CN1117311A - 喷射冷却器 - Google Patents

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Abstract

控制过热蒸汽温度的喷射冷却器，包括一个本体(2，3)，该本体由一个带有一个水入口(4)的本体头(2)和一个喷嘴插管(3)组成，和一个从端部设置在喷嘴插管(3)上的喷嘴头(6)，它有一个喷嘴头腔(7)。在该喷嘴头腔的壁上前后设置一些喷嘴(8).在本体内侧，在一个位于水入口(4)和喷嘴(8)之间的空心筒形冷却水导管(9)中设置了一个可轴向移动的活塞杆(10)。活塞杆(10)在喷嘴一侧上有一个控制活塞(11)，它按照所处的位置使喷嘴(8)打开或封闭，以控制冷却水的通流量。其中，当控制活塞(11)处于封闭位置时它将喷嘴(8)完全封闭，而当其处于开启位置时则将全部喷嘴(8)打开。在水入口(4)和喷嘴(8)之间，活塞杆(10)上至少设置一个具有一个沿轴向持续变化的节流横截面的同轴节流区域，该节流区域在活塞杆(10)处于封闭位置时是封闭的，而在活塞杆处于开启位置时则开启一个最大的环形节流横截面。

Description

喷射冷却器
本发明涉及一种控制过热蒸汽温度的喷射冷却器，它包括一个本体，该本体由一个带有水入口的本体头和一个喷嘴插管组成，和一个设置在喷射插管端侧的喷嘴头，在该喷嘴头中装有沿轴向前后相继设置在壁上的喷嘴。在本体内侧的一个位于水入口和喷嘴之间的空心筒形冷却水导管中设置了一个可轴向移动的活塞杆，在喷嘴一侧该活塞杆上有一个控制活塞，该活塞按其所处的位置使喷嘴打开或封闭，以控制冷却水的流量。其中，当控制活塞处于封闭位置时则从入口侧将喷嘴头完全封闭，当处于开启位置时则将全部喷嘴打开。
上述这种喷射冷却器是公知的，在控制过热蒸汽的温度方面有多种应用，例如应用在发电厂中。
在Narvik配件贸易公司(地址：德国杜塞尔多夫13，埃里希米勒大街22-24号)的一个样本(编号为VN-A.T.-Temp-9002/08)中描述了一个上述类型的喷射冷却器。这一公知的冷却器通过喷射由喷嘴雾化的水来冷却锅炉中或蒸汽导管引导的过热蒸汽。通过调节控制活塞的行程(由此开启或关闭一个或多个喷嘴)可以预先确定喷入锅炉或蒸汽导管中的冷却介质量，从而可控制出来的蒸汽温度。
控制活塞的行程位置可以手动调节，或者液压地或电动地进行调节或控制，例如通过一个设置在蒸汽导管中的温度传感器将相应的信号传给一个控制提升运动的微机来进行调节或控制。
这一公开的喷射冷却器的缺点在于，喷嘴往往处于冷却水的准备好的、很高的供给压力的作用之下并从而较快地磨损和受到破坏。
在应用场所中经常存在工作压力在100巴以上的压力水导管。公知的喷射冷却器则在这种部分超过100巴的水压下使用，而要冷却的蒸汽的反压常常很小，因此水压几乎在整个高度上作用在各打开的喷嘴上。由此喷嘴相当快地被流动速度所决定的侵蚀所破坏。这除了增加了维修成本和部件更换成本外，还造成维护间隔很短而费用增大。
本发明的任务是改善开头所述类型的喷射冷却器，使之在各个喷嘴上作用的水压近似相同并且该水压一方面能保证足够的雾化，另一方面又不会破坏喷嘴，而且与冷却水的输送量无关。
