DE202016104214U1

DE202016104214U1 - cage valve

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Publication number: DE202016104214U1
Application number: DE202016104214.3U
Authority: DE
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: CN207364304U

Abstract

Käfigventil (10, 40, 42) umfassend ein Ventilgehäuse (17, 43) mit einem eine Eingangsseite (12) und Ausgangsseite (14) verbindenden Durchlassbereich, wobei im Durchlassbereich ein Ventilkäfig (18, 44, 46) lösbar einsetzbar ist, wobei ferner der Ventilkäfig (18, 44, 46) in seiner seitlichen Wandung Durchbrüche (20) aufweist, welche durch ein den Ventilkäfig (18, 44, 46) umschließendes, axial verfahrbares Drosselelement (22) abgedeckt werden können, wobei der Ventilkäfig (18, 44, 46) stirnseitige Durchbrüche (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkäfig (18, 44, 46) eine sitzseitige Wirkfläche, die dem Drosselelement zugewandt ist, aufweist und eine der sitzseitigen Wirkfläche abgewandte öffnungsseitige Wirkfläche, wobei in einer Absperrstellung des Käfigventils die öffnungsseitige Wirkfläche kleiner oder gleich der sitzseitige Wirkfläche ist.Cage valve (10, 40, 42) comprising a valve housing (17, 43) with an inlet side (12) and outlet side (14) connecting passage area, wherein in the passage area a valve cage (18, 44, 46) is detachably insertable, wherein further Valve cage (18, 44, 46) in its lateral wall openings (20) which by a the valve cage (18, 44, 46) enclosing, axially movable throttle element (22) can be covered, wherein the valve cage (18, 44, 46) has frontal openings (26), characterized in that the valve cage (18, 44, 46) has a seat-side active surface which faces the throttle element, and one of the seat-side active surface facing away from the opening effective surface, wherein in a shut-off position of the cage valve, the opening side Effective area is less than or equal to the seat side effective area.

Description

Die Erfindung betrifft ein Käfigventil gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. The invention relates to a cage valve according to the preamble of patent claim 1.

Ein solches gattungsgemäßes Stellventil ist aus der US 7 073 532 US bekannt. Das dort offenbarte Käfigventil weist im Übergang von der Eingangs- zur Ausgangsseite des Ventils einen Ventilkäfig auf, der in seiner Wandung Durchbrüche aufweist. Ferner ist ein Drosselelement vorgesehen, das den Käfig von außen umschließt, so dass je nach Stellung des Drosselelements ein bestimmter Querschnitt von Durchbrüchen überdeckt ist. Auf diese Weise kann abhängig von der axialen Positionierung des Drosselelements ein gewünschter Durchfluss eingestellt werden. Such a generic control valve is from the US Pat. No. 7,073,532 US known. The cage valve disclosed therein, in the transition from the inlet to the outlet side of the valve on a valve cage, which has openings in its wall. Furthermore, a throttle element is provided, which encloses the cage from the outside, so that depending on the position of the throttle element, a certain cross-section is covered by openings. In this way, depending on the axial positioning of the throttle element, a desired flow can be adjusted.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Durchflussdurchmesser des Ventilkäfigs einfach änderbar auszugestalten und dafür Sorge zu tragen, dass ein Ausreißen des Ventilkäfigs verhindert wird. It is an object of the invention to design the flow diameter of the valve cage easily changeable and to ensure that a tearing of the valve cage is prevented.

Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. The object is solved by the characterizing feature of claim 1. The dependent claims form advantageous developments of the invention.

In bekannter Weise umfasst das Käfigventil ein Ventilgehäuse mit einem eine Eingangs- und Ausgangsseite verbindenden Durchlassbereich, wobei im Durchlassbereich ein Ventilkäfig, als Drossel- oder Drossel- und Sitzmittel, lösbar einsetzbar ist, wobei ferner der Ventilkäfig in seiner seitlichen Wandung Durchbrüche aufweist, welche durch ein den Ventilkäfig umschließendes axial verfahrbares Drosselelement, insbesondere einen Drosselkolben, abgedeckt werden können. Der Ventilkäfig besitzt zudem ein Sitzelement mit einer umlaufenden Sitzfläche oder Sitzkante, womit ein Verschließen des Durchganges mithilfe des verfahrbaren Drosselelementes ermöglicht wird. In a known manner, the cage valve comprises a valve housing having a connecting an input and output side passage area, wherein in the passage area a valve cage, as throttle or throttle and seat means, releasably inserted, further wherein the valve cage has in its lateral wall openings, which through a valve cage enclosing axially movable throttle element, in particular a throttle piston, can be covered. The valve cage also has a seat element with a circumferential seating surface or seat edge, whereby a closure of the passage is made possible by means of the movable throttle element.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ventilkäfig stirnseitige Durchbrüche aufweist. According to the invention it is provided that the valve cage has frontal openings.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass an der Stirnfläche des Ventilkäfigs wenigstens ein Durchbruch vorhanden ist, wodurch ein Druckausgleich auf den Ventilkäfig durch das auf die Stirnflächen wirkende Fluid ermöglicht wird. The solution according to the invention provides that at least one breakthrough is provided on the end face of the valve cage, whereby a pressure equalization is made possible on the valve cage by the fluid acting on the end faces.

