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Absperrorgan für Rohranlagen, insbesondere für HochdrucköIkabelanlaRen
Rohranlagen, die ein flüssiges Medium enthalten und unter einem bestimmten statischen
Druck stehen, werden in der Regel in mehrere Sperrabschnitte abgeschottet, um bei
Auftreten einer Leckstelle ein Abfließen des flüssigen Mediums aus der gesamten
Rohranlage zu unterbinden. Hierbei werden die Sperrstellen mit einem By-Pass überbrückt,
der im Störungsfall geschlossen wird. Ein solcher By-Pass ist beispielsweise ein
im Zuge einer Überbrückungsleitung eingeschaltetes mechanisch oder elektrisch arbeitendes
Absperrorgan, das im Störungsfalle von Hand oder durch motorische oder magnetische
Kräfte verschlossen wird.
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Insbesondere bei elektrischen Hochdruckölkabelanlagen, bei denen also
das elektrische Kabel in ein Rohr, beispielsweise ein Stahlrohr, eingezogen, das
Rohr anschließend mit einem Öl gefüllt und das Öl unter einen statischen Druck von
etwa 15 - 18 bar gesetzt wird, kommt es darauf an, im Falle eines Öllecks innerhalb
der Rohranlage den Betrieb der gesamten Kabel anlage über einen längeren Zeitraum
aufrechtzuerhalten.
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Dies ist nur möglich, wenn in den Endverschlüssen der Kabelanlage
ein Mindestöldruck aufrechterhalten bleibt. Daher sperrt man den Ölraum der Endverschlüsse
gegenüber dem Ölraum der Kabelanlage mit Hilfe geeigneter Dichtungen ab und verbindet
die beiden Ölräume mit einem By-Pass über ein Absperrorgan, das im Störungsfalle
geschlossen werden kann. Der während des Absperrens im Endverschluß vorhandene Öldruck
bleibt dann erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Absperrung benachbarter,
mit einem By-Pass verbundener Sperrabschnitte in Rohranlagen, die ein unter einem
Druck stehendes flüssiges Medium enthalten, insbesondere in Hochdruckölkabelanlagen,
ein Absperrorgangzu schaffen, das sich selbsttätig in Abhängigkeit von dem in der
Rohranlage vorhandenen statischen Druck öffnet und schließt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Absperrorgan
aus, bei dem in einem Gehäuse zwei Bohrungen zu einem Absperraum führen, der den
eigentlichen Absperrkörper enthält, mit dem eine der beiden Bohrungen verschließbar
ist.
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Gemäß der Erfindung ist der Absperrkörper unter der Einwirkung des
Druckes in der Rohranlage und unter der Einwirkung einer Feder, die gegen den Druck
der Rohranlage arbeitet, in Richtung auf die verschließbare Bohrung bewegbar gelagert.
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Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Absperrorgan wird also
der Absperrkörper unter dem Einfluß der an ihm angreifenden, entgegengesetzt gerichteten
Kräfte bewegt. Wenn dabei die aufgrund des statischen Druckes des flüssigen Mediums
angreifende Kraft größer ist als die entgegengesetzt wirkende Federkraft, wird das
Absperrorgan geöffnet; wenn dagegen die Federkraft die aufgrund des statischen Druckes
des flüssigen Mediums entgegengesetzt angreifende Kraft überwiegt, wird das Absperrorgan
geschlossen. Das Absperrorgan arbeitet somit selbsttätig in Abhängigkeit von den
Druckverhältnissen. Ein einfacher konstruktiver Aufbau ermöglicht einen wartungsfreien
Betrieb, durch Abdichtung aller für die einwandfreie Funlrtion des neuen Absperrorgans
erforderlichen Teile gegenüber dem Außenraum läßt sich ein korrosionsgeschützter
Aufbau erzielen.
