CN103037957B - 过热降温器座环装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配置具有设计为在高的温差时提供冷却剂喷射的座环的过热降温器的装置和方法。本发明的坚固设计提供允许在冷却剂与过热流体之间的高的温差时运行的高水平的灵活性。过热降温器座环制造成具有横切环的圆周的竖直狭缝的分裂空心环。这种打开的狭缝设计提供通过减少热应力允许所述座环承受剧烈的温度极限的高水平的灵活性。冷却剂通过连接到所述座环的特别设计的冷却剂接头套管而供应到所述座环。

Description

过热降温器座环装置

技术领域

本发明涉及配置具有座环的过热降温器的设备和方法，该座环设计为在高的温差时提供冷却剂喷射。本发明的坚固设计提供允许在冷却剂与过热流体之间的高的温差时运行的高水平的灵活性。过热降温器座环制造成具有横切环的圆周的竖直狭缝的分裂空心环。这种打开的狭缝设计提供通过减少热应力允许所述座环承受剧烈的温度极限的高水平的灵活性。冷却剂通过连接到所述座环的特别设计的冷却剂接头套管而供应到所述座环。

背景技术

在蒸汽和锅炉系统的运行中，经常存在这样的情况：可用的蒸汽将处于比特定终端用途所需要或期望的温度高得多的温度。在这种情况下，通常是利用过热降温器，将流体（一般为水）喷射进入高温蒸汽的流动蒸汽中并且接着混合。理想地，所喷射的流体本身几乎马上变成蒸汽，用于将进入的高温蒸汽转换成温度较低的稍微较大体积的蒸汽，即，该蒸汽将过热较少。

授予Sanford S.Bowlus的专利号为2,945,685的较早的美国专利公开了作为可变孔口过热降温器已知的有利形式的自动过热降温器装置。在Bowlus专利的装置中，竖直向上行进通过过热降温器壳体入口的进入蒸汽被布置为克服重力提升受力的阀构件。该阀构件的打开程度自然而然地是所述进入蒸汽的体积和速度的函数。

与过热降温水源连通的小的孔口围绕该受力阀构件。当蒸汽流过该系统时，受力阀构件被提升，导致了阀周围的蒸汽的高速流动和蒸汽对周围水的雾化作用。该布置是这样的：在合理限度内相对独立于蒸汽流体积，将存在蒸汽对水的有效的雾化作用。作为蒸汽温度的函数，喷射进入过热降温器中并且与所述进入蒸汽结合的水的量是单独控制的。

在基本原理上，专利号为2,945,685的Bowlus的美国专利的可变孔口过热降温器在运行上是高效的。因此，本发明试图利用较早的Bowlus专利的主要操作原理，而同时将所述原理并入显著改进的物理实施例，使得与较早的装置相比更加能够经受热疲劳并且同时减少制造和维修成本。能够不用牺牲性能就能实现这些优势，并且确实在特定的方面具有性能上的改进。

为了更加完整地理解本发明的上述和其他的特征和优势，应当参照下面的优选实施例的详细描述并且参照附图。

发明内容

本发明的实施例有利地提供了一种结合上游和下游管道以用于串联（in-line）操作的可变孔口过热降温装置，其包括结合来自上游和下游的过热流体管道以用于串联操作的过热降温装置，并且该类型的过热降温装置包括：上壳体部分和下壳体部分，它们与相对上游管道和下游管道直径扩大的中间壳体腔室联接，从而形成相对所述上游管道和所述下游管道的直径扩大的混合腔室，其中所述联接的壳体部分适用于连接到所述上游管道和所述下游管道。该装置还包括：过热降温器座环支撑件，其固定在所述中间壳体中并且支撑具有槽的环形座喷射环，并且所述环形座喷射环适用于连接到冷却流体入口管道以将冷却流体供应到所述环形座喷射环，和安装到所述过热降温器座环支撑件上的轴向设置的阀罩基体结构；以及阀塞，其可滑动地容纳在轴向设置的阀罩基体结构中从而与所述环形座喷射环的所述槽协作。

