CN220037497U - 节流活塞和调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节流活塞和调节阀，用于将调节阀中的流体压力从高压区降低到低压区的节流活塞(1)，节流活塞(1)在轴向(A)上可平移运动，限定横向于轴向(A)的径向(R)和与轴向(A)相关的周向(U)，并且包括布置在节流活塞(1)的内部内的多个分配腔，并且多个分配腔通过至少一个过渡通道相连，所述分配腔包括至少一个高压分配腔和至少一个低压分配腔，至少一个入口通道从高压分配腔(11,13)通至高压区(104)那侧的第一节流活塞外侧，并且至少一个出口通道(51)从低压分配腔(31)通向低压区(105)那侧的第二节流活塞外侧。根据本实用新型，分配腔在周向(U)和/或径向(R)上彼此相对错开布置。

Description

节流活塞和调节阀

技术领域

本实用新型涉及用于减小用于工艺技术设备如化工设备例如石化设备、发电厂例如核发电厂、食品加设备如啤酒厂等的调节阀中的流体压力的节流活塞。节流活塞设立用于流体压力从高压区减小到低压区，其中该节流活塞可在轴向上平移运动并且限定横向于轴向的径向和与轴向相关的周向。

背景技术

一般可以利用节流活塞将流体势能(压力)转换为动能(高速)并且借助随后的快速减速(湍流)通过摩擦转换为热，因而被消散。但并未将所有动能转化为热。其一定部分产生噪音排放、即节流噪音，但随之而来是加剧磨损。

节流体通常被用于保护调节阀壳体和阀座免于强烈磨损。例如，当在阀处出现很高的局部压差时就会出现促成磨损的工艺条件。在同时有大质量流时，很高的局部压差尤其成问题，以及根据经验从约20bar压力梯度起，很高的局部压差与质量流无关。若在工艺流体中除液相外还存在固相和/或气相，则在多相流中也存在促成磨损的工艺条件。根据工艺流体的性能、特别是其蒸汽压，在工艺流体管线中可能出现空化，由此显著增大磨损和发出噪音。然而，当多相流例如以蒸汽状工艺流体形式存在时也可能出现空化。如果由工艺决定地需要流体压力降至低于蒸汽压力，则这将导致所谓的“闪蒸运行”，在此，工艺流体从单相液态转变为具有液相和气相的双相态，其中除了空化外还可能出现冲击波。

DE1650196A1描述一种用于高能损失的液体流控制元件。长圆柱形塞子作为控制元件在壳体部中可轴向前后滑动地被引导。为了关闭，控制元件塞子头部可与座上的环形控制凸肩接合。为了在流动介质中获得能量损失，在控制元件塞子中设有多个长的、具有小的横截面流动区的摩擦抽吸能量损失通道，以将流过通道的流体分成多个单独流。平行通道可以由单独的孔或成束的管形成。这些能量损失通道在塞子的外围区域至其根端区域之间延伸。无法用控制元件影响高的速度变化或压力变化。

DE2431322A1公开一种具有呈穿孔衬套形式的节流体的控制阀。节流体由横截面为H形的穿孔衬套构成。孔盘安置在穿孔衬套中。孔盘通过间隔套彼此隔开。最底下的间隔套比其上方的间隔套稍长，由此确保在介质流动方向上的孔盘之间的体积增大。在穿孔衬套中布置于节流体上的阀座边缘下方的孔的直径随着距阀座边缘越远而增加。同样，布置在孔盘中的孔的自由横截面在介质流动方向上从一个孔盘到另一孔盘中地增大。视行程位置的不同，不同数量的孔盘参与介质压力的节流。

利用传统的例如根据DE1650196A1或DE2431322A1的截止阀和节流阀，仅在使用较低压力降时才可实现速度降低。例如当其遇到高的压力降时，传统的截止阀和节流阀例如在节流元件和阀座孔处或其附近表现出强烈侵蚀现象。在此，空化流体引起的侵蚀会造成严重损伤。

为了实现尽可能低噪声和低磨损的减压，多级调节阀通常被用在从一定压差起的液体应用中，就像在WO2019/152263A1中公开的那样。在此情况下，压差分布于多级地降低，使得各级的压降保持低于临界值，超过该临界值会出现明显磨损或超过允许噪声水平。故随着级数增大，可通过阀门降低很高的压差而几乎没有磨损和噪音。泄压在锥体和阀座环之间的开口处进行。然后在这些部位出现很高的温度并且流速非常高。在锥体和阀座环处出现磨损。在维护工作中须更换锥体和阀座圈。在具有大量锥体和带阀座环的阀座孔的阀的情况下，维护工作通常是必要的、复杂的且昂贵的。此外，具有多个串联的节流件的节流系统需要大的总长度，并且流动横截面经由这些阶段被明显减小，结果是质量流量显著受损。

