DE3322878A1 - Fernsteuerbare drosseleinrichtung - Google Patents

Description

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P ATElkTAN Wkirf S8ÜK0 -

REGISTERED REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

Gray Tool Company PATENTANWÄLTE

R.-A. KÜHNEN*, mn -in«... Houston, Texas W. lXJDERSCHMIDT«", du. dipi.uiem.

V . S t. A . ^Γ>·"^Α- WACKER*, DHU..-ING., ΠΙΓΙ. -WIRTbCH.-INCi

16 GR13 02 2/li

Fernsteuerbare Drosseleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine fernsteuerbare Drosseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn ein Öl- oder Erdgasbohrloch oder ein vergleichbares tiefes Bohrloch gebohrt wird, wird eine Bohrlochkopfanordnung fortschreitend am Bohrlochmund montiert, um die Bohrstränge des Bohrrohrgehäuses und des Bohrrohres mechanisch zu unterstützen, die in das Bohrloch eingeführt und in diesem aufgehängt werden, um es zu ermöglichen, daß Schlamm und andere Fluide in das Bohrloch eingeleitet werden können, um eine gesteuerte Wiedergewinnung von Fluiden zu ermöglichen, einschließlich der Schneidöle von dem Bohrloch ohne Wasser oder Land in der Nachbarschaft des Bohrlochkopfes zu verschmutzen, um Salz- oder Süßwasser in frühzeitigen Bohrzuständen daran zu hindern, in das Bohrloch zu fließen, und um den unterirdischen Druck zu steuern bzw. zu regeln. Dieser letztgenannte Zweck wird immer wichtiger, wenn das Bohrloch tiefer gebohrt wird. Unterirdische Drücke erreichen üblicherweise in Verbindung mit dem Bohrloch ungefähr 35o bar (5000 p.s.i.) und bei tieferen Bohrlöchern können sie bis zu ungefähr 2000 bar (30.000 p.s.i.) erreichen.

Offensichtlicherweise wäre es nicht durchführbar, ein gesamtes Produktions-, Sammel- und Speichersystem stromabwärts des Bohrlochkopfes zu bauen, das derartig hohe Drücke

BÜRO 6370 OBERURSEL·· BÜRO 8050 FREISINC* ZWEICBÜRO 83*0 PASSAU

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aushalten könnte, insbesondere, wenn sie nicht über eine gewisse Zeit konstant sind, sondern vielmehr etwas unregelmäßig schwanken.

Der Schlüssel zur Lösung dieses Problemes ist, die Bohrlochkopfanordnung mit einem Druckreduzierorgan zu versehen, welches im allgemeinen weiter stromaufwärts als üblicherweise angeordnet ist, jedoch trotzdem im Bereich der unten im Bohrloch angeordneten Absperrorgane. Dieses Druckreduzierorgan sollte bis zu seiner vollständigen Öffnung gesteuert werden können, in welcher es normalerweise nur leicht geöffnet ist, in welcher der relative Öffnungsgrad bis zum maximalen Öffnungsgrad auf die stromaufwärts und stromabwärts vorhandenen Drücke anspricht und welches vollständig geschlossen werden kann. Die Verschleißbedingungen, denen die Sitzflächen und andere Absperrflächen, zwischen welchen die Bohrlochf luide fließen ausgesetzt sind, wenn einderartiges Absperrorgan leicht geöffnet ist, sind extrem. Demgemäß sind derartige Absperrorgane, welche mit dem Wort"Drosseln"bezeichnet werden, gesondert als ein besonderer Untertyp von Absperrorganen entwickelt worden.

Bei fertiggestellten, fördernden Bohrlöchern, die zur Zeit häufig an unzugänglichen Stellen angeordnet sind, ist es mittlerweile üblich, mehrere Bohrlöcher von einem gemeinsamen Steuer- bzw. Regelzentrum aus zu bedienen, welches elektronische, pneumatische und/oder hydraulische Erfassungs-, Anzeige- und Regel- bzw. Steuereinrichtungen zwischen jedem Bohrloch und dem gemeinsamen Steuer- bzw. Regelzentrum aufweist.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Drosseleinrichtung zu schaffen, die während des Bohrens, während der Fertigstellung, der Förderung und der Umrüstung verwendet werden kann, welches fernsteuerbar ist, welches Ausfallsicherungsmöglichkeiten aufweist und welches eine relativ glatte Kennlinie der Betriebscharakteristik über ihre Öffnungsdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird durch Schaffung einer Drosseleinrichtung gelöst, die einen einstellbaren Anschlag zur absoluten Begrenzung ihres Öffnungsgrades aufweist und einen mittels Fluiddruck betätigbaren Kolben, der mit einer Spindel des Absperrorganes verbunden ist, die normalerweise mittels Differenzdruck betätigt wird, um das Absperrorgan vollständig offen zu halten, was durch Anlage der Spindel am Anschlag ermöglicht wird. Eine mechanische Hilfsvorrichtung ist zur Ausführung des Schließvorganges des Absperrorganes vorgesehen und diese Hilfsvorrichtung kann mit einer visuellen Anzeigeeinrichtung versehen sein, von welcher durch Überprüfung der Öffnungsgrad des Absperrorganes abgelesen werden kann. Zur Einstellung des Endanschlages sind fernbetätigbare und am Einsatzort angeordnete mechanische Vorrichtungen vorgesehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt eines typischen Bereiches einer Bohrlochkopfanordnung, beispielsweise einen Teil eines Eruptionskreuzes (christmas tree), der mit einer erfindungsgemäßen Drosseleinrichtung versehen ist,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende vergrößerte Darstellung eines Teiles aus Fig. 1, und