Die stirnseitigen Wirkflächen sind so dimensioniert, dass entweder eine Neutralisierung der Anpresskraft erreicht wird oder immer eine Anpresskraft in Richtung des Ventilgehäuses erfolgt. Dazu wird eine Auslegung der Wirkflächen herangezogen, bei welcher die öffnungsseitige Wirkfläche des Ventilkäfigs kleiner oder gleich der sitzseitigen Wirkfläche ist. Kräfte, welche ein Ausreißen der Befestigung bewirken können, werden so vermieden. Die jeweilige Wirkfläche ergibt sich naturgemäß aus der Summe der in der jeweiligen Richtung wirksamen Fläche. The front-side active surfaces are dimensioned so that either a neutralization of the contact pressure is achieved or there is always a contact force in the direction of the valve housing. For this purpose, an interpretation of the active surfaces is used, in which the opening-side effective surface of the valve cage is smaller than or equal to the seat-side effective surface. Forces which can cause a tearing of the attachment are thus avoided. The respective effective area naturally results from the sum of the effective area in the respective direction.

Der Druckausgleich am Ventilkäfig der stirnseitig entgegengesetzt wirkenden Flächen, wirkt sowohl bei Ventilen mit Strömungsrichtungen FTO (flow to open) als auch FTC (Flow to close), wobei die FTO Anströmung besonders kritisch ist, da die Strömung des Mediums zusätzlich zum Anheben des Ventilkäfigs aus der Befestigung im Gehäuse beiträgt. The pressure balance on the valve cage of the frontally opposing surfaces acts both for valves with flow directions FTO (flow to open) and FTC (flow to close), the FTO flow is particularly critical, since the flow of the medium in addition to lifting the valve cage off the attachment in the housing contributes.

Auf diese Weise können in ein- und derselben Durchführung innerhalb eines Ventilgehäuses, in welches ein Ventilkäfig eingesetzt werden kann, Ventilkäfige mit einem identischen Außendurchmesser und unterschiedlichen Innendurchmessern eingesetzt werden. In this way, in one and the same implementation within a valve housing, in which a valve cage can be used, valve cages are used with an identical outer diameter and different inner diameters.

Die Differenz der entgegengesetzt wirkenden Stirnflächen des Ventilkäfigs sind unabhängig der Größe der Öffnung des Ventilkäfigs, da die wirksamen Flächen der jeweiligen Stirnseiten im Verhältnis gleich bleiben. The difference of the oppositely acting end faces of the valve cage are independent of the size of the opening of the valve cage, since the effective areas of the respective end faces remain relatively equal.

So kann modular ein Ventilgehäuse mit unterschiedlichen Ventilkäfigen, die sich entsprechend im Durchflussverhalten unterscheiden, ausgestattet werden, wobei eine Änderung am Ventilgehäuse nicht vorgenommen werden muss. Thus, modular valve housing with different valve cages, which differ in accordance with the flow behavior, be equipped, with a change to the valve body does not have to be made.

Der in das Ventilgehäuse eingesetzte Ventilkäfig kann über eine Dichtung gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichtet sein. Die öffnungsseitige Wirkfläche bemisst sich damit regelmäßig nach dem Dichtungsradius, wobei sich die sitzseitige Wirkfläche regelmäßig nach dem Durchmesser der Sitzkante des Ventilsitzes bemisst. The valve cage inserted in the valve housing can be sealed by a seal against the valve housing. The opening-side effective surface is thus measured regularly according to the sealing radius, wherein the seat-side effective surface is regularly measured according to the diameter of the seat edge of the valve seat.

Der Ventilsitz kann einstöckig an dem Ventilkäfig angeformt sein, oder mehrstöckig mit diesem Ventilkäfig verbunden sein. The valve seat can be integrally formed on the valve cage, or be connected in several stages with this valve cage.