实用新型内容

本实用新型的任务是克服现有技术的缺点，尤其如此改进一种用于减小工艺工程设备的工艺流体管线内流体压力的节流体，即，在紧凑的结构下即使在大流通量的情况下也能造成流体压力的显著降低，其中显著避免调节阀的尤其由空化造成的磨损。

因此，规定一种用于将调节阀中流体压力从高压区降低到低压区的节流活塞。节流活塞可在轴向上平移运动并限定横向于轴向的径向和与轴向相关的周向。节流活塞可以优选具有圆柱形主体，其中圆柱轴线对应于平移运动轴线。节流活塞包括多个分配腔，它们布置在节流活塞内部并通过至少一个过渡通道相连。优选地，在节流活塞外侧上、尤其在节流活塞的第一外侧和/或第二外侧上不设置混合腔。特别是，节流活塞的外周圆套筒形状可以没有混合腔地形成。在节流活塞内的多个分配腔包括至少一个高压分配腔和至少一个低压分配腔。节流活塞具有至少一个过渡通道，其将至少正好两个混合腔或至少两个混合腔彼此流体连通。过渡通道优选将多个混合腔流通相连。特别是，混合通道可以流通连接2至20个、优选3至10个、特别优选5至7个混合腔。

节流活塞包括至少一个入口通道，其从高压分配腔通向第一高压区侧的节流活塞外侧。设于节流活塞的内部的多个分配腔可以包括多个高压分配腔。节流活塞可以具有两个、三个以上的入口通道。特别是，节流活塞具有至少一个高压分配腔，其配备有多个入口通道。可能优选的是节流活塞配备有多个入口通道和多个高压分配腔，其中每个高压分配腔具有一个或多个单独配属的入口通道。可能优选的是第一节流活塞外侧是径向外侧的节流活塞周侧。沿节流活塞外侧，多个高压分配腔可以平行于第一外侧彼此许多错开地布置，特别是在轴向上。入口通道可以限定径向流通方向。在第一节流活塞外侧，可以设置几百或几千个、特别是10至10000个、优选20至5000个入口通道。

节流活塞包括至少一个出口通道，其从至少一个低压分配腔通向低压区侧的第二节流活塞外侧。设置在节流活塞内部的多个分配腔可以包括多个低压分配腔。节流活塞可以有两个、三个以上的出口通道。特别是，节流活塞具有至少一个低压分配腔，其配备有多个出口通道。可能优选的是节流活塞配备有多个出口通道和多个低压分配腔，其中每个低压分配腔具有一个或多个其单独配属的出口通道。可能优选的是第二节流活塞外侧是轴向节流活塞端侧。沿第二节流活塞外侧，多个低压通道平行于第二外侧彼此相对错开布置，特别是在径向和/或周向上。出口通道可以限定轴向流通方向。在第二节流活塞外侧可以设置数十个、特别是10至10000个、优选20至2000个出口通道。

本实用新型规定，分配腔在周向和/或径向上彼此相对错开布置。节流体在不同的分配腔之间具有不透流体的壁，壁可以通过一个或多个过渡通道被中断。至少一个过渡通道设置成在径向和/或周向上在一个分配腔和另一分配腔之间形成桥。特别是，在两个以上的相邻分配腔之间设置相应数量的、特别是至少同样多的过渡通道，所述过渡通道将两个以上的相邻分配腔彼此连通。设置至少一个过渡通道，它从高压分配腔通向低压分配腔或通向低压分配腔的方向。

根据本实用新型的节流活塞优选实现通过入口通道、出口通道、过渡通道和分配腔形成的迷宫。工艺流体的泄压几乎只在节流活塞内的迷宫中发生。因此确保均匀泄压。此外，与在锥体和阀座之间的传统节流阀的开口间隙处的区域相比，内部流通横截面明显不易受到磨损。在节流活塞内的分配腔/通道迷宫中的泄压避免磨损迹象，尤其在节流活塞周围的阀座和阀壳体处。同时，多个通道和分配腔的迷宫式连接允许利用节流活塞体体积的大部分，因而允许充分使用特别节省空间的调节阀用于显著降低压力。

根据一个实施例，节流活塞还包括至少一个中压分配腔，其通过第一过渡通道与高压分配腔相连和/或通过第二过渡通道与低压分配腔相连。尤其是，没有入口通道或出口通道直接从中压分配腔通向第一或第二节流活塞外侧。布置在节流活塞内的分配腔可以包括一个或多个中压分配腔。显然，中压分配腔配设有至少两个过渡通道，其中中压分配腔的其中一个过渡通道通向或指向高压分配腔，中压分配腔的其中另一个过渡通道通向或指向低压分配腔。设有至少一个过渡通道，其从高压分配腔通向中压分配腔和/或从中压分配腔通向低压分配腔。在具有多个中压分配腔的节流活塞中，过渡通道从高压分配腔通向第一中压分配腔，第二过渡通道从低压分配腔通向第二中压分配腔并且其它过渡通道连接节流活塞内的至少两个以上的中压分配腔。多个过渡通道可以由节流活塞的唯一孔或类似的管状空腔形成，其横向延伸穿过节流活塞并将多个分配腔相交。节流活塞可以具有至少一个中压分配腔，其在径向和/或周向上相对于至少一个高压分配腔和/或至少一个低压分配腔错开。