Fig. 3 einen Teilquerschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1. .

In Fig. 1 ist eine Unterbaugruppe 10 dargestellt, die normalerweise einen Zwischenbereich einer größeren Anordnung bilden würde, beispielsweise eines Eruptionskreuzes eines Ölbohrloches, obwohl sie auch bei einer chemischen Verfah-

rensanlage oder ähnlichem verwendet werden könnte, bei der ähnliche Verhältnisse gesteuert bzw. geregelt werden müssen. Im Zusammenhang mit Ölbohrlöchern würde normalerweise eine stromaufwärts angeordnete Fluidleitung abgedichtet und mit der Unterbaugruppe 10 bei den Punkten und 14 verbunden werden, und eine stromabwärts liegende Fluidleitung würde abgedichtet und mit der Unterbaugruppe 10 bei den Punkten 16 und 18 verbunden werden. Die Durchflußmenge, die mittels der eine Drosseleinrichtung bilden- IQ den Untergruppe 10 reguliert wird, wird allgemein durch den stromaufwärtsseitigen ankommenden Pfeil 20 und dem stromabwärtsseitigen herausweisenden Pfeil 22 dargestellt.

Die Drosseleinrichtung 10 weist ein Gehäuse 24 mit einem I^ sich in Querrichtung erstreckenden Einlaßkanal 26 auf, der sich zu einer sich im allgemeinen längserstreckenden, zylindrischen Kammer 28 hin erstreckt/ von der aus ein sich in Längsrichtung erstreckender Auslaßkanal 30

erstreckt. Der Auslaßkanal 30 erstreckt sich durch die on Ausnehmung eines spulenförmigen Teiles 32, welches abgedichtet und mit dem Gehäuse 24 verbunden ist, wobei das spulenförmige Teil 32 ein gesondertes Teil für Her.stellungs- und Montagezwecke bildet.

In der Nachbarschaft des Überschneidungsbereiches zwischen der Kammer 28 und dem Auslaßkanal 30 ist dieser bei 34 mit einem Gewinde versehen und weist eine kegelstumpf förmig sich verjüngende Sitzfläche 36 auf. Eine rohrförmige, austauschbare Drosselhülse 38 ist abgedichtet

go iⁿ diesem Bereich des Auslaßkanales 30 angeordnet. Die Drosselhülse 38 ist aus zwei Gründen austauschbar: Zum einen,um Verschleiß auszugleichen und zum anderen, weil verschiedene Konstruktionen von Drosselhülsen am besten in einem Bohrloch zu verschiedenen Lebensdauerab-

₃g schnitten funktionieren, das heißt während des Bohrens, während der Förderung und während Ausbesserungsarbeiten. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Drosselhülse 38 einen rohrförmigen Drosselkörper 40 auf, der mit

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einem Außengewinde 42 und einer sich verjüngenden Sitzfläche 44 versehen ist. Wenn die Drosselhülse 38 in dem Auslaßkanal 30 angeordnet ist, ermöglichen das Gewinde und die sich verjüngende Sitzfläche 44 eine mechanische Verbindung der Drosselhülse 38 mit dem Auslaßkanal 30 durch Einschrauben in das Gewinde 34 und durch Bildung einer Dichtungseinrichtung mit unmittelbarer Metallberührung auf der Sitzfläche 36. Der Endbereich 46 der Drosselhülse 38 erstreckt sich bis über die Verbindung ^mit dem Auslaßkanal 30 im Gehäuse 24 und erstreckt sich weiter in der Ausnehmung des spulenförmigen Teils 32.

Der stromaufwärts liegende Endbereich der Ausnehmung der Drosselhülse 38 kann am Umfang mit einer Hartmetallaüflage ic 48 versehen sein.

