DE2534470A1 - Selbstreinigendes einspritzventil - Google Patents

Selbstreinigendes einspritzventil

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DE2534470A1 DE19752534470 DE2534470A DE2534470A1 DE 2534470 A1 DE2534470 A1 DE 2534470A1 DE 19752534470 DE19752534470 DE 19752534470 DE 2534470 A DE2534470 A DE 2534470A DE 2534470 A1 DE2534470 A1 DE 2534470A1
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    • Y10T137/86879Reciprocating valve unit

Description

Patentanwälte:
Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. Morf 1. August 1975
Dr. Hans-A. Brauns DC-2072
8 «ünchiQ M, PieitttMKatr. 28
DU PONT OF CANADA LIMITED
555 Dorchester Boulevard, West Montreal, Kanada
ßelbstreinigendes Einspritzventil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstreinigendes Einspritzventil und insbesondere ein selbstreinigendes Einspritzventil, welches sieh zum Einspritzen von Zusätzen in eine bei Polymerisationssystemen verwendete Vorrichtung eignet, beispielsweise in einen Strangpressenzylinder oder in ein PoIymerisationsgefäss, und welches ferner während seines Betriebs mittels Dampf gereinigt werden kann. -
Im Ventilbau sind bereits eine Anzahl von Ventilen bekannt,
die sich zur Steuerung einer Flüssigkeitsförderung bei einer Vielfalt von Herstellungsprozessen eignen. Jedoch können bei einigen Herstellungsverfahren,beispielsweise bei der Herstellung thermoplastischer Polymere, die verwendeten Materialien einer Güteminderung während solcher Zeitspannen unterliegen, wo sie nicht unmittelbar verarbeitet werden, beispielsweise
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während der Zeit, in welcher diese Materialien innerhalb eines Ventils verbleiben, wenn dieses zeitweise geschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein selbstreinigendes Einspritzventil zur Verfügung, welches mindestens eine Eintrittsöffnung, mindestens eine Austrittsöffnung für Reinigungsmedium, eine Einspritzöffnung und einen Einspritzzylinder aufweist, welcher sich von der Einspritzöffnung durch das Ventil erstreckt und in Verbindung mit der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung für Reinigungsmedium steht, wobei das Ventil ferner einen Ventilschaft aufweist, welcher mit einem Innenkanal versehen ist und innerhalb des Einspritzzylinders zwischen einer Reinigungsstellung und einer Einspritzstellung gleitbar ist, wobei der Ventilschaft zur Abdichtung der Einspritzöffnung dient, um eine direkte Materialströmung innerhalb des Einspritzzylinders ausserhalb des Ventilschafts zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung für Reinigungsmedium zu sperren, aber im übrigen eine Strömung des Reinigungsmediums von der Eintrittsöffnung längs des Innenkanals und um den Ventilschaft innerhalb des Einspritzzylinders zur Austrittsöffnung für Reinigungsmedium zu gestatten, wenn sich der Ventilschaft in Reinigungsstellung befindet,und um die Eintrittsöffnung freizugeben und eine Materialströmung von der Eintrittsöffnung innerhalb des Ventilschaftes und um denselben zur Einströmöffnung zu gestatten, wenn sich der Ventilschaft in seiner Einspritzstellung befindet, wobei eine Ventilschaftsteuervorrichtung die Bewegung des Ventilschafts steuert und eine Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium vorhanden ist, um diese Austrittsöffnung in der Einspritzstellung zu verschliessen und in der Reinigungsstellung zu öffnen.
