DE2258251A1

DE2258251A1 - Ventil mit einer auskleidung aus kunststoff

Info

Publication number: DE2258251A1
Application number: DE19722258251
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Schnabel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1974-06-06
Also published as: FR2208077B3; FR2208077A1

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. Dr. jur. JOACHIM G. SANDMANN-

^ München; 22-''. _ ..

Steinsdorfstralje 21 "~ '" Telefon (0811J 29 38 71

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Be s c h r e i bung

Dr. Ernst Schnabel, Limburg/Lahn

betreffend

Ventil mit einer Auskleidung aus Kunststoff,

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Auskleidung aus Kunststoff und einem Ventilorgan, das eine Oberfläche aus Kunststoff und eine dem Ventilsitz zugeordnete konische Ringfläche aufweist.

Ein solches Ventil mit einer Auskleidung aus einem chemisch beständigen Kunststoff wie Polytecrafluoräthylen ist bereits bekannt. Es eignet sich zum Einbau in Leitungen für chemisch aggressive Medien. Die zusammenwirkenden Abdichtungsflachen aus Kunststoff am Ventilsitz und am Ventilorgan können zwar bei geschlossenem Ventil eine einwandfreie Abdichtung bewirken, jedoch sind diese Teile sehr anfällig gegenüber Fremdkörpern, die-heim Schließen zwischen beide Teile geraten. Die Fremdkörper verursachen Kratzer oder Rillen in den Abdichtungs— flächen, wodurch die einwandfreie Funktion des Ventils beeinträchtigt wird. Der Ventilsitz und/oder der Ventilkörper bzw. seine Kunststoffverkleidung müssen dann ausgetauscht werden.

Bei'metallischen Absperrorganen ohne Kunststoffauskleidung ist es bekannt, den Ventilsitz und das Ventilorgan als austauschbare Verschleißteile auszuführen. Der Austausch läßt

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sich problemlos und ohne Zerlegung des ganzen Ventils durchführen, weil die Austauschteile leicht lösbar angebracht sind, so z.B. der Ventilsitzring als Einlegering ausgeführt und das Ventilorgan mit seinem Betätigungsteil verschraubt ist. Bei einem mit Kunststoff ausgekleideten Ventil der eingangs genannten Art kann zwar der Ventilsitzring auch als Einleg«rin{; ausgeführt sein, jedoch erfordert die Abdichtung der Kunststoffverkleidung im Verbindungsbereich zwischen dem Ventilorgan und dem metallischen Betätigungsteil eine andere Konstruktion, die einen Ausbau des Gehäuseaufsatzes und der Betätigungsmechanik erfordert. Selbst dann läßt sich bei einuni Ventilorgan mit metallischem Kern der Kunststoffüberzug nur im Herstellerwerk erneuern, oder es wird ein Ventilorgan aus vollem Kunststoff nachgedreht, was nicht einfach ist, weil es mit dem Betätigungsteil bearbeitet werden muß und dann nicht mehr das Ursprungsmaß hat.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß an Ort und Stelle ein einfacher Austausch der Verschleißteile vorgenommen und der Austausch beliebig oft wiederholt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf das Ventilorgan eine zunächst unter Beibehaltung eines Hückstellvermögens aufgeweitete Hülse aus Kunststoff unter Wärineauslößung ihres Rückstellvermögens aufgeschrumpft ist, wobei ein Endabschnitt der Hülse an der konischen Ringfläche anliegt und die bei geschlossenem Ventil mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Abdichtungsfläche bildet.

Bei einem solchen Ventil kann eine schadhafte aufgeschrumpfte Kunststoffhülse ohne Ausbau der Mechanik durch Aufschneiden und Abziehen vom Ventilorgan entfernt werden. Darauf wird eine aufgeweitete Austauschhülse aus Kunststoff auf das Ventilorgan aufgeschoben und unter Wärmeeinwirkung aufgeschrumpft,

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womit dor Austausch durchgeführt ist. Es ist löscht ersichtlich, daß die Kunststoffhülse, die das Verschleißteil am Ventilorgan bildet, beliebig pft ersetzt werden kann und .jeweils beim Aufschrumpfen die Form annimmt die ein einwandfreies Zusammenwirken m;Lt dem Ventilsitz sicher stfellt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der andere Endabschnitt der Hülse auf eine zur kpnischen Ringfläche entgegengesetzt geneigte Konusfläche, aufgeschrumpft. So erhält man auf einfache Veise eine feste Verbindung der Hülse mit dem Ventilorgan, ohne daß diesem eine komplizierte Form gegeben werden muß.