另一个实施例是使用过热降温器装置冷却过热流体的方法，其包括：在过热降温器装置的下部分接收所述过热流体；使得所述过热流体流过在所述过热降温器装置的中间部分中的可变孔口；使得冷却液体流入所述中间部分中。该方法还包括：在所述中间部分中混合所述过热流体和所述冷却液体从而产生过热较少的流体；以及使得所述过热较少的流体通过上部分流出所述过热降温器装置。

一个可选择实施例是用于使用过热降温器装置冷却过热流体的器件，其包括：用于在过热降温器装置的下部分接收所述过热流体的器件；用于使得所述过热流体流过在所述过热降温器装置的中间部分中的可变孔口的器件；用于使冷却液体流入所述中间部分的器件。该器件还包括：用于在所述中间部分中混合所述过热流体和所述冷却液体从而产生过热较少的流体的器件；以及用于使得所述过热较少的流体通过上部分流出所述过热降温器装置的器件。

本发明的特定实施例已经被相当概括地描述使得这里的本发明的详细描述可以更好地理解，并且有助于更好的领会对于本领域的贡献。当然，本发明的附加的实施例将在下面描述并且将形成附属权利要求的主题。

在该方案中，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是本发明并不限于应用于下面的描述中阐释的或附图中所图示的构造的细节和零件的布置。本发明能够包括除了那些描述的实施例之外的实施例并且本发明能够以各种方式实施和执行。同样地，应当理解的是，这里采用的措辞和术语以及摘要，是为了描述的目的而不应当被视为限制。

如此，本领域的那些技术人员将要领会的是，本公开所基于的理念可以容易地被利用作为为实现本发明的多个目的的其他结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是，权利要求被视为包括在不偏离本发明的精神和范围的所述等同构造。

附图说明

通过参照结合附图的下面的本公开的各种实施例的描述，本公开的上述和其它的特征和优势以及实现它们的方式将更加显而易见并且将更好地理解本公开。

图1是本发明的实施例的过热降温器阀的剖视图。

图1a是本发明的实施例的过热降温器阀的近视剖视图。

图2是在本发明的实施例中所采用的所述座环的平面图。

图3是所述座环的剖切面视图。

图4是所述座环的所述座环端的视图。

图5是图示出具有凸缘连接的过热降温器阀的剖视图。

图6是本发明的另一个实施例中采用的座环的平面图。

图7是所述座环的滑动视图，其示出了所述座环内采用的冷却流体入口。

图8是结合图6中所示的实施例的座环支撑件的所述座环的朝向及其位置的侧视图。

具体实施方式

在下面的详细说明书中，参照了附图，该附图形成说明书的一部分并且通过图示示出了可以实现本发明的特定的实施例。这些实施例被充分详细地说明从而使得本领域的技术人员能够实现它们，并且应当理解的是，可以利用其他的实施例并且可以做出结构的、逻辑的和处理的改变。应当领会的是，任何列出的构件的材料或布置仅是为了示例的目的，并且并不意味着穷尽。所描述的处理步骤的进程是示例；然而，步骤的顺序并不限于此处阐释的步骤的顺序并且可以如已知的现有技术而改变，必须以特定顺序出现的步骤除外。

过热降温器包括安放过热降温器内部构件的主体。该主体包含座件，罩以冷却剂圆环在该座件周围形成的方式位于该座件之上。冷却剂借助过热降温器主体上的支管进入该圆环。插塞自由浮动，其包含弹簧支承的稳定性按钮，该稳定性按钮在轻负载条件下给该插塞提供稳定性。在罩的顶部包含有插塞挡块以限制插塞的行进量。