Aus der entgegengesetzten Richtung des Auslaßkanals 30 ragt eine Drosselspindel 56 in die Kammer 28 hinein, welche in einer Spitze 58 im allgemeinen in einem konisch sich verjüngenden Bereich endet. An ihrer Grundfläche, d.h. innerhalb der Kammer 28, geht die Spitze 58 in die Drosselspindel 56 über.

Die Spitze 58 der Drosselspindel 56 ist so ausgebildet ₂p- und angeordnet, daß sie umfangsseitig dichtend an dem gehärteten Sitz 52 der Drosselhülse 38 anliegt. Demzufolge kann die Spitze 58 um ein begrenztes Maß von der Anlagestellung mit der Drosselhülse 38 bei 52 zurückgezogen werden, was einen Durchflußweg durch die Drossel bildet.

Der Auslaßkanal 30 des Gehäuses 24 und die Kammer 28 bilden

zwei angrenzende Bereiche einer Längsausnehmung 96, durch die die Drosselspindel 56 durch das Gehäuse 24 hindurchgeht. Der Endbereich der Ausnehmung 9 6 ist mit einem Innengewinde 98 versehen. Die Drosselspindel 56 ist in der Aus-35

nehmung 96 durch Dichtungsringe 100 abgedichtet gleitgelagert, die bei 102 angeordnet sind und eine Stirnwand der Kammer 28 bilden.

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Das Gehäuse 24 weist eine Einspritzöffnung 108 auf, um beispielsweise Kunststoffmaterial in die Dichtungsringe 100 zu deren Aktivierung oder Regenerierung einspritzen zu können.
5

Eine Stopfbüchsenpackung 110 ist in die Ausnehmung 9 6 bei 112 eingeschraubt, um die Dichtungsringe 100 axial zu verdichten und radial auszudehnen. Diese Stopfbüchsenpackung 110 weist eine äußere Umfangsschulter 113 auf, die auf dem Ende 114 des Gehäuses 24 aufliegt, um die Eindringtiefe der Stopfbüchsenpackung 110 in der Ausnehmung 96 zu begrenzen. Die Stopfbüchsenpackung 110 weist eine zentrale Ausnehmung 116 auf, die die Drosselspindel 56 umfaßt. Die Ausnehmung 96 ist gegenüber der Drosselspindel 56 durch Dichtungsringe 118 abgedichtet, die in entsprechenden, radial sich nach innen öffnenden Nuten in der Ausnehmung 96 angeordnet sind.

Ein Stellgehäuse 120 weist im allgemeinen ein röhrenförmiges spulenartiges Element mit einer Längsausnehmung 122 sowie Endflansche 124 und 126 auf. Der Endflansch ist am Ende 114 des Gehäuses 24 angeklemmt. Die Ausnehmung 122 des Stellgehäuses 120 paßt über den Teil der Stopfbüchsenpackung 110, der sich über die Ausnehmung 96 des Gehäuses 24 erstreckt. Die Stopfbüchsenpackung 110 weist äußere umfangsseitige Nuteinrichtungen auf, die einen Dichtungsring 128 aufnehmen, der einen in die Ausnehmung 122 gesteckten Bereich 130 der Stopfbüchsenpackung 110 abdichtet.

Axial etwas weiter außerhalb von der Anordnung der Stopfbüchsenpackung 110 verjüngt sich die Ausnehmung 96 nach unten, um eine axiale nach innen weisende ringförmige Schulter 132 zu bilden. Diese Wand und die äußere Stirn-

qp. wand 134 des Bereiches 130 der Stopfbüchsenpackung 110 bilden die gegenüberliegenden Enden eines einen Kolben aufnehmenden Zylinders 136, wobei eine Seitenwandflache 138 durch die Wand der Ausnehmung 12 2 gebildet ist.

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Ein Fluidkolben 140 ist gleitbeweglich im Zylinder 136 angeordnet, wobei seine zylindrische äußere Umfangswand 142 in gleitender und abgedichteter Verbindung mit der Seitenwandflache 138 über einen Kolbenring 144 steht. Der Kolben 140 weist ein Endteil 146 auf, das koaxial zum Kopfteil 148 angeordnet ist, aber dabei einen kleineren Durchmesser aufweist. Dieses Endteil 146 weist eine zylindrische äußere Umfangsflache 150 auf.

Der Kolben 140 weist eine Längsausnehmung 152 auf, welche ihrerseits ein Innengewinde 154, Dichtungsringe 156 und eine Aufweitung zur Bildung einer Buchse 158 an ihrem äußeren Ende aufweist.