根据一个优选实施方式，所述至少一个高压分配腔、特别是多个高压分配腔和所述至少一个、特别是多个低压分配腔通过过渡通道的三维交织体彼此流通连接。在节流活塞内形成由通道和或许中压分配腔构成的迷宫式三维交织体，工艺流体可经此从至少一个入口通道到至少一个出口通道地铺设一段。三维交织体由过渡通道和分配腔、特别是中压分配腔的大量相交点形成。形象地说，节流活塞可以像瑞士奶酪一样被通道和分配腔穿透，其中由入口通道和出口通道形成的部分连通到节流活塞外侧。节流活塞连同形成在其中的分配腔特别是中压分配腔和过渡通道的三维交织体显示出优异的声音阻尼和低振动特性，尤其在第一节流活塞外侧上的高压区和在第二节流活塞外侧上的低压区之间有非常高的压力差情况下。此外，在节流活塞内使用通道交织体允许永久的少维护工作，因为由节流活塞内的局部空化现象导致的交织体内单独缺陷不会导致整个节流阀的任何明显损坏。尤其令人惊讶地发现，与在传统节流阀的阀活塞和阀座之间开口间隙处的空化现象不同，节流活塞内的局部空化现象的出现不会导致连带快速阀失效的指数级损伤发展。

根据包括多个中压分配腔的本实用新型节流活塞的一个改进方案，中压分配腔位于至少一个高压分配腔、特别是多个高压分配腔和至少一个低压分配腔、尤其是多个低压分配腔之间，尤其并入过渡通道的交织体中，其中尤其是第三过渡通道将相互错开的中压分配腔彼此流体连通。节流活塞可以具有至少两个以上的中压分配腔，它们彼此相对在径向和/或周向上错开。节流活塞优选可以具有至少两个中压分配腔，这两个中压分配腔在径向和/或周向上彼此相对和相对于至少一个高压分配腔和/或相对于至少一个低压分配腔错开。

根据一个改进方案，交织体由相对于轴向成锐角的过渡通道和相对于轴向成钝角的过渡通道形成。锐角通常在0°到小于90°之间。钝角通常在大于90°到180°之间。过渡通道可分为在轴向上呈扇形倾斜延伸的第一组通道和与轴向相反呈扇形倾斜延伸的第二组通道。在交织体中设置彼此交叉倾斜的过渡通道或过渡通道组，其中相交点尤其在中压分配腔中实现。这两组过渡通道可如此样布置，它们在节流体的对角线横截面中与分配腔一起形成网状交织体。

根据一个改进方案，分配腔具有与过渡通道逐步偏差的流通横截面。入口通道的流通横截面优选小于高压分配腔的流通横截面。出口通道的流通横截面优选小于低压分配腔的流通横截面。过渡通道的流通横截面优选小于高压分配腔、低压分配腔和/或中压分配腔的流通横截面积。由于通道和分配腔具有尤其呈阶梯状不同的横截面形状，故在通道与分配腔之间有许多过渡部的情况下能量借助工艺流体湍流被耗散。

根据一个实施方式，分配腔在轴向上彼此相对至少部分错开。例如多个高压分配腔可以沿第一外表面轴向错开布置。或者多个低压分配腔可以沿第二外表面轴向错开布置。至少一个中压分配腔可以在轴向上相对于至少一个低压分配腔和/或至少一个高压分配腔错开布置。所述至少两个中压分配腔可以轴向相互错开。优选地，所述至少两个中压分配腔相对于至少一个低压分配腔、特别是相对于所有低压分配腔轴向错开布置。所述至少两个中压分配腔优选相对于至少一个高压分配腔轴向错开布置。

根据一个实施例，至少一个分配腔、即至少一个高压分配腔、至少一个中压分配腔和/或至少一个低压分配腔呈环形或螺旋形延伸。替代地或附加地，至少一个分配腔可以在节流活塞内沿周向部分延伸或完全延伸。多个分配腔优选可以呈环形或螺旋形和/或在部分周长或整个周长范围在节流活塞内延伸。周向延伸部或环形形状优选关于节流活塞轴线是回转的、特别是旋转对称的。例如至少一个分配腔可以是环形的。多个分配腔优选在其整个周长范围是环形的。特别是，所有中压分配腔、所有高压分配腔和/或所有低压分配腔在整个周长范围呈环形。在仅具有在整个周长范围呈环形的分配腔的实施例中，分配腔在径向上彼此相对至少部分错开以及或许在节流活塞内在轴向上彼此相对至少部分错开布置。

