-
Die Erfindung betrifft ein Schmelzeventil zur Führung einer Polymerschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Ein gattungsgemäßes Schmelzeventil zur Führung einer Polymerschmelze ist aus der
DE 198 24 902 A1 bekannt.
-
In chemischen Anlagen zur Verarbeitung von Polymeren ist es allgemein bekannt, an verschiedenen Positionen der Anlagenführung Schmelzeventile einzusetzen, die einen Schmelzestrom je nach Stellung in einem bestimmten Anschlusskanal leiten. Derartige Schmelzeventile werden bevorzugt zur Unterbrechung einer Produktion benötigt, bei welcher der Schmelzestrom wahlweise der Produktionsstelle oder einem Ablass zugeführt wird. Hierzu weisen die bekannten Schmelzeventile zumindest einen Schmelzeinlass, einen Schmelzauslass und einen Schmelzablass auf, wie über zumindest ein bewegliches Stellmittel wahlweise miteinander gekoppelt werden können. So lässt sich der Schmelzeinlass mit dem Schmelzauslass oder wahlweise mit dem Schmelzablass verbinden.
-
Bei dem bekannten Schmelzeventil sind der Schmelzeinlass, der Schmelzauslass und der Schmelzablass an einem Gehäuse ausgebildet. Im Innern des Gehäuses ist ein bewegliches Stellmittel in Form eines Hahnkükens vorgesehen, der einen Verbindungskanal enthält. Durch eine Drehbewegung des Stellmittels innerhalb einer Führungsbohrung des Gehäuses lässt sich der Verbindungskanal derart positionieren, dass entweder der Schmelzeinlass mit dem Schmelzauslass oder Schmelzeinlass mit dem Schmelzablass verbunden ist.
-
Bei dem bekannten Schmelzeventil ist es erforderlich, dass das Gehäuse und das Stellmittel passgenau zueinander gefertigt sind, damit einerseits keine Schmelze zwischen dem Gehäuse und dem Stellmittel gelangt und andererseits eine Beweglichkeit des Stellmittels innerhalb des Gehäuses gewährleistet ist. Um das im Innern des Gehäuses angeordnete Stellmittel zu betätigen, sind zusätzliche Betätigungseinrichtungen erforderlich, die seitlich an dem Gehäuse angebracht sind und mit denen im Innern angeordneten Stellmittel gekoppelt sind.
-
Grundsätzlich sind jedoch auch andere Bauarten von Schmelzeventilen im Stand der Technik bekannt, bei welchem das Stellmittel an einer Außenfläche des Gehäuses gehalten ist. So geht beispielsweise aus der
DE 42 38 330 A1 ein Schmelzeventil hervor, bei welchem an einer äußeren Begrenzungsfläche eines Gehäuses verschiebbares Stellmittel gehalten ist. Das Stellmittel weist eine Gleitplatte auf, die zumindest einen Verbindungskanal aufweist, der über die Begrenzungsfläche je nach Stellung des Stellmittels mehrere Schmelzekanäle in dem Gehäuse verbindet. Das Stellmittel ist innerhalb einer Trageinrichtung gehalten, die seitlich an dem Ventilgehäuse angeordnet ist.
-
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Schmelzeventil der gattungsgemäßen Art möglichst kompakt auszuführen.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein gattungsgemäßes Schmelzeventil zu schaffen, dass eine hohe Funktionssicherheit in allen Betriebssituationen bietet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das bewegliche Stellmittel durch ein hohlzylindrisches Gehäuse gebildet ist, das drehbar an einem Anschlusszapfen gehalten ist.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
-
Die Erfindung löst sich von dem Vorbehalt, dass die Anschlüsse eines Schmelzeventils an einem stationären Gehäuse ausgebildet sein müssen. Im Gegenteil verlässt die Erfindung das bekannte Grundprinzip einer Ventiltechnik, bei welcher das Gehäuse stets starr gehalten ist. Das erfindungsgemäße Schmelzeventil basiert auf einem stationären Anschlusszapfen, an dessen Umfang ein Gehäuse drehbar gelagert ist. Die Anschlüsse lassen sich an dem Anschlusszapfen und am Gehäuse verteilen, wobei eine am Gehäuse vorgesehener Anschluss in seiner Lage variiert.
