DE2250617C2 - Verfahren zur In-Situ Herstellung einer einteiligen kontinuierlichen Polytetrafluoräthylen-Auskleidung eines Ventilgehäuses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, Auskleidungen von Ventifen mittels Spritzguß herzustellen (DE-AS 12 88 392). Mit einem Spritzgießverfahren lassen sich jedoch nicht alle Materialien verarbeiten, so insbesondere nicht Polytetrafluorethylen, so daß das bekannte Verfahren nicht zur Herstellung einer Ventilausk'eidung aus Polytetrafluoräthylen einsetzbar ist

Bei einem bekannten Verfahren zur Bildung einer einteiligen Auskleidung aus Polytetrafluorethylen auf der Innenoberfläche eines einteiligen Ventilgehäuses (US-PS 34 38 388) verwendet man ein Rohr aus PTFE, das in das Innere des Ventilgehäuses eingesetzt und innerhalb des Ventilgehäuses in einem Ofen auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher das PTFE weich und verformbar ist Nach Entnahme aus dem Ofen wird dann das Rohrinnere mit Druck beaufschlagt so daß das Rohr gegen die Innenoberfläche des Ventilgehäuses gedrückt wird. Nachdem das Rohr eine Zeitlang in diesem Zustand gehalten worden ist wird das Ventilgehäuse auf Umgebungstemperatur abgekühlt Die auf diese Weise hergestellte Auskleidung aus PTFE besitzt allerdings nur ein sehr geringes »Erinnerungsvermögen« an die Innenform des Ventilgehäuses, so daß diese Auskleidung unter Wärme- und Druckbelastungen, wie sie im Ventilbetrieb auftreten, die Neigung besitzt in den rohrförmigen Ausgangszustand zurückzukehren. Daraus resultieren im Ventilbetrieb je nach Temperatur- und Druckgröße entsprechende Beanspruchungen der Auskleidung, was zu Rissen oder Brüchen der Auskleidung nach längeren Betriebszeiten führen kann. Ferner läßt sich mit dem bekannten Verfahren die gewünschte Dicke der Auskleidung nicht in Anpassung an die Innenform des Ventilgehäuses in ausreichendem Maße regulieren. Dort wo das Rohrmaterial am weitesten nach außen expandiert wird die Auskleidung relativ dünn und auch hohen Spannungsbelastungen unterworfen, so daß es in diesen Bereichen im Ventilbetrieb zu Beschädigungen der Auskleidung kommen kann. Dies hat zur Folge, daß die aggressiven durch das Ventil geleiteten Medien dann unmittelbar mit der Innenfläche des Ventilgehäuses in Kontdct kommen und diese beschädigen können.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine einteilige Auskleidung aus Polytetrafluorethylen für ein Ventilgehäuse zu schaffen, bei dem die Auskleidung weitgehend der Innenform des Ventilgehäuses angepaßt ist die Stärke der Auskleidung kontrollierbar und das Auftreten von Bereichen mit hohen Spannungen vermieden werden kann, so daß das Auftreten von Brüchen oder Rissen der Auskleidung auch nach langen Betriebszeiten weitgehend verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach Maßgabe der Erfindung wird erreicht, daß die Form der Auskleidung weitgehend der Innenoberfläche und damit der Innenform des Ventilgehäuses angepaßt ist und damit die Auskleidung sehr gut innerhalb des Ventilgehäuses sitzt. Insbesondere läßt sich mit diesem

Verfahren die Stärke der Auskleidung kontrollieren. Das Auftreten extrem dünner Bereiche der Auskleidung aufgrund hoher Expansion des Auskleidungsmaterials, die insbesondere Ausgangspunkte für Risse und Brüche der Auskleidung darstellen, kann somit wirkungsvoll 5 verhindert werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das »Erinnerungsvermögen« der Auskleidung praktisch die Innenform des Ventilgehäuses ist, so daß unter großen Temperatur- und Druckbelastungen die Auskleidung das Bestreben hat, stets in ihre Ausgangsform zu- rückzukehren, welche der Innenform des Ventilgehäuses entspricht Auch dadurch wird das Auftreten hoher Spannungen und damit eine Beschädigung der Auskleidung verhindert Aufgrund dieser Eigenschaft wird nämlich die Auskleidung im Ventilbetrieb nicht von der Innenfläche des Ventilgehäuses abgehoben, wodurch infolge mangelnder Unterstützung der Auskleidung ansonsten die Gefahr von Brüchen bzw. Rissen zu gewärtigen wäre, vielmehr ist mit höherer Wärme- und mechanischer Beanspruchung der Auskleidung das Bestreben der Auskleidung größer, sich an die Innenform des Ventilgehäuses anzupassen.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfanrens sind durch die im kennzeichnenden Teil der Unter&nsprüche enthaltenen Merkmale gekennzeichnet

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines mit einer nach der Erfindung hergestellten Auskleidung im Mittelschnitt;