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Es empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung, den Absperrkörper
an dem einen Ende einer bewegbaren Halterung anzuordnen und die verschließbare Bohrung
mit einem an den Absperrkörper angepaßten Ventilsitz auszustatten. Ein einfacher
konstruktiver Aufbau des neuen Absperrorgans wird insbesondere dann erreicht, wenn
als Halterung für den Absperrkörper ein Stempel vorgesehen ist, der an seinem einen
Ende den Absperrkörper trägt und der an seinem anderen Ende einen Bund aufweist,
auf dem eine Druckfeder aufsitzt. Dabei kann der Bund kolbenartig ausgebildet und
nach Art eines Hubkolbens in beispielsweise einem Verbrennungsmotor gegenüber einem
umgebenden Gehäuse abgedichtet sein. Dadurch wird sichergestellt, daß die an dem
Stempel aufgrund des Druckes des flüssigen Mediums angreifende Kraft von der aufgrund
der Druckfeder wirkenden Kraft getrennt ist, so daß beide Kräfte im Sinne der Erfindung
gegeneinander wirken. Einen einfacheren konstruktiven Aufbau erhält man aber dann,
wenn der Absperraum des Absperrorgans mit Hilfe eines Faltenbalges, der einerseits
mit dem Bund des Stempels und andererseits mit dem Gehäuse dicht verbunden ist,
gegenüber dem Außenraum abgedichtet ist. Ein solcher Faltenbalg wird vorzugsweise
konzentrisch zum Stempel angeordnet.
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Als Absperrkörper kommt vorzugsweise eine Kugel in Betracht; in diesem
Fall ist die verschließbare Bohrung mit einem Kugelsitz ausgestattet. Es kommen
jedoch auch anders ausgebildete Absperrkörper infrage, sofern sie zusammen mit der
zu verschließenden Bohrung einen Ventilsitz bilden. Beispielsweise kann der Absperrkörper
kegelförmig ausgebildet sein oder aus einem gummielastischen Material bestehen.
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Weiterhin empfiehlt es sich, den als Halterung für den Absperrkörper
vorgesehenen Stempel über einen Gleitsitz in dem Gehäuse axial zu führen und den
unterhalb dieses Gleitsitzes befindlichen Absperraum und den oberhalb dieses Gleitsitzes
befindlichen,
den Stempel umgebenden Raum über Bohrungen in dem Gehäuse miteinander zu verbinden.
Mit Hilfe dieser Bohrungen wird sichergestellt, daß der in der Rohranlage vorhandene
Druck auf den Bund des Stempels wirkt.
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Um das neue Absperrorgan an unterschiedliche Druckverhältnisse anpassen
zu können, empfiehlt es sich, die Druckkraft der Feder einstellbar auszubilden.
Sofern der Absperraum und der die Halterung, d. h. den Stempel, und die Feder umgebende
Raum mit einer mit dem Gehäuse des Absperrorgans dicht verbundenen Kappe gegenüber
dem Außenraum abgedichtet ist, ist es sinnvoll, zur Einstellung der Druckkraft der
Feder eine gegenüber der Kappe abgedichtete Stellschraube vorzusehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Figur dargestellten
Ausführungsbeispiels des neuen Absperrorgans näher erläutert.
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Das neue Absperrorgan besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse und
dem Stempel 8, an dessen unterem Ende der Absperrkörper 9 in Form einer Kugel gelagert
ist und an dessen oberem Ende der Bund 10 vorgesehen ist, auf dem die Druckfeder
15 aufsitzt. Das Gehäuse 1 weist zwei Bohrungen 2 und 3 auf, die in den Absperraum
4 führen und an die zwei gegeneinander abgeschottete Abschnitte einer Rohranlage,
die mit einem unter einem statischen Druck stehenden flüssigen Medium gefüllt ist,
angeschlossen sind. Auf das Gehäuse ist die Dichtungsplatte 5 aufgeschraubt, die
Abdichtung zwischen dieser Dichtungsplatte und dem Gehäuse erfolgt mit Hilfe des
Dichtungsringes 6. In einer zentrischen Bohrung der Dichtungsplatte ist der Stempel
8 axial geführt, dabei weist der Stempel in diesem Bereich 11 eine Verdickung auf,
die zusammen mit der Bohrung in der'Abdichtungsplatte derart bearbeitet ist, daß
sich ein Gleitsitz des Stempels in der Dichtungsplatte ergibt.
