DE3513503C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Absperrventil ist aus der DE-AS 12 28 479 bekannt. Dort ist ein Absperrschieber für Rohr­ leitungen beschrieben, bei dem das Verschlußstück von einem zu­ sammen mit einer Dichtung und einer Dichtplatte aufvulkanisier­ ten Gummimantel umhüllt ist. Die Verschlußstücke solcher Ab­ sperrventile bestehen im allgemeinen aus Metall. Werden sie in Leitungssystemen für Flüssigkeiten, insbesondere für schlamm­ förmige Flüssigkeiten, eingesetzt, dann ist trotz der Ummante­ lung nicht in allen Fällen auszuschließen, daß Rost in die zu fördernde Flüssigkeit gelangt. Vor allem ist das gesamte Ventil mit einem sehr hohen Gewicht belastet.

Bekannt ist es auch (DD 63 682), einen Schieber, der in einem Bügel zum Absperren von Rinnen industrieller Anlagen vor­ gesehen ist, aus Hartpolyvinylchlorid herzustellen und an sei­ nem Rand mit einem elastischen Medium insbesondere in der Form von Säureschnüren zu versehen. Bei diesem aus Kunststoff beste­ henden Schieberkörper besteht zwar keine Gefahr, daß der Schie­ berkörper von aggressiven Medien beeinflußt wird oder zu Rost neigt. Es ist aber nicht einfach, solche Kunststoffkörper mit einem Gummimantel zu versehen, der hinterher, insbesondere durch Aufvulkanisieren so fest an dem Ventilkörper haftet, daß er wie ein Stück mit diesem wirkt.

Kunststoffventilkörper aus einem nicht hitzebeständigen Mate­ rial sind ebenfalls bekannt. Bei solchen Ventilkörpern muß, wenn ein gummielastisches Material auf den Ventilkörper aufge­ bracht werden soll, mit Hilfe von Klebern gearbeitet werden. Ein solches Befestigungsverfahren macht den Einsatz spezieller und teurer Kleber erforderlich und auch eine spezielle Vorbe­ handlung des Ventilkörpers, um an den Grenzflächen eine ausrei­ chende Haftung zu gewährleisten. Geschieht dies nicht, dann schält sich das gummielastische Material häufig aufgrund des Flüssigkeitsdruckes ab und verstopft die Leitung. Beim Öffnen des Absperrventiles kann auch eine Expansion des gummielasti­ schen Materiales aufgrund der in diesem wirksamen Spannungen entstehen, die auf den Flüssigkeitsdruck zurückzuführen sind. Weiterhin tritt das Abschälen des gummielastischen Materiales von dem Kunststoffventilkörper aufgrund des Reibungswiderstan­ des zwischen Ventilkörper und Ventilsitz ein. Hierdurch wird die Dichtwirkung des Absperrventiles verschlechtert.

Man hat zwar auch Kunststoffabsperrventile vorgesehen, bei denen der Kunststoffventilkörper zunächst mit Metall beschich­ tet wird (durch Verkleben), während das Metall mit dem gummi­ elastischen Material durch Aufvulkanisieren beschichtet wird. Bei einer solchen Konstruktion ist aber die Haftung zwischen Metall und Kunststoff unzureichend. Bei schlagartigen Belas­ tungen trennen sich Metall und Kunststoff voneinander. Außerdem macht es der dort auch unvermeidliche Rost unmöglich, einen solchen Absperrschieber für eine lange Zeit einzusetzen.

Ausgehend von einem Absperrventil der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ventil aus Kunst­ stoff zu schaffen, das leicht ist und bei dem der aufgebrachte Mantel aus elastischem Material einstückig und fest mit dem Ventilkörper verbunden ist. Bei hoher Lebensdauer des Absperr­ ventiles soll auch eine hohe Dichtwirkung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Absperrventil der eingangs genann­ ten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Durch diese Ausgestaltung wird ein relativ leichtes Kunststoffabsperrventil geschaffen, bei dem der gummielastische Mantel an den besonders gefährdeten Abschälstellen durch Form­ schluß gehalten ist. Der elastische Mantel wird daher ein­ stückig an dem Kunststoffgrundkörper des Ventils gehalten. Weil der Ventilkörper aus einem Kunststoff besteht, der auch die Temperaturen beim Vulkanisieren aushält, kann in einfacher Weise auch ein gummielastisches Material aufvulkanisiert wer­ den. Das neue Absperrventil besitzt die erforderliche Festig­ keit und Elastizität. Ein Abtrennen des gummielastischen Mate­ rials wird vermieden. Als gummielastische Materalien können vorzugsweise verwendet werden: Styrol-Butadien-Gummi, Acryl­ nitril-Butadien-Gummi, Chloropren-Gummi, Acrylat-Gummi, Ethy­ lenpropylen-Terpolymer. Ferner liegt die Shorehärte des gummi­ elastischen Materials vorzugsweise zwischen 60 und 65.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung ist anhand des Ausfüh­ rungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im fol­ genden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausfüh­ rungsform eines Absperrventils gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Ventilkör­ per des Ventils der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Absperrventils gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein Absperrventil mit einem Ventilgehäuse 1, welches aus einem starren Kunststoff­ material, beispielsweise einem Vinylchlorid- oder Vinylidenfluoridharz besteht. In dem Ventilgehäuse 1 ist ein Kanal 9 vorgesehen sowie eine Ventilkammer 10, welche sich senkrecht zur Längsachse des Kanals 9 er­ streckt - in Fig. 1 von oben nach unten.

