DE69121234T2

DE69121234T2 - Verstärktes Kunststoffventil

Info

Publication number: DE69121234T2
Application number: DE69121234T
Authority: DE
Inventors: David P Passerell; Stan Skrbis
Original assignee: American Meter Holdings Corp
Current assignee: American Meter Holdings Corp
Priority date: 1990-12-05
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: ATE141115T1; EP0491203B1; EP0491203A1; US5149054A; ES2091276T3; DE69121234D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile und, genauer gesagt, auf Kükenventile.
Die Erfindung ist auf Absperrventile anwendbar, die von der Gas-Industrie eingesetzt werden und normalerweise unter der Erde liegen, und soll besonders in Bezug darauf beschrieben werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung breitere Anwendungsgebiete hat und auch in anderen Umgebungen und anderen Anwendungsgebieten mit Vorteil eingesetzt werden kann.
Die Verteilung von Gas hat sich deutlich geändert durch den Einsatz von Kunststoffmaterialien zur Herstellung von Gasverteilungskomponenten, z.B. von Rohren, Kupplungen, Ventilen usw.. Die Kunststoffmaterialien haben den eindeutigen Vorteil, daß sie nicht korrodieren, wohingegen Metallkomponenten, die früher industriell eingesetzt wurden, unter Korrosionsproblemen litten. Andererseits -stieß man auf verschiedene Probleme als Folge dieses Übergangs auf Kunststoffmaterialien
Es konnte einiger Erfolg erzielt werden hinsichtlich der Gesamtfestigkeit von aus Kunststoff hergestellten Komponenten. Dieser Erfolg hat zu einem noch größeren Interesse und einer noch größeren Verbreitung von Kunststoffmaterialien in der Industrie geführt. Trotz dieser technischen Fortschritte bleibt es ein hartnäckiges Problem, eine effektive Abdichtung zwischen einem wahlweise bewegbaren Ventilkörper und einem zugehörigen Ventilgehäuse aufrechtzuerhalten.
Es wird angenommen, daß ein Hauptgrund für das Nichterreichen einer effektiven Ventilkörper/Ventilgehäuse-Abdichtung in den Problemen der Toleranzsteuerung beim Gießen der Kunststoffkomponenten liegt. Das Kunststoffmaterial schrumpft während des Gießprozesses, was sich mit dem allgemeinen Ziel einer Abmaßbeständigkeit überschneidet. Anders ausgedrückt, da enge Abmaßtoleranzen infolge des mit dem Gießen von Kunststoffmaterialien inhärent verbundenen Schrumpfens nur schwer zu erreichen sind, müssen größere Abmaßunterschiede zwischen Ventilkomponenten toleriert werden. Daher muß ein Dichtungsbauteil überdimensioniert oder über einen größeren Bereich wirksam sein, um das Ventil angemessen abzudichten.
Die Dauer eines Gießzyklus' stellt wegen der notwendigen Aushärtungszeit des Materials ebenfalls eine beschränkende Randbedingung für die Produktion von Kunsttoffmaterialien dar. Auch hier müssen während des Aushärtungsprozesses die Abmessungen kontrolliert werden, was wiederum zu einer verlängerten Zykluszeit führt. Eine Erhöhung der Abmaßkontrolle erhöht daher die Gieß-Zykluszeit.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Ventil auf Kunststoffbasis, das besonders geeignet ist für unterirdische Installation, und ein Verfahren zum Gießen desselben.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist, und auf ein Verfahren zum Gießen eines entsprechenden Ventilgehäuses, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 19 definiert ist. Die Oberbegriffe dieser Patentansprüche berücksichtigen einen Stand der Technik, wie er in der EP-A-0 208 408 offenbart ist. Beim Gießen des bekannten Ventilgehäuses kann das Verstärkungsbauteil seine vorgegebene Position verlassen, wodurch es nicht vollständig im Ventilgehäuse eingekapselt ist und gleichzeitig die Maßbeständigkeit verringert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden und das Verstärkungsbauteil im Ventilgehäuse in einer genauen Position zu halten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 19.
Ein Hauptvorteil der Erfindung liegt in der Maßbeständigkeit und den engen Abmaßtoleranzen zwischen dem bewegbaren Ventilkörper und dem Ventilgehäuse.
Ein anderer Vorteil ist das verringerte Schrumpfen während des Gießens.
Noch ein anderer Vorteil der Erfindung liegt in der Erhöhung der Ringspannung, die sich durch Einbau eines Verstärkungsbauteils ergibt.
Ein weiterer Vorteil wird durch die schnellere Zykluszeit beim Herstellen der Ventilkomponenten erreicht.