在使用中，进入的蒸汽对插塞的下侧起作用，插塞以蒸汽中的特定量的能量用于提升该插塞的方式而受力。当更多的蒸汽流过热降温器时，该插塞被更高地提升，因此产生了对于蒸汽流的可变孔口。用于提升该插塞的能量产生横跨座件的压降，不管蒸汽流，该压降是恒定的。该压降产生横跨座件区域的相对高的速度，并且在这个低压恒定速度的点处允许冷却剂进入蒸汽流。

响应于感测下游蒸汽温度的温度控制器，冷却剂在控制阀的指令下进入圆环。允许冷却剂通过罩的下侧与座件的顶部之间的周围间隙进入蒸汽流。准许冷却剂经由位于座件的圆周周围的槽进入从而确保不会出现不均匀的冷却。

当冷却剂从座件排出时冷却剂由蒸汽流接收，并且在此处存在的低压区域有助于将冷却剂雾化成细小的微粒。在紧接蒸汽的方向和速度的改变而产生的湍流中，发生蒸汽和冷却剂的密切混合。在插塞之上，因为蒸汽尝试返回到层流，涡流产生并且没有被蒸汽完全吸收的任何冷却剂的微粒被引入该涡流，其中这些微粒经受了进一步的压力减少而再次加速雾化进程。

因为实际上所有的过热降温在过热降温器主体本身内发生，并且因为没有冷却剂冲击过热降温器或者相连接的管道，所以不需要用于下游管道的保护性热套管。

图1和图1a是本发明的实施例的剖视图。过热降温器阀组件10具有三个部分：过热降温流体出口或者上壳体部分22、中间壳体部分26以及过热流体入口或者下壳体部分20。它们通过焊接点2联接在一起。尽管该焊接点示出为单一的焊接对接接头，但是上壳体部分22、中间壳体部分26和下壳体部分20的联接能够通过任何的联接方法或浇铸方法实现。

在壳体26内部，邻近座支撑环42能够找到分段环18。座支撑环42保持和支撑环形座喷射环16。间隔环44位于座喷射环16之上。阀罩基体结构38轴向地设置在阀组件内部并且在间隔环44的下游侧上。在该实施例中，阀罩基体结构38焊接到壳体26。热套管24联接到阀罩基体结构38并且定位在壳体26与内罩46之间。罩肋件36定位于罩基体38之上。插塞挡块28定位在内罩46的顶部从而限制插塞组件40的行进。插塞组件40包括锁止销30、负载弹簧32和在轻负载条件下给插塞提供稳定性的稳定性按钮34。热套管24联接到阀罩基体结构38并且自由膨胀和收缩以减轻热应力而保护壳体26不出现热应力裂开。例如，热套管24可以通过焊接工序联接。

在运行中，冷却流体通过冷却歧管流体入口12进入过热降温器阀并且流过冷却剂热套筒14的第一端。冷却剂热套筒保护焊缝并且也减少热应力，延长了该单元的设计寿命。冷却剂热套筒14具有位于冷却剂热套筒14附近的活塞环48从而允许热套筒14在冷却歧管12内的运动。热套筒14的另一端位于环形座喷射环16内部。

此时，参照图1至图4，座喷射环16是中空的并且形状为圆环，并且座喷射环16包括与之相联的冷却剂接头17以接收冷却流体。例如，冷却流体可以是水，其被喷射进入流过过热降温器阀组件10的过热流体。如上所述，过热流体运动通过过热降温器装置，插塞组件40将运动远离产生雾化孔口区域的座喷射环16并且然后经由槽21将冷却流体分散进入过热流体中。槽21围绕环形座喷射环16的圆周延伸。冷却流体进入过热蒸汽流并且在此处存在的低压区助于将冷却流体雾化成细小的微粒。