Insbesondere stellt die Erfindung ein selbstreinigendes Einspritzventil zur Verfügung, welches einen Ventilkörper, einen Ventilschaft und eine Ventilschaft-Steuervorrichtung aufweist, wobei der Ventilkörper eine Einspritzöffnung, mindestens eine Eintrittsöffnung, mindestens eine Austrittsöffnung für Reini-
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gungsmedium sowie einen Einspritzzylinder aufweist^ und die Eintrittsöffnung sowie die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium in den Einspritzzylinder an Schnittstellen münden, welche durch einen Abschnitt des Einspritzzylinders getrennt sind, welcher eine Abdichtfläche aufweist, wobei die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium in den Einspritzzylinder zwischen der Eintrittsöffnung und der Einspritzöffnung mündet und der Ventilschaft ferner einen Abdichtkopf für die Einspritzöffnung aufweist, und ferner ein Steg sowie ein stabförmiges Dichtungselement innerhalb des EinspritzZylinders nach vorwärts und rückwärts beweglich sind und einen Raum zwischen einandergegenüberliegenden Flächen des Ventilschafts und des EinspritzZylinders begrenzen, um eine Fluidströmung um den Ventilschaft innerhalb des Einspritzzylinders zu ermöglichen, wobei dieser Raum begrenzt wird, indem der Dichtkopf für die Einspritzöffnung die Einspritzöffnung verschliessen kann, wenn er infolge der Bewegung des Ventilschafts in Anlage an diese gelangt, Jedoch eine Fluidströmung in demselben in allen anderen Ventilschaftstellungen möglich ist, wobei ferner der Steg den Einspritzzylinder an der Stegdichtfläche absperrt, wenn die Einspritzöffnung geschlossen ist und einen Teil der Schnittstelle zwischen Eintrittsöffnung und Einspritzzylinder einnimmt und die Fluidströmung an der Schnittstelle nicht wesentlich behindert, wenn die Einspritzöffnung geöffnet ist, wobei schliesslich das Dichtungselement den Ventilkörper lecksicher längs des Ventilschafts gegenüber der Eintrittsöffnung bei allen Stellungen des Ventil-Echafts abdichtet, und der Ventilschaft ferner einen Innenkanal aufweist, welcher sich längs eines Teils des Ventilschafts zwischen dem Steg und dem Dichtungselement erstreckt, der sich bei allen Stellungen des Ventilschafts innerhalb der Schnittstelle zwischen Eintrittsöffnung und Einspritzzylinder befindet, wobei der Innenkanal ferner eng benachbart zum Abdichtkopf der Einspritzöffnung mündet und eine Steuervorrichtung für den Ventilschaft vorgesehen ist, welche die Bewegung des Ventilschafts steuert und eine Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium diese Austrittsöffnung bei geöffneter Einspritzöffnung schliesst und bei geschlossener Ein-
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spritzöffnung öffnet.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht zum Teil in einem Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils bei geschlossener Einspritzöffnung,
Fig. 2 eine schematische, teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 bei offener Einspritzöffnung,
Fig. 3 eine schematische zum Teil im Querschnitt dargestellte
Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 in einer Thermoelementöffnung einer Strangpresse eines Kondensations-Polymerisationssystems,
Fig. 4- eine schematische zum Teil im Querschnitt dargestellte
Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, gemäss
welcher das Ventil durch die Anordnung eines Zapfens abgeändert ist, welcher einen Ausbau und eine Reinigung gestattet,
Fig. 5 eine Seitenansicht des in Fig. 4- dargestellten Zapfens, und
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Zapfen gemäss Fig. 4·.
Gemäss den Zeichnungen weist der Ventilkörper 10 eine Eintrittsöffnung 11, eine Austrittsöffnung 12 für Reinigungsmedium, eine Einspritzöffnung 13 und einen Einspritzzylinder 14· auf. Der
Einspritzzylinder 14- weist zwecks Erzielung einer Abdichtung
einen Sitz 15 an der Einspritzöffnung 13 auf. Die Eintrittsöffnung 11 schneidet den Einspritzzylinder 14 an einer Schnittstelle 16 und die Austrittsöffnung 12 für Reinigungsmedium
schneidet den Einspritzzylinder 14- an einer Schnittstelle 17,
wobei die beiden Schnittstellen längs des Einspritzzylinders 14-durch eine Stegdichtfläche 18 voneinander getrennt sind.
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Der Ventilschaft 20 weist einen Dichtkopf 21 für die Einspritzöffnung, einen Steg 22, ein stabförmiges Dichtungselement 2J> und einen Innenkanal 24 auf, welcher vier Einlasse 25 an der Schnittstelle 16 und vier Auslässe 2β in der Nähe des Dichtkopfs 21 für die Einspritzöffnung besitzt.
Die Steuervorrichtung für den Ventilschaft und die Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium sind bekannt und in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Das Ventil arbeitet in einer Einspritzstellung und einer Reinigungsstellung.
Fig. 1 zeigt die Reinigungsstellung, in welcher das Ventil von Stoffen gereinigt werden, die nach Schliessen der Einspitzöffnung 13 zurückgeblieben sind. In der dargestellten Stellung kann die Eintrittsöffnung 11 mit einem nicht dargestellten Vorrat eines Reinigungsmittels verbunden sein, so dass Reinigungsmedium an der Schnittstelle 16 in die Eintrittsöffnung
11 eintritt. Der Einspritzzylinder 14 wird durch den Steg 22 an der Stegdichtfläche 18 abgedichtet. Das Reinigungsmedium tritt daher in die vier Einlasse 25 zum Innenkanal 24- innerhalb des Ventilschafts 20 ein und tritt durch die vier Auslässe in der Nähe des Dichtkopfs 21 für die Einspritzöffnung aus. Das Reinigungsmedium fliesst anschliessend durch den Raum zwi-Echen den Seiten des Ventilschafts 20 und dem Einspritzzylinder 14 zur Austrittsöffnung 12 für das Reinigungsmedium, welche . bei dieser Ventilstellung geöffnet ist, die durch die nicht dargestellte Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung gesteuert wird. Das Reinigungsmedium verlässt die Austrittsöffnung
12 unter Mitführung von Material, welches gegebenenfalls im Ventil zurückgeblieben ist, nachdem die Einspritzöffnung 13 geschlossen wurde.