Die verlängerte Lebensdauer ist ein weiterer Vorteil, den die erfindungsgemäße neue Ventilkonstruktion bietet.
Das Auffinden des Ventils wird auch in vorteilhafter Weise gefördert durch den Einbau eines Verstärkungsbauteils in das Ventilgehäuse.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß das Verstärkungsbauteil nicht mehr korrodiert, da es im Ventilgehäuse eingekapselt ist.
Weitere Vorteile und Vorzüge der Erfindung werden dem Fachmann offenbar beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung.
Die Erfindung kann sich in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen verkörpern, deren bevorzugte und modifizierte Ausführungsformen und Verfahren in dieser Beschreibung im Detail beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen dargestellt werden, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen:
Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen neuen Ventils ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Verstärkungsbauteils der Erfindung ist, bevor es in das Ventilgehäuse eingekapselt wird;
Fig. 3 ein Längsschnitt des Verstärkungsbauteils mit Zentrierringen an beiden Enden ist;
Fig. 4 eine vertikale Querschnitt-Teilansicht des zusammengebauten Ventils in Öffnungsstellung ist;
Fig. 5 eine vergrößerte Detailansicht des in das Ventilgehäuse eingesetzten Ventilkükens ist und insbesondere den Feuchtigkeitsring und die Ventilanschlaganordnung darstellt;
Fig. 6 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse ist;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Dichtelement und Haltebauteil-Anordnung ist;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linien 8-8 in Fig. 7 ist;
Fig. 9 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils eines modifizierten Verstärkungsbauteils und eines modifizierten Zentrierrings ist;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des modifizierten Zentrierrings der Fig. 9 ist; und
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Stirnkappe und eines modifizierten Einsatzes ist.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen bezug genommen, in denen die Darstellungen den Zweck haben, das bevorzugte Ausführungsbeispiel und das Gießverfahren nach der Erfindung zu illustrieren und nicht einzuschränken, wobei die Figuren an ein Kükenventil A mit einem Ventilgehäuse B zeigen, das einen Ventilkörper C aufnimmt. Ein Verstärkungsbauteil D ist im Ventilgehäuse aus Gründen eingekapselt, die weiter unten klarer werden.
Genauer gesagt und mit Bezug auf Fig. 1, ist das Ventilgehäuse B eine einteilig gegossene Kunststoffkonstruktion mit einer Bohrung oder Kammer 10 entlang einer ersten Achse "m". Die Bohrung erstreckt sich vollständig durch das Ventilgehäuse von einem ersten oder oberen Ende 12 zu einem zweiten oder unteren Ende 14. Zwischen den ersten und zweiten Enden sind erste und zweite Arme oder Durchgänge 16, 18 angeordnet. Die Arme sind im wesentlichen kollinear zueinander angeordnet und schneiden die Bohrung im wesentlichen rechtwinklig. Selbstverständlich können andere Armanordnungen verwendet werden, ohne vom Schutzbereich und dem Zweck der Erfindung abzuweichen. Die Arme 16, 18 definieren einen Einlaß 20 und einen Auslaß 22 für die Bohrung als wahlweise durchgehende Fluidverbindung.
Wie es am deutlichsten in Fig. 4 dargestellt ist, ändern sich die Innendurchmesser des Einlasses und Auslasses 20, 22, gesehen in Achsrichtung weg von der Bohrung, um den Durchfluß zu erhöhen. Zwar beträgt der dargestellte Kegelwinkel ungefähr 45º, jedoch können auch andere Übergangswinkel verwendet werden. Vorzugsweise wird allerdings ein langsamerer Übergang benutzt, z.B. in der Größenordnung von 10º, um eine gleichmäßigere Strömung zu erzeugen.
Wie wiederum in Fig. 1 gezeigt, ist eine koaxiale Gegenbohrung 26 angrenzend an das erste Ende des Ventilgehäuses vorgesehen. Die Bohrung und die Gegenbohrung bilden gemeinsam eine sich im wesentlichen radial erstreckende Schulter 28, die in Achsrichtung einwärts in vorgegebenem Abstand von der Endkante des oberen Endes 12 des Ventilgehäuses angeordnet ist. Der Rest des Innenraums des Ventilgehäuses hat eine im wesentlichen glatte, durchgehende Wand, außer an den Stellen, an denen die Bohrung mit dem Einlaß und Auslaß zum Definieren von Öffnungen 30, 32 in Verbindung steht (Fig. 4).