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Konzentrisch zur zentrischen Bohrung der Dichtungsplatte 5 sind mehrere
Bohrungen 14 angeordnet, die den unterhalb des Gleitsitzes angeordneten Absperraum
4 mit dem oberhalb des Gleitsitzes befindlichen Raum, der eigentlichen Steuerkammer
12 des Absperrorgans, verbinden. Diese Steuerkammer 12 wird in radialer Richtung
durch den metallenen Faltenbalg 13 begrenzt, der mit seinem oberen Ende in den Bund
10 des Stempels 8 und mit seinem unteren Ende in die Dichtungsplatte 5 dicht eingesetzt
ist, beispielsweise mit einem Weichlot eingeschwemmt ist.
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Die auf der Oberseite des Bundes 10 des Stempels 8 aufsitzende Druckfeder
15 ist mit Hilfe der Hülse 17 radial geführt, wobei am oberen Ende der Druckfeder
die Plattine 16 aufliegt. Mit dieser Plattine steht die Stellschraube 18 im Eingriff,
die in der Kappe 19 verankert ist und mit der die Vorspannung der Druckfeder 15
eingestellt werden kann. Die Kappe 19, die geschlossen oder offen ausgebildet sein
oder auch die Form eines Bügels haben kann, ist mit Hilfe der Schrauben 20 mit dem
Gehäuse 1 verbunden. Bei Verwendung einer geschlossenen Kappe kann der sich dann
bildende Hohlraum mit einem Korrosionsschutzöl gefüllt werden. In diesem Fall ist
die Stellschraube 18 gegenüber der Kappe 19 und die Kappe 19 gegenüber der Dichtungsplatte
5 abzudichten.
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Die Funktion des neuen Absperrorgans ist dadurch bestimmt, daß die
Steuerkammer 12 gegenüber dem umgebenden Außenraum abgedichtet ist und daß somit
auf den Bund 10 des Stempels 8 zwei Kräfte mit entgegengesetzter Richtung einwirken,
die den Stempel in axialer Richtung zu verschieben suchen. Die eine Kraft ergibt
sich aus dem statischen Druck des in der Rohranlage vorhandenen flüssigen Mediums,
die andere Kraft aus der Druckfeder 15. Die Vorspannung der Druckfeder 15 ist so
eingestellt, daß sich beispielsweise bei Verwendung des
Absperrorgans
in Hochdruckölkabelanlagen bei Unterschreitung eines statischen Druckes von 3 bar
der Stempel nach unten bewegt und damit die Bohrung 3, die an ihrer Mündung in den
Absperraum 4 mit einem Kugelsitz ausgestattet ist, durch die Kugel 9 verschlossen
wird. Damit wird das Überströmen von flüssigem Medium aus dem einen Sperrabschnitt
der Rohranlage in den anderen Sperrabschnitt der Rohranlage unterbunden, so daß
in dem Sperrabschnitt, aus dem das flüssige Medium überfließt, der bei Schließen
des Absperrorgans vorhandene Zustand, also ein Druck von etwa 3 bar, aufrechterhalten
wird.
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Wenn innerhalb der Rohranlage ein größerer statischer Druck als beispielsweise
3 bar vorhanden ist, wird der Stempel 8 nach oben gedrückt und gibt die Bohrung
3 frei. Der Hub des Stempels 8 wird dabei durch das untere Ende der Hülse 17 begrenzt.
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Die Ansprechschwelle des Absperrorgans kann durch Einstellen der Vorspannung
der Druckfeder 15 mit Hilfe der Stellschraube 18 den jeweiligen Verhältnissen angepaßt
werden.
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1 Figur 9 Ansprüche