CN206846078U - 容纳阀芯的套筒状阀笼及调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及容纳阀芯的阀笼。在容纳工艺生产设备的调节阀的阀芯的套筒状阀笼中，阀笼在用于相对于阀笼在阀芯阻止工艺流体流过调节阀的关闭位置和阀笼以阀芯开启工艺流体流动的打开面的打开位置之间沿调节方向引导阀芯并根据阀芯的调节位置提供不同的节流比，包括：用于小的尤其是降压的工艺流体流动流通量的节流区，其具有从阀笼的内侧面延伸到外侧面的多个节流通道；在调节方向上与节流区相邻的、尤其基本无节流作用的用于大的工艺流体流动流通量的全流通区，在阀笼内开设至少一个从内侧面延伸到外侧面的均衡通道，均衡通道从全流通区通入节流区，在阀芯开启全部的节流通道之前，该均衡通道被开启。

Description

容纳阀芯的套筒状阀笼及调节阀

技术领域

本实用新型涉及用于容纳生产工艺设备如化工设备、食品加工设备、发电厂等的调节阀的阀芯的套筒状阀笼，阀芯例如为阀活塞。

背景技术

一般，阀笼被设计用于沿调节方向相对于阀笼在关闭位置和打开位置之间引导阀芯，在关闭位置上该阀芯阻止工艺流体流过调节阀，在打开位置上该阀笼连同阀芯开启用于工艺流体流动的打开面。此时，阀笼与阀芯调节位置相关地提供不同的节流比。该节流比例如可以取决于被阀芯开启的阀笼打开面阻止工艺流体流过调节阀的流动阻力。

当阀芯处于打开位置时，阀笼的最大可用打开面或弯全打开面被阀芯开启，从而工艺流体可流过阀笼的全开面。在阀笼中可设有一个或多个开口，它们在阀芯从关闭位置运动至打开位置时被开启。阀芯连同阀笼阻止工艺流体流动的流动阻力尤其取决于在阀芯各调节位置上开启的开口的尺寸和形状。

已知的阀笼一般沿调节方向具有均匀分布的且尺寸统一的多个开口。因为阀芯在这样的典型阀笼中可被引导移动，故可用的阀笼打开面可以基本上与阀芯在阀笼内的位移成比例地被开启。于是，节流比于是基本与阀芯在阀笼内的位移成比例地相应变化，并且调节阀上游的压力恒定时，逐渐增大的流体流动的物质流可流过调节阀或所提供的打开面。

事实表明，根据调节阀的应用领域不同而可能期望在保持高的上游压力不变的同时给一方面调节阀提供具有显著流动阻力或显著节流比的第一调节范围，但另一方面也给调节阀提供具有低流动阻力的调节范围。但是，具有包括均匀分布的尺寸恒定的多个开口的典型阀笼的调节阀尤其在高工艺流体压力时总是产生显著的流动阻力和由调节阀导致的与之相关的压降。

因此，作为典型阀笼的改进方案而创立了以下阀笼，其不仅包括具有多个从阀笼内侧面延伸到其外侧面的节流通道的用于工艺流体流动减压流通的节流区，也包括在调节方向上与节流区相邻的具有均衡通道的全流通区用于大的工艺流体流动流通量。这样的阀笼例如由WO2011/118863A1或WO2014/070977A1公开了。

WO2011/118863A1描述了一种具有节流区的阀笼，在节流区内并排设有第一至第三节流通道，它们具有相对于阀笼轴线倾斜的长形横截面。在流动方向上，即在阀笼轴线的径向上，这些节流通道呈阶梯状或迷宫形式延伸，以便通过这种方式提供减压节流作用。沿轴向在节流区上方可设有多个流通窗，它们允许大量工艺流体流过阀笼并且为此未分级地笔直沿径向经过阀笼壁。在由WO2011/118863A1公开的阀笼中已经被证明不利的是，在轴向上排最高的节流通道和在轴向上与之相邻的流通窗之间的区域内存在死区，因而当阀活塞在阀笼内移位时，虽然阀活塞在死区内运动，工艺流体流动的体积流不变，这一般导致阀活塞的位移被过度控制。

该问题利用根据WO2014/070977A1的阀笼来应对。在该阀笼中，在消音节流区和轴向相邻的的全流通区或高通量流通区之间设有过渡区，在消音节流区中设有前后相继的带有径向节流通道孔的环形套筒板，全流通区或高通量流通区由具有多个流通窗的套筒构成。在过渡区内以在流通窗套筒端侧上的切口形式实现过渡孔，流通窗套筒借此被套设到最高的节流区套筒板上，从而边了死区。但是，根据WO2014/070977A1的具有阀笼的调节阀的可调节性被证明还总是不令人满意。

实用新型内容

本实用新型的任务是克服现有技术的缺点，尤其提供一种阀笼和一种用于调节阀的操作方法，其允许调节阀不仅具有显著节流的运行状态，还允许用于未节流的大体积流流过的运行状态，在这里，尤其当在节流运行和流通运行之间切换时的可调节性相对于常见解决方案得到改善。.