F i g. 2 einen Schnitt längs der Ebene IMI der F i g. 1;

Fig.3 einen Schnitt längs der Ebene HI-III der Fig. 2;

F i g. 4 einen der F i g. 2 ähnlichen Schnitt jedoch unter Wiedergabe des Ventilgehäuses ohne Auskleidung;

F i g. 5 eine Darstellung ähnlich der Darstellung nach Fig. 1. jedoch nur des Ventilgehäuses ohne Auskleidung;

Fig.6 eine Schnittdarstellung ähnlich derjenigen nach F i g. 1 unter Wiedergabe der Komponenten zur Herstellung des ausgekleideten Ventils; und in

F i g. 7 eine Schnittdarstellung ähnlich der F i g. 6, jedoch zur Wiedergabe des Verfahrens zur Herstellung eines Dreiwegventils.

Das in den F i g. 1 bis 6 mit 10 bezeichnete Ventil ist von bekannter Bauart Es enthält somit ein Ventilgehäuse 12, normalerweise aus Gußeiser, mit einer zylindrischen Mittelbohrung 14 (Fig.5), die jedoch etwas konisch ist und nach unten in der Größenordnung von annähernd 2 Grad konvergiert. Die Bohrung 14 öffnet sich nach außen durch ?ine Seite des Ventilgehäuses 12 an einer Öffnung, die durch einen Halsteil 16 begrenzt ist, so da β eine stark gerundete Lippe entsteht Das Ventilgehäuse enthält ferner Stutzen 18 und 20, die sich im allgemeinen quer zur Bohrung 14 erstrecken und in letztere einmünden. Die Stutzen 18 und 20 enden in radialen Endflanschen 22 bzw. 24, mit deren Hilfe das Ventilgehäuse an entsprechend ausgebildete Rohre oder andere Leitungselemente angeschlossen werden kann.

Ein im allgemeinen zylindrischer, tatsächlich jedoch eo konisch zulaufender Kegel 26, der vorzugsweise einen Überzug aus PTFE aufweist, sitzt nach den F i g. 1 und 2 innerhalb der Bohrung 14, um die Strömung des Mediums von einem Stutzen in den anderen über einen Kanal 28 zu steuern, der sich durch den Kegel und in Flucht mit den zwei Stutzen erstreckt. Der Kegel 26 besitzt einen sich nach oben erstreckenden Schaft 27, auf dem ein Paar von Flachstellen 27a zur Aufnahme eines Schlüssels oder dergleichen vorgesehen sind, der bei Bewegung den Kegel dreht und damit die Strömung durch das Ventil zu steuern erlaubt Der Kegel wird an seinem Platz gehalten und nach unten in die Bohrung durch eine Halterungsplatte 30 gedrückt, die eine Mittelöffnung aufweist durch die der Schaft 27 hindurchgreift Die Platte 30 ist am Ventilgehäuse mit Hilfe von Schrauben 32 befestigt die durch seitliche Flanschen 34 am Ventilgehäuse verlaufen. Die Haltenmgsplatte 30 kann somit dicht nach unten gegen ein ringförmiges Drucklager 36 angezogen werden, welches wiederum nach unten auf den Kegel drückt vorzugsweise über eine Druckbeilagscheibe 38, die selbstschmierende Oberflächeneigenschaften aufweisen sollte.

Die Auskleidung 40, deren Herstellung später noch näher erläutert wird, erstreckt sich durch die Bohrung und die Stutzen kontinuierlich hindurch und bBdet einstückige flache, glockenartige Endteile 42, weiche sich über die Teile der Außenflächen der Endflanschen 22 und 24 legen. Die Auskleidung folgt der Krümmung des Ventilgehäuses sowohl an der Obe·' :ite als auch an der Unterseite der Bohrung, so daß ei.i flattgekrümmter schalenförmiger konkaver Teil 44 am Boden der Bohrung und ein im allgemeinen rohrförmigen sich nach oben erstreckender Kronenteil 46 am Oberteil aer Bohrung oberhalb des Halses 16 vorhanden ist, der um seinen Umfang durch die Auskleidung abgedeckt ist Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht bildet am Boden der Bohrung 14 das Ventilgehäuse 12 eine geringfügige Vergrößerung zur Herstellung einer sch&rfwinkligen ringförmigen Schulter 45 und die Außenoberfläche der Auskleidung ist mit einer komplementären Schulter versehen, weiche hinter diejenigen im Ventilgehäuse greift Unter der Schulter 45 bildet der Boden der Bohrung eine glattgerundete schalen- oder kuppeiförmige Krümmung, die sich über den Boden der Bohrung erstreckt

