DE4333197C2

DE4333197C2 - Ventilanordnung und Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes oder Ventilkörpers für eine Ventilanordnung

Info

Publication number: DE4333197C2
Application number: DE19934333197
Authority: DE
Inventors: Hideya Saiki; Mitsuyo Nakamura; Takashi Hirose
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: DE4333197A1; CA2107420A1; US5518027A; CA2107420C

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Verwendung in einer Leitungswasserab sperrvorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem Wasserhahn zur Mischung von heißem und kaltem Wasser oder in einem Strombahnumschalthahn für einen Reiniger zum Spülen einer Toilettenschüssel mit warmem Wasser. Eine solche Ventilanordnung (Ventilbaugruppe) wird zum Unterbrechen des Wasserflusses und zur Einstellung der Fluß rate verwendet, in dem ein Ventilkörper bezüglich eines Ventilsitzes verstellt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes oder Ventilkörpers für eine Ventilanordnung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 wird im folgenden eine Ventilbaugruppe zur Mischung von warmem und kaltem Leitungs wasser beschrieben. Die Ventilbaugruppe weist ein Ventilge häuse 1 mit einem Abflußkanal 2 und einer Ausnehmung 5 auf. In der Ausnehmung 5 ist von unten aufeinanderfolgend ein Ventilsitz 6, ein Ventilkörper 7 und ein Dichtring 8 einge setzt. Ein Hebelhalter 9 ist drehbar in ein Oberteil des Ventilgehäuses 1 eingepaßt. Der Ventilhalter 9 weist einen Hebel 10 zum betätigen des Ventilkörpers 7 auf.

Der Ventilsitz 6 ist fest auf einer Basis 12 durch Eingriff mit dem Vorsprung 11 der Basis 12 montiert, welche um Aus nehmung 5 des Ventilgehäuses angeordnet ist, und weist ein Paar von länglichen Einlaßkanälen 13 und 14 auf, die gemäß Fig. 2 in einer /-Form angeordnet sind. Die Kanäle 13 und 14 sind mit kreisförmigen Einlaßkanälen 3 und 4 in Verbin dung bringbar, welche sich durch die Basis 12 erstrecken.

Der Ventilkörper 7 ist scheibenförmig und weist einen Durch messer kleiner als der innere Durchmesser der Ausnehmung 5 des Ventilgehäuses auf. Er ist relativ zum Ventilsitz 6 und zum Dichtring 8 verschiebbar. In seiner am Ventilsitz 6 an liegenden Gleitfläche sind Flußkanäle 15 angeordnet, die durch zwei mit dem Abgabekanal 2 in Verbindung stehende Aus schnitte gebildet sind.

Zwischen dem Ventilsitz 6 und der Basis 12 ist eine Gummi dichtung 21 angeordnet. Weiterhin ist ein Gummi-O-Ring 19 auf der Oberseite des Dichtrings 8 angeordnet. Durch die Elastizität der Dichtung 21 und des O-Rings-19 wird eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen Basis 12 und Ventil sitz 6, zwischen Ventilsitz 6 und dem Ventilkörper 7 und zwischen dem Ventilkörper 7 und dem Dichtring 8 gebildet.

Ventilkörper 7 und Hebel 10 sind durch eine Gelenkstange 17 miteinander bewegungsverbunden, die am Hebelhalter 9 mittels eines Stifts 18 gelagert ist. Durch Auf- und Abbewegung und Drehen des Hebels 10 kann der Ventilkörper 7 in eine ge wünschte Position zur Öffnung des Wasserhahns gedreht wer den, um selektiv heißes Wasser, kaltes Wasser oder eine Mi schung aus beiden zu erhalten und den Hahn zu schließen.

In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zustand ist der Ventilkörper 7 bis zu seinem äußersten rechten Ende bewegt, so daß Flußkanal 15 mit keinem der Einlaßkanäle 13 und 14 in Verbindung steht. In dem in Fig. 3 dargestellten Zustand ist Ventilkörper 7 in einer solchen Position, daß der Flußkanal 15 mit einem der Einlaßkanäle 13 in Verbindung steht, d. h., in einer Position ist, in der nur heißes oder kaltes Wasser abgegeben wird.

Fig. 4 zeigt eine Position des Ventilkörpers 7, in der Fluß kanal 15 mit beiden Einlaßkanälen 13 und 14 in Verbindung steht, so daß eine Mischung aus heißem und kaltem Wasser ab gegeben wird.

Fig. 11 und 12 zeigen eine bekannte Ventilanordnung, welche eine verbesserte Verbindungsstruktur zwischen unterer End fläche der Basis 12 und dem Hahnkörper aufweist. Eine ring förmige Gummidichtung 16 ist in den Einlaßkanälen 3 und 4 eingepaßt. Ein verstärkender Führungsring 20 aus einem Me tall, wie beispielsweise Stahl, ist in der Gummidichtung eingepaßt.