-
Um das Einpassen des Gehäuses am Umfang des Anschlusszapfens ohne aufwändige Fertigungsverfahren herstellen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher das Gehäuse ringförmig ausgebildet ist und einen einseitigen axialen Klemmschlitz mit einem Klemmmittel aufweist, durch welches das Gehäuse am Umfang des Anschlusszapfens druckdicht geklemmt ist. Der Klemmschlitz ermöglicht ein passgenaues Abstimmen des Innendurchmessers des Gehäuses auf den Außendurchmesser des Anschlusszapfens. Durch verstellbare Klemmmittel können dabei die zur Dichtheit erforderlichen Klemmkräfte erzeugt werden, wobei eine Feinregulierung für die Betätigung der Verstellung des Gehäuses möglich ist.
-
Da derartige Schmelzeventile oft als sogenannte Spülventile eingesetzt werden, um einen Produktionsablauf kurzzeitig zu unterbrechen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Schmelzeinlass an einem Ende des Anschlusszapfens und der Schmelzauslass am gegenüberliegenden Ende des Anschlusszapfens ausgebildet sind, die durch mehrere Schmelzkanäle innerhalb des Anschlusszapfens und mehrere Zapfenöffnungen am Umfang des Anschlusszapfens mit einem Schmelzverteilungssystem innerhalb des Gehäuses verbunden sind. So können die Hauptanschlüsse des Schmelzeventils stationär an dem Anschlusszapfen ausgebildet sein.
-
Zur wahlweisen Schmelzeführung ist des weiteres vorgesehen, dass das Schmelzverteilungssystem des Gehäuses aus einem sich zwischen den Zapfenöffnungen erstreckenden Verbindungskanal und einem einer der Zapfenöffnungen zugeordneten Ablasskanal gebildet ist, wobei der Ablasskanal mit dem Schmelzablass am Gehäuse verbunden ist. So können durch eine Drehbewegung des Gehäuses alternativ der Verbindungskanal oder der Ablasskanal genutzt werden, um die Schmelze in dem Gehäuse zu führen.
-
Um eine durch Klemmung gleichmäßige Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Anschlusszapfen zur erhalten, ist die Weiterbildung vorgesehen, bei welcher der Ablasskanal und der Verbindungskanal gegenüberliegend in dem Gehäuse ausgebildet sind. Insoweit ist der Klemmschlitz bevorzugt um 90° versetzt zu dem Ablasskanal oder dem Verbindungskanal an dem Gehäuse ausgebildet.
-
Um den am Schmelzeinlass kontinuierlich zugeführten Schmelzstrom möglichst nicht beim Umschalten des Spülventils zu unterbrechen, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Ablasskanal und der Verbindungskanal in einem Mündungsbereich innerhalb des Gehäuses zwischen sich einen Trennsteg mit einer Stegbreite bilden, die kleiner ist als eine der Zapfenöffnungen am Anschlusszapfen. Damit lassen sich auch kurze Schaltwege bzw. Drehwinkel realisieren, so dass die Zapfenöffnung beim Übergang der Schaltstellungen kurzzeitig mit beiden Kanälen im Gehäuse verbunden ist.
-
Zur vereinfachten Bedienung des Schmelzeventils ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher an dem Gehäuse ein Bedienungshebel auskragend gehalten ist, durch welchen das Gehäuse manuell am Umfang des Anschlusszapfens drehbar ist. Die Positionen des Gehäuses können dabei durch äußere Anschläge gewährleistet sein, die dem Bedienungsheben zugeordnet sind.
-
Zur Fixierung des Anschlusszapfens ist dieser bevorzugt durch zwei mit Abstand zueinander angeordneten Zapfenhalter gehalten, wobei das Gehäuse zwischen den Zapfenhaltern angeordnet ist.
-
Zur Aufnahme eines Heizmantels ist das Gehäuse bevorzugt zylindrisch ausgebildet. Der Heizmantel besitzt den besonderen Vorteil, dass durch Veränderung der Temperatur unter Nutzung der Wärmeausdehnung die Beweglichkeit des Gehäuses sichergestellt werden kann.
-
Zur Integration in eine polymerverarbeitende Anlage ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Anschlusszapfen am Umfang des Schmelzeeinlasses ein Einschraubgewinde um am Umfang des Schmelzauslasses einen Befestigungsflansch aufweist. So lässt sich das Ventil unmittelbar in vorhandene Bauteile leicht integrieren.
-
Zur Erhöhung der Standzeit ist desweiten vorgesehen, dass das Gehäuse im Kontaktbereich zum Anschlusszapfen eine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann hierbei einen Verschleißschutz und auch ein Gleitmittel aufweisen.
