CH668107A5

CH668107A5 - Kunststoff-absperrventil.

Info

Publication number: CH668107A5
Application number: CH1697/85A
Authority: CH
Inventors: Nichiro Sano
Original assignee: Asahi Organic Chem Ind
Priority date: 1984-04-20
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1988-11-30
Also published as: CA1259977A; JPH017894Y2; IT1184087B; JPS60169467U; GB2159924B; IT8567359A0; US4676268A; IT8553244V0; GB2159924A; GB8507381D0; IT8567359A1; DE3513503A1; DE3513503C2

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein aus einem Kunststoffmaterial bestehendes Absperrventil, das hauptsächlich in Flüssigkeitsleitungen mit grossem Durchmesser verwendet werden kann, wobei die Flüssigkeit Schlamm enthält.

Es ist ein Absperrventil bekannt, bei dem ein Durchgangskanal durch Bewegen eines zylindrischen oder plattenför-migen Ventilschliesskörpers geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Ventilschliesskörper ist hierbei im Ventilgehäuse geführt und dient zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes. Das Absperrventil besteht im wesentlichen aus einem Metall oder einem Kunststoffmaterial. Wenn das

Absperrventil in einer Flüssigkeitsleitung verwendet wird, durch die Schlamm gefördert wird, wird der Ventilschliesskörper von einem elastischen Material, wie zum Beispiel Gummi, bedeckt.

Wenn das Absperrventil aus einem Metall besteht, erfolgt das Bedecken des Ventilschliesskörpers mit dem gummielastischen Material durch Vulkanisieren. Dieses ist an sich zufriedenstellend, es treten aber andere Probleme bei solchen Metallventilen auf, es kann nämlich Rost entstehen und das Gewicht ist grösser als bei einem Kunststoffventil.

Besteht das Absperrventil aus einem Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel starres Polyvinylchlorid, so ergibt sich kein Problem mit Rost und Gewicht, aber das Kunststoffmaterial kann nicht so stark erwärmt werden, dass das vorerwähnte Vulkanisieren eintritt, so dass es schwierig ist, den Ventilschliesskörper mit dem gummielastischen Material so zu überziehen, dass die vulkanisierten Teile einstückig werden. Das bedeutet, dass das gummielastische Material auf den aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Ventilschliesskörper mittels eines Klebemittels befestigt werden muss. Dieses erfordert nunmehr aber spezielle teure Klebemittel und verschiedene Behandlungen des Ventilschliesskörpers, um eine zufriedenstellende Haftung des gummielastischen Materials am Kunststoffmaterial zu gewährleisten. Ohne diese Bedingung kommt es oft vor, dass sich das gummielastische Material infolge der auftretenden Flüssigkeitsdrücke vom übrigen Kunststoffteil des Ventilschliesskörpers abschält und den Durchgangskanal des Ventils verstopft. Auch beim Öffnen des Absperrventils tritt in Folge des Flüssigkeitsdruckes ein Ausdehnen des gummielastischen Materials auf. Ein solches vorerwähntes Abschälen des gummielastischen Materials vom starren Teil des Ventilschliesskörpers tritt auch durch den Reibungswiderstand zwischen dem Ventilschliesskörper und dem Ventilsitz am Ventilgehäuse auf. Hieraus ergibt sich, dass die Abdichtung im Absperrventil vermindert wird.

Es wurden schon verbesserte, aus Kunststoff bestehende Absperrventile vorgeschlagen, bei denen der aus Kunststoff bestehende Ventilschliesskörper durch ein Klebemittel mit einem Metall bedeckt worden ist, worauf das Metall wiederum durch Vulkanisieren mit einem gummielastischen Material bedeckt wurde. Bei einer derartigen Konstruktion des Ventilschliesskörpers hat sich aber herausgestellt, dass die Haftung zwischen dem Metall und dem innen liegenden Kunststoffteil ungenügend ist. Wenn ein starker Schlag auf diese Materialien auftritt, so können sich beide Materialien leicht voneinander trennen. Ein solches Absperrventil hat auch wegen der Rostbildung keine sehr lange Lebensdauer, da sich der Rost mit der Flüssigkeit verbindet und die Metallteile durch Korrodieren bald unbrauchbar werden.

