DE2363993A1

DE2363993A1 - Mit kunststoff ausgekleidete ventile und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2363993A1
Application number: DE2363993A
Authority: DE
Inventors: Manmohan S Kalsi
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1973-03-20
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-09-26
Also published as: FR2323083B1; US3825030A; JPS49122031A; GB1453752A; FR2323083A1

Description

Die Erfindung betrifft mit Kunststoff ausgekleidete ^'entile und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es ist bereits bekannt, Ventile, die in Berührung mit korrodierend wirkenden Fluden, z.B. bestimmten Chemikalien und Erdölprodukten, kommen, mit Kunststoff auszukleiden< > ITm solche Auskleidungen herzustellen, ist es üblich, einen Spritzvorgang anzuwenden, so daß der Kunststoff an Ort und Stelle in die gewünschte IFona gebracht wird. In manchen !Fällen erweist es sich jedoch als schwierig, die Auskleidung an dem metallischen Werkstoff des Ventils einwandfrei zu befestigen, da der Kunststoff während des Erhärtens nach dem Spritzen schwindet. Ferner kommt in manchen Fällen im Inneren des Ventilgehäuses ein Unterdruck zur Wirkung, der bestrebt ist, die Auskleidung von den ihr benachbarten Metallflächen abzuheben. Bei einem bekannten Verfahren zum Befestigen von Auskleidungen an den Metallteilen eines Ventils werden schwalbenschwanzförmige Nuten benutzt, die sich längs des Innenraums des Yentilgehäuses erstrecken und von dem eingespritzten Kunststoff für die Auskleidung ausgefüllt werden. Zwar ermöglichen es solche schwalbenöchv/anzförmigen Nuten, die Auskleidung an dem Ventilgehäuse zuverlässig zu befestigen, doch ist es kostspielig,

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solche Nuten durch eine maschinelle Bearbeitung odler" eine'n" Gießvorgang zu erzeugen, und in manchen Fällen ist es schwierig, die Nuten in dem Ventilgehäuse in der gewünschten Weise anzuordnen ο

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einer Auskleidung aus Kunststoff versehenes Ventil, bei dem sich die Auskleidung aus Kunststoff an dem Ventilgehäuse auf einfache und billige Weise verankern läßt, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Ventils zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein mit Kunststoff ausgekleidetes Ventil geschaffen worden, das längs des inneren Umfangs des Einlaßendes und des Auslaßendes mehrere in Abständen verteilte Aussparungen aufweist, und bei dem sich in den Endabschnitten mehrere Bohrungen, parallel zur Längs_achse des Ventils von den äußeren Enden, der der Endabschnitte aus durch die durch Abstände getrennten Aussparungen hindurch zu der Ventilkammer erstrecken«, Die Auskleidung der inneren Umfangsfläche des Ventilgehäuses weist damit zusammenhängende Verankerungs— abschnitte auf, die in Eingriff mit den Aussparungen und Bohrungen stehen«, Die Auskleidung besteht aus einem Kunst., stoff₈ der durch einen Spritzvorgang an Ort und Stelle in die gewünschte^ IPorm gebracht wird· Wird der Kunststoff eingespritzt, fließt er durch die Aussparungen und Bohrungen* die von. den Stirnflächen des Ventilgehäuses aus in die Endabschnitte gebohrt worden, sind, so daß der Kunststoff mit der Auskleidung zusammenhängende Verankerungsabschnitte bildet, die an dem Ventilgehäuse zuverlässig befestigt sind» Das Verfahren zum Auskleiden des Ventilgehäuses mit dem Kunststoff umfaßt Maßnahmen, um das Ventilgehäuse so zu gießen, daß die Einlaß- und Auslaßendabschnitte mit mehreren in Abständen verteilten Aussparungen versehen werden, um dann die Endabschnitte mit axialen Bohrungen zu versehen, die sich von den äußeren Enden aus durch die Aussparungen zu der Ventilkammer erstrecken, um