Die Befestigung des Ventilkäfigs im Ventilgehäuse kann üblicher Weise über eine Flanschbefestigung realisiert sein, wobei insbesondere ein am Ventilkäfig angeformter Flansch über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse verbunden wird. The attachment of the valve cage in the valve housing can usually be realized via a flange fastening, wherein in particular a flange formed on the valve cage is connected to the housing via a screw connection.

In einer besonderen Ausgestaltung kann das Käfigelement im Bereich oberhalb der Drosselöffnungen eine zusätzliche Abdichtung gegenüber dem Drosselelement besitzen. Es wird hiermit sichergestellt, dass bei geöffnetem Drosselelement die Druckentlastung für das Käfigelement ebenfalls wirkt, auch wenn das Drosselelement mit der Sitzkante nicht in einer Schließstellung zusammenwirkt. In a particular embodiment, the cage element in the region above the throttle openings have an additional seal against the throttle element. It is hereby ensured that when the throttle element is open, the pressure relief for the cage element also acts, even if the throttle element does not interact with the seat edge in a closed position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Drosselelement als Drosselkolben ausgebildet, wobei der Drosselkolben wenigstens einen stirnseitigen Durchbruch aufweist, und ferner der Drosselkolben bevorzugt gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichtet ist und somit ebenfalls druckentlastet ist. Über eine Bohrung in der Stirnfläche des Drosselkolbens wird der Vordruck auf die Drosslekolbenrückseite geleitet. Die am Drosselkolben wirkenden Kräfte heben sich bis auf den Bereich der Ventilstangenfläche auf. Insbesondere werden solch druckentlastete Kolben zusätzlich am Umfang abgedichtet. According to a further preferred embodiment, the throttle element is a throttle piston formed, wherein the throttle piston has at least one frontal breakthrough, and further the throttle piston is preferably sealed against the valve housing and thus also relieved of pressure. Via a bore in the end face of the throttle piston, the admission pressure is directed to the throttle piston rear side. The forces acting on the throttle piston cancel each other up to the area of the valve rod surface. In particular, such pressure-relieved piston are additionally sealed at the periphery.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet: In the description, the claims, and the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. In the drawing:

1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Käfigventils; 1 a sectional view of a cage valve according to the invention;

2 zeigt eine Detailansicht des Käfigventils gemäß 1, und 2 shows a detailed view of the cage valve according to 1 , and

3 eine Schnittansicht von zwei Käfigventilen. 3 a sectional view of two cage valves.

1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Käfigventils 10. Das Käfigventil 10 weist einen fluidischen Eingang 12 und einen fluidischen Ausgang 14 auf, die über einen Übergangsbereich 16 miteinander verbunden sind. In den Übergangsbereich 16 ist ein Ventilkäfig 18 eingesetzt, der an seiner Mantelfläche Durchbrüche 20 aufweist, durch welche das zu steuernde Fluid von der Eingangs- zur Ausgangsseite strömen kann. Über dem Ventilkäfig 18 ist ein axial verfahrbares Drosselelement 22 angeordnet, welches den Ventilkäfig 18 an seiner Mantelfläche umschließt und abhängig von seiner axialen Stellung eine entsprechende Durchbruchsfläche überdeckt bzw. freigibt, so dass über die axiale Position des Drosselelements 22 der Durchfluss durch das Käfigventil 10 einstellbar ist. 1 shows a sectional view of a cage valve according to the invention 10 , The cage valve 10 has a fluidic input 12 and a fluidic outlet 14 on that over a transitional area 16 connected to each other. In the transition area 16 is a valve cage 18 used, which on its lateral surface breakthroughs 20 through which the fluid to be controlled can flow from the inlet to the outlet side. Above the valve cage 18 is an axially movable throttle element 22 arranged, which the valve cage 18 encloses on its lateral surface and depending on its axial position, a corresponding breakthrough surface covers or releases, so that on the axial position of the throttle element 22 the flow through the cage valve 10 is adjustable.

Stirnseitig weist der Ventilkäfig 18 in konventioneller Weise eine Hauptöffnung 24 auf, die einen Fluidfluss in den Ventilkäfig 18 bzw. aus dem Ventilkäfig 18 zulässt. So wird die zu steuernde Strömung über eine Hauptöffnung 24 in der Stirnfläche und die Durchbrüche 20 in eine Mantelfläche geführt. Front side, the valve cage 18 in a conventional manner, a main opening 24 on that a fluid flow into the valve cage 18 or from the valve cage 18 allows. Thus, the flow to be controlled is via a main opening 24 in the face and the breakthroughs 20 guided in a lateral surface.