5 Der äußere Endbereich der Drosselspindel 56 weist ein Gewinde 160 auf, welches in die Ausnehmung 152 des Kolbens 140 eingreift. Axial außerhalb des Gewindes 160 ist die Drosselspindel 56 mit den Dichtungsringen 156 abgedichtet und ein hexagonaler Montagekopf auf der Drosselspindel 56 ist in der Buchse 158 angeordnet.

Daher weist der Zylinder 136 eine axiale Innenkammer 162 auf einer Seite des Kolbens 140 und eine axiale Außenkammer 164 auf der anderen Seite des Kolbens 140 auf. Die Endfläche 150 des Kolbens 140 weist einen größeren Durchmesser als die Drosselspindel 56 innerhalb des Zylinders 136 auf, so daß eine Innenfläche 166 des Kolbens 140 eine größere Fläche als eine Außenfläche 158 aufweist.

OQ Das Stellgehäuse 120 weist eine Fluidöffnung 170, die sich durch das Gehäuse hindurch zur Innenkammer 162 erstreckt, und eine Fluidöffnung 172 auf, die sich von der Außenkammer 164 zur Außenseite hin erstreckt. Beide Fluidöffnungen 170 und 172 sind beim Gebrauch mit entsprechenden Steuerte druckquellen verbunden. Wenn im normalen Fall die Drossel geöffnet werden oder offen bleiben soll, müssen die Steuerdrücke, die auf die gegenüberliegenden Flächen des Kolbens wirken, so große Kräfte erzeugen, daß sie den Kolben

zurückziehen können bzw. ihn in der zurückgezogenen axial nach außen gerichteten Stellung halten.

Die äußere Umfangsfläche 150 des Endteiles 146 des Kolbens 140 ist axial gleitbeweglich in dem nach unten verjüngten zylindrischen Bereich 174 der Ausnehmung 96 außerhalb der Schulter 132 gelagert. In diesem Bereich ist ein Dichtungsring 176 angeordnet, um das Endteil 146 gegenüber der Ausnehmung 96 abzudichten.

Axial außerhalb des sich nach unten verjüngenden Bereiches 174 erweitert sich die Ausnehmung 96 in einen größeren Durchmesser bei einer axial nach außen weisenden ringförmigen Schulter 178, so daß eine Federkammer 180 entsteht, die eine umfangsseitige Seitenwand 181 aufweist, die sich zu dem Endflansch 126 des Stellgehäuses 120 erstreckt.

Die Ringschulter 178 weist einen ringförmigen Fußbereich ng für die Federkammer 180 auf. Ein Fuß.teil 182 für eine Feder ist koaxial in der Federkammer 180 angeordnet. Das Fußteil 182 weist eine innen angeordnete Lagerplatte. und ein außen angeordnetes Endteil 185 auf. Die Lagerplatte 184 weist eine Lagerfläche 186 in Form einer innen 2g liegenden Fläche und eine Schulter 188 in Form einer ringförmigen axialen Außenfläche auf. Wenn das Fußteil 182 soweit wie möglich in die Federkammer 180 hineinreicht, liegt ein ringförmiger äußerer ümfangsbereich 190 der Lagerfläche 186 an der Ringschulter 178 an.

Ein Mittelbereich 122 der Lagerfläche 186 des Fußteiles 182 ist derart angeordnet, daß er mit dem axial äußeren Ende 194 des Kolbens 140 außerhalb des Zylinders 136 in Eingriff steht.

Das Fußteil 182 ist mit dem Kolben 140 oder der Drosselspindel 56 nicht unter Zugspannung verbunden, so daß sich diese Teile relativ zueinander axial bewegen können,

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χ vorausgesetzt sie liegen nicht in Axialrichtung aneinander an.

Der Endflansch 126 des Stellgehäuses 120 ist mittels Bolzen 196 an der Innenseite einer sich radial erstreckenden Platte 19 8 befestigt. Durch eine Umwandung 202 wird ein Gehäuse 200 gebildet, wobei die Umwandung 202 um den Umfang der Platte 198 herum angeordnet ist.

_lq Koaxial zu der Drosselspindel 56 weist die Platte 198 eine Öffnung 204 auf. Demzufolge bildet eine Wand 206 der Platte 198, die sich umfangsseitig um die Öffnung 204 herum er-■ streckt, die axiale äußere Wand der Federkammer 180. In der Federkammer 180 ist koaxial eine Druckschrauben-

, c feder 208 enthalten, deren gegenüberliegende.Enden einerseits an der Platte 198 und andererseits an der Lagerplatte 184 radial außerhalb des Endteils 185 anliegen.