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ORfQlISiAL

Strömungsverbindungen zwischen den Bohrungen und den Aussparungen herzustellen, und um dann den Kunststoff in die Eanäle und Aussparungen einzuspritzen und ihn auf die inneren TJmfamgsflächen der Endabschnitte so aufzubringen, daß er in den End'ab schnitt en eine Auskleidung bildet, die mit dem die Aussparungen und axialen Bohrungen oder Kanäle ausfüllenden Kunststoff zusammenhängt„ Diese Verankerungsanordnung kann bei Hahnventilen, Kugelventilen₉ Schieberventilen und anderen Arten von Ventilen angewendet werden, bei denen ein Ventilgehäuse vorhanden ist, das sich mit den beschriebenen Aussparungen und Längsbohrungen versehen läßt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert₀ Es seigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein mit einer Auskleidung aus Kunststoff versehenes Hanventil\

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in -Fig. 1;

Fig* 5 einen axialen Schnitt durch das Gehäuse des Ventils nach Fig. 1 und 2, in dem der Drehschieber fortgelassen ist, um die Gestalt des Ventilgehäuses vor dem Einspritzen des Kunststoffs erkennbar zu machen %

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3» Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig» 3;

Fig. 6 eine Stirnansicht des Ventilgehäuses nach Fig. 5f ■.

;. 7 einen axialen Schnitt durch den Drehschieber des Ventils nach Fig. 3 bis 6|

Fig. 8 eine Seitenansicht des Drehschiebers nach Fig. ?$ und

Fig. 9 einen axialen Schnitt durch eine weitere Ausführungßform eines mit Kunststoff ausgekleideten Ventile,

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das mit einem Kugelschieber ausgerüstet ist.

In Fig. 1 und 2 erkennt man ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Ventilgehäuse mit einem Einlaßendabschnitt 12 und einem Auslaßendabschnitt 14-, von denen jeder an seinem äußeren Ende einen !Flansch 16 bzw. 18 aufweist, wobei die Plansche mit Bohrungen 20 versehen sind, damit das Ventilgehäuse mit den benachbarten Teilen einer Bohrleitung oder dergleichen verbunden werden kann«. Zwischen den Endabschnitten 12 und 14- liegt eine Gehäusekammer 22, mit der ein sich durch den Endabschnitt 12 erstreckender Einlaßkanal 24 und ein sich durch den Endabschnitt 14 erstreckender Auslaßkanal in Verbindung stehen» An ihrer Unterseite ist die Gehäusekammer 22 durch eine mit dem Ventilgehäuse 10 durch Schrauben 30 verbundene Deckplatte 28 abgeschlossen»

In der Gehäusekamiaer 22 ist ein insgesamt mit $2 bezeichneter Drehschieber gelagert, d©r einen Schaft 34 besitzt, welcher gemäß ]?ig_e 1 nach oben durch eine Öffnung 36 des Ventilgehäuses 10 ragt. An dem von außen zugänglichen oberen Ende des Schaftes 34 ist ein Betätigungsgriff 38 befestigt, damit der Schieber 32 gegenüber den Strömungskanälen 24 und 26 zwischen seiner Öffnungestellung und seiner Schließstellung gedreht werden kann· An dem Schaft 34- ist eine Anschlagplatte 40 befestigt, die mit einem Anschlag 42 zusammenarbeitet, um die Drehung des Schiebers 32 zu begrenzen, der in seiner Mitte einen Strömungskanal 44 aufweist, welcher bei der Öffnungestellung des Schiebers in Strömungsverbindung iait den Kanälen 24 und 26 steht. Alle aus Metall bestehenden !Teile des Ventils, die in Berührung mit den Fluden kommen, welche durch die beschriebenen Kanäle strömen, sind mit einen Kunststoff ausgekleidet fezw. überzogen. Als Kunststoff hui Herstellen dieser Überzüge wird vorzugsweise Polytetrafluoräthylen verwendet₉ wie es unter der gesetzlich, geschützten Bezeichnung "Teflon" erhältlich ist· Jedoch könnte man auch andere - Fluorkohlenstoffpol7merieate für

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die überzüge verwenden, z.B. Mischpolymerisate aus Tetrafluoräthylen und anderen ungesättigten organischen Verbindungen wie Äthylen und Chlortrifluoräthylen. Weiterhin kann man die Überzüge aus solchen synthetischen organischen Kunststoffen erzeugen, die sich im Wege des Spritzens verarbeiten lassen, z.B. aus Polyäthylen, Polypropylen, Vinylpolymerisaten wie Polyvinylchlorid und dergleichen.