Bei einer solchen vorbekannten Ventilanordnung bildet die ringförmige Gummidichtung 16 eine Dichtung zwischen Basis 12 und Ventilsitz 6 und zwischen Basis 12 und dem nicht darge stellten Hahnkörper zum Mischen von kaltem und warmen Was ser.

In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 2- 190678 wird vorgeschlagen, Ventilsitz 6 oder Ventilkörper 7 der Ventilanordnung aus einer Harzzusammenstellung mit 35- 90% Gew.-% Polyetherketonharz und 10-65% Gew.-% Kohlen stoffasern mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 8 µm oder weniger zu bilden, wobei ein anorganischer Pulver füllstoff, wie natürlicher Glimmer weiter hinzugefügt wird. Weiterhin ist eine Harzzusammensetzung mit 25-80% Gew.-% Polyphenylsulfidharz und 20-75% Gew.-% Kohlenstoffasern mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 8 µm oder we niger bekannt, siehe ungeprüfte japanische Patentveröffent lichung 2-190677.

Bei solchen bekannten Ventilanordnungen ist von Nachteil, daß die Gleitflächen von Ventilkörper und Ventilsitz durch absorbiertes Wasser dahin tendieren, aufzuquellen und sich zu deformieren, während sie in Gebrauch sind. Dies kann zu einem Wasserleck führen.

Ein Weg ein solches Wasserleck zu vermeiden ist, sowohl den Ventilkörper als auch den Ventilsitz aus einem synthetischen Harz zu bilden, daß eine niedrige Wasserabsorbtion und einen hohen Wasserwiderstand aufweist. Allerdings haben einige von solchen Harzen die starke Neigung, aneinander zu haften. Sind Ventilkörper und Ventilsitz aus solchen Harzen gebildet, nutzen sie sich folglich leichter ab. Dies vermindert deren Haltbarkeit und verschlechtert die Bedienbarkeit einer sol chen Ventilanordnung.

Weiterhin, auch wenn Ventilsitz und Ventilkörper erfolgreich miteinander in einem flüssigkeitsdichten Gleitkontakt stehen und weiterhin die Bedienbarkeit des Ventils zufriedenstellend ist, ist ein solches Ventil nicht zufriedenstellend. Wenn keine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen Ventilsitz und Basis und zwischen unterer Endfläche der Basis und der Ventilmontierfläche ist oder wenn keine Einrichtung zur Verhinderung eines Eindringens von Fremdmaterial in die Gleitfläche vor handen ist, ist es unmöglich, ein Wasserleck zu vermeiden.

Aus der Druckschrift DE 87 09 865 U1 ist ein Zwischenstück zwischen einem Hauptteil und einem Verteiler einer Mischbatterie für heißes und kaltes Wasser bekannt. Das Zwi schenstück ist scheibenförmig ausgebildet und in einem Gehäuse angeordnet, wobei das scheibenförmige Zwischenstück eine obere und eine untere Kammer voneinander trennt. Durch dieses Zwischenstück erstrecken sich zwei Bohrungen für jeweils heißes und kaltes Wasser. Oberhalb des Zwischenstücks ist ein Verteilereinsatz angeordnet, der die Menge an Heiß- und Kaltwasser, die durch die Mischbatterie fließt, steuert bzw. reguliert. Das Zwischenstück besteht vorzugsweise aus einem plastisch verformbarem Werkstoff. An der Unterseite des Zwischenstücks sind im Bereich der Öffnungen Ringnu ten vorgesehen. In diese Ringnuten sind O-Ringe zur Abdichtung eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zur Verfügung zu stel len, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes oder Ventilkörpers für eine Ventilanordnung anzugeben, wobei der Ventilsitz und/oder der Ventilkörper eine ausrei chende flüssigkeitsdichte Abdichtung und eine verbesserte Bedienbarkeit und Haltbar keit ermöglichen.

Bezüglich des Vorrichtungsaspekts wird die genannte Aufgabe durch eine Ventilanordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Ventilanordnung gemäß Anspruch 11 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen darge legt.

Gemäß dem Verfahrensaspekt wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes oder eines Ventilkörpers für eine Ventilan ordnung gemäß Anspruch 8 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechen den Unteransprüchen dargelegt.

Die Ventilanordnung weist einen mit Einlaßkanälen ausgebildeten Ventilsitz und einen in gleitenden Kontakt mit dem Ventilsitz stehenden und mit Flußkanälen ausgebildeten Ventil körpern auf, wobei Flußkanäle und Einlaßkanäle durch Gleiten des Ventilkörpers im Hinblick auf den Ventilsitz in oder aus ihrer Verbindung gebracht werden, wobei wenigstens der Ventilsitz oder wenigstens der Ventilkörper aus einem synthetischen Harz gefertigt sind, das durch Absorbtion von Wasser oder Öl anschwillt und eine Gleitfläche in Form einer gleichmäßig gekrümmten balligen oder gleichmäßig ebenen Oberfläche aufweist.