按照本发明，解决上述任务的技术方案在于，在水入口和喷嘴之间，在活塞杆上设置至少一个具有一个沿轴向持续地扩展的节流横截面的同轴节流区域，该节流区域在活塞杆处于封闭位置时是封闭的，而在开启位置时则开启一个最大的环形节流横截面。
从属权利要求的内容涉及喷射冷却器的有利的结构形式。
本发明的喷射冷却器有利地利用通过控制活塞对喷嘴密封的控制所预先确定的控制活塞的行程，以便实现对冷却水导管的密封和在各个开启的喷嘴处的降压。
在控制活塞处于封闭位置时，除了对喷嘴的水出口进行封闭的控制活塞外，通常是一个节流锥体的密封节流体封闭住冷却水导管。
相应于由控制活塞的升降运动所限定的、决定喷嘴开度的控制活塞的位置，通过在喷嘴上游打开一个与已开启的喷嘴面相匹配的冷却水通流面，使密封活塞释放开冷却水导管。密封活塞的锥形结构限定了冷却水通流面与提升运动成比例的增大。
由密封锥体的位置限定的冷却水通流面积使作用在水入口上的冷却水压力减小到一个为喷嘴所设计的尺度，由此减少喷嘴受侵蚀所决定的磨损。
在该新型喷射冷却器中，冷却水压力分两级降低。在该两级喷射冷却器中，第一级压力降低发生在密封活塞处，第二级压力降低发生在喷嘴处。
密封锥体有利地设置在本体头中。由此在应用不同长度的喷嘴插管时，可以应用具有与各种喷嘴插管相组合的导向座的相同本体头，由此使仓贮和生产费用维持在很低的水平。
在冷却水导管中有利地拧上一个起锥座作用的导向座，在该导向座上安装了设置在活塞杆上的密封锥体。通过这种结构可以应用特别耐侵蚀的材料用于导向座。由此可以节省费用地用另一种价廉材料来生产本体头。
压入的导向座最好用一个密封环相对于本体头进行汽密密封。
密封锥体的长度最好至少相应于控制活塞的行程。由此保证了密封活塞在喷嘴侧的导向座出口中的导向。密封活塞在喷嘴侧出口封闭时利用其锥形结构进行自身的对中心，由此保证在封闭行程位置时冷却水导管被精确地封闭住。
密封锥体最好在导向座外侧有一个扩展的密封凸缘，在封闭行程位置时该凸缘从出口侧附加地密封导向座，由此密封冷却水导管。该扩展的密封凸缘一方面保证在封闭行程位置时冷却水导管被汽密地密封，另一方面也用作封闭行程位置的定位止挡。
密封节流体有利地做成锥形或抛物面形的结构。密封体的通过一条抛物线确定的锥形结构曲率在同时考虑流动和压力比率的情况下使冷却水通流面积与水出口面积更精确的匹配。
在喷射冷却器的另一种实施例，即三级喷射冷却器中，规定在控制活塞上沿轴向前后相继设置两个密封锥体。两个密封锥体各归属于一个位于冷却水导管的导向座，并在封闭行程位置时封闭各个导向座，由此汽密地封闭冷却水导管。当活塞杆进行开启的升降运动时，则使导向座开启，由此打开通向喷嘴头腔的冷却水导管，并与通过控制活塞使水出口开放的情况相适应。
这种结构的喷射冷却器在两个附加级中降低作用在水入口上的冷却水压力，而使降低后的剩余压力作用在喷嘴上。冷却水压力在第一级中的第一密封锥体处降低，和在第二级中的第二密封锥体处降低，由此也可以采用一个作用在水入口上的很高的冷却水压力对蒸汽进行冷却，而不会损伤构成第三压力降低级的喷嘴。
两个前后相继设置的锥座是在一个由阻流材料制成的导向座中构成的，该导向座拧在冷却水导管上。
具有两个锥座的导向座用一个密封环相对于本体头汽密地密封。
下方的密封锥体有利地在导向座外侧有一个扩展的密封凸缘，在封闭行程位置时，该凸缘从出口侧附加地密封住导向座，由此密封住冷却水导管，同时该凸缘还作为封闭行程位置的定位止挡。