Zweckmäßigerxtfeise ist der Ventilsitz von einem Ring aus Kunststoff gebildet, der in seine Einbaulage abdichtend eingerastet und unter elastischer Verformung ein- und ausbaubar ist. In diesem Falle läßt sich auch der Ventilsitzring, der . durch Schließen des Ventils eingerastet werden kann, auf einfache Weise austauschen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffteile aus Polytetrafluoräthylen bestehen. Dieser Werkstoff ist nicht nur wegen seiner hervorragenden chemischen Korrosionsfestigkeit für die Auskleidung des Ventils geeignet, sondern insbesondere auch als aufschrumpfbare Hülse, weil es in bekannter Weise als Rohr mit einem hohen latenten Rückstellvermögen von etwa 30 bis 4o $ hergestellt werden kann, das bei einer Erwärmung auf beispielsweise 180 bis 200 ° Celsius auslösbar ist. Bei Verwendung von anderen Kunststoffen ist das Rückstellvermögen nach erfolgter Aufweitung entsprechend geringer. Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise auch Trifluoräthylen als Auskleidungsmaterial wie auch als Werkstoff für die Aufschrumpfhülse verwendbar ist.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist eine mit einem

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Deckel versehene Inspektions- und Montageöffnung zum Ausbauen der aufgeschrumpften Hülse sowie zum Einsetzen und Aufschrumpfen einer Austauschhülse und ggf. zum Austauschen des Ventilsitzrings vorgesehen. Auf diese Weise gestaltet sich der Austausch besonders einfach.

Die Erfindung betrifft ferner eine Austauschhülse für das erfindungsgemäße Ventil, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie unter Beibehaltung eines durch Erwärmung auslösbaren Rückstellvermögens auf einen die Abmessung des Ventilorgans um Bewegungsspiel übersteigenden Durchmesser aufgeweitet ist.

Ferner umfaßt die Erfindung auch ein Wei*kzeug zum Entfernen der auf das erfindungsgemäße Ventil aufgeschrumpften Hülse, das gekennzeichnet ist durch eine mit einem Griff versehene Schneide, der ein die Schnittiefe begrenzender Abstandhalter im der Wandstärke der Hülse entsprechenden Abstand von der Schneidenspitze zugeordnet ist. Mit einem solchen Werkzeug läßt sich eine schadhafte aufgeschrumpfte Kunststoffhülse einfach entfernen, so daß danach die Austauschhülse aufgeschoben und aufgeschrumpft werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht und teilweise im Vertikalschnitt als Beispiel dienendes Ventil;

Fig. 2 zeigt eine Austauschhülse zur Verwendung bei dem Ventil gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt ein dem Ventil nach Fig. 1 zugeordnetes Schneidwerkzeug zum Entfernen einer schadhaften aufgeschrumpften Kunststoffhülse.

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Das in Fig. 1 dargestellte Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse.1 mit einem Flansch 2 sowie einen Anschlußbogen 3 mit einem. Flansch h, der koaxial zum Flansch 2 angeordnet ist. Das gekrümmte rohrförmige Ventilgehäuse 1 bildet eine hochliege.nde Ventilkammer 5» die an der dem Flansch 2 abgewandten Stirnseite eine Inspektions- und Montageöffnung aufweist, diedurch einen Deckel 6 verschlossen ist. Diametral gegenüber der Durchtrittsöffnung zum Anschlußbogen 3 is* eine Öffnung im Gehäuse 1 vorgesehen, in die ein Gehäusering 7 eingefügt ist, der den Gehäuseaufsatz 8 für die Betätigungsmechanik trägt.

Das Ventil ist mit einer Auskleidung aus Polytetrafluoräthylen versehen. Im einzelnen ist in das Ventilgehäuse 1 eine Büchse 10 eingezogen·, die über den Flansch 2 sowie über die Ränder der drei weiteren Öffnungen im Bereich der Ventilkammer 5 umgebördelt ist. Auch der Anschlußbogen 3 ist . mit einer Büchse 11 ausgekleidet, die an ihren Enden auf den Flansch k bzw. den Rand der Anschlußöffnung zur Ventilkammer 5 umgebördelt ist. Der Deckel 6 trägt an seiner- Innenseite eine auf seinen Rand umgebördelte Kunststoffplatte 12, und der Aufsatzring 7 ist vom unteren Abschnitt einer _; Kunststoffmanschette 13 ausgekleidet, wobei auch das freie Ende des Manschettenabschnitts über das der Ventilkammer 5 zugewandte Ende des Aufsatzrings 7 umgebördelt ist.