Andererseits kann die Ventilanordnung einen Ventilsitz und einen Ventilkörper aufweisen, die aus synthetischen Harzen gebildet sind, die nicht aneinander haften. Vorzugsweise kann der Ventilkörper aus einem synthetischen Harz gebildet sein, das einen kleineren Elastizitätsmodul aufweist als das synthetische Harz, das den Ventilsitz bildet.

Weiterhin kann die Ventilanordnung einen Ventilsitz und eine Basis aufweisen, die einteilig aus einem synthetischen Harz gebildet sind. Die Einlaßkanäle können einen Bereich mit großem Durchmesser an ihrem unteren Teil aufweisen, der zu einer Bodenöffnung der Ba sis führt. Weiterhin kann ein geflanschter Ring in jedem Einlaßkanal eingepaßt sein, dessen Flansch im Ventilsitz eingesteckt ist und dessen Körperabschnitt der Umfangsfläche des Bereichs mit großem Durchmesser gegenüberliegt. Weiterhin kann eine elastische Dich tung zwischen der Umfangsfläche des Bereichs mit großem Durchmesser und dem geflanschten Ring angeordnet sein, wobei deren untere Enden aus der Endfläche der Basis hervorstehen.

Der geflanschte Ring kann weiterhin an seinem inneren Ende einen Filter aufweisen.

Bei der ersten Anordnung können Ventilsitz und/oder Ventilkörper aus synthetischem Harz zu Beginn durch Absorbtion von Wasser oder Öl anschwellen und eine ballige oder flache, gleichmäßige Gleitfläche aufweisen. Folglich werden Ventilkörper und Ventilsitz nicht weiter anschwellen und deformieren, so daß die Gleitflächen dieser Bauteile in flüssigkeitsdichtem Kontakt miteinander auch nach einer Verwendung unter einem Wasserdruck verbleiben. Ein Wasserleck wird nicht auftreten.

Bei der Anordnung, bei der Ventilsitz und Ventilkörper aus einem synthetischen Harz gebil det sind, der ein Aneinanderhaften vermeidet, gibt es keine Kompatibilität der Harze, die zwischen den Gleitflächen von Ventilsitz und Ventilkörper auftritt. Folglich werden diese an den Gleitflächen niemals aneinander haften. Entsprechend wird die Abnutzung von Ventil sitz und Ventilkörper vermindert. Diese Tendenz zeigt sich insbesondere, wenn der Ventil körper aus einem synthetischen Harz gebildet ist, das einen höheren Elastizitätsmodul auf weist als das aus dem der Ventilsitz gebildet ist.

Bei der Anordnung, bei der der Ventilsitz und die Basis ein teilig aus einem synthetischen Harz gebildet sind, tritt kein Wasserleck zwischen Ventilsitz und Basis auf und die Anzahl der Bauelemente der Ventilanordnung wird reduziert. Bei dieser Anordnung weist die Ventilanordnung ein elasti sches Bauteil auf, das in der am untere Ende der Basis ge bildeten Öffnung durch Druck eingepaßt ist, so daß das unte re Ende aus der Basisendfläche hervorsteht und der geflanschte Ring mit seinem Flanschbereich in der Basis eingesteckt ist und das elastische Bauteil unterstützt. Da das elastische Bauteil in diesem Zustand radial nicht deformierbar ist, wirkt dessen elastische Kraft nur auf die untere Endfläche der Basis. Auf diese Weise wird ein Wasserleck sicher ver hindert.

Bei der Anordnung, in der der geflanschte Ring an seinem inneren Ende einen Filter aufweist, dient der Filter dazu, ein Ein dringen von Fremdmaterial sicher zu verhindern.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungs form;

Fig. 2 bis 4 Querschnitte zur Erläuterung der Betätigung von Ventilsitz und Ventilkörper;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Wasserhahns für Mischwasser;

Fig. 6A bis 6C Graphen zur Darstellung der Abhängigkeit zwi schen Oberflächenrauhigkeit und der Meßdistanz in den Beispielen 1-3;

Fig. 7 einen ähnlichen Graphen für ein Vergleichsbei spiel 1;

Fig. 8 einen Vertikalschnitt einer dritten Ausführungs form;

Fig. 9 einen vergrößerten Vertikalschnitt eines Be reichs aus Fig. 8;

Fig. 10 eine auseinandergezogene Darstellung von geflanschtem Ring und Gummidichtung;

Fig. 11 einen Vertikalschnitt einer bekannten Ventilan ordnung; und

Fig. 12 einen vergrößerten Vertikalschnitt eines Bereichs aus Fig. 11

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Beim ersten Ausführungsbeispiel weist wenigstens Ventilsitz oder Ventilkörper, gebildet aus einem synthetischen Harz eine flache oder ballige, gleichmäßige Gleitoberfläche auf. Die Grundstruktur wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 be schrieben.