本实用新型涉及一种用于容纳工艺生产设备如化工设备、食品加工设备、发电厂等的调节阀的阀芯如阀活塞的套筒状阀笼。套筒状阀笼优选可以具有基本呈空心圆柱形的形状，其限定出圆柱轴线或套筒轴线以及关于套筒轴线的径向和相对于套筒轴线的周向。为了将套筒状阀笼安装在调节阀内，套筒状阀笼尤其可以在圆柱套筒状区域的端侧具有凸缘状凸出区域。调节阀的阀芯例如阀活塞优选可移动地布置在套筒状阀笼内。该阀芯优选具有外周面，其被设计成对应于阀笼内周面。尤其是该阀笼界定出具有内径的圆柱形内腔。阀活塞可以尤其呈实心圆柱形或空心圆柱形并且优选具有外周面，其外径对应于阀笼内径。阀笼内径和阀芯外径优选如此相互匹配，即实现间隙配合或滑动配合，从而阀芯在阀笼内的相对运动可以无磨损或至少磨损少地实现。

本实用新型的阀笼被设计用于使阀芯相对于阀笼沿调节方向在关闭位置和打开位置 之间引导移动，在关闭位置上该阀芯阻止工艺流体流过调节阀，在打开位置上该阀笼连同阀芯开启打开面以供工艺流体流动，并且根据阀芯的调节位置即沿调节方向的阀芯所处位置提供不同的节流比。

本实用新型的套筒状阀笼包括用于小的尤其是减压的工艺流体流通量的节流区，其具有多个节流通道，它们从阀笼的内侧面延伸至其外侧面。节流通道的数量可以为至少10、至少50、至少100、至少200、至少400、至少600或至少800。节流通道的数量优选小于3000、小于1500、小于700、小于500、小于300或小于150。尤其是套筒状阀笼具有在300至3000个之间的节流通道。节流区可以被定义为套筒状阀笼的轴向延伸的区域，其在两个沿轴向相互间隔最远的节流通道之间延伸。即，节流区优选从在调节方向上第一个节流通道延伸至在调节方向上排最后的节流通道。尤其是该节流区是阀笼的圆柱环形区域，其在轴向上恰好延伸如此远，即阀笼的所有节流通道都位于该节流区内，而没有节流区同时包含完全没有节流通道的阀笼轴向区域。即，节流区尤其仅延伸经过全部节流区所处的阀笼轴向区域。套筒状阀笼可以在其优选呈圆筒形的套筒状壁内具有节流通道。为了能流过阀笼的节流通道，工艺流体流入阀笼的内腔。即，阀笼的内侧面限定出用于工艺流体流动的进流面。该工艺流体的进流面优选可以如此设定尺寸，即它基本上对应于调节阀进口和/或调节阀出口的横截面。优选如此设定这些节流通道的尺寸，使得一个节流通道且尤其是每一个节流通道的横截面小于进流面的百分之一、五百分之一、千分之一、五千分之一或者万分之一。通过这种方式，可以提供明显减压的节流作用。

本实用新型的套筒状阀笼还包括在调节方向上与节流区相邻的、尤其基本无节流作用的用于大的工艺流体流通量的全流通区，尤其是具有至少一个流通窗，其从内侧面延伸至外侧面。设于全流通区中的多个开口优选明显大于节流通道，从而使得一个开口或一个流通窗的流动阻力比一个节流通道所提供的流动阻力小许多。

根据本实用新型，在阀笼中开设有至少一个从阀笼的内侧面延伸至外侧面的均衡通道，均衡通道如此从全流通区通入节流区，即在阀芯开启所有节流通道之前，该均衡通道已至少部分且尤其完全被开启。尤其是，节流通道和均衡通道被阀芯遮盖和开启如此通过在阀笼与阀芯之间的运动和结构协调来调节，即，在用于部分节流的阀芯过渡位置上，该均衡通道总是还至少有时是打开的以允许流体流过，虽然阀笼的大的全流通区被阀芯完全关闭。优选在全流通区完全关闭之后还由阀芯开启节流区的全部节流通道，在这里，相同的情况下尤其适用于均衡通道。即便当第一节流通道通过阀芯沿其移动行程被关闭时，全流通区保持关闭，而均衡通道还是部分是打开的以允许流体流过并且在各自节流区的各自 其它节流通道连续关闭时也逐渐关闭，因为其流通横截面根据阀芯位移程度而递减。就此本实用新型规定，具有较大的流通横截面的均衡通道已被打开，虽然还是有一部分的节流区的节流通道且优选小于20％或10％的节流通道还被阀芯关闭。