Das Verstärkungsbauteil D wird von einer im wesentlichen zylindrische Hülse gebildet, die aus einem perforierten Metallrohr hergestellt ist oder aus einem perforierten Blech, das umgebogen und heftgeschweißt ist, um einen Zylinder zu bilden, wie es am deutlichsten in Fig. 2 gezeigt ist. Ein erstes Ende 36 und ein zweites Ende 38 des Verstärkungsbauteils sind beide offen und definieren einen etwas größeren Durchmesser als die Bohrung 10 im Ventilgehäuse. Die axiale Länge des Verstärkungsbauteils erstreckt sich im wesentlichen über die volle axiale Länge der Bohrung 10, und zwar in der bevorzugten Anordnung nicht bis in die Gegenbohrung 26 hinein (Fig. 4 und 5).
Das Verstärkungsbauteil weist zwei Hauptöffnungen 40, 42 auf, die sich in radialer Richtung erstrecken. Diese Öffnungen 40, 42 sind so dimensioniert, daß sie etwas größer sind als die Einlaß- und Auslaßdurchgänge 16, 18, um den Fluid-Fluß durch diese hindurch nicht zu stören. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, liegen sich die Öffnungen diametral gegenüber, um mit der Anordnung der Arme des Ventilgehäuses übereinzustimmen.
Mehrere Öffnungen 44 mit kleinerem Durchmesser verteilen sich über die Seitenwand des Verstärkungsbauteils. Diese Öffnungen stellen ein Mittel zum Verankern des Verstärkungsbauteils im Ventilgehäuse dar. Insbesondere wird das Verstärkungsbauteil in einem (nicht gezeigten) Form-Hohlraum derart aufgenommen, daß es von den Wänden des Form-Hohlraums einen gewissen Abstand hat. Die Injektion des Kunststoffmaterials in flüssigem Zustand kapselt das Verstärkungsbauteil vollständig ein. Die Öffnungen 44 erlauben es dem Kunststoffmaterial, durch die Seitenwand des Verstärkungsbauteils hindurchzufließen, und nach dem Aushärten bilden sie ein effektives Verankerungsmittel zwischen den Materialien des zusammengesetzten Ventilgehäuses. Wie aus Fig. 4 deutlich wird, sind die Öffnungen 40 und 42 mit dem Kunststoffmaterial beschichtet und so dimensioniert, daß sie die Einlaß- und Auslaßöffnungen 30, 32 definieren, die mit der Ventilbohrung kommunizieren.
Das Einkapseln und Stützen des Verstärkungsbauteils während des Gießprozesses wird durch den Einsatz von Kunststoffzentrierringen 50, 52 erleichtert. Diese Zentrierringe werden vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial geformt wie der Rest des Ventilgehäuses. Auf diese Weise werden die Zentrierringe nach Abschluß des Gießprozesses ein integraler Bestandteil des Ventilgehäuses.
Jeder Zentrierring weist einen sich axial erstreckenden Rand 54 auf, der mit enger Passung vom Innendurchmesser des Verstärkungsbauteils aufgenommen wird, um dieses während des Gießens radial zu positionieren. In gleicher Weise greift eine sich im wesentlichen radial erstreckende Schulter 56 jedes Zentrierrings an gegenüberliegenden Enden des Verstärkungsbauteils an, um dieses während des Gießens axial zu positionieren.
Wenn die Zentrierringe im Verstärkungsbauteil, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet sind, erfolgt die Abstützung während des Gießens durch einen Kernstift, der sich durch das Verstärkungsbauteil hindurcherstreckt. Der Kernstift erfaßt die Zentrierringe, die ihrerseits an dem Verstärkungsbauteil angreifen. Es gibt daher keine direkte Berührung zwischen dem Kernstift und dem Verstärkungsbauteil während des Gießens. Da die Zentrierringe aus dem gleichen Kunststoff hergestellt wurden, der auch für das Gießen des Ventilgehäuses verwendet wird, kann das Verstärkungsbauteil vollständig vom Kunststoffmaterial eingekapselt werden, und zwar ohne daß sich nach Beendigung des Gießprozesses irgendeine freiliegende Oberfläche ergibt.
Der Einbau des Verstärkungsbauteils in das Ventilgehäuse führt zu engen Abmaßtoleranzen zwischen dem Ventilkörper und dem zugehörigen Gehäuse. Insbesondere kann die Bohrung des Ventilgehäuses während des Gießens in engeren Toleranzgrenzen gehalten werden. Das Verstärkungsbauteil verringert auch die Schrumpfung während des Gießprozesses des Ventilgehäuses. Dies stellt sicher, daß die vorgegeben Abmessungen des Ventilgehäuses nach dem Gießen erhalten bleiben. Auch wird die gesamte Widerstandsfähigkeit des Ventilgehäuses gegenüber Ringspannungen durch den Einbau des starreren Verstärkungsbauteils erhöht. Dies erlaubt es dem Ventil, sogar unter dem Einfluß von Druck aus der äußeren Umgebung weiterzuarbeiten.