Durch den Gehäuseaufsatz 8 erstreckt sich eine Ventilspindel 15» die in bekannter Weise mittels eines Handrades 16 betätigbar ist. Mit der Spindel 15 ist ein Betätigungsteil 17 fest verbunden, das eine sich in Richtung auf das äußere Ende des Aufsatzes 8 verjüngende Konusfläche aufweist. Mit dem Betätigungsteil 17 ist über einen Schraubbolzen 18. der metallische Kern eines tellerförmigen Ventilorgans 1'9· verspannt. Das Ventilorgan 19 ist mit einer-Umhüllung 20 versehen, während das Betätigungsteil 17 eine Kunststoffver-

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kleidung 21 trägt deren unterer umgebördelter Rand zusammen mit der Umbördelung der Umhüllung 20 zwischen dem Ventilorgan 19 und dem Betätigungsteil 17 abdichtend eingespannt ist, so daß die Teile 17, 18 urid 19 vor dem Angriff eines das Ventil durchströmenden Mediums geschützt sind. Das Medium kann auch nicht durch den Aufsatz 8 nach außen dringen, weil die auf ihrer Außenseite durch Formringe 22 abgestützte und Längenänderungen zulassende Kunststoffmanschette 13 und die Verkleidung 21 an ihren äußeren Enden in nicht dargestellter Weise abdichtend aneinander gedrückt sind. Auch der Anschlußbogen J, der Deckel 6 und der Aufsatzring 7 sind jeweils unter Einspannung der beiden zwischenliegenden Kunststoffbördel in nicht näher dargestellter Weise fest mit dem Gehäuse 1 verspannt, so daß auch an diesen Stellen ein Entweichen des Mediums wirksam verhindert ist.

In die Verbindungsstelle zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Anschlußbogen 3 ist ein Sitzring 2h aus Polytetrafluoräthylen eingesetzt, der mit einem dünnen Außenflansch in den Zwischenraum zwischen den einander dort benachbarten Kunststoffbördeln ragt. Dem Ventilsitz 2h ist eine konische Ringfläche 25 der Kunststoffumhüllung 20 des Ventilorgans 19 zugeordnet , das ggf. auch unter Weglassung der Umhüllung 20 voll aus Kunststoff bestehen kann. Bei bekannten Ventilen mit einer Kunststoffauskleidung wirkt die konische Ringfläche 25 mit der entsprechend geneigten Sitzringfläche 26 am Sitzring 2U zusammen, so daß die Flächen 25 und 26 bei geschlossenem Ventil abdichtend aneinander gedrückt sind. :l

Gemäß Figur 1 ist jedoch auf das Ventilorgan 19 eine Hülse aus Polytetrafluoräthylen aufgeschrumpft, deren einer Endabschnitt 28 auf die konische Ringfläche 25 aufgeschrumpft ist und die mit der Sitzfläche 26 zusammenwirkende Abdichtungsfläche bildet. Das andere Ende 29 der Hülse 27 ist auf die entgegengesetzt zur Ringfläche 25 geneigte Konusfläche des

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Betätigungsteils 17 aufgeschrumpft, so daß die Hülse 27 fest mit.dem Venti1organ 19 verbunden ist, . .