尤其是所述至少一个均衡通道如此沿轴向或调节方向从至少一个流通窗延伸入节流区，即，与笼套轴线垂直的至少一个径向横截面与多个节流通道中的至少一个以及所述至少一个均衡通道相切。

本实用新型所规定的至少一个均衡通道保证了，当调节件从关闭位置向打开位置移位时并非仅避免在节流区和全流通区之间的死区，而是还保证了该节流比与调节位置相关地和谐、稳定和严格单调(monoton)地表现。通过这种方式保证了根据阀芯调节位置可实现流过阀笼和调节阀的连续可变的体积流，这允许非常稳定的调节阀流通量的调节。通过本实用新型的阀笼避免了在调节位置连续改变时的体积流的逐步变化和/或突然变化。

不同于学术界现有的成见，即在节流区与全流通区之间的严格分隔是为了能提供阀笼能在此提供显著的减压节流作用的节流区而绝对必要的，发明人已经发现，尺寸设定适当的延伸入节流区的均衡通道没有值得一提地影响节流作用地可以造成明显改善的可调节性。

当阀芯处于打开位置时，优选提供阀笼连同容装在其中的阀芯的尽量最大的打开面积或全开面积。阀笼具有多个开口，它们与阀芯的调节位置相关地提供半开面积。被开启的或所提供的半开面积依据阀笼和或许阀芯的形状。全开面积优选对应于在径向上延伸经过阀笼套的全部开口的横截面积之和，工艺流体可以从调节阀的上游进口经所述开口流至调节阀的下游出口。此时，该阀笼可以具有配置不同的如尺寸、形状、沿调节方向在阀笼内的布置等不同的许多开口。因此，根据阀芯沿调节方向的调节位置，阀芯开启了不同数量的、不同大小的和/或不同形状的流通口，这些流通口限定出共同的半开面积，阀笼流动阻力与之相关。或许，该流动阻力也可能与在阀笼套径向上的打开过程相关。被开启的全开面积或半开面积决定了压力从阀笼上游的工艺流体压力减小至阀笼下游的工艺流体压力，在这里，显然除了阀笼形状外工艺流体的性能且尤其是密度、黏度、压力等也影响到该阀笼内的压力减小。

该节流比尤其可以被定义为流过阀笼的工艺流体的体积流与阀芯在关闭位置与打开位置之间的百分比调节位置之比，此时假设尤其涉及工艺流体性能的边界参数此外是恒定的。

该节流比与调节位置相关地尤其连续增大变化，单调增大，优选是严格单调增大。尤 其是该节流比的变化过程中没有在两个调节位置之间或者沿调节行程延伸的体积流平台，在该调节行程中虽然出现阀芯调节位置变化但没有进行体积流变化。与调节位置相关的节流比优选如此连续变化，即，提供一条无拐点的体积流曲线，其第一和/或第二导数也是连续的或单调的。

在本实用新型的一个优选实施方式中，该阀笼具有尤其设于节流区外的优选呈矩形的用于大流通量的流通窗，尤其是具有倒圆端。这种流通窗具有良好的流动性能并且易于制造。该流通窗优选在调节方向上位于最后节流通道那侧。例如一个流通窗可以在轴向上延伸一个节流通道的至少5倍，优选是15倍至20倍。一个流通窗优选可以在周向上延伸了一个节流通道的至少10倍或20倍且尤其是20倍至30倍。延伸入节流区的均衡通道部分的总横截面积优选在节流通道的总横截面积的2％至30％之间，尤其在4％至22％之间。

一个流通窗的流通横截面积优选至少是一个节流通道的横截面积的至少10倍，优选是在至少100倍。流通窗的面积优选大于节流通道横截面积的200倍，尤其在300倍至500倍之间。

该节流件可以恰好具有1个流通窗、至少一个流通窗或者多个流通窗，优选是5至50个，还更好是6至30个，尤其优选是6至12个。一个流通窗的或者多个流通窗的总开口面积优选是入口面积的至少5％，尤其至少是30％，更好是超过50％，尤其优选是70％至80％，优选不超过100％，尤其是不超过30％。这个或这些流通窗的开口面积优选至少等于该节流通道的总横截面积的大约2倍，或大约5倍。至少一个矩形的流通窗的轴向高度本身优选等于至少一个矩形流通窗及其所属的均衡通道的组合轴向高度的22％至40％。

在本实用新型的一个优选改进方案中，延伸入节流区的均衡通道部分的横截面积构成一个均衡通道和至少一个流通窗的且优选是过渡至各自流通窗的均衡通道的共同的总横截面积的不到一半、小于三分之一或小于5％，尤其是小于1％。通过这种方式保证了流通窗的大部分位于节流区那侧，因而节流区的减压作用充其量受到均衡通道轻微影响。在该套筒状阀笼的一个优选改进方案中，延伸入节流区的均衡通道部分的横截面积构成相互对应的均衡通道和流通窗的共同总横截面积的3％至25％，尤其是5％至17％。