Das Endteil 185 weist eine koaxial nach außen vorragende ' Anzeigestange 210 auf, deren inneres Ende 212 in der Außenwand 214 des Endteiles 185 verschraubt gelagert ist und deren äußerer Bereich 216 sich außerhalb des Gehäuses 200 erstreckt, von wo aus es visuell überwacht werden kann, und zwar entweder durch Direktablesung oder durch eine _j- Fernsensoreinrichtung.

Ebenso ist eine einstellbare Anschlagvorrichtung 218 der Platte 198 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform weist diese eine schneckenradgetriebene Hebeanordnung

auf, deren Grundplatte 220 an der Platte 198 des Gehäuses 3U

200 verbolzt ist und deren axial einstellbare Hebeeinrichtung 222 koaxial und axial nach innen gerichtet durch die Öffnung 204 in die Federkammer 180 hineinreicht. Die Hebeeinrichtung 222 weist einen zylindrischen Körper auf,

der eine mittige Ausnehmung 224 aufweist, durch die hin-35

durch die Anzeigestange frei hindurchverläuft.

Demgemäß weist die Schneckenrad- und Getriebeeinrichtung

226 der Anordnung 218 eine Eingangswelle auf, welche bei Drehung in einer Richtung die Hebeeinrichtung 222 axial nach außen bewegt und bei einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung die Hebeeinrichtung 222 axial nach innen bewegt.

Die Hebeeinrichtung 222 weist ein axiales inneres Ende 228 auf, das als Anschlagfläche für die axiale äußere Stirnwand 214 des Endteiles 185 des Fußteiles 182 dient.

Das Fußteil 182 kann axial nach innen so weit bewegt werden, bis es an dem inneren Anschlag anliegt, der durch den sich verjüngenden Bereich der Ausnehmung 96 gebildet wird. Die Anlage der Stirnwand 214 des Endteils 185 des Fußteiles i[T 182 begrenzt formschlüssig und verhindert eine weitere axial nach außen gerichtete Bewegung des Fußteiles 182 und daher des Kolbens 140, der Drosselspindel 56 und deren Spitze 58.

2Q Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Eingangswelle 230 der Schneckenrad- und Getriebeeinrichtung von der Anordnung aus in zwei Richtungen. Auf einer .Seite ist außerhalb der Umwandung 202 ein Handrad 232 angeordnet. Auf der anderen Seite ist die Welle 230 über ein geeignetes

2g Getriebe 234, wie beispielsweise über eine Kettenradverbindung mit Gehäuse, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Morse "DRC", Modell TL 5018 im Handel erhältlich ist,mit einem Motor irgendeines geeigneten Typs verbunden, wie beispielsweise einem Fluidmotor, der mittels Luft oder

oQ einem anderen Gas oder mittels eines Hydraulikfluides oder einer anderen Flüssigkeit angetrieben wird, oder ein Elektromotor oder ähnliches, die vorzugsweise in üblicher Weise mit einer Einrichtung zur Betätigung und Steuerung von einer Fernsteuerstation aus versehen ist.

Demgemäß läßt sich das maximale Maß bis zu dem das Drosselventil geöffnet werden kann, von vollkommen geschlossener Stellung bis zu verschiedenen Öffnungsstellungen entweder

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manuell durch Rotationsbewegungen des Handrads oder durch motorische Bewegungen der Welle 230 einstellen. Die Hebevorrichtung weist daher einen einstellbaren Kolbenanschlag auf. Neben der Ausbildung als Schneckenrad- und Getriebeeinrichtung kann dieser einstellbare Anschlag auch von einer hydraulisch betätigten Hebeanordnung, einer pneumatisch betätigten Hebeanordnung, einer stufenweise betätigbaren Kolbeneinrichtung, einem Elektromotor oder einer anderen einen Kolben einstellbar lagernden und Steuer- bzw. regelbar bewegbaren Einrichtung betätigt werden.

Im Betrieb wird eine Steuerflüssigkeit an den Kolben 140 durch die Fluidöffnung 170 und 172 hindurch angelegt, wobei dann der Kolben 140 über das Fußteil 182 nach außen in Anlage mit dem Kolbenanschlag 228 gebracht wird. Dieser Vorgang zieht die Drosselspindel 56 axial nach außen durch die Dichtungsringe 100 hindurch und ermöglicht der Bohrlochflüssigkeit durch die Drosselbohrung hindurchzufließen, was dadurch erreicht wird, daß die Spitze 58 gleichzeitig von ihrem Sitz in der Drosselhülse 38 weggezogen wird; die Bohrlochflüssigkeit tritt dann durch den Auslaßkanal 30 aus.