Der Hals 16 am Oberteil der Bohnjng ist im allgemeinen fortlaufend insofern, als er keine scharfwinkligen Abweichungen aufweist jedoch ist die Hals öffnung nicht notwendigerweise kreisförmig, was bei der bevorzugten, wiedergegebenen Ausführungsform der Fall ist Die seitlichen Seitenteile des Ventilgehäuses innerhalb der Bohrung bilden Ausnehmungen 48 (F i g. 2,3 und 5), die im allgemeinen quer zu den Sunzen 19 und 20 verlaufen. Diese Ausnehmungen können sich nach oben in den Hals 16 fortsetzen, so daß eine im allgemeinen ovale Halsgestalt entsteht, die im wesentlichen der im Mittelschnitt nach F i g. 3 wiedergegebenen Form identisch ist, jedoch nicht der Querschnittsform des Kegels in diesem Bereich entspricht, da letzterer natürlich einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Im Hinblick darauf ist darauf hinzuweisen, daß das untere Ende der Bohrung 14 unmittelbar oberhalb dsr genannten Schulter 45 eine im allg«.in-iinen kreisförmige Ringleiste 50 bildet, die voll durch die Auskleidung 40 abgedeckt ist und das untere Ende des Kegels 26 aufnimmt. Die Leiste 50 weist uine Form und eine Konizität entsprechend derjenigen des Kegels auf, um das untere Ende des Kegels an dieser Stelle abzustützen. Darüber hinaus geht die Ringleiste 50 glatt in die Teile der Bohrung in den Schnittflächen mit den Stutzen über, so daß ein kurvenförmiges, im allgemeinen ovales, vertikales Tragelsment 52 (F i g. 4) für den Kegel auf jeder entgegengesetzten Seite desselben entsteht, welches die vorher erwähnten Teile des Halses 16 (vgl. F i s. 1 und 5) umfaßt. Auf diese Weise wird der Kegel sehr genau in der richtigen Lage und während seiner Drehbewegung gehalten, ohne daß eine vollständige ringförmige Auflagerung am Oberteil in

einer Ebene parallel zur unteren ringförmigen Auflagerung bei 50 erforderlich ist.

Das Ventil weist ferner ein Paar taschenförmiger Ausnehmungen 60 (Fig.3 und 5) in jedem Stutzen 18 bzw. 20 auf, welche zweckmäßigerweise in der Nähe der Bohrung tiefer sind und konisch in die sonst durchlaufenden oder ununterbrochenen Wandungen der Stutzen in der Nähe ihrer äußeren Enden zu laufen, wo die Endflansche 22 und 24 angeordnet sind. Der Sinn dieser Ausnehmungen besteht darin, eine vergrößerte Fläche vorzusehen, in welche die Auskleidung kriechen kann, wenn sie gestreckt wird oder thermischen Zugspannungen infolge Arbeitsbedingungen innerhalb des Ventiles bei Benutzung ausgesetzt ist. Die Abschnitte der Auskleidung innerhalb der Stutzen sind mit Ausnahme der is oben erwähnten Ausnehmungen zwangsläufig gegen Streckung gehalten, da sie vollständig seitlich durch die Wandungen des Kanals umgeben sind, an einem Ende durch den dicriisitzendcü Kegel gehalten werden und am anderen Ende von den flachen Teilen gehalten sind, welche bei dem Zusammenbau dicht zwischen den Endflanschen 22 und 24 des Ventilkörpers und ähnlichen Endflanschen der Leitungen befestigt sind, an die das Ventil angeschlossen wird. Als Ergebnis davon verursachen thermische Dehnungen der Auskleidung innerhalb der Stutzen; wenn dieses festgezogen ist und die Stutzen keinerlei Ausnehmungen 60 aufweisen, ein Aufbukkeln der Auskleidung in diesem Bereich. Die taschenförmigen Ausnehmungen 60 schaffen einen wirkungsvollen Ausgleich, da sie eine gewisse thermische Ausdehnung der Auskleidung innerhalb der Stutzen erlauben.