在本实用新型阀笼的一个优选改进方案中，所述至少一个均衡通道以倒圆的过渡区过渡至该流通窗。通过倒圆的过渡区，避免在流过阀笼时的工艺流体的局部压力峰值，因此能减小发出噪音和磨损。

根据本实用新型的具有超过一个的均衡通道的阀笼的一个优选改进方案可以具有至少一个流通窗，它不具有均衡通道。在本实用新型的阀笼的一个优选实施方式中，所述至 少一个流通窗恰好具有一个均衡通道。每个流通窗优选具有至少一个且尤其是恰好一个均衡通道。

在套筒状阀笼的一个优选实施方式中，所述至少一个均衡通道在阀笼形构成在调节方向上呈凹形的、尤其是双曲线形或抛物线形的凹空横截面。凹形的且例如双曲线形或抛物线形横截面形状造成当调节件相对于阀笼移动时逐渐被阀芯开启的均衡通道的横截面积不仅在调节方向上也横向于调节方向地增大，这允许在节流区和全流通区之间的和谐过渡。

在本实用新型的一个优选实施方式中，所述至少一个均衡通道在调节方向上延伸经过该节流区的至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少25％、至少50％、至少75％、至少90％和/或最多95％、最多50％、最多30％或最多10％。或者，所述至少一个均衡通道可以延伸经过整个节流区，即优选从在调节方向上排第一的节流通道延伸至在调节方向上排最后的节流通道。进一步延伸入节流区可能是优选的以保证流过节流通道和均衡通道的体积流的稳定且尤其和谐的叠加。事实表明，仅略微通入节流区的均衡通道原则上已经足以保证在阀芯从节流区转至全流通区或反之时的更好的可调节性。在具有多个均衡通道的套筒状阀笼中，显然优选全部的均衡通道延伸一样远。但也可以想到，在多个均衡通道延伸不同距离的情况下提供所述均衡通道。尤其是一个阀笼的每个均衡通道可以不同程度地延伸入节流区。

在本实用新型的阀笼的一个优选实施方式中，所述节流通道和流通窗或者说节流区和流通区限定出在阀笼轴向上延伸的打开区域。该均衡通道优选在打开区域的轴向高度的至少30％和/或最多63％、优选是50％之后开始。全流通区优选在打开区域的轴向高度的至少51％和/或最多83％、优选在65％至75％之间、尤其是73％或者67％之后开始。

在本实用新型的套筒状阀笼的一个优选实施方式中，多个节流通道分别限定出圆的、优选是圆形的横截面。尤其是穿过阀笼的多个孔实现了该节流通道。

这些节流通道可以如此设计，在阀笼径向上的节流通道长度大于各节流通道的直径，优选是其至少两倍、至少五倍或至少十倍，但尤其是最多6.5倍。节流通道的长度优选在所述直径的2.250倍至6.375倍之间。

在本实用新型的一个优选实施方式中，该阀笼在节流区内包括具有不同的形状和/或尺寸的节流通道，在这里，尤其是不同节流通道的打开面的尺寸在调节方向上朝向全流通区增大。但或者所有的节流通道也可以具有相同的横截面和/或相同的形状，这简化了制造。

在本实用新型的一个优选实施方式中，该阀笼是一体式的。一体式构成该阀笼减小了 阀笼易振动性，这种振动可能出现在工艺流体流过之时。通过这种方式可以减小发出噪音和阀笼磨损。

本实用新型也涉及用于工艺生产设备如化工设备、食品加工设备、发电厂等的调节阀，其具有根据本实用新型的如上所述的阀笼和容纳在阀笼内的阀芯如阀活塞。

本实用新型还涉及用于操作工艺生产设备如化工设备、食品加工设备、发电厂等的调节阀的方法，其中该调节阀具有阀笼和阀芯如阀活塞。

在该操作方法中，使阀芯相对于阀笼从关闭位置移位或移动至打开位置以调节工艺流体流动，在关闭位置上用阀芯阻止工艺流体流过调节阀，在打开位置上该阀笼和阀芯共同开启用于工艺流体流动的开启面。优选该阀芯的位移在阀笼内引导进行，或许被阀笼引导。

当阀芯从关闭位置向打开位置移位时，首先由阀芯开启阀笼的节流区以允许尤其是减压的工艺流体流通量流过多个节流通道。这样被节流的流通量少的工艺流体流动在阀笼下游具有明显低于阀笼上游的压力，在这里，该节流区内的节流通道保证没有伴随工艺流体流动性能的变化发出大的噪音。节流的阀笼因而也可以被称为消音器。