-
Das erfindungsgemäße Schmelzeventil wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
-
Es stellen dar:
-
1 schematisch eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schmelzeventils
-
2 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
-
3 schematisch eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schmelzeventils
-
4 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schmelzeventils
-
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schmelzeventils in mehreren Ansichten gezeigt. In der 1 ist das Schmelzeventil in einer Längsschnittansicht und in 2 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
-
Das Schmelzeventil weist einen zylindrischen Anschlusszapfen 2 auf, der an beiden Enden hohlzylindrisch ausgeführt ist und an einem Ende einen Schmelzeeinlass 4 und am gegenüberliegenden Ende einen Schmelzeauslass 5 aufweist. Der Anschlusszapfen 2 ist durch zwei in Abstand zueinander angeordnete Zapfenhalter 13.1 und 13.2 gehalten. Zwischen den Zapfenhaltern 13.1 und 13.2 ist ein ringförmiges Gehäuse 1 angeordnet. Das Gehäuse 1 ist als bewegliches Stellmittel 3 ausgeführt und drehbar an dem Anschlusszapfen 2 gehalten.
-
Wie insbesondere aus der Darstellung in 2 hervorgeht, weist das Gehäuse 1 hierzu einen axialen Klemmschlitz auf, dem ein Klemmmittel 12 zugeordnet ist. Das Klemmmittel 12 könnte beispielsweise durch ein oder mehrere Schraub- und Federelemente gebildet sein, so dass durch Verstellung des Klemmmittels 12 das hohlzylindrische Gehäuse 1 am Umfang des Anschlusszapfens 2 geklemmt wird. Die Klemmung des Gehäuses 1 am Umfang des Anschlusszapfens 2 ist dabei derart eingestellt, dass eine Drehbewegung zur Verstellung des Gehäuses 1 am Umfang des Anschlusszapfens 2 möglich ist. Hierzu ist dem Gehäuse 1 ein Bedienungshebel 17 zugeordnet.
-
Wie aus den Darstellungen in 1 und 2 hervorgeht, enthält das Gehäuse 1 ein Schmelzverteilungssystem bestehend aus einem vertikal ausgerichteten Ablasskanal 10 und einem horizontal ausgerichteten Verbindungskanal 9. Der Verbindungskanal 9 erstreckt sich zwischen zwei am Umfang des Anschlusszapfens ausgebildete Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2, die jeweils über einen zugeordneten Schmelzekanal 6.1 und 6.2 mit dem Schmelzeeinlass 4 und dem Schmelzeauslass 5 verbunden sind. Der Verbindungskanal 9 mündet mit beiden Enden im Innern des Gehäuses 1 korrespondierend zu den Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2 am Umfang des Anschlusszapfens.
-
Der Ablasskanal 10 ist mit dem Schmelzablass 8 am Umfang des Gehäuses 1 verbunden. Dabei durchdringt der Ablasskanal 10 das Gehäuse komplett, wobei die Zapfenöffnung 7.1 am Umfang des Anschlusszapfens 2 und der Ablasskanal 10 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und je nach Stellung des Gehäuses 1 zusammenwirken.
-
Der Ablasskanal 10 und der Verbindungskanal 9 sind in dem Gehäuse 1 um 180° versetzt zueinander angeordnet, so dass sie mit ihren Mündungen gegenüberliegend in dem Gehäuse 1 ausgebildet sind. Der Klemmschlitz 11 ist um 90° versetzt am Umfang des Gehäuses 1 ausgebildet, so dass die im Gehäuse 1 ausgebildete Mündungen des Ablasskanals 10 oder des Verbindungskanals 9 druckdicht mit den Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2 des Anschlusszapfens 2 verbunden werden.
-
Die im Innern des Gehäuses 1 vorgesehene Klemmfläche 18 weist eine Beschichtung 19 auf. Die Beschichtung 19 enthält vorzugsweise zumindest ein Verschleißschutzmittel und ggf. auch ein Gleitmittel.
-
Am Umfang des Gehäuses 1 ist ein Heizmantel 16 angeordnet, durch welchen eine Temperierung des Gehäuses 1 ausführbar ist.
-
Wie aus der Darstellung in 1 hervorgeht, lässt sich das Schmelzeventil bevorzugt unmittelbar über den Anschlusszapfen 2 in ein Aufnahmegewinde aufnehmen. Hierzu ist an dem Ende des Anschlusszapfens 2 mit dem Schmelzeeinlass 4 ein Einschraubgewinde 14 ausgebildet.