在该实施例中，座喷射环16通过两个座环端19中断并且两个座环端通过焊接点2a联接。该中断允许座喷射环16膨胀和收缩而不会对该装置造成损害。例如，当该环变热并且膨胀，两个座环端19之间的间隙将变窄。然而，取决于过热降温器阀运行中介入的温度和构成过热降温器阀自身的材料，能够采用座喷射环16的其他配置。例如，座环可以是连续的，而没有中断并且将不需要座环端19。座喷射环16也可以仅采用一个座环端19从而以特定的方式分配冷却流体。

当关闭过热降温器阀操作时，插塞组件40接触覆盖槽21的座喷射环16。当过热流体进入过热降温器阀并且压力确立时，大致柱形的阀插塞组件40提升，允许冷却流体与过热流体在一起，并且因此降低过热流体的温度。图5图示了示出部件位置的本发明的过热降温器阀的剖视图。

现在参照图6至图8，冷却剂接头17放置在座喷射环16内部。当对过热降温器阀确定大小和等级时，该配置为阀设计人员提供更大的灵活性。图8图示了内入口座环支撑件42，如果冷却剂接头17放置在座喷射环16内部，内入口座环支撑件42将会容纳冷却剂接头17。

过热降温器阀能够由各种耐温和耐压材料制成。例如，过热降温器阀能够由碳钢、不锈钢和其他类型的低合金钢制成。

在上面的说明书和附图中的过程和装置仅图示了能够使用和制造以实现这里描述的实施例的目的、特征和优势的方法和装置的一些实例，并且本发明的实施例能够应用于间接干燥、直接干燥和湿类型的热交换器。因此，它们并不被看作是由前面的实施例的描述所限制，而仅由附属权利要求所限制，任何权利要求或特征可以和本发明的范围内的任何其他的权利要求或特征相结合。

从详细的说明书，本发明的多个特征和优势是显而易见的，并且，因此，旨在由附属权利请求覆盖落入本发明的精神和范围内的本发明的所有所述特征和优势。此外，因为多种修改和变型对于那些本领域的技术人员是容易想到的，并不期望将本发明限制为图示和描述的确切的构造和操作，并且，因此，所有适当的修改和等同方案可以被认为落入本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种过热降温装置，其结合来自上游和下游的过热流体管道以用于串联操作，并且该类型的过热降温装置包括：

上壳体部分和下壳体部分，它们与相对上游管道和下游管道直径扩大的中间壳体腔室联接，从而形成相对所述上游管道和所述下游管道直径扩大的混合腔室，其中联接的所述壳体部分适用于连接到所述上游管道和所述下游管道；

过热降温器座环支撑件，其固定在所述中间壳体中并且支撑具有槽的环形座喷射环，并且所述环形座喷射环适用于连接到冷却流体入口管道以将冷却流体供应到所述环形座喷射环；以及

阀塞，其可滑动地容纳在轴向设置的阀罩基体结构中从而与所述环形座喷射环的所述槽协作。

2.根据权利要求1所述的过热降温装置，还包括安装在所述过热降温器座环支撑件上的轴向设置的阀罩基体结构。

3.根据权利要求2所述的过热降温装置，其中所述环形座喷射环为圆环形状。

4.根据权利要求3所述的过热降温装置，其中所述环形座喷射环是中空的。

5.根据权利要求4所述的过热降温装置，其中所述环形座喷射环通过第一座环端中断。

6.根据权利要求4所述的过热降温装置，其中所述环形座喷射环通过第一座环端和第二座环端中断。

7.根据权利要求2所述的过热降温装置，其中所述冷却流体入口管道具有紧接所述环形座喷射环定位的冷却剂接头。

8.根据权利要求2所述的过热降温装置，其中所述冷却流体入口管道具有定位在所述环形座喷射环内的冷却剂接头。

9.根据权利要求2所述的过热降温装置，其中所述槽是圆形的。

10.根据权利要求2所述的过热降温装置，其中所述环形座喷射环由碳钢制成。

11.根据权利要求3所述的过热降温装置，其中所述环形座喷射环由不锈钢或其他类型的低合金钢制成。