Auch die Herstellungsrate des Ventilgehäuses wird durch den Einsatz des Verstärkungsbauteils erhöht. Die Gießzykluszeit verringert sich infolge des Einbaus des Verstärkungsbauteils in das Ventilgehäuse.
Da das Verstärkungsbauteil vollständig in die Kunststoffkonstruktion eingekapselt ist, gibt es auch kein Korrosionsproblem. Außerdem hat die metallische Ausführung des Verstärkungsbauteils den Vorteil, daß es mit einem Metalldetektor leicht aufgespürt werden kann. Da Ventile dieses Typs oft für den Einsatz in Versorgungsleitungen in der Erde vergraben sind, können Reparaturkolonnen leicht den Ort des Ventils mit einem gewöhnlichen Metalldetektor auffinden.
Der Ventilkörper C besteht aus einem im wesentlichen zylinderförmigen ersten oder unteren Abschnitt 60, der mit enger Passung in der Bohrung 10 aufgenommen wird (Fig. 1 und 4). Ein Steg 62 ist angrenzend an das erste oder obere Ende 64 des Ventilkörpers angeordnet und so dimensioniert, daß er mit enger Passung in der Gegenbohrung 24 aufgenommen wird. Eine Reihe von fünf sich entlang des Umfangs erstreckenden Nuten 70, 72, 74, 76, 78 sind in axialem Abstand voneinander entlang des Ventilkörpers angeordnet. Jede dieser Nuten kann ein entsprechendes Dichtungselement wie die O-Ringe 80, 82, 84, 86, 88 aufzunehmen, die zwischen dem wahlweise drehbaren Ventilkörper C und dem Ventilgehäuse B abdichten. Die erste Nut ist auf dem Steg ausgebildet, während die restlichen Nuten paarweise in axialen Abstand entlang des unteren Abschnitts 60 angeordnet sind. Die Nutenpaare sind oberhalb und unterhalb der Kreuzung der Einlaß- und Auslaßarme mit der Ventilbohrung angeordnet, weshalb sie primäre Dichtungen 84, 86 und zugehörige Sicherheitsdichtungen 82, 88 bilden. Der O-Ring 80 bildet andererseits eine Feuchtigkeitsdichtung, die verhindert, daß Feuchtigkeit aus der Umgebung in die Ventilbohrung dringt.
Ein zentraler Durchgang 94 erstreckt sich an einer Stelle zwischen den Dichtungsringpaaren vollständig durch den Ventilkörper C hindurch. Vorzugsweise fluchtet der Durchgang mit dem Ein- und Auslaß, so daß eine wahlweise Drehung des Ventilkörpers relativ zum Gehäuse das Ventil in wohlbekannter Weise öffnet und schließt. Unter ungefähr 90º zum zentralen Durchgang sind erste und zweite rechteckige Dichtelemente 100, 102 angeordnet. Die rechteckigen Dichtungselemente werden in im wesentlichen rechteckigen Aussparungen 104, 106 aufgenommen. Haltebauteile 110, 112 sind ebenfalls im wesentlichen rechteckig ausgebildet und werden in entsprechenden Aussparungen 104, 106 aufgenommen. Ansätze 114, 116 stehen von den Innenseiten der Haltebauteile ab, um in Öffnungen 118, 120 einschnappen zu können, die in den Aussparungen 104, 106 mittig angeordnet sind. Ein Kleber kann ebenfalls für die Schnappverbindung eingesetzt werden, um eine geeignete Befestigung der rechteckigen Dichtelemente sicherzustellen.
Die sich in Längsrichtung erstreckenden Ränder 128, 130 jedes Haltebauteils sind angeschrägt. Diese Ränder 128, 130 arbeiten mit abgeschrägten Seitenrändern 132, 134 jeder Aussparung zusammen, um eine invertierte V-förmige Nut- oder Schwalbenschwanzanordnung zu bilden, die zum Halten des rechteckigen Dichtelements beiträgt. Eine Drehung des Ventilkörpers in eine geschlossene Position ordnet die Haltebauteile über den Einlaß- und Auslaßöffnungen 30, 32 an. Die rechteckigen Dichtelemente umfassen die Öffnungen vollständig und verhindern eine Verbindung zwischen ihnen.
Eine andere Möglichkeit, die rechteckigen Dichtelemente zu halten, ist in Fig. 7 und 8 gezeigt. Der Kürze halber und um die Beschreibung zu erleichtern, weisen gleiche Bezugszeichen mit einem Strichindex-Suffix (') auf gleiche Elemente hin, und neue Elemente tragen neue Bezugszeichen. Das Haltebauteil 110' ist durch Hinzufügen eines schmalen Flansches oder Ansatzes 136 modifiziert, der sich entlang des gesamten Umfangs des Haltebauteils erstreckt. Der Flansch ist ungefähr auf halber Höhe des Haltebauteils angeordnet. Das Haltebauteil wird dann in einen gesonderten Gießprozeß eingebracht, in dem das rechteckige Dichtelement 100' an das Haltebauteil angegossen wird.