Die einteilige Auskleidung wird in situ, also an Ort und Stelle innerhalb des Ventilgehäuses in der Art hergestellt, die sich beispielsweise aus den Fig.6 und 7 ergibt Aus F i g. 6 erkennt man, daß das Ventilgehäuse 12 ohne bereits eingesetzte Auskleidung ein Paar von Befestigungen 70 aufweist, die jeweils an den Endflanschen 22 und 24 anliegen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, enthält jede dieser Befestigungen 70 eine runde flache Platte 72 mit einer Mittelöffnung und einen rohrförmigen nach außen vorstehenden Flansch 74, der diese öffnung umgibt Jede Platte 72 ist durch Stifte 76 an ihrem Platz befestigt, welche in Schraubbohrungen in den Endflanschen des Ventilgehäuses eingesetzt sind. Auf die Stifte 76 werden Muttern 78 geschraubt, um die Platten 72 in dieser Lage zu halten, jede der Platten 72 besitzt eine flache Innenfläche, die an der Außenfläche des entsprechenden Endflansches 22 oder 24 anliegt. Ein O-Ring 73 sitzt in einer RingriUe in der flachen Innenseite der Platte 72, um eine Abdichtung gegenüber dem Endflansch herzustellen. Die Befestigungen 70 enthalten zweckmäßigerweise noch einen Ringbund mit einem schmaien nach vorne vorspringenden Teil 81 und einem dickeren hinteren Teil SZ Wie man aus der Zeichnung erkennt bildet der Außenumfang des Ringbundes 80 eine glatte zylindrische Krümmung, die glatt aber eng in die Mittelöffnung der Platte 72, das heißt innerhalb der Rir.glippe 74 paßt Die Außenoberfläche des nach vorne vorstehenden Teiles 81 des Ringbundes 80 ist ebenso zylindrisch, weist jedoch einen abnehmenden Durchmesser auf, so daß ein enger gewundener Kanal 84 entsteht der sich zwischen dem inneren Ende des Teiles 81 und dem Endflansch 22 bzw. 24 und zwischen der Außenoberfläche des Teiles 81 und der Innenoberfläche der Platte 72 innerhalb der Mittelöffnung des letzteren erstreckt Darüber hinaus weist die Platte 72 einen Durchgang 85 auf. der mit dem engen eben erwähnten Kanal 84 in Verbindung steht Ein übliches Abschaltventil 86 sitzt in einer Konusöffnung der Platte 72 in Strömungsverbindung mit dem Kanal 85.

Das obere Ende des Ventilhohlraumes am Halsteil 16 ist ebenfalls in einer Weise abgeschlossen, wie es im vorhergehenden im Zusammenhang mit den anderen Enden der Stutzen beschrieben worden ist. Es gibt dort somit ein erstes Befestigungsglied 90, das im wesentlichen aus einem Ringbund besteht, der auf das Ventilgehäuse über die Halsöffnung aufgesetzt ist, wo er in der gleichen Weise wie die Kegelhalterungsplatte 30 unter Verwendung von Schraubenansätzen 34 befestigt werden kann. Der Bund weist eine flache innere Abschlußfläche auf, welche sich flach gegen einen flachen Ringteil des Ventilgehäuses legt, der die Halsöffnung umgibt. Ein O-Ring oder ein ähnliches Abdichtglied 92, das vom Glied 90 getragen wird, liefert eine luftdichte Abdichtung. Ein Kopfglied 94, ebenfalls bestehend aus einem Ringbund jedoch mit geringerem Durchmesser als beim ersten Glied 90 paßt in letzteres und weist Schraubenansätze % zur Aufnahme von Schrauben 98 auf, mit deren Hilfe das Kopfglied dicht abschließend gegen das erste Glied 90 befestigt werden kann. Das zweite Glied 94 besitzt einen vorspringenden Vorderteil 95, der in das erste Glied 90 paßt. Dieser vorspringende Teil besitzt einen zylindrischen Außenumfang, der eng gegen die entsprechende Seite des Gliedes 90 paßt. Ein O-Ring 100 oder dergleichen in einer Rille auf der Außenseite des vordren Teiles 95 liefert eine Abdichtung zwischen den Gliedern 90 und 94.

Bei der Herstellung der einteiligen Auskleidung innerhalb des Ventilgehäuses 12 weist das leere Ventilgehäuse ein elastisch nachgiebiges Formelement 110 auf, das in das Ventilgehäuse 1 in der aus F i g. 6 ersichtlichen allgemeinen Weise eingesetzt ist. Dieses Formelement besteht vorzugsweise aus Gummi oder einem ähnlichen elastomeren Material von im allgemeinen T-förmiger Gestalt mit hohlen rohrförmigen Schenkeln mit offenen Enden. Diese Schenkel bilden die Flansche und den Steg des T-förmigen Formelementes. Ein kurzer rohrförmiger Teil 111 ragt über den Querteil vor und ist geschlossen. Grundsätzlich bildet die normale Form des Formelementes die gewünschte Gestalt der ausgekleideten Kanäle innerhalb des Ventilgehäuses. Die Befestigungen 70 und die Befestigung 90 werden an den angegebenen Stellen angebracht, wenn das Formelement 110 an Ort und Stelle eingesetzt ist. Die offenen Enden der rohrförmigen Schenkel des Formelementes werden dann elastisch nach außen gestreckt und zurück über die vorstehenden Teile der Befestigungen gefaltet wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist Es ist wünschenswert diese Endteile in dieser Stellung festzuklemmen, vobei man sich zweckmäßigerweise für diesen Zweck elastischer Bänder 112 bedient Ist das Formelement 110 in der genannten Stellung befestigt, dann wird eine Vakuumpumpe an die Ventile 86 angeschlossen und die Luft aus dem Raum zwischen der Außenseite des Formelementes und der Innenseite des Ventilgehäuses evakuiert Dadurch expandiert das Formelement nach außen und kommt in engen Kontakt mit den Innenwänden des Ventilgehäuses. Die Ventile 86 werden dann geschlossen, um diesen Zustand aufrechtzuerhalten. Dann wird ein Dorn 120 in das Innere des expandierten Formelementes eingesetzt.