根据一个改进方案，高压分配腔和低压分配腔尤其在整个周长范围呈环形。此外，中压分配腔尤其可在整个周长范围呈环形。分配腔尤其彼此同轴布置以及或许与节流活塞轴线同轴布置。从在节流活塞的第一外侧上的径向或轴向的、类似于出铁口的入口通道起，使用至少一个尤其在整个周长呈环形的分配腔可以造成工艺流体自一个入口通道分布到阀活塞的较大体积区域，以产生大的流动面积用于大量工艺流体并且与每个单独入口通道相关地最大化可供耗散的节流体积

根据节流活塞的一个实施方式，多个入口通道从同一高压分配腔通向第一节流活塞外侧。由于两个以上的入口通道通入同一高压分配腔，流入的工艺流体在此被偏转，高压分配腔内的一些入口通道的工艺流体部分流被相向引导以耗散工艺流体动能。

在可与前述实施方式组合的优选实施方式中，在轴向上错开的两个入口区布置在第一节流活塞外侧，其中第一入口区内的入口通道的数量和/或累计入口横截面比第二入口区中的入口通道小。特别是，第一入口区和第二入口区在轴向和周向上可以一样大小。在往复活塞轴向平移运动情况下，尤其可以先开放第一入口区，以便在初始开口区域中提供小的流通横截面，从而可以精细计量流通量。然后可以开放第二入口区以允许大的流通量。

根据一个改进方案，第一节流活塞在轴向上在第一入口区之前和在第二入口区之后分别形成一个闭合面。在第一入口区之前的闭合面可以包括用于优选密封夹持该调节阀的阀座的部分。特别是，该部分可以具有渐缩形状、特别是倒圆的或倾斜的形状如截头锥体形状。在第二入口区之后的闭合面可以包围节流活塞的混合区，在该混合区中布置有至少一个低压分配腔、优选多个低压分配腔和或许至少一个中压分配腔、最好是多个中压分配腔。通过使用轴向延伸的、没有入口通道和出口通道的混合区(在混合区内在轴向和径向和/或周向上彼此相对至少成对错开的多个分配腔)，可以在小的节流活塞体积内提供大的压力降低。

根据一个实施方式，多个出口通道从同一低压分配腔通向第二节流活塞外侧。出口通道所穿过的外壁布置在低压分配腔与节流活塞外侧之间。低压分配腔提供容纳空间，在其中来自先前的中压分配腔和/或至少一个高压分配腔的转移流体流可彼此相向。

在节流活塞的一个可与前面的实施方式组合的实施方式中，至少一个出口通道、尤其多个出口通道通向在第二节流活塞外侧的至少一个出口扩流器。出口扩流器可以是圆形、环形和/或花形的。在第二节流活塞外侧可以布置多个尤其彼此同心布置的出口扩流器。扩流器可以限定锥形加宽的出口横截面以便将流出的流体流均匀引入到调节阀低压区。

尤其在节流活塞的一个实施方式中，入口通道在径向上延伸到在节流活塞径向外周的第一节流活塞外侧。入口通道优选横向于节流活塞轴线和/或横向于其尤其呈环形的高压分配腔对准。替代地或附加地，出口通道在轴向上从在节流活塞的轴向端面处的第二节流活塞外侧延伸。出口通道优选平行于节流活塞的线和/或横向于其尤其为环形的低压分配腔对准。

根据本实用新型，提供一种用于工艺过程设备如化工厂如石化设备、发电厂例如核电厂、水热发电厂等或食品加工厂如啤酒厂的调节阀。该调节阀包括用于接收第一压力水平的工艺流体的高压区和用于排出具有低于第一压力水平的第二压力水平的工艺流体的低压区。第一压力水平和第二压力水平之间的压力差适合工作地为至少10bar、优选至少20bar、特别是大于30bar。调节阀还包括阀壳体和阀座，阀壳体限定从入口到出口可流过的横截面，阀座形成在阀壳体上且布置在高压区和低压区之间。此外，调节阀包括在阀座中被引导的本实用新型节流活塞。根据本实用新型的节流活塞优选与阀座配合。节流活塞可相对于阀壳体、特别是阀座在轴向移动地布置。特别是，节流活塞能在第一关闭位置和第二流通位置之间移动，在第一闭合位置中该节流活塞的关闭区域且尤其是锥形部与阀座密封配合，在第二流通状态中该节流活塞的所有入口通道和出口通道自阀壳体、特别是阀座和/或阀笼被开放。节流活塞可设立用于占据在关闭位置和流筒位置之间的一个或多个中间位置，其中依据在相应中间位置处的节流活塞相对于阀壳体的姿态，不同数量的入口通道和/或出口通道被开放。工艺流体流过带有节流活塞的调节阀的流通量可以根据开放的入口通道和/或出口通道的数量被调节。