Zeigt sich im Betrieb, daß das Ventil, nicht mehr ordnungsgemäß absperrt, so wird bei entleerter .Leitung, in die das Ventil mittels seiner Flansche 2 und h.eingebaut ist, der Deckel 6 gelöst und mit der Auskleidung,12 abgenommen. Stellt man an der Abdichtungsfläche 26 des Sitzrings 2k und/oder an der Abdichtungsfläche 28 des Ventilorgans 19 Kratzer oder dergleichen Beschädigungen fest, welche die Funktionsfähigkeit des Ventils beeinträchtigen, so werden der Sitzring 2h und/ oder die Hülse 27 bei eingebautem und im übrigen unzerlegtem Ventil durch die Deckelöffnung hindurch ausgetauscht. Der Sitzring 2h läßt sich einfach unter elastischer Verformung entnehmen, worauf ein entsprechender neuer Sitzring eingelegt und in den zwischen den beiden Bördeln gebildeten Zwikkel eingedrückt wird..Ein vollständiges Eindrücken kann ggf. durch Schließen des Ventils und Anziehen des Handrades 16 er-folgen. Zum Austauschen der Hülse 27 wird diese zunächst längs einer Mantellinie mit dem in Fig. 3 dargestelltem Werkzeug durchgetrennt. Das Werkzeug umfaßt einen Griff 30, aus dem ein Schaft 31 hervorragt, der rechtwinklig abgebogen ist und in eine Schneide 32 mit einer Spitze 33 ausläuft. In einem der Wandstärke der Hülse 27 entsprechenden.Abstand von der Spitze 33 ist ein Abstandsblech ^h angeschweißt, das die Schnittiefe des Werkzeugs begrenzt. Bei einer Wandstärke der Hülse 27 von beispielsweise 2 'nun ist das Abstandsblech 3h in einem Abstand von etwa 1,9 mm von der Spitze 33 angeordnet. Die Hülse 27 läßt sich nach dem Aufschneiden mit Hilfe des Werkzeugs, bei dem die Verkleidung 21 und die Umhüllung nicht beschädigt werden, leicht entfernen.

Nach dem Entfernen der Hülse 27 wird eine zylindrische Austauschhülse 37 an Stelle der Hülse 27 auf das Ventilorgan aufgeschoben. Auch die Austauschhülse 37 besteht aus PoIy-

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tetrafluoräthylen, das zuvor unter Beibehaltung eines latenten, durch Wärme auslösbaren Rückstellvermögens auf einen Innendurchmesser aufgeweitet wurde, der geringfügig über dem Durchmesser des Ventilorgans 19 liegt. Nachdem die Austauschhülse in der richtigen axialen Lage angeordnet ist, wird sie durch Heißluft oder durch eine Flamme mit ca. 150 bis 200 0 Celsius aufgeschrumpft, worauf der Austausch beendet ist und der Dekkel 6 wieder geschlossen werden kann. · ·

-Ansprüche-

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Claims

Patentanwalt Dipl.-Ing. Dr. jur. JOACHIM G. SANDMANN

8 München 22 Steinsdorfstraße 21 Telefon (0811) 29 38 71

Ansprüche

1.I Ventil mit einer Auskleidung aus Kunststoff und einem Ventilorgan, das eine Oberfläche aus. Kunststoff - und eine dem Ventilsitz zugeordnete konische Ringfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß auf das Ventilorgan (19) eine zunächst unter Beibehaltung eines Rückstellvermögens aufgeweitete Hülse (27) aus Kunststoff unter Wärmeauslösung ihres Rückstellvermögens aufgeschrumpft ist, wobei ein Endabschnitt (28) der Hülse (27) an der konischen Ringfläche (25) anliegt und die bei geschlossenem Ventil mit dem Ventilsitz (26) zusammenwirkende Abdichtungsfläche bildet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Endabschnitt (29) der Hülse (27) auf eine zur konischen Ringfläche (25) entgegengesetzt geneigte Konusfläche aufgeschrumpft ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Ventilsitz (26) von einem Ring (24) aus Kunststoff gebildet ist, der in seine Einbaulage abdichtend eingerastet und unter elastischer Verformung ein- und ausbaubar ist.

h. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffteile (1O, 11, 12, 13, 20».21, 24, 27) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

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Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet , daß eine mit einem Deckel (6) versehene Inspektions- und Montageöffnung zum Ausbauen der aufgeschrumpften Hülse (27) sowie zum Einsetzen und Aufschrumpfen einer Austauschhülse (37) und ggf. zum Aus tauschen des Ventilsitzrings (2^) vorgesehen ist.

6. Austauschhülse für das Ventil nach einem der Ansprüche

1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß sie unter Beibehaltung eines durch Erwärmung auslösbaren Rückstellvermögens auf einen die Abmessung des Ventilorgans (19) um Bewegungsspiel übersteigenden Durchmesser aufgeweitet ist (Fig.2)

7. Werkzeug zum Entfernen der auf das Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufgeschrumpften Hülse, gekennzeichnet durch eine mit einem Griff (30) versehene Schneide (32), der ein die Schnittiefe begrenzender Abstandhalter (3'0 im der Wandstärke der Hülse (27) entsprechenden Abstand von der Schneidenspitze (33) zugeordnet ist (Fig. 3).

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