b über eine Leitung 20 c mit einem weiteren Kanal 20 d verbunden, der in den Strömungsraum 6 mündet, so daß in den Räumen 18 a, 18 b aus strömungstechnischen Gründen ein Unterdruck entsteht. Diese Verbindung ist dann nicht vorteilhaft, wenn die Beaufschlagung der Membranen 10 a, 10 b aus dem Raum 18 a, 18 b erfolgt.

Gemäß Fig. 6 sind die Kegelfedern 24 a, 24 b zwischen den Räumen 8 a, 8 b und den Schalen 7 a, 7 b angeordnet. Sie wirken jetzt nicht mehr auf die Membranen 10 a, 10 b sondern unmittelbar auf die Halbschalen 7 a, 7 b und demzufolge entgegengesetzt zur Ausführung nach Fig. 2 und 4. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn man einerseits die Bauhöhe des Ventiles besonders klein halten will und/oder eine Ventilausführung wünscht, welche Einlaß- und Auslaßöffnungen 12 a, 12 b selbsttätig ge­ schlossen hält.

Die Bedienungsmöglichkeit des Ventiles ist wahlweise wechselseitig, d. h. bei Ausüben eines Druckes im Raum 14 wird der Druck auf die Ventilsitze 13 a, 13 b verstärkt. Das Ventil kann aber auch dann geöffnet werden, wenn im Raum 18 a, 18 b ein Überdruck erzeugt wird.

Zur Erzeugung eines Über- oder Unterdruckes im Raum 14 zwischen den Membranen muß die Bypass-Leitung 26 oder die Steuerleitung 23 nicht unmittelbar mit dem Raum 14 verbunden sein. Gemäß Fig. 9 kann die Bypass- Leitung 26 auf einen Zylinder 33 wirken, in dem ein Kolben 34 verschiebbar ist, der auf ein gasförmiges Medium im Raum 35 des Zylinders wirkt. Der Raum 35 ist mit dem Raum 14 verbunden. Die Zwischenschaltung eines gasförmigen Mediums für Steuerungszwecke ergibt ein weiches Ansprechen des Ventiles bei Auftreten harter Schläge.

Der Raum 35 kann über ein Rückschlagventil 36 mit einer unter Überdruck stehenden Gasflasche 37 verbunden sein.

Gemäß Fig. 7 sind die den Strömungsraum 6 durch­ greifenden Kanäle 17 in einem Körper 29 angeordnet, der im Querschnitt Rombusform aufweist, um die Strömung in Richtung der Pfeile 38 im Raum 6 nur wenig zu be­ hindern.

Fig. 8 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die Kühlwasser­ leitung 46 eines Kernreaktors. Die Leitung 46 ist ver­ zweigt in die Stränge 46 a, 46 b. In jeder dieser Leitungen ist ein erfindungsgemäßes Ventil 47 a, 47 b angeordnet, und zwar derart, daß das Ventil 47 a bei Ausfall des Steuerfluids schließt und das Ventil 47 b bei Ausfall des Steuerfluids öffnet. Bei diesem Anwendungsbeispiel sollte das Ventil 47 a in den Hohlräumen 18 a, 18 b und das Ventil 47 b im Hohlraum 14 durch Regelorgane druckseitig versorgt werden.

In der Fig. 8 ist eine Darstellung gewählt, die einem gedachten Ausfall der Regelorgane entsprechen würde. Bei dieser Ausbildung kann unabhängig von der Art der Störung der Kühlwasserzufluß nicht unterbrochen werden.

Fig. 10 zeigt die Anwendung des Ventiles als Sicher­ heitsventil für einen chemischen Reaktionsbehälter 60 mit halbautomatischer Überdruckanpassung. Um die gestellte Anforderung erfüllen zu können, muß eine Vorsorgungs­ leitung, ausgehend von einer Kontrollstelle 61 über den Kanal 17 bis zur Ventilkammer 14 installiert werden, wie in Fig. 10 schematisch dargestellt worden ist. Weiter muß der Ventileinlaß 12 und die Bypass-Leitung 26 direkt in den Reaktionsbehälter 60 münden. Üblicherweise ist die Druckgröße eines chemischen Prozesses bekannt, sofern er kontrolliert verläuft. Zunächst wird die Ventil­ kammer 14 mit einem Gaspolster der bekannten Druckgröße gefüllt. Hierdurch tritt ein verstärkter Druck auf den Ventilsitzen auf. Tritt bei dem chemischen Prozeß eine unkontrollierte Reaktion auf, d. h. wird ein höchstzulässiger Innendruck im Behälter 60 überschritten, dann würde gleichzeitig der Ventilkörper 7 a und die vorhandene Bypass-Leitung 26 mit dem Behälterinnendruck beaufschlagt. Durch die Bypass-Leitung werden nun die Kammern 18 a, 18 b druckbeaufschlagt. Da der Innendruck in der Kammer 14 nun aber geringer ist, wird das Gaspolster in dieser Kammer komprimiert, und das Ventil öffnet beidseitig, und zwar so lange, bis das zulässige Druckniveau im Innern des Behälters wieder erreicht wird. Nach Verpuffung des Über­ druckes schließt das Ventil beidseitig automatisch. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Druckniveau voll­ ständig abgebaut ist.