An den beiden axialen Enden des Kanals 9 und rings um eine Öffnung am oberen Ende der Ventilkammer 10 sind jeweils Flansche 4 bzw. 5 vorgesehen. Ein Deckel 8° ist passend auf den Flansch 5 aufgesetzt, wobei sich zwi­ schen diesen beiden Bauteilen eine Spindelhalterung 6 und ein Druckring 7 befinden. Der Deckel 8 ist an dem Flansch 5 bzw. dem Ventilgehäuse 1 mit Schrauben und Muttern (nicht dargestellt) befestigt.

Ein Ventilkörper 2 besteht aus hitzebeständigem, starrem Vinylchloridharz, welches mit einem gummiartigen elastischen Material 11 beschichtet ist, beispielsweise mit Styrol-Butadien-Gummi, welcher auf den Ventilkörper 2 aufvulkanisiert ist. Das starre, hitzebeständige Vinylchloridharz ist ein chloriertes Polyvinlychlorid­ harz gemäß ASTM D-1784, Typ IV, Grade 1, welches eine Wärmeverformungswiderstandstemperatur von nicht weniger als 100°C hat.

Das obere Ende des Ventilkörpers 2 ist mit Vorsprüngen 2a und 2a′ versehen, welche gleitverschieblich in Führungsnuten 1a bzw. 1a′ des Ventilgehäuses 1 ein­ greifen und verhindern, daß sich der Ventilkörper 2 drehen kann, so daß dieser nur aufwärts und abwärts bewegt werden kann. Der Boden bzw. das untere Ende des Ventilkörpers 2 ist kugelförmig ausgebildet. Der Durch­ messer des Ventilkörpers 2 nimmt in Richtung auf das obere Ende desselben zu. Das Konizitätsverhältnis be­ trägt dabei vorzugsweise etwa 1/10 bis 1/5. Die Basis bzw. das obere Ende des Ventilkörpers 2 ist mit einem zentralen Innengewinde 2b versehen. An das Innengewinde 2b schließt sich nach unten ein Hohlraum 2c an. Eine Spindel 3, welche von oben in die Ventilkammer 10 hinein­ ragt, ist mit ihrem Außengewinde 3a mit dem Innengewinde 2b verschraubt.

Wie besonders aus Fig. 2 deutlich wird, ist in der Mitte des Bodens des Ventilkörpers 2 eine relativ kleine Öffnung 2d vorgesehen, welche mit dem Hohlraum 2c in Verbindung steht und einen kleineren Innendurchmesser als der Hohlraum 2c besitzt. Die Mantelfläche des Ven­ tilkörpers 2 ist im oberen Teil desselben mit einer Ringnut 2e versehen. Die Öffnung 2d und die Ringnut 2e werden vorgesehen, um die einstückige Verbindung zwischen dem Ventilkörper 2 und dem aufvulkanisierten, gummiartigen elastischen Material zu verstärken.

Das gummielastische Material 11 bedeckt den Ventilkör­ per 2 (im wesentlichen) und bildet mit diesem ein einstückiges Bauteil, wie dies Fig. 2 zeigt. Als gummi­ elastische Materialien werden vorzugsweise Styrol- Butadien-Gummi, Acrylnitril-Butadien-Gummi, Chloropren- Gummi, Acrylat-Gummi und Ethylenpropylen-Terpolymer- Gummi benutzt. Die vor stehend angegebenen Materialien haben eine Shore-Härte von etwa 60 bis 75. Das gummi­ elastische Material 11 befindet sich nicht nur auf der Mantelfläche des Ventilkörpers 2, sondern reicht auch in die Öffnung 2d und in die Ringnut 2e hinein und ist, wie erwähnt, auf das Ventilkörpermaterial aufvulkanisiert. Das gummielastische Material liegt aufgrund des beschrie­ benen Aufbaus an einem Ventilsitz des Ventilgehäuses 1 an, wenn der Ventilkörper 2 den Kanal 9 schließt.