Falls Druck durch die innere Fluidöffnung 170 entweicht, 2g ist für einen ausfallsicheren Betrieb die Drosselspindelspitze 58 derart belastet, daß sie in der Drosselhülse 38 aufgrund von Differenzdrücken quer zur Dichtfläche der Drosselhülse 38 in dieser verbleibt. Zusätzliche Kraft, um die Spitze 58 in ihrer Lage festzuhalten, wird dadurch QQ erzeugt, daß Fluiddruck durch die Fluidöffnung 172 aufrechterhalten wird, die auf die Kolbenfläche in der äußeren ■ Kammer wirkt. Die Druckschraubenfeder 208, die zwischen der Lagerplatte 184 und der Wand 206 der Platte 198 wirkt, ist so ausgelegt, daß sie die Spitze 58 in dem Fall, daß der gg Bohrlochflüssigkeitsdruck bzw. der Steuerdruck nicht ausreicht, um eine genügende Kraft auszuüben, in der vorgesehenen Lage festlegt.

Die Vorrichtung 10 schafft somit eine zuverlässige Positionierung der Drosselspitze und ein tolerierbares Öffnungsmaß auch bei Fernsteuerung. Daher kann die Drosseleinrichtung 10 in ein Notabschaltsystem miteinbezogen werden, wobei sie das erste Teil bildet, das schließt und dadurch das Drosseln von stromaufwärts liegenden Drosselorganen vermieden wird. Die Drosseleinrichtung kann geöffnet und ausfallsicher geschlossen werden, wie dies zuvor beschrieben worden ist, und zwar in der gleichen Weise

ig wie dies bei Absperrschiebern üblich ist, die mit automatischen hydraulischen Betätigungseinrichtungen versehen sind. Mittels einer richtigen sachgemäßen Instrumentierung der Drosseleinrichtung 10 kann das Steuerarmaturenbrett in der Fernbedienungsstelle für eine Öffnungseinstellung,

,,- Öffnungs- und Schließvorgänge und für Ausfallssicherungsbedienungen ausgerüstet werden. Das Steuer- bzw. Regelsystem kann einen konstanten Auslaßdruck oder eine konstante Durchflußgeschwindigkeit aus der Drosseleinrichtung 10 einstellen.

Wie bei anderen Drosseleinrichtungen, wie beispielsweise

der Drosseleinrichtung PBS der Firma Gray Tool Co., .kann die Drosseleinrichtung 10 austauschbar mit einer Vielzahl von verschiedenen Spitzen zur Anpassung der Drosseleinrich-„c tung 10 an ihre verschiedenen Funktionsweisen versehen werden, wie beispielsweise als Förderdrossel, als Schlammpumpendrossel (mud pump in choke), als Totpump-Leitungsdrossel (kill manifold choke) oder als Bohrdrossel oder dgl.

Ein typisches Einsatzgebiet der Drosseleinrichtung 10 ist beispielsweise der Druckbereich von 350 bis 2000 bar (5000 bis 30.000 p.s.i.), wobei die Auslaßöffnungen je nach Einsatzdruck zwischen ungefähr 3 8 mm bis ungefähr

76 mm (1 1/2 bis 3") einstellbar sind. 35

vi3 Leerseite

Claims (10)

KÜHNEN & .WACKER;: REGISTERED REPRESENTATIVES BEFORK THE EUROPEAN PATENT OFFICE Gray Tool Company PATENTANWÄLTE R.-A. KÜHNEN*, Din. INC;. Houston, Texas W. UIDERSCHMIDT**, dr., diim chem. P.-A. VVACKER*, dipl-inc;., Din wirtm ii.-ini; V.St.A. 16 GR13 02 2/ze Patentansprüche

1. Fernsteuerbare ausfallsichere Drosseleinrichtung, gekennzeichnet durch:

eine Gehäuseeinrichtung (24) mit einem darin angeordneten Fluidkanal, der eine Einlaßkanaleinrichtung (26) und eine Auslaßkanaleinrichtung (30) aufweist,

eine Einrichtung zur Bildung eines ringförmigen Drosselsitzes (36) in einem Zwischenbereich des Fluidkanales innerhalb der Gehäuseeinrichtung '(24),

eine Drosselspindel (56) mit einer Spitze (58), wobei die Drosselspindel (56) abgedichtet durch die Gehäuseeinrichtung (24) hindurchverläuft und dabei den Fluidkanal kreuzt und die Spitze (58) in der Nachbarschaft des Drosselsitzes (36) anordnet, wobei die Spitze (58) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie mit der Sitzflächeneinrichtung zusammenwirkt und dabei eine schließbare, in ihrer Größe einstellbare Öffnung zur Steuerung des Fluidflusses von der Fluid-Einlaßkanaleinrichtung (26) zur Fluid-Aitslaßkanaleinrichtung (30) bildet,