Erfindungsgemäß weist der Ventilkäfig 18 noch wenigstens eine weitere Kompensationsöffnung 26 in der der Hauptöffnung 24 gegenüberliegenden Stirnseite 28 des Ventilkäfigs 18 auf. Die Größe der Stirnflächen und die Kompensationsöffnungen 26 sind so aufeinander abgestimmt, dass nahezu gleich große Wirkflächen an beiden Stirnflächen in beiden Strömungsrichtungen vorliegen. Auf diese Weise erfolgt eine weitgehende Neutralisierung der Auszugskräfte am Ventilkäfig. According to the invention, the valve cage 18 at least one more compensation opening 26 in the main opening 24 opposite end face 28 of the valve cage 18 on. The size of the faces and the compensation holes 26 are coordinated so that almost equally large effective surfaces are present at both end faces in both flow directions. In this way, there is a substantial neutralization of the pull-out forces on the valve cage.

Wie in der 1 zu erkennen ist, ist der Ventilkäfig durch eine Verschraubung an über einen an dem Ventilkäfig 18 angeformten Flansch 30 im Ventilgehäuse 17 befestigt. Like in the 1 can be seen, the valve cage is by a screw connection to one on the valve cage 18 molded flange 30 in the valve housing 17 attached.

Ferner weist in der vorliegenden Ausführungsform das Drosselelement 22 ebenfalls wenigstens einen stirnseitigen Durchbruch 32 auf. Ferner ist das Drosselelement 22 gegenüber dem Ventilgehäuse 17 im Dichtungsbereich 33 mit einem Dichtungsring 37 in seiner Umfangsrichtung abgedichtet, sodass das Drosselelement 22 ebenfalls druckentlastet ist. Further, in the present embodiment, the throttle element 22 also at least one frontal breakthrough 32 on. Furthermore, the throttle element 22 opposite the valve housing 17 in the sealing area 33 with a sealing ring 37 sealed in its circumferential direction, so that the throttle element 22 also relieved of pressure.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in der Detailansicht der 2 näher beschrieben. The embodiment of the invention is in the detailed view of 2 described in more detail.

2 zeigt eine Detailansicht des Käfigventils 10 im Bereich des Ventilkäfigs 18. Das Drosselelement 22 ist in Schließstellung und wirkt mit der Dichtkante 38 des Ventilsitzes zusammen, um den Fluidstrom durch das Käfigventil 10 zu unterbinden. Wie in dieser Darstellung gut zu erkennen ist, ist der Ventilkäfig 18 über einen Dichtungsring 36 gegenüber dem Ventilgehäuse 17 abgedichtet. Die öffnungsseitige Wirkfläche ist abhängig vom wirksamen Durchmesser des Dichtungsrings 36, der hier als D1 dargestellt ist. Der Dichtungsring 36 ist hier an der Fase zwischen der Flanschbefestigung und dem radialen Durchmesser des Drosselelementes angebracht. Eine Anbringung des Dichtungsrings 36 ist in dem Bereich angrenzend der Hauptöffnung 24 hin zur axialen Flanschbefestigung möglich. Die gegenüberliegende Wirkfläche ist abhängig vom Durchmesser der Dichtkante 38 des Ventilsitzes, der in 2 mit D2 angegeben ist. Die Durchbrüche 26 im Ventilkäfig 18 und die Durchbrüche 32 im Drosselelement 22 ermöglichen einen Druckausgleich am Drosselelement 22 und am Ventilkäfig 18, so dass keine oder nur geringe Auszugskräfte auf die Flanschverbindung wirken. 2 shows a detailed view of the cage valve 10 in the area of the valve cage 18 , The throttle element 22 is in closed position and acts with the sealing edge 38 the valve seat together to the fluid flow through the cage valve 10 to prevent. As can be clearly seen in this illustration, the valve cage 18 over a sealing ring 36 opposite the valve housing 17 sealed. The opening-side effective area depends on the effective diameter of the sealing ring 36 which is shown here as D1. The sealing ring 36 is here attached to the chamfer between the Flanschbefestigung and the radial diameter of the throttle element. An attachment of the sealing ring 36 is in the area adjacent to the main opening 24 towards the axial flange mounting possible. The opposite effective surface is dependent on the diameter of the sealing edge 38 of the valve seat, which is in 2 with D2 is specified. The breakthroughs 26 in the valve cage 18 and the breakthroughs 32 in the throttle element 22 allow pressure equalization at the throttle element 22 and at the valve cage 18 , so that no or only small pull-out forces act on the flange connection.