Grundsätzlich besteht der Dorn 120 aus drei Hauptbestandteilen in Form eines im allgemeinen zylindrischen Mittelteiles 122, der nach unten in die Bohrung eingesetzt wird und eines Paares identischer Seitenteile 124 und 126, die jeweils in einen der Stutzen durch das

offene Ende eingeschoben und bezüglich des Mittelteiles 122 festgelegt und eingestellt werden. Jeder Seitenteil enthält zwei getrennte Teile. Einen unteren Teil 124a und 126a und einen oberen Teil 124i>oder 1266, die in der wiedergegebenen Weise zusammenpassen und deren innere Enden in entsprechende Ausnehmungen in entgegengesetzten Seiten des Mittelteiles 122 greifen. Die Querschnittsform der zusammengesetzten Seitenteile entspricht eng an jeder Stelle über ihre Länge der gewünschten Form des herzustellenden ausgekleideten Kanales, wobei die Querschnittsform des Mittelteiles 122 an jeder Stelle über seine Länge eng der gewünschten Form der ausgekleideten Bohrung angepaßt ist. Auf diese Weise ist jede der oberen Teile 1246 und 126i»der entsprechenden Seitenteile im Querschnitt größer an den inneren Enden in der Nähe der Bohrung als außerhalb der Bohrung, während die unteren Teile 124a und 126a über ihre ganze Länge im wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen. Diese unteren Teile bcsiizen jeweils einen längs verlaufenden Schraubenkanal, die miteinander in Flucht stehen und ebenfalls mit einem ähnlichen Kanal fluchten, der quer durch den Mittelteil 122 gebohrt ist, so daß ein langgestreckter Zuganker 128 hindurchgeschoben werden kann, wenn sich alle Dornbestandteile in ihrer richtigen wechselseitigen Lage befinden. Es ist selbstverständlich, daß beim Zusammenbau des Domes der Mittelteil 122 an seinen Ort eingesetzt wird und jede der oberen Teile 124f> und 126/> der seitlichen Dornteile eingesetzt und an seinem Platz gehalten wird, während der entsprechende Unterteil, der gleichmäßigen Querschnitt aufweist, dann vom Ende her in seine Endstellung geschoben wird, wie es sich aus F i g. 6 entnehmen läßt. Der Zuganker 128 wird dann eingesetzt, und es werden schalenförmige Scheiben 130 über die vorstehenden Enden des Zugankers geschoben, so daß diese schalenförmigen Scheiben die Endteile jedes Satzes von oberen und unteren Dornteilen umfassen, wie es aus der Zeichnung erkennbar ist. Dann wird eine Mutter 132 auf jedes Ende des Zugankers aufgeschraubt, um die Scheiben 130 an ihren Platz zu ziehen und den zusammengebauten Dorn zusammenzuhalten.

Nach dem Zusammenbau des Doms in der oben beschriebenen Weise wird das Vakuum durch öffnen des Ventils aufgehoben, worauf sich das Formelement tlO elastisch über den Dorn zusammenzieht, also elastisch kontraktiert wird. Im Zusammenhang damit ist darauf hinzuweisen, daß die Dornbauteile annähernd die gleiche Größe oder eine etwas größere Größe aufweisen sollten als es der normalen oder entspannten Größe der entsprechenden Teile des Formelementes entspricht, so daß sich letztes eng um den Dorn zusammenziehen kann. Somit liefert der eng abgedeckte Dorn, der aus einem verhältnismäßig harten und starren Material bestehen sollte, eine Innenform, um die herum die Auskleidung gebildet wird. Es gibt somit einen vorbestimmten Abstand an allen Stellen durch die Bohrung und die Stutzen zwischen dem eng abgedeckten Dom und der Innenwand des Ventilgehäuses- Der Zugang zu diesem Zwischenraum ergibt sich durch Abnehmen des oberen Anschlußstückes 94, wobei durch diese Zugangsöffnung das kömige Auskleidungsmaterial eingefüllt wird, wozu PTFE verwendet wird.

Zweckmäßigerweise wird PTFE, mit einer Teilchengröße von 500 Mikron verwendet, da dann das Material gut fließt und auch eine beträchtlich geringere Formschrumpfung zeigt Beim Eingießen des körnigen Materials nach unten in das Ventilgehäuse und um den überzogenen Dorn ist es nützlich, das Ventilgehäuse rasch in Vibration zu setzen, beispielsweise in einem geeigneten Gestell aus einem handelsüblichen Vibrationstisch oder dergleichen. Folgt man diesem Verfahren, dann wird der gesamte freie Raum innerhalb des Ventilgehäuses leicht mit dem zerkleinerten Auskleidungsmaterial gefüllt, wobei ein voller Fluß durch diesen Zwischenraum gewährleistet ist einschließlich einer seitlichen Auswärtsbewegung zu den Enden des Zwischenraumes in den

ίο Stutzen. Der Zwischenraum wird auf diese Weise bis annähernd zum obersten Teil des oberen Befestigungsgliedes 90 gefüllt.