Nach Fig. 1 weist die Ventilanordnung dieser Ausführungsform einen Ventilsitz 6 und einen Ventilkörper 7 auf, welcher auf einer Basis 12 im Ventilgehäuse 1 angeordnet ist, so daß diese übereinander angeordnet sind. Der Ventilsitz 6 ist aus einem sehr harten Keramikmaterial gebildet und weist Einlaß kanäle 13 und 14 auf. Der Ventilkörper 7 ist aus einem syn thetischen Harz mit Selbstschmierung gebildet. Er hat die Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von ungefähr 28 mm und Ausschnitten in seinem Boden. Nachdem der Ventilkörper 7 Wasser absorbiert hat und angeschwollen ist, wird dessen mit dem Ventilsitz 6 in Reibungskontakt stehende Fläche poliert oder geläppt, um eine spiegelpolierte Oberfläche bereitzu stellen, die eine flache Oberfläche oder die Form einer we nig gekrümmten Ballung aufweist, bei der ein Mittelteil 2-10 µm gegenüber einem Randbereich erhöht ist.

Ein Hebelhalter 9, der in seinem oberen Teil im Gehäuse 1 drehbar gelagert ist, ist aus Polyacetalharz gebildet. Ein horizontaler Stift 18 ist an diesem gesichert. Eine Gelenk stange 17 und ein Hebel 10 sind am Stift 18 angelenkt. Der Hebelhalter 9 weist an seiner Bodenfläche eine ringförmige abgestufte Nut 9a auf, in der ein O-Ring 19 und ein Dicht ring 8 aus einem Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht eingebettet sind. Eine ringförmige Ölaufnahmenut 8a ist in der Bodenfläche des Dichtrings 8 gebildet. Dichtring 8 und O-Ring 19 sind durch Reibungskontakt miteinander flüssig keitsdicht angeordnet.

Alternativ kann das Material für den Ventilsitz 6 für den Ventilkörper 7 und umgekehrt verwendet werden. Weiterhin kann die Gleitkontaktfläche des Ventilsitzes 6 eine flache, gleichmäßige Oberfläche oder eine wenig gekrümmte Ballung aufweisen.

Ventilkörper 7 ist aus einer der folgenden Harzzusammenstel lungen 1)-3) gebildet.

1. 60% Gewichstprozent Polyphenylsulfidharz, 20% Gew.-% Kohlenstoffasern und 20% Gew.-% Glimmer.
2. 50% Gew.-% Polyphenylsulfidharz und 50% Gew.-% Glasna deln.
3. 60% Gew.-% Polyether-Etherketon, 20% Gew.-% Kohlen stoffaser und 20% Gew.-% Glimmer.

Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Öl sollte eine gute Affinität zu dem synthetischen Harz aufweisen, aus dem der Ventilkörper gebildet ist, und sollte in das Harz infiltrieren können, so daß es das Harz wie bei Wasser aufquellen läßt. Ein solches Öl kann ein Siliconöl oder ein fluoriniertes Öl sein. Das Öl sollte unter Berücksichtigung der Ölab sorbtion des synthetischen Harzes ausgewählt werden.

(Beispiele 1-3)

Ventilkörper 7 sind durch Spritzguß aus den selbstschmierenden Harzzusammenstellungen 1)-3) gebildet. Sie wurden in heißem Wasser von 90°C für 12 Stunden eingetaucht. Dann wurde der Ventilkörper in einer automatischen Abläppmaschine, beispielsweise eine der von NTN-Corporation hergestellten, eingespahnt, wobei dessen Gleitkontaktfläche gegen die Abläppplatte gedrückt wird und zum Polieren der Gleitkontaktfläche gedreht wird, um diese mit einer wenig gekrümmten Ballung auszubilden.

Die Oberflächenrauhigkeit eines jeden Ventilkörpers 7 wurde durch ein Oberflächen rauhigkeitsmeßgerät (Talysurf 6 (Warenzeichen)) durch Bewegung einer Meß-Sonde in Durchmesserrichtung überprüft. Die Ergebnisse sind in den Fig. 6A bis 6C dargestellt. Bei dem Beispiel 1 wurde eine gleichmäßige Ballung gebildet, deren mittlerer Teil ungefähr 3 µm gegenüber dem Umfangsbereich angehoben ist. Bei Bei spiel 2 wurde eine gleichmäßig ebene Fläch gebildet. Bei Beispiel 3 ist eine gleichmäßige Ballung in ihrem mittleren Teil um ungefähr 10 µm gegenüber dem Randbereich erhöht.