-
An dem gegenüberliegenden Ende des Anschlusszapfens 2 ist ein Befestigungsflansch 15 vorgesehen, um das Schmelzventil beispielsweise direkt mit einem schmelzeführenden Bauteil zu verbinden.
-
Das in 1 und 2 dargestellte Schmelzeventil dient zur Führung einer Polymerschmelze, die über den Schmelzeeinlass 4 am Anschlusszapfen 2 zugeführt wird. In der in 1 und 2 dargestellten Schaltstellung des Schmelzeventils gelangt ein Schmelzestrom über den Schmelzekanal 6.1 und der Zapfenöffnung 7.1 in den Verbindungskanal 9 des Gehäuses 1. Über den Verbindungskanal 9 wird der Schmelzestrom zur benachbarten Zapfenöffnung 7.2 in den Schmelzekanal 6.2 geleitet. Von dem Schmelzekanal 6.2 gelangt die Schmelze über den Schmelzauslass 5 nach außen, wobei sie vorzugsweise einer Produktionsstelle zugeführt werden kann. Um nun den Schmelzestrom zwischen Schmelzeinlass 4 und Schmelzauslass 5 zu unterbrechen, wird das Gehäuse 1 über den Bedienungshebel 17 manuell um 180° am Umfang des Anschlusszapfens 2 verdreht. Nach Erreichen einer Endposition wird der Ablasskanal 10 mit der Zapfenöffnung 7.1 verbunden. Somit lässt sich der Schmelzestrom, der über den Schmelzeeinlass 4 zugeführt wird, direkt über den Ablasskanal 10 dem Schmelzeablass 8 zuführen. Über den Schmelzablass 8 wird der Schmelzestrom abgeführt. In dieser Stellung ist die Zapfenöffnung 7.2 durch die Klemmfläche 18 im Innern des Gehäuses 1 verschlossen. Ebenfalls bleiben die Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2 während der Drehbewegung des Gehäuses 1 durch die inneren Klemmflächen 18 des Gehäuses 1 verschlossen. Hierbei wird die Dichtheit und die Verstellbarkeit des Gehäuses 1 durch Einstellung des Klemmmittels 12 am Klemmschlitz 11 ausgeführt.
-
In der 3 ist schematische eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schmelzeventils gezeigt. Das Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 identisch, so dass hier nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorhergehenden Beschreibung genommen wird.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist der Anschlusszapfen 2 identisch ausgebildet und weist an einem Ende den Schmelzeinlass 4 und am gegenüberliegend Ende den Schmelzauslass 5 auf, denen jeweils eine Schmelzkanal 6.1 bzw. 6.2 und eine Zapfenöffnung 7.1 bzw. 7.2 zugeordnet sind, wie in 1 gezeigt. Das Schmelzverteilersystem im Gehäuse 1 unterscheidet sich nun jedoch dadurch, dass die Winkellage des Schmelzablass 8 und des Ablasskanals 10 relativ zum Verbindungskanal 9 wesentlich kleiner ausgeführt ist. Der Ablasskanal 10 und der Verbindungskanal 9 schließen in dem Gehäuse 1 einen Winkel im Bereich von kleiner 45° ein. So münden der Ablasskanal 10 und der Verbindungskanal 9 im Inneren des Gehäuses 1 unmittelbar derart nebeneinander, dass sich im Mündungsbereich innerhalb des Gehäuses 1 ein Trennsteg 20 ausbildet. Der Trennsteg 20 zwischen der Mündung des Ablasskanals 10 und der Mündung des Verbindungskanals 9 weist eine Stegbreite auf, die kleiner ist als ein Öffnungsquerschnitte der Zapfenöffnung 7.1 am Anschlusszapfen 2. Dadurch wird erreicht, dass die Zapfenöffnung 7.1 am Anschlusszapfen 2 während der Verstellung des Gehäuses 1 nicht verschlossen wird. Der Übergang zwischen den beiden Schaltstellungen erfolgt ohne Absperrung des Schmelzstroms. Der Schmelzstrom am Schmelzeinlass 4 fließt kontinuierlich weiter und lässt sich wahlweise mit einem relativen kleinen Schaltwinkel des Gehäuses 1 dem Schmelzauslass 5 oder dem Schmelzablass 8 zuführen. Während der Schaltbewegung werden sehr kurzfristig sowohl der Schmelzablass 8 als auch der Schmelzauslass 5 mit dem Schmelzeinlass 4 verbunden.