wobei die Drosselspindel (56) eine Einrichtung aufweist,

BÜRO 6370 OHERlJRSni.·· IiORO 80S0 I-REISINC' ZWEIGBÜRO 83Λ) PASSAU

UNDENSTKASSE 10 SCHNECCSTR ASSE 3-5 LUPW1CSTRASSE 2

TEL. 06171'56849 TEL. 08!t>l/C2091 TEL. 0851/36616

TELEX 4186343 real d TELEX 526547 pawa ti

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ι die einen Kolben (140) bildet und wobei die Gehäuseeinrichtung (24) eine Einrichtung aufweist, die einen Zylinder (36) bildet, in welchem der Kolben (140) gleitbeweglich und abgedichtet enthalten ist,

p- und wobei entsprechende Fluidöffnungen (170, 172)

vorgesehen sind, die mit dem Zylinder (136) an beiden Seiten des Kolbens (140) in Verbindung stehen, so daß Fluiddruck an jede oder an beide Seiten des Kolbens (140) angelegt werden kann, um die Drossel_in spindel (56) vorzuschieben oder zurückzuziehen und

dadurch die effektive Größe der Öffnung der Drosseleinrichtung einzustellen,

durch eine einstellbare Anschlageinrichtung (218)

, _ mit einer Basis (224), die bezüglich der Gehäuseein-Ib

richtung (24) festgelegt ist und welche ein axial einstellbar positionierbares Hubteil (222) mit einer Schulter zur Bildung eines Anschlages aufweist, wobei eine Einrichtung zur axialen Einstellung des OQ Anschlags des Hubteils (222) bezüglich der Gehäuseeinrichtung (24) vorgesehen ist,

wobei die Drosselspindel (56) derart angeordnet ist, daß sie bei maxiamaler Auslenkung gegen den Anschlag

„,- anliegt, wobei dieser eine einstellbare Begrenzung gegen eine weitere Auslenkung der Drosselspindel (56) bildet und daher eine formschlüssige Begrenzung der Größe der Öffnung der Drosseleinrichtung (10), wobei der Kolben (140) einen Endbereich (146) auf-

_on weist, der sich axial in den Außenbereich des

Zylinders (136) durch einen ringförmigen Hals erstreckt, der· in der r.ängsausnehmung (96) der Gehäuseeinrichtung (24) angeordnet ist,

durch eine Einrichtung, die eine Federkammer (180) in der Gehäuseeinrichtung (24) bildet, wobei sich der ringförmige Hals in die Federkammer (180) öffnet, und wobei ein Fußteil (182) in der Federkammer (180)

angeordnet ist, wobei eine Einrichtung eine äußere Stirnwand (206) für die Federkammer (180) aufweist, und eine Druckschraubenfeder (208) zwischen dem Fußteil (182) und der äußeren Stirnwand (206) mit diesen in Anlage angeordnet ist, wobei die Druckschraubenfeder (208) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie durch axial nach innen gerichteten Druck auf den Endbereich (14 6) des Kolbens (140) die Drossel in Richtung auf die geschlossene Stellung mit einer Kraft belastet, und

wobei die Drosselspindel (56) derart angeordnet ist, daß sie gegen den Anschlag durch Anlage des Endteiles (146) des Kolbens (140) an dem Fußteil (182) und durch Anlage des Fußteiles (182) mit dem Anschlag an diesen angelegt ist.

2. Fernsteuerbare Drosseleinrichtung, gekennzeichnet durch:

eine Gehäuseeinrichtung (24) mit einer Längsaus-

nehmungseinrichtung (96), die eine Fluideinlaßkanaleinrichtung (26), die mit der Längsausnehmungseinrichtung (96) seitlich in Verbindung steht, und Og eine Fluid-Auslaßkanaleinrichtung (30) an einem ihrer Enden aufweist, wobei eine Kammer (28) innerhalb der Gehäuseeinrichtung (24) angeordnet ist und die Fluid -Einlaßkanaleinrichtung (26) und die Auslaßkanaleinrichtung (30) verbindet,

eine Drosselspindel (56), die in die Kammer (28) durch das äußere Ende der Längsausnehmungseinrichtung (96) vorragt, wobei eine Drosselsitzeinrichtung (52) in der Kammer (28) für die Auslaßkanaleinrichtung (30) vorgesehen ist, und wobei eine Spitzeneinrichtung (58) auf der Drosselspindel (56) innerhalb der Kammer (28) vorgesehen ist, die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie mit der Drosselsitz-