Es wird die Schaffung eines aus einem Kunststoff bestehenden Absperrventils bezweckt, das während einer langen Gebrauchszeit eine hohe Abdichtwirkung zeigt. Das zu schaffende aus einem Kunststoff bestehende Absperrventil soll weiterhin einen solchen Ventilschliesskörper aufweisen, der von einem gummielastischen Material bedeckt ist, wobei beide Teile so intensiv miteinander verbunden sind, dass sie als einstückig zu betrachten sind.

Beim zu schaffenden Absperrventil soll der Ventilschliesskörper so beschaffen sein, dass er die erforderliche Festigkeit und Elastizität aufweist, und dass das gummielastische Material weder durch Reibungswiderstände noch durch Schlageinwirkung vom darunterliegenden Kern abgeschält werden kann.

Die erfindungsgemässe Ausbildung des Absperrventils ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Bei bevorzugten Ausführungsformen besteht das wärmebeständige, starre Vinylchloridharz des Ventilschliesskörpers

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aus chloriertem Polyvinylchloridharz einer solchen Zusammensetzung, dass seine Wärmebeständigkeit nicht unter 100°C liegt. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Ventilschliesskörper hohl ausgebildet wird. Der Ventilschliesskörper kann am unteren Ende sphärisch ausgebildet sein, wobei er einen Durchgangskanal im Zentrum aufweist, der mit dem Hohlraum des Ventilschliesskörpers in Verbindung steht. Das obere Ende des Ventilschliesskörpers kann mit einer Ringnut versehen sein. Die oberen und unteren Enden des gummielastischen Materials können im Durchgangskanal und in der Ringnut eingebettet liegen. Das gummielastische Material kann mit Vorteil ein Styren-Butadien-Gummi, Acrylonitril-Butadien-Gummi, Chloropren-Gummi, Acrylat-Gummi oder Ethylen-Propylen-Terpolymer sein. Die Shore-Härte des gummielastischen Materials kann im Bereich von 60 bis 75 liegen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 2 den Ventilschliesskörper beim Beispiel nach Fig. 1, in vergrösserter Darstellung, im Längsschnitt, und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt.

Beim Beispiel nach Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 1 vorhanden, das aus einem starren Kunststoff besteht, zum Beispiel aus Vinylchloridharz oder Vinylidenfluoridharz. Das Ventilgehäuse 1 hat einen Durchgangskanal 9 und eine Ventilkammer 10, die sich rechtwinklig zur Längsachse des Durchgangskanals 9 erstreckt. In Fig. 1 liegt der Durchgangskanal 9 horizontal, und die Ventilkammer 10 erstreckt sich vertikal.

An beiden axialen Enden des Durchgangskanals 9 befinden sich Befestigungsflansche 4. Am oberen Ende der Ventilkammer 10 befindet sich ein Befestigungsflansch 5. Ein Deckel 8 ist über ein Spindellager 6 am Befestigungsflansch 5 befestigt. Zwischen dem Deckel und dem Spindellager 6 befindet sich ein Stützring 7. Der Deckel 8 ist mittels nicht dargestellten Schrauben und Muttern am Ventilgehäuse 1 befestigt.

Der Ventilschliesskörper 2 besteht aus starrem, wärmebeständigem Vinylchloridharz, das von einem gummielastischen Material 11 umgeben ist, wobei das Harz und das Material 11 durch Vulkanisation einstückig miteinander verbunden sind. Das gummielastische Material 11 kann zum Beispiel Styren-Butadien-Gummi sein. Das starre, hitzebeständige Vinylchloridharz ist chloriertes Polyvinylchloridharz der Zusammensetzung «Typ IV Grad 1», vorhanden in ASTM D-1784, welches Harz eine Wärmebeständigkeit nicht unter 100°C hat.