Ist der Zwischenraum innerhalb des Ventilgehäuses mit dem zerkleinerten Auskleidungsmaterial in der beschriebenen Weise gefüllt, dann wird das obere Befestigungsglied 94 über den oberen Schenkel des elastischen Formelementes 110 geschoben, wodurch der Mittelteil 122 des Dorns 120 abgedeckt wird. Man drückt dann das Beiestägüngsgüed 94 nach unten in der in F i g. 6 wieder gegebenen Weise. Dann beginnt man die Schrauben 98 allmählich dichtzuziehen, worauf der vorstehende Teil 95 nach unten auf das Auskleidungsmaterial trifft und dieses leicht zusammendrückt. Die Enden der Stutzen werden dicht durch die Ringbunde 80 und die seitlichen Dornteile 124 und 126 verschlossen, wobei das Formelement 110 zwischen diesen Teilen liegt. Auf diese Weise werden die Dornteile auch in der gewünschten zentrierten Stellung innerhalb des Ventilgehäuses gehalten. Bei dichtgezogenen Schrauben 98 und in seiner Lage festsitzendem Befestigungsglied 94 wird dann das obere Ende des Formelementes 110 an seinem Platz über dem Oberteil des Befestigungsgliedes 94 befestigt, worauf man wiederum eine Vakuumpumpe an die Anordnung über die Ventile 86 anlegt. Mit Hilfe dieser Vakuumpumpe wird die Luft zwischen den Teilchen des Auskleidungsmaterials abgesaugt und das Formelement nach außen in Richtung der Innenwand des Ventilgehäuses elastisch expandiert und drückt die Teilchen des Auskleidungsmaterials gegeneinander und gegen die Wände. Durch dieses Zusammendrücken wird das körnige Auskleidungsmaterial in eine ausreichend zusammenhaftende Auskleidungsvorform gebracht, die strukturell verhältnismäßig stabil ist, wenn sie sorgfältig behandelt wird, obwohl es sich natürlich noch um eine sehr schwache Konstruktion handelt. Das Expandieren des Formelementes 110 löst letzteres von dem Dorn, so daß dieser in seinen Einzelteilen aus dem Ventilgehäuse abgezogen werden kann. Dies erfolgt dadurch, daß man wenigstens eine der Muttern 132 entfernt, den Zuganker 128 abzieht, die Beilagscheiben 130 entfernt die unteren seitlichen Teile 124 und 126 nach außen schiebt die oberen seitlichen Teile 1246 und 1266 abzieht und dann den Mittelteil 122 nach oben und aus dem Ventilgehäuse herauszieht Während dieses ganzen Vorganges bleibt die expandierte Auskleidung in festem Kontakt mit dem teilweise zusammengepreßten Auskleidungsmaterial aufgrund des angelegten Vakuums.

Danach wird die gesamte Anordnung einer extensiven Druckkraft zweckmäßigerweise durch Einsetzen in einen isostatischen Druckbehälter unterworfen, wobei die Drucke allmählich bis auf annähernd 350 kp/cm² oder darüber hinaus gesteigert werden. Während dieser Stufe werden die Teilchen der Auskleidungsmaterialstutzen im wesentlichen vollständig gegen die Wände des Ventilgehäuses durch weitere Expansion des Formelementes 110 zusammengepreßt Nach diesem Zusammenpressen hat das zusammengepreßte Auskleidungsmaterial im wesentlichen die gewünschte Form, obwohl

es strukturell noch verhältnismäßig schwach ist, wenigstens im Hinblick auf Zug- oder Scherkräfte. Das Formelement 110 läßt sich jedoch dann entfernen, wobei nur der voll ausgekleidete Ventilhohlraum verbleibt. Letzterer wird dann Wärme ausgesetzt, was im allgemeinen als Härtestufe bezeichnet wird, wobei es sich jedoch um die besonderen Effekte der Sinterung der zusammengepreßten Auskleidungsmaterialteilchen in eine vollständig haftende iind vergleichsweise kräftige Konstruktion handelt. Wie bekannt, sintert PTFE-Material der angegebenen Art bei Temperaturen von annähernd 37O°C vorzugsweise durch allmähliches Steigern der Temperatur bis zu diesem Wert, Halten derselben für eine bestimmte Zeit und allmähliches erneutes Absenken der Temperatur.

In Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren bildet sich die gewünschte Auskleidung mit einer gewünschten Dicke und völlig fehlstellenfrei, die das Innere des Ventilgehäuses vollständig abdeckt. Die Außenform der Auskleidung paßt sich sehr eng der innenform des Ventilgehäuses an, wobei die einstückige Auskleidung an ihrem Platz unter der Schulter 45 am Boden der Bohrung und oberhalb der Halsöffnung 16 mechanisch gehalten ist, wo die Form des Oberteiles des Halsteiles und die Form der Innenoberflächen der oberen Befestigungen 90 und 94 die Außenform der vorstehenden oben erwähnten Krone 46 definieren.

Während des Verfahrens liefern die Flächen an den Enden der Ventilstutzen zwischen den Teilen 81 der Endbefestigungsglieder 80 und dem Formelement 110 eine rohrförmige Verlängerung 110a der Auskleidung. Diese vorstehenden rohrförmigen Verlängerungen 110a bilden die aufgeweiteten Enden 42, obwohl letztere auch in der aufgeweiteten Form unmittelbar durch Verwendung geeigneter Endbefestigungen hergestellt werden können. Die Glättung der ausgekleideten Bohrung erreicht man dadurch, daß man einen erhitzten Blindkegei in die Bohrung eindrückt, der die gleiche Größe wie der tatsächliche Kegel hat, der schließlich eingebaut werden soll, und auf eine Temperatur in der Größenordnung von 375° C erhitzt

Auf diese Weise wird nicht nur die ausgekleidete Bohrung für den Ventilkegel geglättet, sondern es wird auch die Auskleidung innerhalb der kurzen Stutzen gedehnt, weil das PTFE-Material einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung des Zehnfachen des Metalls hat, aus dem das Ventilgehäuse hergestellt ist. Während dieser Glättungsstufe quillt das thermisch gestreckte Auskleidungsmaterial nach außen innerhalb der kurzen Stutzen und wird zu einem merklichen Teil innerhalb der taschenartigen Ausnehmungen 60 in den seitlichen Teilen der Stutzen aufgenommen. Darüber hinaus gibt es eine definierte Endstreckung der Auskleidung von den Enden der Ventilstutzen nach außen über die Befestigungsflansche 22 und 24. Unter diesen Bedingungen werden bei eingesetztem Blindkegel die offenen Enden der Verlängerungen 110a nach außen unter Verwendung geeigneter konischer Aufweitungswerkzeuge aufgeweitet, um die aufgeweiteten Enden 42 zu bilden. Vorzugsweise erfolgt dies dadurch, daß man ein erstes Aufweitungswerkzeug mit einer Kegelspitze mit einem Winkel in der Größenordnung von 15° und dann ein flaches Aufweitungswerkzeug verwendet, um die gewünschte Aufweitung der Auskleidungsenden zum flachen Anliegen nach den F i g. 1 und 3 zu vervollständigen. Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, den Äufweitungsvorgang durchzuführen, wenn die Temperatur des Ventilgehäuses und der Auskleidung innerhalb desselben nach dem Sintern auf annähernd 204⁰C abgesunken ist. Darüber hinaus ist es wichtig, daß die Aufweitungswerkzeuge sich auf erhöhter Temperatur, bcispiclsweise annähernd 375°C befinden.

Bei Durchführung der Aufweitung in der angegebenen Weise führt das anschließende Kühlen des Venlilgehäuses und seiner einteiligen Auskleidung auf Zimmertemperatur mit der dazugehörenden thermischen Kontraktion der Auskleidung zur Ausbildung von Zugkräften auf die Enden der Auskleidung innerhalb der Stutzen zwischen solchen Teilen der Auskleidung, die tatsächlich innerhalb der Bohrung sind und denjenigen, die über die Endteile der Stutzen aufgeweitet sind. Dies ist

is ein bedeutendes Merkmal, da die anschließende Benutzung des Ventils bei stark erhöhten Betriebstemperp.turen natürlich entsprechende thermische Dehnungen der Auskleidung zur Folge hat, ein merkliches Ausmaß dieser Dehnung jedoch durch den allmählichen Abbau der Zugkräfte kompensiert wird, welche überwunden werden müssen, bevor eine tatsächliche Streckung der Auskleidung auftreten kann. Dieser Vorteil resultiert aus dem Vorhandensein der Ausnehmungen 60 in den Seiten der Ventilgänge, wodurch ein Raum geschaffen wird, in welche die Auskleidung bei zusätzlichen thermischen Effekten expandieren kann. Damit ergibt sich ein Ventil mit sehr wünschenswerten Betriebseigenschaften für alle brauchbaren Temperaturbereiche, innerhalb deren gearbeitet werden soll, wobei ein voll ausgekleidetes Ventil entsteht, welches nicht nur eine gewünschte dicke und dichte einteilige Auskleidung besitzt, die nicht dünn gestreckt und in bestimmten Bereichen verwundbar gemacht wird, sondern zusätzlich ausgekleidete Stutzen aufweist, die beim Arbeiten unter stark erhöhten Temperaturen nicht ausbuckeln.