In Figur 8 wird der Vorteil des integrierten Flansches besonders deutlich. Das Dichtungsbauteil 100' hat Greiflippen 138, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Flansches 136 erstrecken. Die separate Gießoperation für das Dichtelement bewirkt einen festen Halt zwischen dem elastischen Dichtelement und dem Kunststoff des Haltebauteils. Die einteilig gegossene Dichtelement/Haltebauteil-Anordnung ist im wesentlichen unempfindlich gegen ein Ausstoßen oder Ausblasen der Dichtung, wenn das Ventil Hochdrucksituationen ausgesetzt ist. Ist der Gießprozeß für die Dichtung abgeschlossen, wird die Dichtelement/Haltebauteil-Kombination am Ventilkörper C mittels der Schnappverbindung zwischen dem Ansatz 114' und der Öffnung 118 befestigt. Wie dem Fachmann ebenfalls klar ist, kann die obige Beschreibung vollständig auf das Zurückhaltebauteil 112' angewandt werden.
Es wird wieder auf die Fig. 1 und 4 Bezug genommen. Ein unteres Ende 140 des Ventilkörpers enthält eine im wesentlichen T-förmige Aussparung 142, die mit einer Stirnkappe 144 zusammenwirkt. Die Stirnkappe enthält erste und zweite, im wesentlichen L-förmige Rand-Ansätze 146, 148, die in die T-förmigen Aussparung einschnappen und ein Entfernen des Ventilkörpers verhindern, wenn dieser einmal in die Bohrung eingesetzt ist. Dies gewährleistet eine fehlersichere Bauweise, da die Stirnkappe am unteren Ende 14 des Ventilgehäuses an einer entlang des Umfangs glatten Randoberfläche 150 angreift. Die Stirnkappe dreht sich daher gleitend zusammen mit dem Ventilkörper relativ zum Ventilgehäuse, wenn der Ventilkörper wahlweise zwischen Öffnungs- und Schließstellungen verstellt wird.
Die Drehbewegung des Ventilkörpers ist begrenzt, um eine formschlüssige Anzeige der Öffnungs- oder Schließstellungen des Ventils zu haben. Das erfindungsgemäße Ventil enthält eine Ventilanschlag-Anordnung, die den Bewegungsspielraum des Ventilkörpers, wenn er einmal im Ventilgehäuse eingebaut ist, auf 90º begrenzt, d.h. auf ganz geöffnete oder ganz geschlossene Position.
In den Fig. 5 und 6 ist die Ventilanschlag-Anordnung in größerem Detail gezeigt. Insbesondere weist der Ventilkörper erste und zweite Vorsprünge 152, 154 auf, die sich vom Steg 62 axial nach außen erstrecken, um in der Gegenbohrung des Ventilgehäuses mit enger Passung aufgenommen zu werden. Insbesondere kommen die Vorsprünge direkt angrenzend an die Schulter 28 zu liegen, und sie wirken mit ersten und zweiten Anschlägen 156, 158 zusammen, die sich von der Schulter axial nach außen erstrecken. Jeder der Anschläge weist abgeschrägte Ränder 160, 162 auf. Die abgeschrägten Ränder erhöhen die Schergrenze, und infolgedessen werden die Anschläge auf dem Ventilgehäuse abgeschert, wenn der Ventilkörper überdreht wird.
Die Anschläge werden vorzugsweise weiter innen als der Feuchtigkeitsdichtring 82 angeordnet, um die Bildung von Eis zu begrenzen, das das Arbeiten des Ventilkörpers sonst stören würde. Es wird angenommen, daß die Bildung von Eis effektiv "temporäre" Anschlagbauteile erzeugen würde, die die Drehbewegung des Ventilkörpers zwischen der Öffnungs- und Schließstellung stören würden. Der Feuchtigkeitsdichtring verhindert in vorteilhafter Weise das Eindringen von Feuchtigkeit, so daß die voll geöffneten und voll geschlossenen Stellungen nur durch die Anlage der Vorsprünge 152, 154 an den Anschlägen 156, 158 definiert sind.
Der Ventilkörper ist an seinem oberen Ende besonders geformt. Die Form kann stark variieren, muß aber dazu geeignet sein, ein (nicht gezeigtes) Werkzeug zum wahlweisen Verstellen des Ventilkörpers aufzunehmen. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, bildet das obere Ende des Ventilkörpers einen Doppelpfeil, um die Ausrichtung des zentralen Durchgangs 94 auf den Ein- und Auslaß anzuzeigen. Ein Installateur kann auf diese Weise leicht feststellen, ob das Ventil in einer Öffnungs- oder Schließstellung ist. Z.B. würde die Ausrichtung der Pfeilspitzen auf die Arme eine Öffnungsstellung des Ventils anzeigen. Andere Anzeigemöglichkeiten können ebenso benutzt werden ohne vom Ziel der Erfindung abzuweichen.
Um das erfindungsgemäße Kükenventil aufzubauen, wird das Verstärkungsbauteil zu einem Zylinder geformt, wenn nötig durch Verbinden der gegenüberliegenden Kanten, z.B. durch Heftschweißen. Die Zentrierringe 50, 52 werden dann in gegenüberliegende Enden des Verstärkungsbauteils eingesetzt. Insbesondere werden die axialen Ränder 54 in das Verstärkungsbauteil eingesetzt, bis die Schultern 56 an dessen Enden angreifen. Das Verstärkungsbauteil mit den daran befestigten Zentrierringen wird dann in einem Formhohlraum mittels eines (nicht gezeigten) Kernstiftes ausgerichtet. Ein Kunststoffmaterial wird dann in die Form injiziert und kapselt das Verstärkungsbauteil ein. Wie bereits beschrieben, sind die Zentrierringe vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Kunststoffmaterial hergestellt, so daß die Zentrierringe im wesentlichen mit dem geformten Gehäuse verschmelzen.