Der synthetische organische Werkstoff der Überzüge soll nicht nur der korrodierenden Wirkung von Chemikalien standhalten, sondern auch einen niedrigen Reibungsbeiwert aufweisen«. Bestimmte fluorhaltige Polymerisate, z.B. Polytetrafluoräthylen, haben einen so niedrigen Beibungsbeiwert, daß sie als selbstschmieEende Werkstoffe bezeichnet werden.

Zwar kann die Dicke der überzüge aus dem Kunststoff weitgehend entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gewählt werden, doch hat es sich gezeigt, daß es bei Ventilen mit einer lichten Weite von etwa 50 mm zweckmäßig ist, eine Auskleidung mit einer Dicke von etwa 1,6 bis etwa 3,2 mm zu verwenden, so daß die Teile des Ventils nicht nur elastisch zusammenarbeiten, um eine Abdichtung zu bewirken, sondern daß der gewünschte Schutz gegen die Korrosion des Metalls erzielt wirde

Gemäß Pig. $ bis 6, wo das Ventilgehäuse 10 vor dem Herstellen der Auskleidung dargestellt ist, ist das Ventilgehäuse 10 als Gußteil ausgebildet und so gestaltet, daß es an den Innenflächen der Endabschnitte 12 und 14 mehrere Aussparungen 48 aufweist, die in Umfangsabständen verteilt sind und z„B. einen Durchmesser von etwa 12,7 mm haben. Dieses Gußteil wird von den äußeren Stirnflächen der Plansche 16 und 18 aus mit Längsbohrungen 50 versehen, die sich parallel zur Längeachse des Ventilgehäuses durch die Aussparungen 48 hindurch bis zu der Gehäusekammer 22 erstrecken. Jeder Aussparung 48 ist eine Bohrung 50 zugeordnet, die einen solchen Durchmesser hat, daß der

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Kunststoff sum Herstellen der Auskleidung beim Einspritzen genügend leicht durch die Bohrungen fließen kann» Ein Durchmesser der Bohrungen 50 zwischen etwa 1,6 und etwa 12,7 mot hat sich als zweckmäßig erwiesen.

In die "beiden Enden des Yen til ge haus es 10 sowie in die Ventilkammer 22 werden entsprechend geformte Kerne eingesetzt, woraufhin der Kunststoff in die.durch die Kerne auf ihrer Außenseite abgegrenzte Eohlform eingespritzt wirdj so daß gemäß Figo 1 die Auskleidung 52 deder Innenfläche der Endabschnitte 12 und 14 entsteht. Hierbei fließt der Kunststoff in die Aussparungen 48 und die Bohrungen 50 sowie über Teile der Außenflächen der Flansche 16 und 18.

. 7 und 8 zeigen den Drehschieber 32 vor dem Aufbringen einer Auskleidung bzw» eines Überzugs < > Durch den Hauptkörper des Schiebers 32 erstrecken sich Öffnungen 46₉ die in Verbindung mit dem Strömungskanal 44 des Drehschiebers und seinen Außenflächen stehen. Man kann einen entsprechend geformten Kern in dem Strömungskanal 44 anordnen und dann den Kunststoff so einspritzen, daß er die den Kern umgebende Hohlform ausfüllt und über die Öffnungen 46 zu den Außenflächen des Drehschiebers fließt, um eisen Überzug 54 sowohl auf allen Außenflächen als auch. auf den landen des Strömungskanals 44 zu bilden, damit der metallische Werkstoff des Drehschiebers gegen die Flude geschützt ¥fird_s die durch eine Rohrleitung strömen, in die das Ventil eingeschaltet ist.