Da der Kanal 9 mit dem Hohlraum 2c über eine Öffnung 11b in Verbindung steht, die nach dem Aufvulkanisieren des gummielastischen Materials im Inneren der Ventil­ körperöffnung 2d verbleibt, können Feststoffpartikel und Fremdkörper in der Flüssigkeit, welche sich im Hohlraum 2c und innerhalb des Innengewindes 2b für die Spindel 3 gesammelt haben, durch die Öffnung 11b in den Kanal 9 austreten. Auf diese Weise wird ein glattes Zusammenwirken der Gewinde des Ventilkörpers 2 und der Spindel 3 aufrechterhalten, so daß an den Gewindeteilen nahezu kein Verschleiß eintritt. Das Absperrventil läßt sich daher leicht öffnen und schließen, und die Dicht­ wirkung kann für eine lange Betriebszeit aufrechter halten werden.

Die Vulkanisier-Haftverbindung zwischen dem Ventil­ körper 2 und dem gummielastischen Material 11 wird da­ durch erreicht, daß das gummielastische Material 11 um den Ventilkörper 2 herum bei einer Temperatur von mindestens 100° und unter Druck der für eine gewisse Zeit aufrechterhalten wird, (in einer Form) gegossen wird, wobei ein einstückiges Bauteil erhalten wird. Die Adhäsionskraft an der Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 2 und dem gummielastischen Material 11 liegt dabei über 100 N/cm. Das gummielastische Material haftet also zuverlässig an dem Ventilkörper 2, so daß es sich auch bei einer langen Betriebszeit nicht von diesem löst. Die vorstehend angegebene Grenzflächen- Adhäsionskraft entspricht der Zugkraft, die erforder­ lich ist, um einen Streifen mit einer Breite von 1 cm des gummielastischen Materials von der Oberfläche des Ventilkörpers abzuziehen. Das gummielastische Material 11 bedeckt den Ventilkörper 2 aufgrund der Form des­ selben mit einer gleichmäßigen Dicke. Die Dicke des gummielastischen Materials beträgt vorzugsweise etwa 2 bis 6 mm.

Die Spindel 3, deren Außengewinde 3a mit dem Innenge­ winde 2b des Ventilkörpers 2 zusammenwirkt und die in die Ventilkammer 10 hineinragt, ist durch die Spindel­ halterung 6 bezüglich des Ventilgehäuses 1 derart dreh­ bar gelagert, daß sie keine axiale Bewegung ausführen kann. Folglich bewegt sich beim Drehen eines Handrads 11 am oberen Ende der Spindel 3 lediglich der Ventil­ körper 2 nach oben oder unten.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Er­ findung, welches sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß die Spindel 3 einen unteren Spindelteil 3b aus Kunststoff und einen oberen Spindel­ teil 3c aus Metall aufweist. Am unteren Ende des unte­ ren Spindelteils 3b ist ein Flansch 3d angeformt, wel­ cher stabil in eine Nut 2f des Ventilkörpers 2 einge­ paßt ist. Der obere Spindelteil 3c ist mit einem Außen­ gewinde versehen, mit welchem das Handrad 12 über eine (nabenartige) Buchse 13 verschraubt ist.

Beim betrachteten zweiten Ausführungsbeispiel bewegt sich die Spindel 3 beim Drehen des Handrads 12 nach oben oder unten. Folglich bewegt sich auch der mit dem unteren Ende der Spindel 3 verbundene Ventilkörper 2 nach oben oder unten, um den Kanal 9 zu öffnen bzw. zu schließen. Hinsichtlich der einstückigen Adhäsionsver­ bindung zwischen dem Ventilkörper 2 und dem gummielasti­ schen Material 11 bestehen keine Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel.

Das erfindungsgemäße Absperrventil ist nicht nur für das Steuern von Flüssigkeitsströmen in Form einer Schlämme geeignet, sondern auch als Absperrschieber für Gase, welche pulverförmige Partikel und derglei­ chen enthalten.

Da das gummielastische Material erfindungsgemäß sicher durch Aufvulkanisieren an dem Ventilkörper haftet, wel­ cher vorzugsweise aus hitzebeständigem, starrem Vinyl­ chloridharz besteht und da eine einstückige Verbindung des gummielastischen Materials mit dem Ventilkörper geschaffen wird, besitzt der fertige Ventilkörper einer­ seits die Elastizität des gummielastischen Materials und andererseits die Festigkeit des starren Grundkör­ pers. Wenn der Ventilkörper beim Schließen des Absperr­ ventils einem hohen Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist, dann wird folglich verhindert, daß in dem gummieiasti­ schen Material eine Spannung in Umfangsrichtung erzeugt wird, so daß auch Schäden aufgrund von Scherkräften vermieden werden, wie sie bei Dehnung des gummielasti­ schen Materials aufgrund der in diesem vorhandenen Spannungen eintreten würden. Das gummielastische Mate­ rial kann folglich nicht von dem Ventilkörper abge­ schält werden. Das Öffnen und Schließen des Absperr­ ventils kann also stets unter gleichbleibenden Betriebs­ bedingungen mit einem geringeren Drehmoment erfolgen.

