DE19501725A1

DE19501725A1 - Rückschlagventil insbesondere für Kunststoffschmelzen

Info

Publication number: DE19501725A1
Application number: DE19501725A
Authority: DE
Inventors: Joerg Alexander
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 1995-08-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil insbesondere für Kunststoffschmelzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Rückschlagventile sind durch die DE 41 08 790 C2 sowie die EP 0 315 797 A1 bekannt.

In Kunststoffschmelzen verarbeitenden Anlagen kommt es häufig vor, daß verschiedene Schmelzeströme zusammengeführt werden, beispielsweise bei der Coextrusion, bei Mischeinrichtungen oder Wechselfiltern. Bei dabei erforderlich werdenden Unterbrechun gen eines der Schmelzeströme muß dann verhindert werden, daß es auf Grund der Druckverhältnisse zum Eindringen von Schmelze aus noch im Betrieb befindlichen Leitungen in die stillgesetzte Leitung kommt. Vielfach wird daher die stillgesetzte Leitung durch Abkühlung eingefroren. Da zur Gewährleistung ausreichen der rheologischer Eigenschaften der geförderte Kunststoff oft erheblich über die Schmelztemperatur des Kunststoffes hinaus erhitzt wird, vergeht dann längere Zeit bis zum Abkühlen der Schmelze auf einen Wert, bei dem wärmebedingte Veränderungen in der Schmelze nicht mehr auf treten. Zwar können beim Wiederan fahren der Anlage auch die verbliebenen Rückstände aufgeschmol zen werden, sie sind jedoch in der Regel unbrauchbar geworden und müssen beseitigt werden, was zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann.

Die durch die eingangs genannten Druckschriften bekannten Rück schlagventile sind zur Verwendung als Rückschlagventile für Kunststoffschmelzen praktisch ungeeignet. Zum einen weisen sie Toträume auf, in denen die Strömungsgeschwindigkeit so stark absinkt, daß auch während des Betriebs die Gefahr der Bildung von Rückständen bzw. Schmelzeanteilen mit erheblich verlänger ter Verweildauer in der Leitung besteht, deren Eigenschaften soweit verändert sind, daß sie zu erheblichen Qualitätsminde rungen der Produktion führen können. Bei der DE 41 08 790 C2 ist es insbesondere der im Eingangsbereich des Mediums vorgese hene Führungsring, in dessen Strömungsschatten die Rückstands bildung praktisch nicht zu vermeiden ist. Auch die zur starken Vergrößerung der Berührungsfläche mit der wegen ihrer in der Regel hohen Viskosität laminar strömenden Schmelze führenden, gleichzeitig der Abstützung des Ventilkörpers dienenden Füh rungsrippen müssen zur örtlichen Verlängerung der Verweilzeit und zu den erwähnten Anlagerungen führen. Das gleiche gilt für das durch die EP 0 315 797 A1 bekannte Rückschlagventil. Hinzu kommt, daß die beiden bekannten Ventile beispielsweise bei Verwendung als vor abwechselnd aktivierten Schmelzefiltern in den Zuleitungen eingebaute Rückschlagventile den Nachteil zei gen, daß bei einer zum Filterwechsel erforderlichen Umschaltung zwischen den Zuleitungen das bisher benutzte Rückschlagventil mit stehender Schmelze gefüllt bleibt.

Aufgabe der Erfindung ist ein Rückschlagventil insbesondere für Kunststoffschmelzen, das frei ist von Strömungstoträumen und bei dem bei Unterbrechung der Schmelzeförderung eine Schmel zeströmung im Ventil aufrechterhalten bleibt. Die Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

Durch die Anpassung der Form des Widerlagers an die Form des mit Beginn des Schmelzedurchganges den Einlauf freigebenden Ventilkörper werden Ablagerungen an dem Widerlager verhindert. Durch die Anordnung eines über eine Drossel mit der Ventilkam mer verbundenen Entleerungskanals am einlaufseitigen Beginn der Ventilkammer wird erreicht, daß - etwa beim Umschalten zum Fil terwechsel - durch den aus der aktiven Leitung zurückwirkenden, zum Aufsetzen des Ventilkörpers auf den Ventilsitz führenden Schmelzedruck ein ständiger Schmelzefluß vom Ventilauslaß zu dem Entleerungskanal aufrechterhalten werden kann. Ebenso kann beispielsweise das Ventil durch Spülen bei geschlossen bleiben dem Einlauf nach Beendigung einer Schmelzeförderung praktisch vollständig von Schmelzeresten minderer Qualität befreit wer den.

Anhand der in der beigegebenen Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele wird die Erfindung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 Querschnitt entlang II-II in Fig. 1;

Fig. 3 Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels:

Fig. 4 Querschnitt entlang IV-IV in Fig. 3.

Fig. 5 Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels ähnlich Fig. 3, jedoch mit durch einen Stopfen verschließbarem Entlee rungskanal;

Fig. 6 Querschnitt entlang VII-VII in Fig. 5;

Fig. 7 Einzelheit aus Fig. 5 mit vergrößerter Darstellung des Entleerungskanals.