Bei dem oben erwähnten Sintern und anschließendem Kühlen des ausgekleideten Ventilkörpers und bei Hochtemperaturbetrieb ist die etwas vergrößerte, glatt gekrümmte kuppelartige Bodenwandung der Ventilkammer besonders vorteilhaft, weil mit einer solchen Ausgestaltung das Problem der Auskleidungsablösung und des Bruches vermieden wird, welches sonst bei der Herstellung anderer Ventilkammerendausgestaltungen bei Betrieb unter verhältnismäßig großen Temperaturbereichen vorhanden ist.

Fig.7 zeigt ein Dreiwegventil 210 mit Kanälen 218, 219 und 220 auf, die in entsprechenden Flanschen 22', 23 und 24' enden, die unmittelbar analog den Endflanschen der oben beschriebenen Kanäle sind. Die Grundelemente des Ventilkörpers nach F i g. 7 sind also ähnlich oder im wesentlichen gleich denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform weist jeder der Endflanschen die gleiche Befestigung 70 auf, wie sie im Zusammenhang mit F i g. 6 beschrieben worden ist Außerdem sind die gleichen oberen Befestigungsglieder 90 und 94 über der Halsöffnung eingesetzt. Auch die Dornteile sind im wesentlichen die gleichen mit Ausnahme, daß der Mittelteil 222 länger ist, sich nach unten durch die Halsöffnung und aus dem Kanal 219 erstreckt der damit in Flucht liegt wobei das elastische Formelement einen längeren rohrförmigen Schenkel in diesem Bereich aufweist der unmittelbar analog den Rohrschenkeln ist die sich aus den anderen Kanälen 218 und 220 erstrecken. Die Stufen zur Herstellung der einteiligen Auskleidung sind dieselben, wie sie oben im Zusammenhang mit der anderen Ausführungsform beschrieben worden sind

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur In-Situ Herstellung einer einteiligen, kontinuierlichen Polytetrafluoräthylen-Auskleidung der Innenoberfläche eines einteiligen Ventilgehäuses mit einer Ventilkammer zur Aufnahme des Ventilgliedes sowie in die Kammer einmündenden Ventilkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohles elastisch nachgiebiges Formelement, to dessen Außenform im wesentlichen der auszukleidenden Innenform des Ventilgehäuses entspricht, in das Ventilgehäuse eingesetzt, das Formelement innerhalb des Ventilgehäuses nach außen in Richtimg der Innenoberfläche des Ventilgehäuses expandiert in das expandierte Formelement ein Dorn eingesetzt und das Formelement um den Dorn elastisch kontraktiert wird, um einen Zwischenraum zwischen dem kontraktierten Formelement und der Innenoberfläche des Ventilgehäuses zu bilden, daß in den Zwischenraum ein körniges Auskleidungsmaterial eingeführt wird, das Formelement vom Dorn weg nach außen elastisch expandiert wird, derart, daß das Auskleidungsmaterial wenigstens teilweise gegen die Innenoberfläche des Ventilgehäuses verdichtet wird, daß schließlich durch Aufbringen von Druck auf das Innere des Formelemev.tes dieses gegen das Auskleidungsmaterial elastisch expandiert wird, um das Auskleidungsmaterial zu komprimieren, daß das Formdement aus dem Ventilgehäuse nach vorher erfolgter Entfernung des Doms aus dem Formelement entnommen wird, wonach das Ventilgehäuse und das zusammengepreßte ".uskleidungsmaterial zur Aushärtung der Auskleidung in-situ erwärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer nach Herstellung der Auskleidung durch Eindrücken eines erhitzten stopfenartigen Gliedes in die Kammer nachgearbeitet wird, so daß in Längsrichtung gestrecktes Auskleidungsmaterial in den Kanälen wenigstens leicht nach außen in Richtung von der Kammer weg verdrängt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskleidungsmaterial über die Enden der Kanäle gestreckt und dann seitlich nach außen und über Teile der Enden der Kanäle aufgeweitet wird, so daß das Auskleidungsmaterial innerhalb der Kanäle unter Zugspannungen gesetzt wird, die sich in Längsrichtung der Kanäle im Bereich zwi- se» sehen Kammer und Kanalenden unter normalen Bedingungen bei Zimmertemperatur auswirken.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dorn mit trennbaren zueinander passenden Bauteilen verwendet wird und die Bauteile in das expandierte Formelement eingesetzt und innerhalb desselben zusammengestellt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement dadurch expandiert wird, indem die Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Innenoberfläche der Kanäle und der in diesen angeordneten Schenkel des Formelements abgezogen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Dornbestandteile in seine Lage durch Unterteilen derselben in wenigstens zwei Teile eingesetzt wird, worauf die Teile einzeln an Ort und Stelle verbracht werden und die Teile zusammengebaut werden, wenn sie im wesentlichen an ihrem Platz sind.