Der Ventilkörper wird separat zusammengesetzt, wobei die O- Ringe 80, 82, 84, 86, 88 in ihren jeweiligen Nuten 70, 72, 74, 76, 78 positioniert werden. Die rechteckigen Dichtelemente 100, 102 und die Haltebauteile 110, 112 werden ebenfalls am Ventilkörper befestigt. Alternativ dazu können die kombinierten Dichtelement/Haltebauteile 110', 112' am Ventilkörper befestigt werden. Der Ventilkörper wird dann in das Ventilgehäuse eingesetzt, und die fehlersichere Stirnkappe 144 wird daran befestigt.
Eine andere Modifikation der Anordnung ist genauer in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Wiederum bezeichnen, aus Gründen der Kürze und um die Diskussion zu vereinfachen, ähnliche Bezugszeichen mit einem Strichindex-Suffix (') ähnliche Elemente und neue Bezugsziffern neue Elemente.
Einer oder beide der Zentrierringe 50', 52' ist bzw. sind modifiziert, um das Verstärkungsbauteil D' während der Herstellung des Ventilgehäuses zu stabilisieren. Insbesondere werden Mittel zum Begrenzen der Drehbewegung zwischen dem Zentrierring und dem Verstärkungsbauteil vorgesehen. Nach einer bevorzugten Anordnung wird das Begrenzungsmittel von einem Vorsprung 170 gebildet, der sich von der Schulter 56' aus in axialer Richtung erstreckt und in einer Aussparung 172 im ersten Endabschnitt 36' des Verstärkungsbauteils aufgenommen werden kann. Diese Anordnung verriegelt oder sperrt den Zentrierring und das Verstärkungsbauteil gegeneinander.
Zusätzlich erstreckt sich ein zweiter Vorsprung 174 von der Schulter aus in einer axialen Richtung entgegengesetzt zum ersten Vorsprung. Der zweite Vorsprung weist vorzugsweise eine ausgesparte Öffnung oder eine Blindbohrung 176 auf, die formschlüssig mit dem zugehörigen (nicht gezeigten) Kernstift zusammenwirkt. Auf diese Weise ist der Zentrierring über die Öffnung 176 mit dem Kernstift fluchtend ausgerichtet, und der Zentrierring ist außerdem über den Vorsprung 170 und die Aussparung 172 mit dem Verstärkungsbauteil fluchtend ausgerichtet. Dies stellt sicher, daß die Öffnungen 40', 42' im Verstärkungsbauteil während des Gießens des Ventilgehäuses korrekt auf den Einlaß und Auslaß ausgerichtet sind.
Eine andere Modifikation des Kükenventils, die besonders die Stirnkappe betrifft, vermeidet Gefrier- und Auftauzyklus- Probleme. Ein federnder, verformbarer Einsatz 180 wird zwischen Ansätzen 146', 148' aufgenommen. Der Einsatz wird vorzugsweise aus geschäumtem Kunststoff hergestellt und füllt im wesentlichen den Bereich zwischen den Ansätzen der Stirnkappe und der Aussparung 142' im Ventilkörper.
Die Ansätze sind jeweils in zwei Teile unterteilt, nämlich 146a', 146b' und 148a' und 148b'. Eine Anzahl von halbhohen Blöcken 182 ist zwischen den Ansatzteilen angeordnet und in Nuten 184 aufgenommen, die im Rand des Einsatzes ausgebildet sind. Die Blöcke und Nuten halten den Einsatz sicher in Position zwischen den Ansätzen.
Der Einsatz hat im nichtkomprimierten Zustand eine größere Höhe als die Ansätze 146', 148' . Diese Anordnung erlaubt es dem Einsatz, den Boden des Ventilkörpers zu berühren (insbesondere die Aussparung) und auf eine verringerte Höhe komprimiert zu werden, die im wesentlichen gleich der Höhe der Ansätze ist, wenn der Zusammenbau des Kükenventils abgeschlossen ist. Das Zusammendrücken des Einsatzes füllt im wesentlichen die Hohlräume zwischen der Stirnkappe und der Aussparung im Ventilkörper. Dies begrenzt die Möglichkeit eines Feuchtigkeitseinschlusses, der während Gefrier-/Auftauzyklen Kräfte auf die Stirnkappe ausüben könnte, die sie zum Abspringen vom Ventilkörper bringen könnten.
Die Erfindung ist in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden. Es ist klar, daß anderen Personen beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung Modifikationen und Änderungen einfallen. So können z.B. verschiedene Polymermaterialien eingesetzt werden, ohne vom generellen Ziel und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zu den bevorzugten Polymeren gehören Nylon, Azetyl, Polyester und Polyamid.