本发明的喷射冷却器也可以在高的冷却水压力下使用而不损伤喷嘴，因为密封锥体在冷却水达到喷嘴之前就将水压降低到一个足够的程度。
在应用两级喷射冷却器时，亦即只有一个密封锥体，例如85巴的冷却水压经本发明的密封锥体降低了30巴。在除去蒸汽导管中与冷却水压力反向作用的例如10巴的蒸汽压力后，位于喷嘴上的剩余压力则为45巴，该压力一方面不会损伤喷嘴，另一方面又高到足够能使喷嘴中的水达到冷却蒸汽所须的充分雾化。
在应用三级喷射冷却器时，亦即具有两个沿轴向上下设置的密封锥体时，例如115巴的冷却水压力经第一个密封锥体降低了30巴，经另一个密封锥体同样降低30巴。在除去蒸汽导管中与冷却水压反向作用的蒸汽压力譬为10巴后，喷嘴上的剩余压力为45巴，该压力一方面不会损伤喷嘴，另一方面又高到足以能够为了使蒸汽冷却而使喷嘴中的水充分雾化。
以下对照附图1至3详细说明本发明。
图1是两级喷射冷却器的一个轴向截面图；
图2是带有一个密封锥体的导向座的轴向截面图；
图3是三级喷射冷却器的一个轴向截面图。
图1示出了两级喷射冷却器(1)的一个轴向截面，该喷射冷却器(1)有一个本体(2，3)，它由一个带一个冷却水入口(4)的本体头(2)和一个喷嘴插管(3)构成。冷却水入口(4)配有一个预焊接法兰(4A)，以便于安装。
喷嘴插管(3)的一端上通过螺纹环(20)连接着一个喷嘴头(6)，该喷嘴头(6)有一个喷嘴头腔(7)，腔(7)中沿轴向前后相继在管壁上设置了一些喷嘴(8)，这些喷嘴具有水出口(8)。
在喷射冷却器(1)的本体(2，3)中，一个能轴向移动的活塞杆(10)在喷嘴端有一个控制活塞(11)，该控制活塞汽密地封闭着喷嘴头腔(7)，活塞杆(10)和控制活塞(11)一起设置在位于水入口(4)和喷嘴(8)之间伸展的筒形空心冷却水导管(9)中，控制冷却水的通流量。
在图中位于上方的活塞杆(10)的杆段(10A)通过一个密封垫圈(21)从本体头(2)中伸出，并能在本体外侧例如由电机驱动，由此可以在行程(HS)之内对控制活塞(11)的升降运动进行控制。
控制活塞(11)处于关闭位置时，活塞环将喷嘴头腔(7)的入口端完全封闭。当控制活塞(11)在向出口方向移动时，前后相继设置的喷嘴(8)或确切地说水出口则在一个与该移动量相对应的程度上被开启或者相反即被封闭。
在本体头(2)中位于水入口(4)和喷嘴(8)之间，一个密封锥体(12)设置在活塞杆(10)上，该密封锥体(12)为逆着流动箭头所示的水流动方向的锥形结构。
密封锥体(12)装在一个具有锥座(13)的导向座(13A)中，导向座压装在冷却水导管(9)中，用一个密封环(14)对本体头(2)进行汽密密封。
密封锥体(12)在封闭行程位置时将冷却水导管(9)密封地封闭，并由此加强通过具有活塞环的控制活塞(11)对喷嘴(8)实施的密封。
在活塞杆(10)向出口侧方向运动时，密封锥体(12)则打开通向喷嘴头腔(7)的冷却水导管(9)，并且与由活塞(11)打开水出口(8)相匹配，由此在喷嘴(8)之前形成第一降压级，它保证喷嘴(8)上具有一个与喷嘴开启度无关的近乎恒定的水压力。
通过这种结构使喷射冷却器(1)具有两个降压级，即下端的喷嘴(8)和设置在本体头(2)中的密封锥体(12)。