(Beispiele 4-6)

Ventilkörper 7 wurden durch Spritzguß aus den selbstschmie renden Harzzusammenstellungen 1)-3) gebildet. Sie wurden in Wasser von 23°C für 48 Stunden eingetaucht. Danach wurden sie genau dergleichen Behandlung, wie die Beispiele 1-3 unter zogen um die Gleitflächen zu bilden.

Die Ventilkörper 7 nach den Beispielen 1-6 wurden den fol genden Tests unterzogen:

(1) Praktischer Funktionstest:

Die Ventilkörper wurden einem Anfangsdrehmomenttest und ei nem Wasserlecktest unterzogen, in dem sie in Gleitkontakt mit einem Ventilsitz 6 aus einer sehr harten Keramik ge bracht wurden, wobei ein Ein-Hebelhahn für Mischwasser von KVK verwendet wurde. Bei dem Drehmomenttest wurden Drehmo mente in vertikaler Richtung (Ein und Aus des Ventils und Flußratensteuerung) und in lateraler Richtung (Wassertemperaturjustierung) mit einem digitalen Kraftmess gerät, DFG-2K von SINPO KOGYO gemessen. Bei dem Wasserleck test wurde der Hebel in die Zentrum-Unten-Position (Schließstellung) bewegt und der Wasserdruck wurde maximal auf 17,5 bar durch eine Pumpe erhöht und der maximale Wasserdruck, bei dem für eine Minute kein Leck auftrat wurde gemessen.

Ein Einhebel-Mischwasserhahn 10 wurde nur an die Ventilkör per angeschlossen, die kein größeres Drehmoment als 5 . 10^-2 Nm /cm erforderten, und die Wasser bei einem Wasserdruck von 17,5 bar bei diesen Anfangsüberprüfungen vollständig zurückhalten konnten. Dann, siehe Fig. 5, wurde der Hebel von der oberen, rechten Stellung Ru zur unteren, rechten Stellung Rd (Kaltwasser), in die untere, linke Stellung Ld (Heißwasser von 90°C) in die obere, linke Stellung Lu (Schließstellung), die untere, linke Stellung Ld (Heißwasser von 90°C), in die untere Zentralstellung Cd (Warmwasser), in die obere Zentralstellung Cu (Schließstellung), in die unte re Zentralstellung Cd (Warmwasser), in die untere, rechte Stellung Rd (Kaltwasser) und die obere, rechte Stellung Ru (Wasser) bewegt. Dieser Zyklus wurde 200.000 Mal wiederholt, wobei jeder Zyklus ungefähr 25 Sekunden dauerte. Drehmoment und Wasserdichtigkeit wurden jeweils nach 100.000 Zyklen und 200.000 Zyklen in der gleichen Weise wie beim Anfangstest überprüft.

In den Ventilanordnungen der Beispiele 1-6 wurde unter dem maximalen Wasserdruck von 17,5 bar kein Leck festge stellt. Weiterhin war das Handhebeldrehmoment niedrig und stabil, so daß sich bei der Verwendung keine Schwierigkeiten zeigten.

(Vergleichsbeispiel 1)

Ventilkörper 7 wurden in genau dergleichen Weise, wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß sie nicht durch Wasser aufgequellt wurden. Diese Ventilkörper wurden dem 200.000- Zyklendauertest unterzogen. Darauf folgend wurde deren Ober flächenrauhigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 dargestellt.

Als Ergebnis zeigte sich, daß die Ventilkörper 7 des Ver gleichsbeispiels 1 deformierte Oberflächen aufgrund des Auf quellens durch Wasserabsorbtion entwickelten.

Weiterhin wurden die Ventilkörper 7 des Vergleichsbeispiels 1 den selben praktischen Funktionsstests wie oben beschrie ben unterzogen. Ein Leck wurde im unteren Teil der Ventilan ordnung festgestellt, wenn der Flüssigkeitsdruck von 17,5 bar nach dem 200.000-Zyklendauertest ausgeübt wurde.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel beschrie ben, bei dem die Ventilanordnungen Ventilsitz und Ventilkör per aus einem synthetischen Harz aufweisen, daß ein Aneinan derhaften dieser beiden vermeidet.