在本实用新型的操作方法中，在阀芯开启节流区之后，阀笼的用于大工艺流体流通量的全流通区被阀笼开启。在阀笼上游的例如涉及工艺流体的压力、温度、黏度和/或密度的工作参数基本保持不变的情况下，可以通过除了节流区外开启全流通区获得大部分工艺流体基本上能顺利流过阀笼的全流通区，或者只有比可能由节流区所产生的流动阻力小了至少一个或多个数量级的流动阻力。

根据本实用新型，在该操作方法中，在全部的节流通道被阀芯开启之前开启一均衡通道，该均衡通道从节流区延伸入全流通区。节流区的开启允许保证与阀芯相对于阀笼的调节位置的改变相关的连续体积流变化。用于调节阀的这样的操作方法容许在调节阀的节流作用和全流通作用(仅有略微的节流作用或甚至没有节流作用)之间切换，而在节流运行与流通运行之间过渡时没有出现调整困难。

在本实用新型操作方法的一个优选实施方式中，当阀芯从关闭位置移入打开位置时，工艺流体流动的体积流与阀芯调节位置相关地严格单调地连续增大。

该操作方法优选根据上述阀笼或上述调节阀的工作方式发挥作用。显然，上述的节流件或上述的调节阀优选可被构造成根据本实用新型的操作方法工作。

尤其是，K_V值或流通系数通过阀笼的开口被如此配置，即当阀芯完全打开时，工艺流体的47％至76％流过节流通道，15％至28％流过均衡通道，5％至25％流过流通窗。

附图说明

通过以下结合附图对本实用新型的优选实施方式的描述明确得到本实用新型的其它优点、特征和性能，其中：

图1是本实用新型的第一阀笼的侧视图；

图2是本实用新型的另一阀笼的侧视图；以及

图3是具有本实用新型的阀笼和在阀笼中被引导的阀活塞的调节阀的横剖视图。

附图标记列表

1 阀笼

2 笼套

3 阀活塞

4 阀杆

5 调节阀

7 阀座

11 节流区

12 单纯的节流区

13 节流通道

21 全流通区

23 共同的总横截面积

24 支承柱

25 均衡通道

27 流通窗

31 内侧面

33 外侧面

41,45 端侧

43 凸缘边缘

47 环形凸缘

49 壁部段

51 周向壁

53 密封环

55 定位环

57 盘部

58 均压孔

61 进口

63 出口

A 轴向

P 流动方向

R 径向

S 调节方向

具体实施方式

在图1至图3中，本实用新型的阀笼总体带有附图标记1。作为主要组成部分，阀笼1包括节流区11和流通区或全流通区21，在这里，在这两个区域11、21内设有不同大小的开口，工艺流体可流过所述开口，从而与开启哪些和多少开口有关地提供不同的节流比。

根据图1的本实用新型的阀笼由一体式制造的具有空心圆柱形横截面的笼套构成。笼套2以其空心圆柱形形状限定出轴向A和与轴向垂直的径向R。阀笼1被设计成工艺流体能通过沿轴向位于端侧的进口横截面(在图1中看不到)流入阀笼1，并且可以经过笼套2内的开口沿不同的径向R流动穿过阀笼1的笼套。

所述进口在根据图1的阀笼中位于沿轴向A在下方示出的阀笼第一轴端，即第一下端侧41。在阀笼的端侧41上设有凸缘边缘43，阀笼1可借此被优选密封地安装在(未示出)阀壳体上。

阀笼1的环形凸缘43例如可以在阀笼的安装状态下密封贴靠安置在环形阀座的顶面上(未示出)。

在阀笼的在这些图中在上方所示的对置的第二端侧45处，阀笼1包括突出的环形凸缘47，其可被保持在阀壳体的笼座与阀壳体盖之间(未示出)。在阀笼1的上端部45突出的环形凸缘47可以通过倒圆的过渡区过渡至闭合的壁部段49。

闭合的壁部段49延伸经过阀笼1的轴向延伸尺寸的大致一半并且在阀笼1的内侧面31和外侧面33之间不具有开口。就是说，在壁部段49内，笼套2总是流体密封的。阀笼的壁部段49近似理想地呈空心圆柱形并且可以由加工决定地略微呈圆锥形地形成有脱模斜面。在壁部段49和下环形凸缘43之间，阀笼1包括以下将详述的均衡区21和节流区11。