Der Durchflußkanal 4, 6, 7 des von einem Heizmantel 3 umgebenen Ventilgehäuses 1 setzt sich zusammen aus dem Schmelzeeinlauf 7, der sich anschließenden, den Ventilkörper 9 aufnehmenden Ven tilkammer 6 mit erweitertem Durchmesser und dem Schmelzeaus tritt 4, der durch Überströmbohrungen 5 mit der Ventilkammer verbunden ist. Der Übergang von dem Schmelzeeinlauf 7 zur Ven tilkammer 6 ist als Ventilsitz 8 ausgebildet.

Der Schmelzeaustritt 4 wird durch ein becherförmiges Einsatz stück 2 gebildet. Der Innenraum 4 des Einsatzstück 2 ist durch dicht über seinem Boden vorgesehene Überströmbohrungen 5 mit der Ventilkammer 6 verbunden. Der Außendurchmesser des Einsatz stücks 2 ist derart bemessen, daß der Ventilkörper durch die das Einsatzstück aufnehmende Gehäusebohrung in die Ventilkammer verbracht werden kann.

Die zur Ventilkammer 6 weisende Stirnwand 14 des Einsatzstücks 2 ragt soweit in die Ventilkammer 6, daß die seitlichen Aus tritte der Überströmbohrungen 5 in sie münden. Die Stirnwand 14 selbst weist eine flache, kugelkalottenförmige Pfanne 10 auf, die das Widerlager für den insbesondere, wie dargestellt, ku gelförmigen Ventilkörper 9 bildet. Durch die besondere Form des Widerlagers 10 und insbesondere die dargestellte Form des Über gangs von der Pfanne 10 zu den Überströmbohrungen 5 werden Strömungshindernisse weitgehend vermieden.

Um beispielsweise auch während eines Filterwechsels, zu dem das Ventil von der Auslaßseite her mit Druck beaufschlagt wird und sich schließt, im Ventil einen Schmelzestrom aufrecht zu erhal ten, ist im Einlaßbereich der Ventilkammer 6 ein Auslaßkanal 11 vorgesehen, der sich mit einer den Schmelzeverlust auf ein nicht vermeidbares Maß begrenzenden Drossel 13 als Einlaß be vorzugt nach außen erweitert. Der Auslaßkanal 11 ist bei den Ausführungen nach den Fig. 1 und 3 nicht verschließbar und wird daher auch bei geschlossenem Ventil dann, wenn am Ausgang der Ventilkammer Schmelzedruck anliegt, ständig von Schmelze durchströmt, so daß die Schmelze in der Ventilkammer und in der Leitung nicht verkrackt oder durch eine unzulässig hohe Ver weildauer geschädigt wird und ggf. später nach einer Wieder inbetriebnahme des Rohrleitungsstranges zu Minderqualitäten, beispielsweise Fadenrissen, führt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführung des erfin dungsgemäßen Rückschlagventils, bei welcher der Ventilsitz 8 so nahe wie möglich an die Eingangsöffnung des Schmelzeeinlaufs 7 gerückt ist. Außerdem sind - wie besonders Fig. 4 zeigt - die Mündungen der Überströmbohrungen 5 stark erweitert und derart ausgerundet, daß den Schmelzestrom behindernde Prallflächen 15 (Fig. 2) hier praktisch vermieden werden. Der Auslaßkanal 11 ist hier in den an den Ventilsitz 8 anschließenden, sich zur Ventilkammer 6 hin erweiternden Eingangsbereich 16 gelegt und so weit wie möglich an den Ventilsitz 8 herangerückt. Dadurch wird bei mit dem Schließen des Ventils zum Filterwechsel erfol gender Strömungsumkehrung oder bei Spülung des Ventils im we sentlichen der gesamte Innenraum des Ventilgehäuses 1 zwischen der Auslaßöffnung und dem Ventilsitz 8 von der Schmelzeströmung zum Auslaßkanal 11 erfaßt.

Eine besondere Weiterbildungsform des erfindungsgemäßen Schmel zerückschlagventils weist einen gegenüber der weiter oben gege benen Beschreibung modifizierten Auslaßkanals 11 auf, der bei normalem Betrieb mit stetigem Schmelzefluß geschlossen werden kann. Hierzu ist der Auslaßkanal 11 auch hier so, wie bei der Ausführung nach Fig. 3, so nahe wie möglich an die Eingangsöff nung des Schmelzeeinlaufs 7 gerückt und zu einer erweiterten Auslaßkammer 19 (Fig. 7) geführt, die bei der dargestellten Ausführung in den einlaßseitigen Flansch 17 gelegt und im we sentlichen parallel zur Flanschaußenfläche bis zum Begrenzungs rand des Flansches 17 geführt ist.