einrichtung (52) zur Bildung einer verschließbaren, in ihrer Größe einstellbaren Öffnung zur Steuerung des Fluidflusses von der Fluid-Einlaßkanaleinrichtung (26) zur Fluid-Auslaßkanaleinrichtung (30) zusammenwirkt,

wobei die Drosselspindel (56) eine Einrichtung zur Bildung eines Kolbens (140) aufweist und wobei die Gehäuseeinrichtung (24) eine Einrichtung zur BiI-dung eines Zylinders (136) aufweist, in welchem der Kolben (140) gleitbeweglich und abgedichtet angeordnet ist, wobei entsprechende Fluidöffnungen (170, 172) vorgesehen sind, die mit dem Zylinder (136) an beiden Seiten des Kolbens (140) verbunden sind, so daß Fluiddruck entweder an einer oder an beiden Seiten des Kolbens (140) angelegt werden kann, um die Drosselspindel (56) auszufahren oder zurückzuziehen und dadurch die wirksame Größe der Drosselöffnung einzustellen,

eine einstellbare Anschlageinrichtung (218) mit einer Basis bzw. Grundplatte, die bezüglich der Gehäuseeinrichtung (24) befestigt ist und welche ein axial einstellbares Hubteil (222) mit einer Schulter zur Bildung eines Anschlages aufweist, wobei eine Einrichtung zur axialen Einstellung des Hubteilanschlages relativ zur Gehäuseeinrichtung (24) vorgesehen ist, und

wobei die Drosselspindel (56) derart angeordnet ist, daß sie gegen den Anschlag anliegt, wenn sie maximal ausgelenkt ist, so daß der Anschlag eine einstellbare Begrenzung gegen eine weitere Auslenkung der Brosselspindel (56) und daher eine formschlüssige Begrenzung der Größe der Dros:-t_löffnung bildet.

3. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (140) einen Endbereich (146) aufweist, der sich axial aus dem Zylinder (136) durch einen ringförmigen, halsartig sich verengenden Bereich herauserstreckt, der in der Längsausnehmung

(96) der Gehäuseeinrichtung (24) angeordnet ist,

daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine Federkammer (180) in der Gehäuseeinrichtung (24) aufweist, wobei der ringförmige halsartig sich verengende Bereich sich in die Federkammer (180) öffnet, wobei ein Fußteil (182) in der Federkammer (180) angeordnet ist, wobei eine Einrichtung eine äußere Stirnwand (206) für die Federkammer (180) aufweist, wobei eine Druckschraubenfeder (208) zwischen dem Fußteil (82) und der äußeren Stirnwand (206) mit diesen in Anlage befindlich angeordnet ist und wobei die Druckschraubenfeder (208) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie durch Druck axial nach innen auf den Endbereich (146) des Kolbens (140) die Drossel in Richtung auf ihre geschlossene Stellung mit einer Kraft belastet, und

daß die Drosselspindel (56) derart angeordnet ist, daß sie durch Anlage des Endbereiches (146) des Kolbens (140) an dem Fußteil (182) und durch Anlage des Fußteiles (182) an dem Anschlag gegen diesen drückt.

4. Drosseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Anschlageinrichtung und die Drosselspindel (56) ohne zwischen ihnen wirkender Zugverbindung angeordnet sind.

5. Drosseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubteil (222) eine Einrichtung aufweist, die mit einer Längsausnehmung (204) durch das Hubteil (222) hindurch versehen ist,

und daß das Fußteil (182) mittig mit einer Stellungsanzeigestange (210) versehen ist, die sich durch die Längsausnehmung (204) im Hubteil (222) durch diese hindurch erstreckt.

6. Drosseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur axialen Einstellung des ,Q Anschlages des Hubteiles (222) relativ zur Gehäuseeinrichtung (24) eine seitlich vorragende Eingangswelle (130) aufweist, welche je nach Betätigungsrichtung das Hubteil (222) entweder axial nach innen oder axial nach außen bewegt und

daß eine Einrichtung auf der Eingangswelle (230) vorgesehen ist, mittels der die Eingangswelle (230) zur Einstellung des Anschlages umschaltbar betätigbar ist.

7. Drosseleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (230) für eine Betätigung durch Drehung angeordnet ist und daß die Einrichtung zur umschaltbaren Drehung der Eingangs-

_,_ welle (130) sowohl ein Handrad (232) zum manuellen Drehen der Welle (230) als auch einen Motor zum mechanischen Drehen der Welle (230) aufweist.

8. Drosseleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein pneumatisch betätigbarer Motor ist.

9. Drosseleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein hydraulisch betätigbarer Motor ist.

10. Drosseleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein elektrisch betätigbarer Motor ist.