Die Ventilanordnungen dieses Ausführungsbeispiels können aus jeder Art von synthetischen Harz gebildet werden. Ein wärme beständiges oder kältebeständiges synthetisches Harz sollte gemäß der Temperatur des Wassers oder der Flüssigkeit ausge wählt werden, die durch die Ventilanordnung fließt. Harze mit einer hohen Hitzebeständigkeit sind beispielsweise Poly phenylsulfidharz (PPS), Polycyanoarylehterharz, Polyether- Etherketonharz (PEEK) und Polyoxymethylharz (POM). Ein Poly phenylsulfidharz wird beispielsweise von PHILIPS, USA unter dem Namen RYTON R-4 und Polycyanoaryletherharz beispielswei se von Idemitsu Kosan unter dem Namen ID300 verkauft.

In der Zusammenstellung, in der der Harzventilkörper der Ventilanordnung gemäß dieser Ausführungsform gebildet wird, können verschiedene Additive hinzugefügt werden, wobei vor ausgesetzt ist, daß diese Zusätze nicht der Aufgabe der Er findung entgegenstehen. Solche Additive beinhalten bei spielsweise Schmierungsverbesserer wie Molybdensulfid, Fluorharz, Siliconöle und fluorinierte Öle, Stoßmodifizierer wie Glasfasern, Borfasern, Wollastonit- und Potassium titanatwhisker, Extender wie Metall, Oxide und Pigmente.

Zur Bildung solcher Harzzusammenstellungen wurden die oben beschriebenen Materialien und verschiedene Additive indivi duell trocken gemischt oder zwei oder mehrere von ihnen zur gleichen Zeit in einen Mischer, wie einen Henschel-Mischer, einer Ballmühle oder einen Vibriermixer gegeben. Dann wurden sie geschmolzen und miteinander vermischt unter Verwendung von erwärmten Rollen, einem Kneter, einem Banbury-Mischer oder einem Schmelzextruder und in die vorbestimmte Form ge formt.

Das auf diese Weise erhaltene Formstück wurde einer Nachbe handlung unterzogen, um die Ebenheit der Gleitfläche zu ge währleisten. Nach grober Justierung der Parallelität und Ebenheit des Formteils mit einem Oberflächenschleifer oder dergleichen, wurde dessen Oberfläche bis zu einer Tiefe von 10-50 µm durch eine Läppmaschine poliert, so daß wenigstens Ventilsitz oder Ventilkörper eine spiegelpolierte Gleitflä che mit einer Rauhigkeit von 2 µm oder weniger aufweist.

(Beispiele 7-10, Vergleichsbeispiele 2 und 3)

Ventilsitze 6 und Ventilkörper 7 wurden durch Spritzgußzu sammenstellungen a)-e) nach Tabelle 1 hergestellt, wobei die Anteile in Gew.-% ausgedrückt sind. Die auf diese Weise geformten Ventilsitze und Ventilkörper wurden in eine auto matische Läppmaschine eingespannt, wobei deren Gleitflächen gegen die Läpp-Platte gedrückt wurden. In diesem Zustand wurden die Oberflächen gedreht, um die Gleitflächen zu po lieren und die Ventilkörper zu bilden. Die Ventilkörper und die Ventilsitze a)-e) wurden in Paaren zusammengestellt, siehe Tabelle 2 und jedes Paar wurde in einer Ventilanord nung des in Fig. 1 dargestellten Typs eingesetzt.

Jeder der Ventilkörper und Ventilsitze der Zusammensetzungen a)-e) wurden im Hinblick auf Elastizitätsmodul vor Verwendung und Elastizitätsmodul nach Absorbtion von 7% Was ser vermessen, was den Verwendungszustand darstellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Diese Ventilanordnungen (vom gleichen Typ wie ein Einhebelmischhahn KM300N von der KVK) wurden demselben praktischen Funktionsttest wie oben beschrieben unterzogen, um das Anfangsdrehmoment und die Wasserdichtigkeit zu unter suchen.

Nur die Ventilanordnungen, die ein Drehmoment nicht größer als 5 . 10^-2 Nm . cm erforderten und die Wasser von einem Wasser druck von 17,5 bar vollständig zurückhalten konnten, wurden dem oben erwähnten 200.000-Zyklusdauertest unterzo gen.

Bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3 wurden Ventilkörper und Ventilsitze aus Harzen mit dengleichen Hauptbestandteilen gebildet, wobei eine Adhesion zwischen den Gleitflächen wäh rend des Dauertests auftrat. Diese führte zu einem erhöhten Drehmoment und folglich zu einer abnormen Abnutzung. Nach dem 200.000-Zyklustest wurde ein Leck im unteren Teil der Ventilanordnung bei einem Fluiddruck von 17,5 bar beob achtet.

Im Gegensatz dazu, wurde bei den Beispielen 7-9, bei denen Ventilkörper und Ventilsitze mit den Zusammensetzungen a) e) wie oben beschrieben, zusammengesetzt wurden, so daß der Ventilkörper einen größeren Elastizitätsmodul als der Ventilsitz aufweist, kein Leck sowohl vor wie auch nach dem Test fest gestellt, wenn ein Fluiddruck von 17,5 bar angelegt wurde. Das Handhebeldrehmoment war niedriger als 4,8 . 10^-2 Nm. Folglich war deren Bedienbarkeit gut und ihre Haltbarkeit ausreichend hoch.