Mg. 2 zeigt die Einspritzstellung, in welcher Materialien einem System eingegeben werden können. In der dargestellten Lage ist die Eintrittsöffnung 11 mit einem nicht dargestellten
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Materialvorrat verbunden, so dass das Material in die Eintrittsöffnung 11 zur Schnittstelle 16 eintritt, welche nunmehr sowohl den Steg 22 wie die vier Einlasse 25 zum Innenkanal 24 umfasst. Die Materialien gelangen an beiden Seiten am Steg vorbei, wobei ein Teil des Materials durch den Innenkanal 24- zu den vier Auslassen in der Nähe des Dichtkopfs 21 für die Einspritzöffnung fliesst, und der Abdichtkopf von der Einspritzöffnung 13 und dem Abdichtungssitz 15 zurückgezogen ist, und wobei ferner ein Teil des Materials am Steg 22 zwischen dem Ventilschaft 20 und dem Einspritzzylinder vorbeifliesst, um sich mit der vom Innenkanal 24 kommenden Strömung an den vier Auslassen 26 zu treffen. Die vereinigte Materialströmung tritt dann unmittelbar durch die Einspritzöffnung 13 für die nicht dargestellte Anlage.
Das Ventil kann in einer Thermoelementöffnung montiert werden, welche gemäss Fig. 3 zur Aufnahme desselben modifiziert wurde. Gemäss dieser Figur ist der Ventilkörper 10 am Strangpressengehäuse 30 verschraubt, wobei die Bolzen 19 über der für das Thermoelement bestimmten öffnung 31 angeordnet sind, so dass der Einspritzzylinder 14 teilweise durch die öffnung 31 für das Thermoelement gebildet wird. Diese öffnung ist mit einem Sitz 15 versehen, welcher die Einspritzöffnung 13 umgibt, wobei der Ventilschaft 20 auf diesen Sitz abgestellt ist.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils ist in Fig. 4 dargestellt, gemäss welcher ein Zapfen 40 dazu dient, den Einspritzzylinder 14 abzusperren, wenn der Ventilschaft 20 zur Reinigung ausgebaut ist. Der Ventilschaft kann dann durch eine nicht dargestellte Räumvorrichtung ersetzt werden, um ohne Stillegung der Anlage in anderer Weise nicht fassbare Materialien zu entfernen, die sich gegebenenfalls innerhalb des Einspritzzylinders angesammelt haben.
Die Fig. 5 und 6 zeigen den Zapfen 40, welcher gewöhnlich geringfügig verjüngt ausgebildet ist und in seinem mittleren Abschnitt eine öffnung 41 besitzt. Daher kann der Zapfen 40 längs seiner Achse gedreht werden, damit der Ventilschaft 20 durch die öff-
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nung 41 in den Einspritzzylinder 14 eintreten kann oder falls der Ventilschaft 20 ausgebaut ist, den Einspritzzylinder 14 zu verschliessen.
Es ist offensichtlich, dass viele Einzelheiten der Vorrichtung abgeändert werden können. Beispielsweise können die Steuervorrichtungen für die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium und die Steuervorrichtung für den Ventilschaft in einer einzigen Steuervorrichtung zusammengefasst werden oder die Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung für das Reinigungsmedium könnte durch eine Dichtungsvorrichtung an der Oberfläche des Ventilschafts ersetzt werden, welche die Austrittsöffnung für Reinigungsmedium abdichten würde, wenn der Ventilschaft in die Einspritzstellung zurückgezogen ist. Falls andere Steganordnungen vorgesehen sind, wie die gemäss der bevorzugten Ausführungsform, so können die Lage der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung für Reinigungsmedium abgeändert werden.
Schliesslich können die Einlasse zum Innenkanal über die Schnittstelle der Eintrittsöffnung mit dem Ein sprit z zylinder hinaus zurückgezogen werden, wenn sich der Ventilschaft in der Einspritzstellung befindet, so dass die Materialien durch den Steg an einem Eintritt in den Ventilschaftkanal gehindert würden und nur am Umfang des Ventilschafts zur Einspritzöffnung fliessen würden. Der Innenkanal würde dabei nur zur Reinigung des Ventils benützt werden, wenn sich der Ventilschaft in der Reinigungsstellung befindet.
Es ist ferner offensichtlich, dass das erfindungsgemässe Ventil auch zur Entnahme von Proben aus Polymer systemen geeignet ist anstelle einer Einspritzung von Additiven.