Claims

1. Ventil (A) mit

einem Gehäuse (B) aus polymerem Material, das eine Kammer (10) definiert;

Einlaß- und Auslaßdurchgängen (20, 22), die betriebsmäßig mit der Kammer verbunden sind;

einem Ventilkörper (C), der in der Kammer angeordnet ist zur wahlweisen Drehung um eine Achse zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung;

einem Verstärkungsbauteil (D), das in dem Gehäuse um die Kammer herum angeordnet ist zum Einhalten enger Abmaßtoleranzen zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse;

gekennzeichnet durch

erste und zweite Zentrierringe (50, 52), die an dem Verstärungsbauteil in axial beabstandeten Bereichen betriebsmäßig angreifen, wobei die Zentrierringe das Verstärkungsbauteil während der Herstellung des Gehäuses stabilisieren, so daß das Verstärkungsbauteil vollständig eingekapselt wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, weiterhin mit Mitteln (174), die eine Drehung zwischen wenigstens einem Zentrierring (50') und einem zugehörigen Kernstift während der Herstellung des Gehäuses begrenzen können.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einlaß- und Auslaßdurchgänge (20, 22) sich in ihrem Durchmesser ändern, vorzugsweise mit zunehmendem Abstand von der Kammer (10) vergrößern.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einer Stirnkappe (144), die an einem Ende des Ventilkörpers (C) verriegelnd angreift, um ein Entfernen des Ventilkörpers aus dem Gehäuse (B) zu verhindern.

5. Ventil nach Anspruch 4, weiterhin mit einem zwischen der Stirnkappe (144) und dem Ventilkörper (C) angeordneten Einsatz (180), um die Ansammlung von Feuchtigkeit zwischen diesen Bauteilen zu begrenzen.

6. Ventil nach Anspruch 5, wobei der Einsatz (180) aus elastisch verformbarem Material besteht, vorzugsweise aus einem geschäumten Material.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zentrierringe (50, 52) aus im wesentlichen dem gleichen polymeren Material wie das Gehäuse (B) bestehen und während der Herstellung des Gehäuses ohne weiteres mit diesem verschmelzen.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das polymere Gehäuse (B) eine Bohrung (10) hat, wobei die Einlaß- und Auslaßdurchgänge (20, 22) mit der Bohrung durch eine Seitenwand des Gehäuses hindurch in Verbindung stehen;

der Ventilkörper (C) in der Bohrung angeordnet ist und sich wahlweise darin drehen kann, wobei der Ventilkörper einen Fluid-Durchlaß (94) aufweist, der wahlweise eine Fluid- Verbindung zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßdurchgang (20, 22) herstellen kann;

wenigstens ein elastomeres Dichtungsmittel (100 - 138) zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse angeordnet ist, um eine Fluid-Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß in einer Schließstellung des Ventilkörpers zu verhindern; und