Die Kraftübertragung vom Ventilkörper 7 a auf den Ventilkörper 7 b und umgekehrt über die Membranen 10 a, 10 b und das zwischen diesen Membranen angeordnete im Raum 14 und/oder in den Räumen 18 a, 18 b befindliche Medium ist nicht zwingend. Wie man beispielsweise der Fig. 2 entnimmt, aber auch der Fig. 4, sind die Membranen 10 a, 10 b in der Mitte, d. h. an der Befestigungsstelle mit den Stößeln 9 a, 9 b derart benachbart angeordnet, daß ein Druckstoß auf den Körper 7 a zunächst auch mechanisch auf den Körper 7 b übertragen wird. Dies wirkt sich auf ein schnelles Ansprechen des Ventiles zum Ausgleich eines Druck­ stoßes aus. Erst nachdem sich der Ventilkörper 7 b nach rechts bewegt hat und der Ausflußquerschnitt dementsprechend geringer geworden ist, kommt das im Raum 14 bzw. das in den Räumen 18 a, 18 b vorgesehene Medium zur Wirkung und drückt den Ventilkörper 7 a nach links zurück.

Claims (22)

1. Verfahren zum Auffangen von Druckstößen in durch Rohrleitungen transportierte Medien, bei dem in einer Erweiterung der Rohrleitung ein in Strömungsrichtung vor und zurück bewegbarer zweiteiliger Körper vorgesehen ist, der bei Auftreten eines Druckstoßes auslaßseitig den Strömungsquerschnitt mindert, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den Körpern (7 a, 7 b) wenigstens ein in sich abgeschlossener Hohlraum (18 a, 18 b) vorgesehen wird, in dem sich ein elastisch nachgiebiger durch Membranen begrenzter Hohlraum (14) befindet, der bei Auftreten eines Druckstoßes zusammengedrückt wird und zunächst den auslaßseitigen Teil gegen die Auslaßöffnung und anschließend den einlaßseitigen Teil des Körpers (7 b) gegen die Einlaßöffnung schiebt und hierbei auch den Querschnitt der eintretenden Flüssigkeit ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstoß in die Hohlräume (14, 18 a, 18 b) zwischen den Körpern (7 a, 7 b) durch wenigstens eine Bypass-Leitung (26) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlräume (14, 18 a, 18 b) der Führungskörper (8 a, 8 b) mit den Bypass-Leitungen (26) verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung bei Auftreten eines Druckstoßes über den Hohlraum (14) wenigstens teilweise mechanisch durch wenigstens teilweise Berührung der Membranen (10 a, 10 b) oder ihrer Befestigungsmittel an den Stößeln (9 a, 9 b) durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zum Auffangen von Druckstößen in durch Rohrleitungen transportierte Medien, bei der in einer Erweiterung der Rohrleitung ein in Strömungsrichtung vor und zurück bewegbarer zweiteiliger Körper vorgesehen ist, der bei Auftreten eines Druckstoßes auslaßseitig den Strömungsquerschnitt mindert nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (14, 18 a, 18 b) Membranen enthält, die den Hohlraum (14) begrenzen und mit den verschiebbaren Ventilkörpern verbunden sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilkörper (7 a, 7 b) aus einer zu den Membranen (10 a, 10 b) hin gebogenen, offenen Schale (Halbschale) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (7 a, 7 b) unter dem Druck jeweils einer Feder (15 a, 15 b, 28 a, 28 b) stehen, deren Federkraft der Verschlußwirkung des Ventilkörpers entgegengerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (15 a, 15 b, 28 a, 28 b) in jeweils einem Führungskörper (8 a, 8 b) für die verschiebbaren Ventilkörper (7 a, 7 b) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (15 a, 15 b) durch Spiralfedern gebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als kegelförmig ausgebildete Spiralfedern ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (10 a, 10 b) am Rand der Führungskörper eingespannt sind und in ihrer Mitte mit den die Ventilkörper (7 a, 7 b) tragenden Stößeln (9 a, 9 b) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Membranen (Metallgewebemembranen (10 a, 10 b)), welche auf die die Ventilkörper (7 a, 7 b) tragenden Stößel (9 a, 9 b) direkt aufgelötet, aufvulkanisiert oder mit diesen verschraubt sind (Fig. 6).

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (18 a, 18 b) mit Hilfe von Kanälen (20 a, 20 b) mit dem eigentlichen Strömungsraum (6) verbunden sind (Fig. 3).

14. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Hohlräume (18 a, 18 b) mündenden Kanäle (20 a, 20 b) mit der Bypass-Leitung (26) und/oder einer Regelleitung (23) zur Energieversorgung von Aggregaten (21) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu transportierende Medium über die Bypass-Leitung auf einen verschiebbaren Kolben wirkt, der seinerseits das zwischen den Membranen vorgesehene Medium beaufschlagt (Fig. 9).

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (50, 51, 52) zur Aufnahme von Meßwertübertragern dienen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Raum (6) durchgreifenden Kanäle (50, 51, 52) als Spül- und Reinigungsöffnungen vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Kanälen (17, 22) weitere Kanäle vorgesehen sind, die neben oder koaxial in den Bypass-Leitungen für weitere Regelaufgaben installiert sind.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hohlräume (14) begrenzenden Membranen wenigstens teilweise benachbart zueinander angeordnet sind.

20. Verwendung eines Ventils nach Anspruch 5 für den Zweck nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Durchflußmenge eines Mediums in dem Raum (14 und/oder 18 a, 18 b) ein Gas oder eine Flüssigkeit als gesondertes Druckmittel verwendet wird.

21. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 5 zum Zweck nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel geschaltete Ventile in der Leitung vorgesehen sind, derart, daß das eine Ventil ohne Versorgungsdruck geöffnet ist, während das andere nur mit Versorgungsdruck zu öffnen ist.

22. Verfahren nach Anspruch 1 zur Verwendung der Vorrichtung zum Schließen oder Öffnen des Ventils, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum (14) zwischen den Membranen ein Unterdruck erzeugbar ist und in den Räumen (18 a, 18 b) ein Überdruck.