Bei dem Kunststoffventil gemäß der Erfindung ergeben sich keine Probleme mit der Metallkorrosion, wie sie bei einem metallischen Ventilkörper oder einem teil­ weise aus Metall bestehendem Kunststoff-Ventilkörper auftreten würden. Folglich ist der erfindungsgemäße Ventilkörper für einen langen störungsfreien Betrieb geeignet.

Da an der Dichtfläche eines Absperrventils gemäß der Erfindung infolge der Beschichtung des Ventilkörpers mit gummielastischem Material eine vollständige Abdich­ tung erfolgt, ist ferner die Absperrwirkung des erfin­ dungsgemäßen Absperrventils gegenüber der Dichtwirkung von konventionellen Ventilen deutlich verbessert, ins­ besondere, wenn durch den Kanal 9 eine Schlämme fließt, gar nicht zu reden von der hervorragenden Absperr- und Dichtwirkung bei normalen Flüssigkeiten.

Da das gummielastische Material und die Ventilsitz­ fläche des Ventilgehäuses nur einem geringen Verschleiß unterliegen, wird die Dichtwirkung ferner für eine lange Betriebszeit aufrechterhalten.

Schließlich wird durch die kugelförmige Ausbildung des Bodens des Ventilkörpers erreicht, daß sich bei geöff­ netem Ventil eine glatte Strömung ergibt, die frei von Turbulenzen ist.

Claims (7)

1. Absperrventil mit einem Ventilgehäuse, insbesondere aus Kunststoff, in dem ein Durchlaßkanal vorgesehen ist, sowie eine Ventilkammer, welche sich senkrecht zur Längsachse des Durchgangskanals erstreckt, mit einer in die Ventilkammer hin­ einragenden und drehbar durch das Ventilgehäuse gehalterten Ventilspindel, mit einem drehfest mit der Ventilspindel verbun­ denen Betätigungselement zum Drehen der Ventilspindel und mit einem Ventilkörper, welcher in Wirkverbindung mit der Ventil­ spindel steht, durch Drehen der Ventilspindel längs der Ventil­ kammer zum öffnen und Schließen des Durchlaßkanals hin- und herbewegbar und von einem einstückig an ihm haftenden Mantel aus elastischem Material, insbesondere von einem aufvulkani­ sierten Gummimantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) aus hitzebeständigem, starrem Vinylchloridharz besteht und als Hohlkörper ausgebildet ist, dessen von der Ventilspindel (3) abgewandter Boden eine relativ kleine Öffnung (2d) aufweist, welche mit dem Inneren (2c) des Ventilkörpers (2) in Verbindung steht, daß der Ventilkörper (2) im oberen Teil seiner Außenseite mit einer Ringnut (2e) versehen ist und daß der obere und der untere Teil des Mantels aus gummi­ elastischem Material (11) formschlüssig in die Ringnut (2e) beziehungsweise die Bodenöffnung (2d) eingreifen.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Boden des Ventilkörpers halbkugelförmig ausgebil­ det ist.

3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hitzebeständige, starre Vinylchloridharz, welches den Ventilkörper (2) bildet, ein chloriertes Polyvinyl­ chloridharz-Material ist, welches eine Wärmeverformungswider­ standstemperatur von mindestens 100°C besitzt.

4. Absperrventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das gummielastische Material aus einem der folgenden Stoffe besteht: Styrol-Butadien-Gummi, Acrylnitril- Butadien-Gummi, Chloropren-Gummi, Acrylat-Gummi, Ethylenpropy­ len-Terpolymer.

5. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das gummielastische Material (11) eine Shore- Härte von 60 bis 75 aufweist.

6. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spindel (3) einen inneren Spindelteil (3b) und einen äußeren Spindelteil (3c) aufweist, daß der innere Spindelteil (3b) aus Kunststoff besteht und an seinem inneren Ende mit dem Ventilkörper (2) verbunden ist, und daß der äußere Spindelteil (3c) aus Metall besteht und mit einem Außengewinde versehen ist, welches über eine Buchse mit dem Bedienungsele­ ment (12) verschraubt ist.

7. Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bedienungselement ein Handrad (12) ist, in welches die Buchse (13) nach Art einer Nabe eingesetzt ist.