节流活塞优选根据所谓的“流动关闭”(FTC)流动方向安装在工艺过程设备中，其中入口通道尤其布置在节流活塞的径向外周面上，出口通道布置在节流活塞的轴向端面上。对于流动关闭FTC阀，所放开的入口通道的数量或累计入流面积对流通量起决定性作用。或者，调节阀可以根据所谓的“流动打开”(FTO)流动方向安装在工艺过程设备中，其中入口通道尤其布置在节流活塞的轴向端面上，出口通道布置在节流活塞的径向周面。对于FTO阀中，所开放的出口通道的数量或累计的出口面积对流通量起决定性作用。

附图说明

通过以下结合附图对本实用新型优选实施例描述，本实用新型的其它特性、优点和特征变得清楚，其中：

图1示出具有本实用新型节流活塞的调节阀的在流通位置上的横截面示意图；

图2示出本实用新型节流活塞的横截面示意图；

图3示出根据图2的本实用新型节流活塞的轴向端面的俯视图；

图4示出根据图2的本实用新型节流活塞的透视图；

图5示出处于中间位置的根据图1的调节阀的横截面示意图；

图6示出根据图1的调节阀在关闭位置中的横截面示意图；和

图7示出另一调节阀的横截面示意图。

附图标记列表

1 节流活塞

3 主体

4 第一外侧

5 第二外侧

6 交织体

10 第一闭合面

11,13 高压分配腔

21 中压分配腔

31 低压分配腔

40 第一入口区

42 第二入口区

41,43 入口通道

50 第二闭合面

51 出口通道

53 出口扩流器

62 第三过渡通道

64 第一过渡通道

65 第二过渡通道

100 调节阀

101 阀座

103 阀壳体

104 高压区

105 低压区

107 笼

109 执行机构

A 轴向

R 径向

U 周向

具体实施方式

在以下结合图的优选实施例描述中，相同或相似的附图标记被用于不同实施例的相同或相似的零部件。本实用新型的节流活塞总体带有附图标记1。本实用新型的节流活塞1包括入口通道41、43、高压分配腔11、13、第三过渡通道62、第一过渡通道64、第二过渡通道65、低压分配腔31和出口通道51。

如在图1中能看到地，节流活塞1可以适于工作地被安装在调节阀100中。调节阀100设置用于在与所示箭头对应的工艺流体流动方向流动关闭(FTC)上安装工艺过程设备。

调节阀100具有阀壳体103，阀壳体包围输送工艺流体的内部空间。调节阀100的输送工艺流体的内部空间可被分为高压区104、低压区105和阀座101区域。在根据图1、图5和图6的调节阀100的第一实施方式中，在阀壳体103的入口和出口处设置同轴安装法兰用于连接进流管或排流管。流过调节阀100的工艺流体流动方向对应于径向R。

在根据图7的调节阀100的实施方式中，在高压区104和低压区105处的流动方向彼此沿横向相对取向。低压区105中的流动与轴向A平行延伸，高压区104中的流动与径向R对应地延伸。

在本说明书的范围中，阀座101被视为阀壳体103的一部分。显然，阀座101可以是可与阀壳体103余部分离的单独零件。在调节阀100的适合工作的使用状态下，阀座101固定连接到阀壳体103的余部。阀壳体103具有沿轴向A在阀座101上呈笼107状形成的盖。特别是气压的或电动的调节执行机构109安装在笼107上，其以适于传递力的方式借助调节杆111被连接到节流活塞1。节流活塞1相对于阀壳体103的相对位置可通过操作调节执行机构109来调设。

图1示出处于流通位置的节流活塞1，在流通位置中放开所有入口通道41、43。图6和图7示出节流活塞1在各自调节阀100中的关闭位置。图5示出在调节阀100中的节流活塞1的中间位置，在中间位置中一连串入口通道43被阀座101关闭并且其中几个入口通道41被打开。在根据图1、图5或图6的调节阀100中的节流活塞1的每个控制状态下，在调节阀100的入口处设置高压区104，在调节阀100的出口处设置低压区105。

节流活塞1在下文中参照图1至图4来描述。节流活塞1具有总体柱形的形状，由此限定轴向A和沿其横向的径向R还有与轴向A相关的周向U。因为节流活塞1基本上是旋转对称的，故无需区分开各不同的径向。伸入节流活塞1内的入口通道41、43或从节流活塞1中引出的出口通道51布置在两个不同的外侧4、5。