与笼套2的壁部段49邻接地，大的流通窗或通道窗27开设在笼套2内，其从笼套2的径 向内侧面31延伸向径向外侧面33，因而提供穿过阀笼1的窗形均衡口。根据图1的阀笼1具有8个这样的流通窗27，它们在周向上沿笼套2的周长均匀分布，并且实心的支承柱24沿轴向在流通窗27之间延伸，阀笼利用支承柱在阀壳体盖与阀座之间被拉紧(未示出)。因为是侧视图，因此只能看到前面四个支承柱24，挡住了看到后四个的视线，也只能看到8个流通窗27中的5个。流通窗27的横截面或打开面基本上是圆角矩形的并且在周向上延伸经过笼套2的约45°且在轴向A上延伸经过开放区的大致一半，在开放区内设有径向穿过笼套2的多个开口。大的流通窗27允许工艺流体流过阀笼，其造成阀笼1对工艺流体流动的几乎可忽略不计的低流动阻力，这是因为流通窗27所具有的横截面积大于阀笼1的端侧进口面积的一半。大的流通窗27在此可延伸穿过阀笼1的笼套2的轴向区域可被称为全流通区21。

除了均衡区21，阀笼1还具有节流区11，节流区在轴向A上从轴向最低的节流通道13延伸至轴向最高的节流通道13。在节流区11中设有多个即几十个到几百个或甚至几千个节流通道13。节流通道13基本上均匀分布在节流区11范围。根据图1，节流通道13以从笼套2的内侧面31延伸至外侧面33的孔的形式实现，所述孔具有基本恒定的圆形横截面。节流通道13全都具有相同的形状和尺寸。相比于节流套2的壁厚，即相比于在节流套2的内侧面31与外侧面33之间的径向距离，每个节流通道13的横截面要小许多，尤其是节流通道13的直径据测小于其长度的一半，优选是小于其长度的三分之一。

节流通道13具有比流通窗27小许多的横截面，因而在节流通道13内因流入流出作用和/或壁摩擦而在工艺流体从阀笼1的内侧面流向外侧面时出现显著的压力损失。节流通道3的这种减小压力和/或减小流速的作用决定性地确定了阀笼1以部分开启或全都开启的节流区11适合运行的表现(节流运行)。节流区11在轴向A上恰好延伸经过由节流通道13提供经过笼筒2的通道的区域。这些节流通道13如此布置在节流区11内，即沿轴向A没有阀笼环区摆脱节流通道13，因而在节流区11中未出现死区。就是说，当人们形成阀笼1的轴向A与之垂直的径向横截面时，节流区11内的每个任意径向横截面在任何轴向位置上被至少一个节流通道13占据。

从流通窗27起，各有一个槽形的均衡通道25延伸入节流区11，均衡通道可以具有带有抛物线形或双曲线形的横截面设计的均衡槽或均衡沟槽，其槽端通过倒圆的过渡区通入矩形的流通窗27。

流通窗27与均衡通道25一起形成共同的总横截面23。环形的均衡通道25容许从节流区11(节流运行)和谐地过渡至均衡区21(流通运行)。

在图1所示的阀笼的优选实施方式中，均衡通道25延伸于节流区11的整个轴向长度范 围。横截面23几乎完全由流通窗27的横截面提供。均衡通道25与流通窗27相比仅提供总横截面23的整个横截面积的一小部分。流通窗27提供全流通区21的功能以允许工艺流体从其内侧面31至其外侧面33地流过笼套2的壁，而此时没有值得一提的节流作用施加至工艺流体流动(流通运行)。均衡通道25允许节流区11直接和谐地过渡至全流通区21，而在两者之间没有死区。

均衡通道25的宽度可以与节流通道13的宽度相比在周向上较大，确切说基本上在均衡通道25的整个轴向长度范围，优选至少在其75％范围。均衡通道25的远离流通窗27的一端可被如此倒圆，均衡通道25的半径大于相邻的节流通道13的横截面直径。均衡通道25的沿轴向A延伸的壁近似平行延伸，优选相对于阀笼的轴向以小于5°的角度。

图2所示的阀笼1与图1所示的阀笼的区别主要只是均衡通道25的形状。因为阀笼1此外实际上具有相同结构，因此以下采用相同的附图标记用于相同的零部件。

均衡通道25在根据图2的阀笼1中延伸经过大致节流区11的轴向延伸范围的三分之一。均衡通道25的远离流通窗27的一端具有圆形结构，其半径大致等于相邻的节流通道13的直径的1.5倍。均衡通道25的横截面形状基本上呈楔形或V形，其一侧壁相对于轴向A大致成60°角度，朝向均衡窗27扩展。均衡通道25壁至流通窗27的过渡部被设计成是倒圆的。

不同于根据图1的实施方式，根据图2的阀笼1在超过一半的节流区11范围内提供单纯的节流区12，在单纯的节流区中只有节流通道13从阀笼1的内侧面31延伸向外侧面33。该单纯的节流区12没有均衡通道。在根据图2的优选实施方式中，阀笼1的流通区因此被分为仅设有节流通道13的单纯的节流区12、设有节流通道13和均衡通道25的混合节流区11和未设有节流通道而是设有流通窗27的全流通区21。相比于根据图1的阀笼1，在根据图2的阀笼1中在单纯的节流区12内在根据图1的节流区11的相似的轴向宽度范围得到大的节流比，在节流区11中除了节流通道13外已经设有具有较大横截面积的均衡通道25。