Das obere Ende des Ventilschliesskörpers 2 ist mit radialen Vorsprüngen 2a und 2a' versehen, die in Führungsrinnen la und la' des Ventilgehäuses 1 verschiebbar sind, so dass sich der Ventilschliesskörper nicht drehen kann, so dass sich also der Ventilschliesskörper nur nach unten und nach oben bewegen kann. Der Boden des Ventilschliesskörpers 2, d.h. das untere Ende des Ventilschliesskörpers 2 ist sphärisch geformt. Der Durchmesser des Ventilschliesskörpers wird seinem oberen Ende zu grösser. Das Neigungsverhältnis liegt bevorzugt im Bereich von 1/10 bis 1/5 (Neigungsverhältnis 1/10 bedeutet hierbei, dass sich auf 10 Millimeter Länge des Ventilschliesskörpers die Kegelmantellinie um 1 Millimeter neigt). Der obere Teil des Ventilschliesskörpers 2 ist im Zentrum mit einem Innengewinde 2b versehen. Im Innern des Ventilschliesskörpers 2 und unterhalb des Innengewindes 2b befindet sich ein Hohlraum 2c. Im Innengewinde 2b sitzt ver-

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schraubbar eine Gewindespindel 3, die die Ventilkammer 10 durchragt.

Der Ventilschliesskörper 2 ist am unteren Ende im Zentrum mit einem Loch 2d versehen, das mit dem Hohlraum 2c in Verbindung steht. Das Loch 2d hat einen Durchmesser, der geringer ist als der des Hohlraums 2c. Der Ventilschliesskörper ist im oberen Bereich mit einer Ringnut 2e versehen. Das Loch 2d und die Ringnut 2e sind nicht unbedingt notwendig, sie sind aber zweckmässig, um das gummielastische Material 11 mit dem übrigen aus Harz bestehenden Teil des Ventilschliesskörpers 2 innig zu verbinden.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie das gummielastische Material 11 den Ventilschliesskörper 2 bedeckt und mit diesem einstückig verbunden ist. Das gummielastische Material 11 kann zum Beispiel Styren-Butadien-Gummi, Acrylonitril-Butadien-Gummi, Chloropren-Gummi, Acrylat-Gummi oder Ethylenpropylen-Terpolymer sein. Die vorerwähnten Materialien haben eine Shore-Härte im Bereich von 60 bis 75. Das gummielastische Material 11 ist gemäss Fig. 2 sowohl im Loch 2d als auch in der Ringnut 2e eingebettet und zusätzlich haftet dieses gummielastische Material 11 noch an der äusseren Mantelfläche des Ventilschliesskörpers 2 durch Vulkanisation an. In Fig. 1 verschliesst der Ventilschliesskörper 2 den Durchgangskanal 9, so dass also das gummielastische Material 11 die Abdichtung gegenüber dem als Ventilsitz dienenden Ventilgehäuse 1 bewirkt. Das gummielastische Material 11 liegt mit einem Vorsprung IIa eingebettet im Loch 2d. Im Zentrum des Vorsprungs 1 la befindet sich ein kleines Durchgangsloch 1 lb, dessen Durchmesser im Bereich von vier Millimeter bis acht Millimeter liegt. Dieses Durchgangsloch IIb steht also mit dem Hohlraum 2c des Ventilschliesskörpers in Verbindung.

Da der Durchgangskanal 9 über dieses Durchgangsloch 1 lb mit dem Hohlraum 2c in Verbindung steht, können Feststoffe und Fremdkörper in der Flüssigkeit, welche sich im Hohlraum 2c und am Gewindeteil 2b sowie an der Spindel 3 angesammelt haben, durch diese Durchgangsbohrung 1 lb in den Durchgangskanal 9 entweichen. Auf diese Weise kann die Schraubverbindung zwischen dem Ventilschliesskörper und der Gewindespindel 3 sauber gehalten werden und an diesen Gewindeteilen tritt keine Abnutzung auf. Aus diesem Grund kann das Öffnen und Schliessen des Ventilschliesskörpers immer leicht durchgeführt werden und die Dichtwirkung des Absperrventils wird für eine lange Zeit aufrechterhalten.