Im Beispiel 10, in dem der Ventilkörper einen Elastizitätsmodul größer als der Ventilsitz aufweist, erreichte das Handhebel drehmoment 7,5 . 10^-2 Nm nach dem 300.000 Zyklustest, was nur wenig höher im Vergleich zu den Beispielen 7-10 ist. Aller dings wurde kein Wasserleck beobachtet und folglich kann diese Ventilanordnung ausreichen zum praktischen Nutzen ver wendet werden.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Fig. 8-10 zeigen das dritte Ausführungsbeispiel, bei dem Ventilsitz und Basis einteilig aus einem synthetischen Harz gebildet sind.

Nach den Fig. 8 und 9 ist ein Ventilsitz 6 einteilig mit ei ner Basis aus einem synthetischen Harz gebildet und ist mit Einlaßkanälen 3 und 4 in einem Gehäuse 1 montiert. In der oberen Öffnung des Gehäuses 1 ist ein zylindrischer Hebel halter 9 drehbar eingesetzt, welcher an seinem unteren Ende einen Flansch aufweist und aus einem Polyacetalharz gebildet ist. In der Bodenfläche des Flansches vom Hebelhalter 9 ist eine stufenförmige Ringnut ausgebildet, in der ein O-Ring 19 und ein Dichtring 8 aus Polyethylen mit einem sehr hohen Mo lekulargewicht angeordnet sind. Ein scheibenförmiger Ventil körper 7 aus einem Harz ist zwischen Ventilsitz 6 und Dicht ring angeordnet, so daß er zwischen diesen in flüssigkeits dichtem Gleitkontakt gehalten ist.

Die Einlaßkanäle 3 und 4, die im Ventilsitz (Basis) 6 ausge bildet sind, haben Bereiche 3a und 4a mit großem Durchmesser an ihren Bodenenden. Flanschringe 22 sind in den Einlaßkanä len 3 und 4 angeordnet, wobei deren Flansche 22a in der Ba sis eingebracht sind und deren zylindrische Bereiche den in neren Oberflächen der Bereiche 3a und 4a mit großem Durch messer gegenüber liegen. Gummidichtungen 16 aus syntheti schen Gummi sind zwischen geflanschten Ringen 22 und den pe ripheren Oberflächen der Bereiche 3a, 4a mit großem Durch messer eingesetzt, wobei deren Bodenenden von der Basisend fläche 6a hervorstehen. Der einteilig mit der Basis ausgebildete Ventilsitz 6 und der Ventil körper 7 können sowohl aus einem wärme beständigen sowie kältebeständigen synthetischen Harz gebil det werden. Dies kann das gleiche Harz wie in den Beispielen 7-10 entsprechend zur Temperatur des Wassers oder eines an deren Fluids sein, das hindurchfließt, wobei ein bestimmter Typ nicht vorgeschrieben ist. Ventilkörper und Ventilsitze sind in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1-10 gebildet.

Nach Fig. 10 weist der geflanschte Ring 22 einen zylindri schen Stahlkörper, einen an einem Ende des Körpers gebilde ten Flansch 22a und einen Filter (strainer) 23 in Form ei nes Metallnetzes an dem anderen Ende auf. Der Flansch 22a wird im Ventilsitz 6 bei dessen Schmelzformen versenkt.

Der Flansch 22a kann nach Fig. 10 ein einzelnes ring förmiges Bauteil sein, kann eine Vielzahl von radial oder entlang des Umfangs vom Ring abstehende Fahnen oder vom Ring abstehende stangengleiche Vorsprünge aufweisen.

Die Gummidichtungen 16 aus synthetischen Gummi können so dünn sein, daß sie zwischen den geflanschten Ringen 22 und den peripheren Oberflächen der Bereiche 3a und 4a mit großem Durchmesser durch Druck einpaßbar sind. Ihre Axiallänge ist so festgelegt, daß ihre unteren Enden von der Basisendfläche 6a hervorstehen.

In Beispiel 11, da Ventilsitz 6 mit der Basis einteilig aus einem synthetischen Harz gebildet ist, ist die Abmessungsge nauigkeit hoch und die Anzahl der verwendeten Teile ist ge ring. Die elastischen Bauteile 16 können leicht in ihrer Po sition montiert werden, in dem sie einfach zwischen die ge flanschten Ringe 22 und die Bereiche 3a und 4a mit großem Durchmesser eingeschoben werden. In diesem Zustand sind die elastischen Bauteile 16 gegen jede radiale Deformation einge schränkt, so daß Ventilsitz 6 und Ventilkörper 7 in engem Kontakt miteinander gebracht werden durch die Elastizität der elastischen Bauteile. Auf diese Weise wird ein Wasser leck sicher verhindert.