图3示出调节阀5的横剖示意图，其具有根据图2的阀笼1和在阀笼1中被引导的阀活塞3。阀活塞3在图3中处于关闭位置，在关闭位置上不会有工艺流体流过阀笼1，从而使得在调节阀5中没有工艺流体流过调节阀5。

在如图3所示的安装状况下，笼套2位于阀座7和阀壳体盖65之间，其中阀壳体盖65和阀座7由阀壳体67承载。在阀壳体67、阀座7、笼套2和/或阀壳体盖65之间的接触面处设有密封。

阀活塞3成套筒状，其外侧面对应于阀笼1的内侧面31。阀活塞3可以在轴向A或平行于轴向A的调节方向S上平移移动，以便开启阀笼1的由节流区11和均衡区21构成的流通区。 为此，阀活塞3与阀杆4相连接，阀杆可以通过调节阀5的(未示出)调节驱动装置被驱动。

根据图3，阀活塞3处于其在调节方向S上最低的位置并且与环形阀座7密封接合。阀活塞3具有空心柱形的U形横截面，在这里，周向壁51在外侧与阀笼1的内侧面31和与阀座7密封配合。在U形横截面或周向壁51的在图3中靠上的端部设有密封环53，该密封环通过定位环55位置固定地安装在周向壁51上。密封环53和阀活塞3与阀座7的密封配合在所示关闭位置造成防止工艺流体流过调节阀5。

通过借助(未示出)驱动装置作动该阀杆4，阀活塞3在调节方向S上平移离开关闭位置(在图3中向上)。在U形阀活塞3的沿径向从阀杆4向周向壁51延伸的下侧的板状盘区57内开设有多个均压孔58，从而使得(未示出)调节驱动装置在阀活塞3的调节位置在调节方向S上改变时无须克服或只须克服很小的由工艺流体压力造成的阻力。均压孔58不实现允许工艺流体从调节阀5的进口61流至出口63的打开。

阀活塞3可在调节方向S上(在图3中向上)移动这样的程度，即使得阀活塞3的整个轴向长度，即其周向壁51，位于阀笼1的壁部段49(未示出)内。在阀活塞3的位置上，穿过笼套的全部通孔在径向R上被阀活塞3开启，从而大的工艺流体流通量可以流过阀笼1的全部的径向孔(流通运行)。阀活塞3的打开位置未被示出。

当阀活塞3在调节方向S上从如图3所示的关闭位置起移向(未示出)打开位置时，首先连续开启阀笼1的单纯的节流区12(节流运行)。当开启单纯的节流区12时，提供阀笼1连同阀活塞3的整个打开面，工艺流体经该打开面从调节阀5的进口61流向出口63。因为节流通道13的节流作用，工艺流体此时获得明显的节流作用或压力降低；在调节阀5的进口61处的工艺流体压力明显高于在调节阀5的出口63处的工艺流体压力。显然，所述说明涉及这种流动状况，此时该工艺流体在进口61处沿箭头P方向流向出口63。原则上可以想到的是，工艺流体流向反向，与箭头P方向相反地流动。

在阀笼1的沿流动方向P处于上游的端侧41处，阀笼1提供用于工艺流体的进流面，其被阀笼1的内侧面31框住。在调节阀的完全打开状态，当阀活塞3完全位于阀笼1的壁部段49中时，工艺流体流完全沿轴向A流过进口横截面并随后沿径向R经节流区11流过阀笼1的均衡区12。

阀活塞3移出图3所示的关闭位置越远，越多的节流通道13被开启，从而由阀笼1施加至工艺流体流动的流动阻力与阀活塞3的调节位置相关地逐渐降低。此时首先只允许小的流通量。在阀活塞在轴向A上沿整个单纯的节流区12移动之后，阀活塞3在节流区11的有均衡通道25延伸于其中的部分中开始运动。因为槽形均衡通道25的通道横截面积相对于大许 多的流通窗27被设定为具有很小尺寸并且也相对于进口横截面被设定为具有很小尺寸，均衡通道25实际上首先未影响在该节流部段内的节流作用，随后只是略有影响。工艺流体流通量因而在调节阀节流运行中显著小于在流通窗27尤其完全开放的流通运行中的流通量。