在本实施例中，根据工艺流体流动方向流动关闭FTC，称呼入口通道41、43被选择用于在径向R上从第一径向外侧4一直延伸到节流活塞1内部的通道。与之相应地，对于此处所示的实施例，根据工艺流体流动方向流动关闭FTC，称呼出口通道51被选择用于在轴向A上从第二轴向端面外侧5延伸到节流活塞1内部的通道。称呼入口通道41、43或出口通道51是在本文范围内被选择，以便在参考如图所示的优选流动方向下更容易理解。显然，根据工艺流体流动方向，在替代实施例(未详细示出)中，径向通道将作为出口通道来实现，轴向通道将作为入口通道来实现。

节流活塞1优选可以作为最好由固体材料形成的尤其一体式主体3构成。节流活塞1的主体3被由通道和分配腔构成的交织体6穿透。经由由分配腔和通道构成的迷宫式交织体6，工艺流体可流过节流活塞1。由具有许多底切的腔和通道交织体6穿过的实心材料的主体3可以例如通过增材制造法如3D打印法、烧结法等制造。

在节流活塞1的第一径向外侧4设有用于各不同入口通道41、43的入口。节流活塞1的径向外侧4可被划分成不同的区域，如将关于图4所述的那样。在节流活塞1的沿轴向A最靠上的部分处，封闭区域通过第一闭合面10形成，在第一闭合面处设置截头锥体形突起用于与调节阀的阀座101密封接合。

在轴向A上与封闭区域相邻地，节流活塞1具有带有入口通道41的渐进式的第一入口区40。入口通道41的密度在轴向A上在第一入口区40中增大，即入口通道密度随着距封闭区域的距离增大而增大。入口通道41密度可以在轴向A上增至最大程度。其它入口通道43设置在恒定的第二入口区42中，其在轴向A上邻接第一入口区40。在第二入口区42中存在高的、尤其最大的入口通道密度。在节流活塞1的沿轴向A的截面中的入口通道41或43数量可被称为入口通道密度。通过使节流活塞1具备具有增大通道密度的第一入口区40和具有更高通道密度的第二入口区42，可以实现如下节流体，其不仅一方面在第一入口区40、第二入口区42都被开放时允许高流通量，而且另一方面在只开放、特别是仅部分开放低通道密度的第一入口区40时允许精确计量小流通量。或者，节流体可被设计成仅具有恒定的或渐进的入口区(未示出)。

与整个入口区轴向相接地，节流活塞1可以如在此所示地设计成具有第二闭合面50，其沿轴向A延伸。在第二闭合面50区域中，具有多个中压分配腔21、低压分配腔31和第三过渡通道62的混合区可以形成在主体3内。特别是，在第二闭合面50区域中可以设有大量中压分配腔21，这些中压分配腔既不是通过入口通道41、43、也不是通过出口通道51直接连接到高压区104或低压区105。中压分配腔21仅通过第三过渡通道62、第一过渡通道64和第二过渡通道65彼此连接并连接到高压分配腔11、13和低压分配腔31。通过使用多个中压分配腔21，在节流活塞1的主体3内实现了多个工艺流体流动相交点，在此处可以耗散工艺流体能量以便在高压区104和低压区105之间调节出大压力梯度。即便在节流活塞的主体3内部的相交点处因空化等而出现损伤，其它相交点也不会受到影响。由此，节流活塞1可以长期免维护地使用。实际上完全避免阀座101受损。

在节流活塞1的沿轴向A的下端处形成第二外侧5，在此处，多个出口通道51通向多个出口扩流器53。节流活塞1的下外侧5或端侧在图3中被绘制出。圆形中央出口扩流器53居中设置在下外侧5处，其被五个环形出口扩流器53同轴包围。各有多个不同数量的出口通道51通入各不同出口扩流器53。每个出口扩流器53的出口通道51的数量随着距节流活塞1轴线的径向距离增大而增加。通过使用出口扩流器53确保了沿轴向A从节流活塞1流出的工艺流体流均匀排出到调节阀100的低压区105中以保护阀壳体103。

如在图1和图2中能看到地，通道-腔交织体6在节流活塞1的主体3内形成三维的多次交联的网络结构。从节流活塞1的第一径向外侧4，入口通道41、43通至高压分配腔13。在第一入口区40中，关于入口通道41、43总数地设有比较少的在径向R上长的入口通道41。长的入口通道41距径向外侧4较远或距轴线较近地通至高压分配腔11。在长的入口通道41中可以通过壁摩擦消耗工艺流体流动能量。入口通道41被相对厚的由主体3形成的具有相应高的热质量的通道壁包围。

在第二入口区42中，与入口通道41、43的总数相关地设有很多的入口通道43，从而可以实现大的累计流通横截面。第二入口区42中的入口通道43很短并且通向靠近节流活塞1的径向外侧4的高压分配腔13。在短的入口通道43中几乎未发生壁摩擦。在第二入口区42中，单独的全围绕圆环形高压分配腔13均配备有大量入口通道43，使得流体流动以各种流入方向流入高压分配腔13，并且在一些高压分配腔中调节出彼此相反取向的部分流动和涡流，以消散工艺流体能量。