Es ist ersichtlich«, daß durch die Erfindung eine aus einem Kunststoff bestehende Auskleidung für ein Ventilgehäuse geschaffen worden ist, die dadurch befestigt ist, daß mit ihr zusammenhängende Teile durch radiale Aussparungen und axiale Bohrungen ragen, welche die Stirnflachen des Ventilgehäuses über die Aussparungen mit der Hauptkammer des Gehäuses verbinden« Die Aussparungen lassen sich leicht in das Ventilgehäuse eingießen, und die Bohrungen können leicht von den Stirnflächen der Flansche 16 und 18 aus

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so gebohrt werden, daß sie die Aussparungen kreuzen und sich bis zu der Hauptkammer des Gehäuses erstrecken. Beim Einspritzen des Kunststoffs tritt der Kunststoff in die Aussparungen und B hrungen ein, um die mit der Auskleidung zusammenhängenden Verankerungsabschnitte zu bilden. Auf diese V/eise wird die Auskleidung zuverlässig an der inneren ümfangsfläche des Ventilgehäuses befestigt,, und es besteht nur eine minimale oder überhaupt keine Gefahr, daß sich die Auskleidung von den aus Metall bestehenden !'eilen des Ventilgehäuses trennt.

Zwar zeigen Fig. 1 bis 8 die Verwendung einer Auskleidung der beschriebenen Art bei einem Ventil bzw. Hahn mit einem allgemein zylindrischen Drehschieber, doch läßt sich die Erfindung auch bei Ventilen anderer Bauart anwenden. Als Beispiel zeigt Fig. 9 eia Ventil 60 mit einem Kugelschieber und einem Ventilgehäuse, das Endabschnitte 62 und 64 aufweist, und in dem ein kugelförmiger Ventilkörper 66 in einer Gehäusekammer 68 drehbar gelagert ist. Mit dem Kugelechieber ist ein Schaft ?() verbunden, der mit einem Griff 72 versehen ist, um zwischen seiner Öffnungsstellung und seiner Schließstellung gedreht werden zu können. Die Endabschnitte 62 und 64- weisen Aussparungen auf und sind mit axialen Bohrungen 72 versehen, welche sich von den äußeren Stirnflächen der Endabschnitte aus durch die Aussparungen 70 hindurch zu der Ventilkammer 66 erstrecken. Der Werkstoff für die Auskleidung 74· wird auf ähnliche Weise mit Hilfe eines Spritzvorgange aufgebracht, wie es bezüglich des Drehschieberventils nach Fig. 1 bis 8 beschrieben wurde.

Ansprüche ι

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Claims

AKSPE Ü CHE

Λ J Mit einem Kunststoff ausgekleidetee Ventil, gekennzeichnet durch einen mittleren Gehäuseabschnitt zum Abgrenzen einer Gehäusekammer (22; 68), einen Einlaßendabschnitt (12; 62).und einen von ihm abgewandten Auslaßendabschnitt (14; 64), die beide in Strömungsverbindung mit der Gehäusekammer stehen, einen in der Gehäusekammer gelagerten Ventilkörper (32; 66), der gegenüber den Endabschnitten zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, mehrere in Umfangsabständen verteilte Aussparungen (48; 70) an den inneren Umfangsflächen des Einlaßendabschnitts und des Auslaßendabschnitts, mehrere Bohrungen (50; 72), die sich innerhalb der Endabschnitte parallel zur Längsachse des Ventils von den äußeren Stirnflächen der Endabschnitte aus mindestens bis zu den in Umfangsabständen verteilten Aussparungen erstrecken, sowie eine Auskleidung (52; 74), welche die inneren, umfangsflächen der Endabschnitte bedeckt und damit ausammenhängende, in den Aussparungen und B hrungen angeordnete Verankerungsabschnitte aufweist, wobei die bzw. (jede Auskleidung und die Verankerungsabschnitte aus einem geformten Kunststoff hergestellt sind.
2. Mit einer Auskleidung aus einem Kunststoff versehenes Ventil, gekennzeichnet durch einen mittleren Gehäuseabschnitt, der eine Gehäusekammer (22; 68) abgrenzt, einen Einlaßendabschnitt (12; 62) und einen von diesem abgewandten Auslaßendabschnitt (14; 64), die in Strömungsverbindung mit der Gehäusekammer stehende StrÖ-mungskanäle (24, 2$) abgrenzen, einen Ventilkörper (32; 66), der in der Gehäusekammer gelagert und gegenüber den Endabschnitten zwischen einer öffnungsstellung und einer .Schließstellung bewegbar ist und einen Durchlaß (44) auf-