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Claims (8)

DC-2072 1^ Augusc 1975 8 253U70 Pat entansprüche
1.\ Selbstreinigendes Einspritzventil, gekennzeichnet durch mindestens eine Eintrittsoffnung (11),"mindestens eine Austrittsöffnung (12) für Reinigungsmedium, eine Einspritzöffnung (13) und einen Einspritzzylinder (14), welcher sich ausgehend von der Einspritzöffnung durch das Ventil erstreckt und in Verbindung mit der Eintrittsoffnung (11) und der Austrittsöffnung (12) steht, durch einen einen Innenkanal (24) aufweisenden Ventilschaft, welcher innerhalb des EinspritzZylinders zwischen einer Reinigungsstellung und einer Einspritzstellung gleitbar ist, wobei der Ventilschaft (20) die Einspritzöffnung abdichten kann, um eine direkte Materialströmung innerhalb des EinspritzZylinders und ausserhalb des Ventilschafts zwischen der Eintrittsoffnung und der Austrittsöffnung für Reinigungsmedium abzusperren, aber im übrigen eine Strömung von Reinigungsmedium von der Eintrittsoffnung längs des Innenkanals (24) und um den Ventilschaft (20) innerhalb des Einspritzzylinders zur Austrittsöffnung (12) für das Reinigungsmedium zu gestatten, wenn sich der Ventilschaft (20) in Reinigungsstellung befindet und ferner die Einspritzöffnung zu öffnen und eine Materialströmung von der Eintrittsöffnung innerhalb und um den Ventilschaft zur Einspritzöffnung zu gestatten, wenn sich der Ventilschaft in Einspritzstellung befindet, wobei eine Steuervorrichtung für den Ventilschaft (20) dessen Bewegung steuert und eine Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung (12) für Reinigungsmedium diese Austrittsöffnung in der Einspritzstellung schliesst und in der Reinigungsstellung öffnet.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein als Zapfen (40) ausgebildetes Ventil, welches den Einspritzzylinder (14) absperrt, wenn der Ventilschaft (20) vom Ventil ausgebaut ist.
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3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung für die Austrittsöffnung (12) für Reinigungsmedium aus einer an der Oberfläche des Ventilschafts (20) innerhalb der Einspritzöffnung (13) angeordneten Dichtungsvorrichtung, welche die Austrittsöffnung
(12) in der Einspritzstellung des Ventilschafts (20) abdichtet.
4. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasse zum Innenkanal (24) des Ventilschafts (20) gegenüber der Eintrittsöffnung (11) nur dann geöffnet sind, wenn sich der Ventilschaft (20) in Reinigungsstellung befindet.
5. Einspritzventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (10), welcher eine Eintrittsöffnung (11) und eine Einspritzöffnung (13) aufweist, die durch einen länglichen Kanal eines Einspritzzylinders verbunden sind, wobei sich ein Ventilschaft (20) durch den Einspritzzylinder erstreckt und in diesem gleitend verschiebbar ist, um die Einspritzöffnung (13) zu schliessen und zu öffnen, wobei der Ventilschaft (20) einen Innenkanal (24) mit Auslassen an einem Ende benachbart der Einspritzöffnung (13) und mit Einlassen am anderen Ende benachbart der Eintrittsöffnung (11) aufweist und der Ventilkörper (10) eine Austrittsöffnung (12) für Reinigungsmedium besitzt, welche in Verbindung mit dem Einspritzzylinderkanal steht und welche zwischen der Eintrittsöffnung (11) und der Einspritzöffnung liegt, wobei am Ventilschaft (20) eine Dichtungsvorrichtung vorhanden ist, um einen Strömungskanal von der Eintrittsöffnung (11) durch die Einlasse des Ventilschafts (20) in den Innenkanal (24) des Ventilschafts und nach aussen durch die Auslässe des Ventilschafts in den Einspritzzylinderkanal und von der Austrittsöffnung (12) nach aussen zu bilden, wenn der Ventilschaft geschlossen ist.
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6. Einspritzventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung aus einer Dichtungsfläche am Ventilschaft (20) besteht, die oberhalb der genannten Einlasse und unterhalb der Austrittsöffnung (12) für Reinigungsmedium angeordnet ist, so dass diese Austrittsöffnung über den Einspritzzylinderkanal nicht unmittelbar in Verbindung mit der Eintrittsöffnung (11) steht.
7· Einspritzventil nach Anspruch 1,gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Zugabe von Materialien in eine Vorrichtung zur Polymerisation thermoplastischer Polymere.
8. Verfahren zur Verwendung des Ventils nach Anspruch 1, unter Zugabe von Materialien zu Polymerxsationssystemen bei der Herstellung thermoplastischer Polymere.
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