阀活塞3移向打开位置越远，均衡通道25的被节流活塞3开启的横截面积越大。同时，因为阀活塞总是还位于阀笼1的节流区11内，因此开启更多的节流通道13(节流运行)。

当阀活塞3位于(图3中的上方)节流区11的末端边缘中时，即当处于远离上游侧端侧41的、还有至少一个节流通道13位于此的位置时，至少一个均衡通道25也被阀活塞3开启。当节流活塞3因此离开节流区11且进入全流通区21时，这在阀活塞不必运动经过死区的情况下实现，在死区内虽然有活塞运动但没有出现流过调节阀5的体积流的变化。因为有均衡通道25，在阀活塞3从节流区11(节流运行)过渡至均衡区21(流通运行)时优选没有体积流折弯状或突变地进行连续的体积流变化。

当阀活塞3在全流通区域21内进一步移向打开位置时，逐渐开启阀笼1的流通窗27的大横截面，直到阀活塞3到达打开位置并且调节阀的整个通道被完全开启。这允许非常大的流通量。

用于关闭阀5的操作方法对应于开启面和体积流的逐渐缩小相应地相反进行。

在之前的说明、附图和权利要求书中所公开的特征可以不仅单独地、而且在任何组合形式中对于以不同实施方式实现本实用新型来说是重要的。

Claims (18)

1.一种用于容纳工艺生产设备的阀芯的套筒状阀笼，其中所述阀笼(1)被设计成相对于所述阀笼(1)在关闭位置和打开位置之间沿调节方向(S)引导所述阀芯并且根据所述阀芯的调节位置提供不同的节流比，在所述关闭位置上所述阀芯阻止工艺流体流过所述调节阀(5)，在所述打开位置上所述阀笼(1)利用所述阀芯开启用于工艺流体流动的打开面，该套筒状阀笼包括：用于小的工艺流体流动的流通量的节流区(11)，该节流区具有从所述阀笼(1)的内侧面(31)延伸到其外侧面(33)的多个节流通道(13)；在调节方向(S)上与所述节流区(11)相邻的全流通区(21)，用于大的工艺流体流动的流通量，其特征是，在所述阀笼(1)内开设至少一个从所述内侧面(31)延伸到所述外侧面(33)的均衡通道(25)，该均衡通道从所述全流通区(21)通入所述节流区(11)，使得在所述阀芯开启全部的节流通道(13)之前，所述均衡通道(25)被开启。

2.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，所述阀笼(1)具有至少一个用于大流通量的流通窗(27)。

3.根据权利要求2所述的套筒状阀笼，其特征是，均衡通道(25)延伸到所述节流区(11)中的部分的横截面积小于所述流通窗(27)和所述均衡通道(25)的整个的共同横截面积(23)的一半、三分之一、在5％至20％之间或者小于5％。

4.根据权利要求2或3所述的套筒状阀笼，其特征是，所述至少一个均衡通道(25)以被倒圆的过渡区过渡至所述流通窗(27)。

5.根据权利要求2所述的套筒状阀笼，其特征是，所述至少一个流通窗(27)具有恰好一个均衡通道(25)和/或每个流通窗(27)具有至少一个均衡通道(25)。

6.根据权利要求5所述的套筒状阀笼，其特征是，所述至少一个均衡通道(25)在所述阀笼(1)内形成在调节方向(S)上呈凹形的凹空横截面。

7.根据权利要求5所述的套筒状阀笼，其特征是，所述至少一个均衡通道(25)在调节方向(S)上延伸经过所述节流区(11)的至少1％、5％、10％、15％、25％、50％、75％、90％和/或最多95％、50％、30％或10％或者整个节流区(11)。

8.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，多个所述节流通道(13)分别限定出圆的横截面。

9.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，所述阀笼(1)在所述节流区(11)内具有形状和/或尺寸不同的节流通道(13)。

10.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，所述阀笼(1)在所述节流区(11)内具有形状和尺寸相同的节流通道(13)。

11.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，所述阀笼(1)是一体式的。

12.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，所述节流区(11)被构造用于小的且降压的工艺流体流动的流通量。

13.根据权利要求1所述的套筒状阀笼，其特征是，所述全流通区(21)是无节流作用的。

14.根据权利要求2所述的套筒状阀笼，其特征是，所述阀笼(1)具有至少一个设置在所述节流区(11)外的、矩形的、用于大流通量的流通窗(27)。

15.根据权利要求6所述的套筒状阀笼，其特征是，所述至少一个均衡通道(25)在所述阀笼(1)内形成在调节方向(S)上呈双曲线形或抛物线形的凹空横截面。

16.根据权利要求8所述的套筒状阀笼，其特征是，多个所述节流通道(13)分别限定出圆形的横截面。

17.根据权利要求9所述的套筒状阀笼，其特征是，不同的节流通道(13)的打开面积的尺寸在调节方向(S)上朝向所述全流通区(21)增大。

18.一种用于工艺生产设备的调节阀，该调节阀具有根据前述权利要求中任一项所述的套筒状阀笼(1)和容纳在所述阀笼内的阀芯。