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weist, der "bei der Öffnungsstellung in Sluchtung mit den Strömungskanälen steht, mehrere in Umfangsabständen verteilte Aussparungen (48; 70) an den inneren Umfangsflachen des Einlaßendabschnitts und des Auslaßendabschnitts, Bohrungen (50; 72), von denen jeder Aussparung eine zugeordnet ist, und die sich innerhalb der Endabschnitt in axialer Richtung parallel zur Längsachse des ^ventils von den äußeren Szirnflächen der Endabschnitte aus durch die zugehörigen Aussparungen bis zu der Gehäusekammer erstrecken, eine Auskleidung (52; 74) aus einem Kunststoff, welche die inneren Umfangsflächen der die Strömungskanäle abgrenzenden Endabschnitt bedeckt und damit zusammenhängende, in den Aussparungen und B hrungen angeordnete Verankerungsabschnitte aufweist, ^r sowie eine Auskleidung (54) aus einem Kunststoff, welche die innere Umfangsfläche des Ventilkörpers bedeckt, die den Durchlaß abgrenzt.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der V_entilkörper (32) Öffnungen (46) aufweist, die sich von dem Durchlaß (44) aus durch den Hauptkörper des Ventilkörpers erstrecken, sowie durch einen Überzug (54) aus einem Kunststoff, der eine Verkleidung bildet, in die öffnungen hineinragt und sich über die Außenflächen des Ventilkörpers erstreckt.
4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrungen (50; 72) einen Durchmesser von etwa 1,6 bis etwa 12,7 mm haben,,
5. Verfahren, um ein Ventilgehäuse, das einen mittleren &ehäuseabschnitt zum Abgrenzen einer mittleren Gehäusekammer sowie einen Einlaßendabschnitt und einen Auslaßendabschnitt, welche beide in Verbindung mit der Gehäusekammer stehen, aufweist, mit einer Auskleidung zu versehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt so gegossen wird, daß er an dem Einlaßendabschnitt und dem Auslaßendabschnitt jeweils mehrere in Umfangsabständen verteilte Aussparungen erhält, daß der

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Einlaßendabschnitt und der Auslaßendabschnitt mit axialen Bohrungen versehen werden, die sich von den äußeren Strinflächen der Endabschnitte aus mindestens zu den zugehörigen Aussparungen erstrecken, um zu den Aussparungen führende Strömungsverbindungen zu bilden, daß zum Erzeugen einer Auskleidung ein Kunststoff in die Kanäle und Aussparungen und längs der inneren Umfangsflachen der Endabschnitte eingespritzt wird, und daß die aus dem Kunststoff erzeugte Auskleidung zum Aushärten gebracht wird, um in den ,Endabschnitten Auskleidungen zu bilden, die an dem die Aussparungen und axialen Bohrungen ausfüllenden Kunststoff verankert sind»
6. Verfahren, um ein Ventilgehäuse, das einen mittleren Gehäuseabschnitt zum Abgrenzen einer mittleren Gehäusekammer sowie einen Einlaßendabschnitt und einen Auslaßendabschnitt, die beide in Verbindung mit der Gehäusekammer stehen, aufweist, mit einer Auskleidung zu versehen, dadurch gekennzeichnet , daß der ^ehäuseabschnitt so gegossen wird, daß er mehrere in Umfangsabständen über die Innenflächen des Einlaßendabschnitts und des Auslaßendabschnitts verteilte Aussparungen erhält, daß in den Einlaßendabschnitt und den Auslaßendabschnitt axiale Kanäle eingebohrt werden, die sich von den äußeren Stirnflächen der Endabschnitte aus durch die zugehörigen Aussparungen hindurch zu der mittleren Gehäusekammer erstrecken, um Strömungs verb indungen zwischen den Aussparungen und den B_ohrungen zu bilden, daß zum Erzeugen von Auskleidungen ein Kunststoff in die Kanäle, die Aussparungen, die Gehäusekammer und längs der inneren ümfangsflachen der Endabschnitte eingespritzt wird, und daß der die Auskleidungen bildende Kunststoff ausgehäret wird, um in den Endabschnitten Auskleidungen zu bilden, die mit dem die Aussparungen und die axialen Kanäle ausfüllenden Kunststoff zusammenhängen und durch ihn verankert sind.

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