Durch die Bereitstellung der Filter 23 in geflangten Ringen 22 kann Fremdmaterial kaum in die Ventilanordnung durch die Einlaßkanäle 3 und 4 geraten. Folglich können mehr Haltbar keitsjahre für die Bauteile der Anordnung erzielt werden.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims

1. Ventilanordnung mit einem Ventilsitz (6), der Einlaßkanäle (13, 14) aufweist, einem Ventilkörper (7), der gleitbeweglich mit dem Ventilsitz (6) in Kontakt ist und Durchflußkanäle (15) aufweist, wobei der Ventilkörper (7) relativ zu dem Ventilsitz (6) verschiebbar ist, um die Durchflußkanäle (15) und die Einlaßkanäle (13, 14) miteinan der in und außer Verbindung zu bringen, wobei zumindest der Ventilsitz (6) oder der Ventilkörper (7) aus einem synthetischen Harz, das Wasser oder Öl absorbiert hat, gebildet ist, wobei zumindest eine Gleitfläche des Ventilsitz (6) oder des Ventilkörpers (7) die Form einer gleichmäßig gekrümmten (balligen) oder einer gleichmäßig flachen Oberfläche aufweist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ven tilsitz (6) oder der Ventilkörper (7) aus einem Keramikmaterial gebildet ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Ventilsitz (6) oder des Ventilkörpers (7) in einem Mittelabschnitt 2 bis 10 µm gegenüber einen Randbereich erhöht ist.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß ein Basisabschnitt, durch den sich die Einlaßkanäle (13, 14) in Richtung auf den Ventilsitz (6) erstrecken, vorgesehen ist, wobei der Basisabschnitt und der Ven tilsitz (6) einstückig aus synthetischem Harz gebildet sind.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Einlaßkanäle (13, 14) einen Bereich mit großen Durchmesser jeweils benachbart zu einer Bodenöffnung in einer Endfläche des Basisabschnitts aufweist, wobei ein geflanschter Ring (22) in jedem der Einlaßkanäle (13, 14) eingepaßt ist und ein Flansch (22a) des geflanschten Rings (22) im Ventilsitz (6) angeordnet ist, und ein Körperbereich des geflanschten Rings (22) einer äußeren Oberfläche des Bereichs mit großem Durchmesser der jeweiligen Einlaßkanäle (13, 14) gegenüberliegt.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gummidichtung (16) zwischen dem Körperbereich des geflanschten Rings (22) und der äußeren Oberfläche des Bereichs mit großen Durchmesser der jeweiligen Einlaß kanäle (13, 14) vorgesehen ist, wobei ein unteres Ende der Gummidichtung über die Endfläche des Basisabschnitts hervorsteht.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der geflanschte Ring (22) einen Filter (23) aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitz oder Ventilkörpers für eine Venti lanordnung gemäß Anspruch 1 mit den Schritten:
Gießen des Ventilkörpers (7) oder des Ventilsitz (6) aus einem synthetischen Harz,
Eintauchen des Ventilkörpers (7) oder des Ventilsitz (6) in Wasser mit einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeit zur Absorbtion von Wasser durch den Ventilkörper (7) oder den Ventilsitz (6),
Ausbilden einer gleichmäßig gekrümmten (balligen) oder gleichmäßig flachen Gleitkontaktfläche an dem Ventilkörper (7) oder dem Ventilsitz (6), wobei der Ventil körper (7) oder der Ventilsitz (6) absorbiertes Wasser aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wassers ca. 90°C und die Zeit ca. 12 Stunden beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wassers ca. 23°C und die Zeit ca. 48 Stunden beträgt.

11. Ventilanordnung mit einem Ventilsitz (6), der Einlaßkanäle (13, 14) aufweist, einem Ventilkörper (7), der gleitbeweglich mit dem Ventilsitz (6) in Kontakt ist und Durchflußkanäle (15) aufweist, wobei der Ventilkörper (7) relativ zu dem Ventilsitz (6) verschiebbar ist, um die Durchflußkanäle (15) und die Einlaßkanäle (13, 14) miteinan der in und außer Verbindung zu bringen, wobei der Ventilsitz (6) und der Ventilkörper (7) aus synthetischen Harzen gebildet sind, deren Hauptkomponente sich voneinan der unterscheiden und die jeweils einen anderen Elastizitätsmodul aufweist.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) aus einem synthetischen Harz gebildet ist, dessen Elastizitätsmodul kleiner ist als der Elastizitätsmodul des synthetischen Harz, aus dem der Ventilsitz (6) gebildet ist.