Das Vulkanisieren zwischen dem Ventilschliesskörper 2 und dem gummielastischen Material 11 wird durch Formen des gummielastischen Materials 11 um die Mantelfläche des Ventilschliesskörpers 2 herum und dann durch inniges Verbinden bei einer Temperatur nicht unter 100°C und bei Aufrechterhaltung eines Druckes während einer vorbestimmten Zeit erreicht. Die Adhäsionskraft zwischen dem Ventilschliesskörper und dem gummielastischen Material 11 ist grösser als 10 kg/cm. Sie sind also so intensiv einstückig miteinander verbunden, dass der mit dem gummielastischen Material 11 überzogene Ventilschliesskörper 2 eine lange Lebensdauer aufweist. Diese vorerwähnte adhäsive Flächenkraft gibt die Zugkraft an, die erforderlich ist, um das gummielastische Material in einer Breite von 1 cm von der Man-telfäche des aus Harz bestehenden Ventilschliesskörpers abzuziehen. Das gummielastische Material 11 bedeckt den Ventilschliesskörper an dem in Fig. 2 gezeigten Bereich mit einer gleichmässigen Dicke. Obwohl die Dicke des gummielastischen Materials nicht begrenzt ist, wird sie bevorzugterweise im Bereich von 2 bis 6 mm ausgeführt.

Die Gewindespindel 3 hat einen Abschnitt 3a mit einem Aussengewinde. Dieser Gewindespindelabschnitt 3a ragt durch die Ventilkammer 10 und ist in das Innengewinde 2b

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des Ventilschliesskörpers 2 eingeschraubt. Die Gewindespindel 3 ist im Spindellager 6 so gelagert, dass sie bezüglich des Ventilgehäuses 1 nur drehbar aber nicht in der Achse der Gewindespindel 3 bewegbar ist. Am oberen Ende der Gewindespindel 3 sitzt bezüglich der Spindel 3 drehfest ein Handrad 12. Wird dieses Handrad 12 gedreht, so bewegt sich lediglich der Ventilschliesskörper 2 nach oben oder nach unten.

Anhand der Fig. 3 wird nunmehr das zweite Ausführungsbeispiel erläutert.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass die Gewindespindel 3 einen aus einem Kunststoff material unteren ersten Abschnitt 3b und einem aus einem Metall bestehenden oberen zweiten Abschnitt 3c aufweist. Der erste Spindelabschnitt 3b ist an seinem unteren Ende mit einem Flansch 3d versehen, der in einer Ausnehmung 2f des Ventilschliesskörpers 2 sitzt. Der zweite Spindelabschnitt 3c trägt das Aussengewinde. Der Spindelabschnitt 3c ist innerhalb einer mit Innengewinde versehenen Gewindebüchse 13 verschraubbar. Die Gewindebüchse 13 ist mit dem Handrad 12 drehfest verbunden.

Durch Drehen des Handrades 12 wird die Gewindespindel 3 in Fig. 3 nach oben oder unten bewegt. Der am unteren Ende der Gewindespindel 3 befestigte Ventilschliesskörper 2 wird deshalb ebenfalls nach oben oder unten bewegt und öffnet oder schliesst den Durchgangskanal 9. Bezüglich der Haftung des gummielastischen Materials 11 am übrigen Teil des Ventilschliesskörpers ist kein Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel vorhanden.

Die Erfindung ist nicht auf die Durchleitung von mit Schlamm versehenen Flüssigkeiten begrenzt, sondern kann auch zum Durchleiten eines Feststoffe enthaltenden Gases dienen.

Da das gummielastische Material mit grosser Haftung am übrigen Ventilschliesskörper anhaftet, der aus wärmebeständigem, starrem Vinylchloridharz besteht, wobei dieses Anhaften durch Vulkanisieren erreicht wird, so dass dann das gummielastische Material einstückig mit dem aus Harz bestehenden übrigen Ventilschliesskörperteil verbunden ist, hat der Ventilschliesskörper sowohl die Elastizität des gummielastischen Materials als auch die Formbeständigkeit des im Innern liegenden Harzes. Wenn der Ventilschliesskörper 5 bei einem solchen Ventil verwendet wird, bei dem eine Flüssigkeit mit hohem Druck durchgeleitet wird und wenn dieses Absperrventil geschlossen ist, wird verhindert, dass das gummielastische Material in Umfangsrichtung zusammengedrückt wird und weiterhin wird verhindert, dass das gummi-lo elastische Material einer Schwerkraft unterliegt. Aus diesem Grund kann das gummielastische Material nicht vom übrigen aus Harz bestehenden Ventilschliesskörperteil abgeschält werde. Aus diesem Grund kann das Öffnen und Schliessen des Ventilschliesskörpers immer mit einem 15 geringen Drehmoment am Handrad 12, also leichtgängig, erfolgen.