3 zeigt eine Schnittansicht von zwei erfindungsgemäßen Käfigventilen 40, 42 mit je einem Ventilgehäuse 43, in welches je ein Ventilkäfig 44, 46 eingesetzt ist, wobei die Ventilkäfige 18, 46 unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen. Durch die Gestaltung des Drosselelements als Außenkolben und die in der Stirnfläche eingebrachten Durchbrüche kann für beide Ventilkäfige 44, 46 ein Druckausgleich erreicht werden, so dass auch bei Verwendung eines Ventilkäfigs 46 mit geringem Innendurchmesser keine Ausziehkraft auf die Verbindung zwischen Ventilkäfig 44, 46 und Ventilgehäuse 43 wirkt. Auf diese Weise können in ein Gehäuse verschiedene Ventilkäfige mit unterschiedlichen Nennweiten eingesetzt werden, was einen modularen Aufbau eines erfindungsgemäßen Käfigventils ermöglicht. 3 shows a sectional view of two cage valves according to the invention 40 . 42 each with a valve housing 43 , in each of which a valve cage 44 . 46 is inserted, wherein the valve cages 18 . 46 have different inner diameter. Due to the design of the throttle element as an outer bulb and introduced in the end face breakthroughs can for both valve cages 44 . 46 a pressure equalization can be achieved, so even when using a valve cage 46 with low Inner diameter no pull-out force on the connection between the valve cage 44 . 46 and valve housing 43 acts. In this way, different valve cages with different nominal widths can be used in a housing, which allows a modular design of a cage valve according to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Käfigventil cage valve
12 12: Eingang entrance
14 14: Ausgang exit
16 16: Übergangsbereich Transition area
17 17: Ventilgehäuse valve housing
18 18: Ventilkäfig valve cage
20 20: Durchbrüche breakthroughs
22 22: Drosselelement throttle element
24 24: Hauptöffnung main opening
26 26: Kompensationsöffnung compensation opening
28 28: Stirnseite front
30 30: Flansch flange
32 32: Durchbruch breakthrough
33 33: Dichtungsbereich sealing area
36 36: Dichtungsring sealing ring
37 37: Dichtungsring sealing ring
38 38: Dichtkante sealing edge
40 40: Käfigventil cage valve
42 42: Käfigventil cage valve
43 43: Ventilgehäuse valve housing
44 44: Ventilkäfig valve cage
46 46: Ventilkäfig valve cage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7073532 [0002]

Claims

Cage valve ( 10 . 40 . 42 ) comprising a valve housing ( 17 . 43 ) with an input side ( 12 ) and output side ( 14 ) passage area, wherein in the passage area a valve cage ( 18 . 44 . 46 ) is releasably insertable, wherein further the valve cage ( 18 . 44 . 46 ) in its lateral wall breakthroughs ( 20 ), which by a valve cage ( 18 . 44 . 46 ) enclosing, axially movable throttle element ( 22 ), the valve cage ( 18 . 44 . 46 ) frontal breakthroughs ( 26 ), characterized in that the valve cage ( 18 . 44 . 46 ) has a seat-side active surface facing the throttle element, and an opening-side active surface facing away from the seat-side effective surface, wherein in a shut-off position of the cage valve, the opening-side effective area is less than or equal to the seat-side effective surface.

Cage valve according to claim 1, characterized in that the valve cage ( 18 . 44 . 46 ) relative to the valve housing ( 17 . 43 ) about a seal ( 36 ), wherein the opening-side effective area of the diameter of the seal ( 36 ) is dependent.

Cage valve according to one of the preceding claims, characterized in that between the throttle element ( 22 ) and the valve cage ( 18 . 44 . 46 ) and / or the valve housing ( 17 . 43 ) a seal ( 37 ) is arranged.

Cage valve according to one of the preceding claims, characterized in that the seat-side effective surface of the diameter of the sealing edge ( 38 ) of the valve seat is dependent.

Cage valve according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle element ( 22 ) frontal breakthroughs ( 32 ) having.

Cage valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve cage in addition to a throttle region has a seat element with Sitzfäche or seat edge.

Cage valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve cage is formed in one or more floors.

Cage valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve cage has a flange ( 30 ), over which the valve cage ( 18 ) with the valve housing ( 17 ) is screwed.