Die Auslaßkammer 19 hat im Mündungsbereich des Auslaßkanals 11 einen Eingangsbereich und ist im Anschluß an diesen über den größten Teil ihrer Länge so stark erweitert, daß sie einen ein schraubbaren, mit einem zentralen Schmelzekanal 21 versehenen Hohlstopfen 20 aufnehmen kann. Der zentrale Schmelzekanal 21 ist als am hinteren Stopfenende 24 verschlossene Sackbohrung ausgeführt und steht durch in dem verjüngten Stopfenende 24 eingebrachte, in den Schmelzekanal 21 mündende radiale Bohrun gen 22 mit dem Eingangsbereich der Auslaßkammer 19 in Verbin dung.

Bei einer Weiterbildungsform entsprechend der Darstellung ist der Stopfen 20 durch einen dünnen, in die hintere Kammer 19 mit Spiel hineinragenden Zapfen 27 verlängert, so daß zwischen der Kammerwand und dem Zapfen 27 sowie im anschließenden Bereich 24 des verjüngten Stopfens 20 eine Drossel 13 gebildet wird, deren Durchlaßquerschnitt durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Stopfens 20 verändert werden kann.

Durch Einschrauben des Hohlstopfen 20 bis zum Anschlagen der an seinem hinteren Ende vorgesehenen konischen Ringfläche 23 an der durch die Stufenbohrung gebildeten Gegenfläche kann die Auslaßkammer 19 verschlossen werden.

Bei der dargestellten Ausführung ist der Schmelzekanal 21 im Sechskantkopf 26 des Hohlstopfens 20 zu einem Anschlußgewinde 25 erweitert, so daß die austretende Schmelze abgeleitet werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Ventilgehäuse
2 Einsatzstück
3 Heizung
4 Schmelzeaustritt, Durchflußkanal
5 Überströmbohrung
6 Ventilkammer, Erweiterung, Kammer
7 Schmelzeeinlauf, Durchflußkanal
8 Ventilsitz
9 Ventilkörper
10 Widerlager
11 Entleerungskanal
12 Strömungsrichtung
13 Drossel, Drosselkanal
14 Stirnwand
15 Prallfläche
16 Eingangsbereich
17 Flansch
18 Einlaß
19 Auslaßkammer
20 Hohlstopfen
21 Schmelzekanal
22 Radialbohrung
23 Ringfläche
24 Endabschnitt
25 Anschlußgewinde
26 Sechskantkopf, Kopf
27 Zapfen

Claims

1. Rückschlagventil insbesondere für Kunststoffschmelzen mit einem Ventilgehäuse (1), einem in dem Gehäuse vorgesehe nen, eine kammerähnliche Erweiterung (6) aufweisenden Durchflußkanal (4, 7) mit einem in diesem angeordneten, durch das Durchflußmedium verschiebbaren, in Schließrich tung an einen Ventilsitz (8) anlegbaren Ventilkörper (9) sowie einer Anschlagfläche (10) für den Ventilkörper (9) bei geöffnetem Ventil,
dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Übergang zwischen der Ventilkammer (6) und dem Aus laufteil (4) ein mit Überströmbohrungen (5) versehenes Einsatzstück (2) vorgesehen ist,
daß das Einsatzstück (2) mit seiner zum Ventileinlaufwei senden, als an die Form des Ventilkörpers (9) angepaßte flache Pfanne (10) ausgebildeten Stirnfläche das Widerla ger (10) für den Ventilkörper (9) bildet und
daß am einlaufseitigen Beginn der Ventilkammer (6) in der Ventilkammerwand ein über eine Drossel (13) mit der Kammer (6) verbundener Entleerungskanal (11) vorgesehen ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9) eine Kugel ist und die Oberfläche des Widerlagers (10) eine mit dem gleichen Radius wie der Ven tilkörper (9) geformte kugelkalottenförmige Hohlform hat.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einläufe der in dem Einsatzstück (2) vorgesehenen Überströmbohrungen (5) fließende Übergänge und eine prall flächenfreie Form aufweisen.

4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entleerungskanal (11) zu einer erweiterten Auslaßkam mer (19) geführt ist und die Auslaßkammer (19) durch einen mit einem zentralen Schmelzekanal (21) versehenen Hohl stopfen (20) verschließbar ist.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Schmelzekanal (21) eine Sackbohrung ist und bis in einen Endabschnitt (24) des Hohlstopfens (20) reicht, der einen verminderten Durchmesser hat und mit der Auslaßkammer (19) einen Ringraum (13) bildet, der über Querbohrungen (22) in dem Endabschnitt (24) mit verminder tem Durchmesser mit dem Schmelzekanal (21) in Verbindung steht.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (13) des Entleerungskanals (11) in den Ein gangsbereich der Auslaßkammer (19) gelegt und durch den Ringraum (13) gebildet ist.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkammer (19) in den einlaßseitigen Ventilflansch (17) gelegt ist und in dem kreiszylindrischen Außenrand des Flansches (17) mündet.

8. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kopf (26) des Hohlstopfens (20) ein Innengewinde (25) als Anschlußmöglichkeit für eine Schmelzeableitung eingebracht ist.

9. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf (13; 18) des Entleerungskanals (11) im wesent lichen in unmittelbarer Nachbarschaft des Ventilsitzes (8) angeordnet ist.

10. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (8) in größtmöglicher Nähe zum Ventilein gang (7) vorgesehen ist.