节流活塞1的各不同高压分配腔11、13在径向和轴向A上彼此至少部分错开地设置在节流活塞的主体3中。可以想到尤其在第二入口区42中多个高压分配腔13仅在轴向A上彼此相对错开。在这里所示的实施例中，入口通道41、43具有向上逐渐变细的滴形横截面。或者入口通道41、43可以至少部分具有菱形、三角形、椭圆形和/或圆形横截面形状。显然，入口通道41、43可具有不同的横截面形状。替代地或附加地，入口通道41、43可以具有与所示椭圆形相同的或不同的横截面形状和尺寸。单独的入口通道41、43可以设计成直线的或迷宫通道、级联通道或螺旋通道的方式或者完全自由设计。

工艺流体可通过入口侧的第二过渡通道65从高压分配腔13流入其它高压分配腔，这可促成附加涡流形成。特别是工艺流体可从高压分配腔11、13通过入口侧的第二过渡通道65流入第一中压分配腔21。可以在中压分配腔21和高压分配腔11、13之间形成许多第二过渡通道65，从而在中压分配腔21中又能产生具有截然不同的取向的工艺流体流，这在中压分配腔21内造成其它的彼此反向的流动和湍流。

节流活塞1的内部设有多个不同的中压分配腔21。中压分配腔可以是全围绕汤姆形的。在节流活塞1内形成多个或仅部分围绕的分配腔、即高压分配腔11、13、低压分配腔31和/或中压分配腔21。例如部分围绕的分布腔可以是环段形的。部分围绕的分配腔配备有至少两个、优选多于两个的通道，其中的至少一个通道通向第一外侧4，至少其中的另一个通向第二出口侧5。例如在节流活塞中可以设有多个在周向上相邻并通过径向壁彼此分隔的分配腔，所述径向壁在周向上没有、部分或全部被过渡通道穿过。各不同的中压分配腔21可以在轴向平面中与节流活塞轴线同轴地相互包围。不同的中压分配腔21可以在不同的轴向平面中在轴向A上彼此相对错开布置。相邻的轴向平面可以布置在节流活塞1的主体3中，有或不具轴向高度重叠。

在图1所示的节流活塞1中，在轴向A上重叠形成有具有中压分配腔21的不同六层。具有高压分配腔11的另一层在轴向A上布置在其上方。最上层由唯一的全围绕汤姆形高压分配腔11组成。代替唯一的全围绕汤姆形高压分配腔11地可以想到入口通道41中的不多于一个或不多于例如两个通入部分围绕的高压分配腔11。根据图1所示的截面图，三个高压分配腔13分三个相应轴向层设置在第二入口区42中。每个全围绕高压分配腔13包围在同一层形成的多个中压分配腔21。具有所有低压分配室31的附加地板布置在中压分配腔21的下方。

在中压分配腔21下方设置具有所有低压增压腔31的一个附加层。低压分配腔31以第三过渡通道62连接至最底层的中压分配腔21。从低压分配腔31开始，出口通道51通向出口扩流器53。在此处所示的实施例中，出口通道51具有椭圆形横截面。显然，出口通道51可以具有不同的横截面形状。替代地或附加地，出口通道51可以具有相同的不同的非所绘椭圆形的横截面形状和尺寸。这些出口通道51可被设计成直线的或迷宫通道、级联通道或螺旋通道的形式或者完全自由设计。

例如如在图1和图2中能看到地，第三过渡通道62、第一过渡通道64和第二过渡通道65与高压分配腔11、13、中压分配腔21和低压分配腔31一起形成交织体6。过渡通道形成网状结构，其交点位于分配腔处。过渡通道可被分为不同两组，即关于轴线成锐角布置的第一通道组和关于轴线成钝角布置的第二通道组，从而形成具有图1所示的菱形网络结构的交织体6。

在此处举例所示的实施方式中，过渡通道按同轴对齐的分组形式来设计，它们沿对角线延伸经过节流活塞1的主体3(类似于通孔，除了形成图1举例所示的实施例中的分组且没有典型孔的入口孔之外)。如在此举例所示，第三过渡通道62、第一过渡通道64、第二过渡通道65都可具有相同的、恒定的横截面形状和尺寸。高压分配腔11、13、中压分配腔21、低压分配腔31的流通横截面大于入口通道41、43、出口通道51、第三过渡通道62、第一过渡通道64、第二过渡通道65的横截面。通过这种方式形成阶梯部，这利于工艺流体能量耗散。显然，该过渡通道可具有不同的和/或可变的横截面形状。这些过渡通道可被设计成直线或迷宫通道、级联通道或螺旋通道状或者完全自由设计。