das im wesentlichen zylindrische, stetig umlaufende starre Verstärkungsbauteile (D) vollständig im Gehäuse eingekapselt und koaxial zu der Bohrung angeordnet ist, um enge Abmaßtoleranzen zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse aufrecht zu erhalten.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin mit ersten und zweiten Paaren von primären und sekundären Dichtelementen (82 - 88) zwischen dem Ventilkörper (C) und dem Gehäuse (B), wobei das erste Paar zur einen Seite des Einlasses und Auslasses (20, 22) und das andere Paar zur anderen Seite des Einlasses und Auslasses angeordnet ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin mit einem Feuchtigkeitsdichtelement (80), das zwischen dem Ventilkörper (C) und dem Gehäuse (B) angeordnet ist.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das gegossene Kunststoff-Ventilgehäuse (B) die Bohrung (10) aufweist, die sich durch das Gehäuse hindurch erstreckt, und mit ersten und zweiten Armen (16, 18) versehen ist, die mit dem Gehäuse einteilig gegossen sind und die Einlaß- und Auslaßdurchgänge (20, 22) definieren;

der Ventilkörper (C) sich um eine erste Achse (m) drehen kann;

die zylindrische Verstärkungshülse (D) einteilig in das Gehäuse eingegossen ist und sich entlang der ersten Achse erstreckt; und

eine Stirnkappe (144) an einem Ende des Gehäuses zum Verschließen der Bohrung aufgenommen ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiterhin mit Mitteln (44) zum Verankern des Verstärkungsbauteils am Gehäuse, wobei die Verankerungsmittel vorzugsweise eine Mehrzahl von Öffnungen (44) im Verstärkungsbauteil (D) umfassen, durch die das polymere Material des Gehäuses (B) hindurchtreten kann.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin mit Mitteln zum Sperren des Ventilkörpers (C) gegen ein Entfernen aus dem Ventilgehäuse (B), wobei die Verriegelungsmittel vorzugsweise von einem Ansatz (146, 148) auf der Stirnkappe (144) gebildet wird, der in einer im wesentlichen T-förmigen Nut (142) auf einer Seite des Ventilkörpers aufgenommen werden kann.

14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiterhin mit Mitteln ( 152 - 162) zum Begrenzen der Drehung des Ventilkörpers (C) relativ zum Ventilgehäuse (B), wobei die Begrenzungsmittel vorzugsweise im Ventilkörper angeordnet sind.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Stirnkappen (144) mit dem Ansatz (146, 143) zum verriegelnden Eingriff in die im wesentlichen T-förmige Nut an einem Ende des Ventilkörpers einen umlaufenden Rand (150) aufweist, der an dem Gehäuse (B) angreift, um ein Entfernen des Ventilkörpers (C) aus dem Gehäuse zu verhindern.

16. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verstärkungsbauteil (D) koaxial zur Achse des Ventilkörpers (C) angeordnet ist.

17. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Verstärkungsbauteil (D) erste und zweite vergrößerte Öffnungen (40, 42) aufweist, die wahlweise mit den Einlaß- und Auslaßdurchgängen (20, 22) fluchten können.

18. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, weiterhin mit Mitteln (170, 172) zum Begrenzen der Drehbewegung zwischen wenigstens einem Zentrierring (59') und dem Verstärkungsbauteil (D), wobei die Begrenzungsmittel vorzugsweise eine Aussparung (172), die in einem der Bauelemente Zentrierring und Verstärkungsbauteil (50', D) ausgebildet ist, und einen Vorsprung (170) enthalten, der in dem anderen der Bauelemente Zentrierring und Verstärkungsbauteil ausgebildet ist und in der Aussparung aufgenommen werden kann.

19. Verfahren zum Gießen eines für ein Kükenventil (A) verwendeten Kükenventilgehäuses (B), wobei das Kükenventil einen Ventilkörper (C) aufweist, der wahlweise zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung in einer Bohrung (10) eines Ventilgehäuses bewegt werden kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Zur Verfügung stellen eines im wesentlichen starren Verstärkungsbauteils (D);

Positionieren des Verstärkungsbauteils in einem Formhohlraum; und

Gießen eines polymeren Materials rund um das Verstärkungsbauteil derart, daß eine zentrale Achse (m) des Verstärkungsbauteils parallel zur Bohrung des Ventilgehäuses ist,

gekennzeichnet durch

den weiteren Schritt des Plazierens von Zentrierringen (50, 52) auf entgegengesetzte Endabschnitte des Verstärkungsbauteils (D) vor Durchführung des Positionierschrittes.

20. Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin mit dem Schritt, Zentrierringe (50, 52) aus polymerem Material zur Verfügung zu stellen und die Zentrierringe auf entgegengesetzte Endabschnitte des Verstärkungsbauteils (D) zu plazieren.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, weiterhin mit dem Schritt, die Zentrierringe (50, 52) auf die entgegengesetzten Endabschnitte des Verstärkungensbauteils (D) aufzukeilen.