Beim aus Kunststoff bestehenden Absperrventil gemäss der Erfindung besteht kein Problem hinsichtlich Korrosion wie bei einem aus Metall bestehenden Ventilschliesskörper 20 oder einem solchen Ventilschliesskörper, der teilweise aus einem Kunststoff und teilweise aus einem Metall besteht. Deshalb kann dieses aus Kunststoff bestehende Absperrventil während langer Zeit in einwandfreiem Zustand benützt werden.

25 Da weiterhin die Abdichtfläche dieses Absperrventils vollständig durch die nachdrängende Wirkung des gummielastischen Materials abgedichtet wird, zeigt dieses Absperrventil eine ausgeprägte Abdichtwirkung, besonders bei Flüssigkeiten, die Schlamm enthalten, gar nicht zu sprechen von 30 Flüssigkeiten niedriger Viskosität.

Da auch das gummielastische Material und die Ventilsitzfläche am Ventilgehäuse einer nur geringen Abnutzung unterliegen, kann die Dichtwirkung während einer langen Zeit aufrechterhalten werden.

35 Da weiterhin der Ventilschliesskörper am unteren Ende sphärisch geformt ist, kann die Flüssigkeit entlang der gekrümmten Fläche derart fliessen, dass die Neigung zur turbulenten Strömung verringert wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

668 107 PATENTANSPRÜCHE

1. Kunststoff-Absperrventil, gekennzeichnet durch ein aus einem Kunststoffmaterial bestehendes Ventilgehäuse (1), das mit einem Durchgangskanal (9) und einer Ventilkammer

(10) versehen ist, wobei sich die Ventilkammer rechtwinklig zur Längsachse des Durchgangskanals (9) erstreckt, mit einer die Ventilkammer (10) durchragenden Gewindespindel (3), die drehbar im Ventilgehäuse (1) gelagert ist, wobei die Gewindespindel (3) mit einer Handhabe (12) in Verbindung steht, und mit einem mit der Gewindespindel (3) in Verbindung stehenden Ventilschliesskörper (2), der innerhalb der Ventilkammer (10) bei Drehung der Gewindespindel (3) bewegbar ist, wobei der Ventilschliesskörper (2) den Durchgangskanal (9) öffnet oder schliesst, und der Ventilschliesskörper (2) aus einem wärmebeständigen, starren Vinylchlo-ridharz besteht, das von einem gummielastischen Material

(11) durch Vulkanisation bedeckt ist, so dass es mit dem aus Harz bestehenden Teil des Ventilschliesskörpers einstückig verbunden ist.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmebeständige, starre Vinylchloridharz des Ventilschliesskörpers (2) ein gechlortes Polyvinylchloridharz ist, dessen Wärmebeständigkeit nicht unter 100°C liegt.

3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschliesskörper (2) einen Hohlraum (2c) aufweist, dass der Ventilschliesskörper an seinem unteren Ende sphärisch ausgebildet ist und eine Durchbrechung (2d) aufweist, die mit dem Hohlraum (2c) in Verbindung steht, dass der Ventilschliesskörper weiterhin im oberen Bereich eine Ringnut (2e) aufweist und dass untere und obere Teile des gummielastischen Materials (11) in der Durchbrechung (2d) beziehungsweise in der Ringnut (2e) eingebettet liegen.

4. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gummielastische Material (11) aus Styren-Butadien-Gummi, Acrylonitril-Butadien-Gummi, Chloro-pren-Gummi, Acrylat-Gummi oder Ethylen-Propylen-Terpo-lymer besteht.

5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gummielastische Material (11) eine Shore-Härte im Bereich von 60 bis 75 hat.

6. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (3) einen unteren ersten Spindelabschnitt (3b) und einen oberen zweiten Spindelabschnitt (3c) aufweist, dass der erste Spindelabschnitt (3b) aus einem Kunststoffmaterial besteht und am unteren Ende mit dem Ventilschliesskörper (2) in Verbindung steht, dass der zweite Spindelabschnitt (3c) aus einem Metall besteht und ein Aussengewinde aufweist, das in einer Gewindebüchse (13) verschraubbar ist, die mit der Handhabe (12) verbunden ist (Fig. 3).