在以上的说明、图中公开的特征比较近可以单独地、也可以在任何组合中对于以各不同实施方式实现本实用新型来说是有意义的。

Claims (21)

1.一种节流活塞，所述节流活塞用于将调节阀中的流体压力从高压区降低到低压区，其中，所述节流活塞在轴向上以可平移的方式运动并且限定横向于所述轴向的径向和与所述轴向相关的周向，所述节流活塞包括被布置在所述节流活塞的内部中的多个分配腔，所述分配腔通过至少一个过渡通道彼此相连，其中，所述分配腔包括至少一个高压分配腔和至少一个低压分配腔，其中，至少一个入口通道从所述高压分配腔通至高压区那侧的第一节流活塞外侧，并且其中，至少一个出口通道从所述低压分配腔通至低压区那侧的第二节流活塞外侧，其特征是，多个所述分配腔在周向和/或径向上彼此相对错开布置，至少一个分配腔是环形或螺旋形的和/或在周向上部分或完全在所述节流活塞内延伸。

2.根据权利要求1所述的节流活塞，其特征是，所述节流活塞还包括至少一个中压分配腔，所述中压分配腔以第一过渡通道连接到所述高压分配腔和/或以第二过渡通道连接到所述低压分配腔。

3.根据权利要求1或2所述的节流活塞，其特征是，所述节流活塞包括至少一个高压分配腔和至少一个低压分配腔，所述至少一个高压分配腔和所述至少一个低压分配腔通过来自过渡通道的三维的交织体彼此流通连接。

4.根据权利要求3所述的节流活塞，其特征是，所述节流活塞还包括多个中压分配腔，所述多个中压分配腔在所述高压分配腔与所述低压分配腔之间被结合到来自所述过渡通道的所述交织体中。

5.根据权利要求4所述的节流活塞，其特征是，所述交织体由相对于所述轴向(A)成锐角的过渡通道和相对于所述轴向成钝角的过渡通道形成。

6.根据权利要求3所述的节流活塞，其特征是，所述分配腔具有与所述过渡通道逐步偏差的流通横截面。

7.根据权利要求1所述的节流活塞，其特征是，所述分配腔在轴向上彼此相对至少部分错开。

8.根据权利要求1所述的节流活塞，其特征是，所述高压分配腔和所述低压分配腔以及必要时所述中压分配腔是环形的。

9.根据权利要求1所述的节流活塞，其特征是，在所述第一节流活塞外侧处布置两个轴向错开的入口区，其中，第一入口区中的所述入口通道的数量和/或累积入口横截面小于第二入口区中的所述入口通道。

10.根据权利要求9所述的节流活塞，其特征是，所述第一节流活塞外侧在轴向上在所述第一入口区之前和所述第二入口区之后形成第一闭合面和第二闭合面。

11.根据权利要求1所述的节流活塞，其特征是，所述至少一个出口通道通向所述第二节流活塞外侧上的至少一个出口扩流器。

12.根据权利要求2所述的节流活塞，其特征是，没有从所述中压分配腔直接通向所述第一节流活塞外侧或所述第二节流活塞外侧的入口通道或出口通道。

13.根据权利要求3所述的节流活塞，其特征是，所述节流活塞包括多个高压分配腔和多个低压分配腔，所述多个高压分配腔和所述多个低压分配腔通过来自所述过渡通道的三维的交织体彼此流通连接。

14.根据权利要求13所述的节流活塞，其特征是，多个中压分配腔在所述多个高压分配腔与所述多个低压分配腔之间被结合到来自所述过渡通道的所述交织体中。

15.根据权利要求4或14所述的节流活塞，其特征是，相互错开的中压分配腔的第三过渡通道流通相连。

16.根据权利要求8所述的节流活塞，其特征是，这些分配腔同轴布置。

17.根据权利要求10所述的节流活塞，其特征是，在所述第二入口区之后的所述第二闭合面包围所述节流活塞的混合区，在所述混合区中设有至少一个低压分配腔以及必要时至少一个中压分配腔，和/或其中，在所述第一入口区之前的所述第一闭合面包括一个部分。

18.根据权利要求17所述的节流活塞，其特征是，所述部分用于密封夹住所述调节阀的阀座。

19.根据权利要求11所述的节流活塞，其特征是，多个出口通道通向所述第二节流活塞外侧上的至少一个出口扩流器。

20.根据权利要求19所述的节流活塞，其特征是，所述出口扩流器为圆形、环形或花形。

21.一种调节阀，其特征是，所述调节阀用于工艺技术设备，所述调节阀包括用于接收具有第一压力水平的工艺流体的高压区、用于输出具有低于所述第一压力水平的第二压力水平的工艺流体的低压区、被布置在所述高压区和所述低压区之间的阀座和被安置在所述阀座中的根据权利要求1所述的节流活塞。