-
Der Schaltwinkel des Gehäuses 1 ist hier nur beispielhaft und hängt im Wesentlichen von dem Durchmesserverhältnis von der Zapfenöffnung 7.1 und der Klemmfläche 18 ab. Je größer der Öffnungsquerschnitt der Zapfenöffnung 7.1, um so eine größere Stegbreite an dem Trennsteg 20 im Mündungsbereich des Ablasskanals 10 und des Verbindungskanals 9 lässt sich realisieren. So wäre auch ein größerer Schaltwinkel von z. B. 120° möglich.
-
Bei den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 3 ist der Verbindungskanal 9 innerhalb des Gehäuses 1 geschlossen ausgeführt und weist an seinen Enden jeweils eine Mündung auf, die mit den Zapfenmündungen 7.1 und 7.2 korrespondieren. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit einen offenen Verbindungskanal 10 im Innern des Gehäuses 1 zur Führung der Schmelze zu nutzen, wie aus dem Ausführungsbeispiel nach 4 hervorgeht.
-
Die 4 zeigt schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schmelzeventils. Das Ausführungsbeispiel nach 4 ist im Wesentlichen identisch mit dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass hier nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorherigen Beschreibung genommen wird.
-
Das Ausführungsbeispiel weist einen zylindrischen Anschlusszapfen 2 mit einem Schmelzeinlass 4 und einem Schmelzauslass 5 auf, die über Schmelzkanäle 6.1 und 6.2 mit zwei Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2 verbunden sind. Am Umfang des Anschlusszapfens 2 ist ein Gehäuse 1 angeordnet, der mit einer Klemmfläche 18 am Umfang des Anschlusszapfens 2 anliegt. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Verbindungskanal 9 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen den beiden im Abstand zueinander am Umfang des Anschlusszapfens 2 ausgebildeten Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2 zu realisieren. Der Verbindungskanal 9 ist als eine längliche Nut 21 in die Klemmfläche 18 des Gehäuses 1 ausgebildet und gegenüber dem Anschlusszapfen 2 offen. Die Nutöffnung der Nut 21 erstreckt sich entlang des Anschlusszapfens 2 bis zu den Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2. In der 4 dargestellten Schaltstellung des Gehäuses 1 sind die Zapfenöffnungen 7.1 und 7.2 über die Nut 21 miteinander verbunden.
-
Ein Ablasskanal 10 ist versetzt zum Verbindungskanal 9 in dem Gehäuse 1 angeordnet. So könnte der Ablasskanal 10 gegenliegend, wie in 2 gezeigt, oder in einer Winkellage ähnlich der 3 ausgeführt sein. Der Ablasskanal 10 mündet in die Klemmfläche 18 im Innern des Gehäuses 1 in einer Ebene mit der Zapfenöffnung 7.1, so dass nach einem Verdrehen des Gehäuses 1 der Schmelzeinlass 4 mit dem Schmelzablass 8 verbunden ist.
-
Das erfindungsgemäße Schmelzeventil besteht aus relativ einfachen Bauteilen und lässt sich somit in einer sehr kompakten Bauweise ausführen. Eine Passung zwischen dem Gehäuse und dem Anschlusszapfen kann allein durch den Klemmschlitz und dem zugeordneten Klemmmittel auf einfache Art und Weise reguliert werden. Zudem ist eine Drehbarkeit durch eine Temperierung des Gehäuses beeinflussbar. Das erfindungsgemäße Schmelzeventil ist somit besonders geeignet, um mit hoher Funktionssicherheit Schmelzeströme zu führen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Anschlusszapfen
- 3
- Stellmittel
- 4
- Schmelzeinlass
- 5
- Schmelzauslass
- 6.1, 6.2
- Schmelzkanal
- 7.1, 7.2
- Zapfenöffnung
- 8
- Schmelzablass
- 9
- Verbindungskanal
- 10
- Ablasskanal
- 11
- Klemmschlitz
- 12
- Klemmmittel
- 13.1, 13.2
- Zapfenhalter
- 14
- Einschraubgewinde
- 15
- Befestigungsflansch
- 16
- Heizmantel
- 17
- Bedienungshebel
- 18
- Klemmflansche
- 19
- Beschichtung
- 20
- Trennsteg
- 21
- Nut
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19824902 A1 [0002]
- DE 4238330 A1 [0006]