密封锥体(12)在导向座外侧有一个扩张的密封凸缘(15)，当处于封闭位置时它附加地从出口侧密封住导向座(13A)和冷却水导管(9)，此外它还起着封闭位置止挡的作用。
图2示出了具有一个密封锥体(12)的导向座(13A)的一个轴向截面。
密封锥体(12)锥形地设置在活塞杆(10)上。
密封锥体(12)装在一个具有锥座(13)的导向座(13A)中，导向座拧入冷却水导管(9)中，并用一个密封环(14)使之相对于本体头(2)汽密密封。导向座(13A)基本上是具有内径(I)的空心筒形的，锥座(13)有一个位于喷嘴侧的出口(5)，该出口有一个渐缩的直径(D)。
在所示的封闭位置时，密封锥体(12)密封地封闭冷却水导管(9)。
密封锥体(12)在导向座外侧有一个扩展的密封凸缘(15)，该凸缘(15)在封闭位置时从出口侧附加地密封导向座(13A)，因而密封冷却水导管(9)，此外还起着封闭位置止挡的作用。
密封锥体的长度(VL)大约等于图1中所示的控制活塞(11)的行程(HS)。
密封锥体(12)是锥形的或者是抛物面形的。
图3示出了三级喷射冷却器(1A)的一个轴向截面。
与两级喷射冷却器不同，三级喷射冷却器(1A)具有两个沿轴向前后设置的密封锥体(12，12A)。
密封锥体(12，12A)设置在活塞杆(10)上，各配属于一个在冷却水导管(9)中的锥座(13B，13C)。
在封闭位置时，密封锥体(12，12A)分别密封地封闭锥座(13B，13C)，由此密封住冷却水导管(9)。
在活塞杆(10)进行开启的升降运动时，则会打开锥座(13B，13C)，因而打开通向喷嘴头腔(7)的冷却水导管(9)，并与通过控制活塞(11)使水出口(8)开启的情况相匹配。
锥座(13B，13C)设置在一个位于本体头(2A)中的导向座(13D)中，该导向座拧入冷却水导管(9)中。
导向座(13D)用一个密封环(14)相对于本体头(2A)汽密密封。
下方的密封锥体(12)在导向座外侧有一个扩展的密封凸缘(15)，它在封闭位置时从出口侧附加地密封导向座(13D)，从而密封冷却水导管(9)，并附加地起着封闭位置止挡的作用。
将节流器的锥形部位设置在壳体侧，将筒形部位设置在活塞杆侧，这属于本专业的范畴，其中，在活塞杆上设置一个相应的凸缘或环，该凸缘或环根据行程的位置将通向锥形壳体的具体所属的节流横截面释放开。
锥座(13)和导向座(13D)也可以压装到冷却水导管(9)中。

Claims (12)

1.控制过热蒸汽温度的喷射冷却器，包括一个本体(2，3)，该本体由一个带水入口(4)的本体头(2)和一个喷嘴插管(3)组成，和一个从端部设置在喷嘴插管(3)上的喷嘴头(6)，在该喷嘴头(6)中装有沿轴向前后相继设置的位于壁侧上的喷嘴(8)，在本体内侧，在一个位于水入口(4)和喷嘴(8)之间的空心筒形冷却水导管(9)中设置了一个可轴向移动的活塞杆(10)，活塞杆(10)在喷嘴一侧上有一个控制活塞(11)，该活塞(11)根据所处的位置使喷嘴(8)打开或封闭，控制冷却水的通流量，其中，当控制活塞(11)处于封闭位置时从入口侧将喷嘴头(7)完全封闭，当处于开启位置时则将全部的喷嘴(8)打开，其特征是，在水入口(4)和喷嘴(8)之间，活塞杆(10)上设置至少一个具有一个沿轴向持续地扩展的节流横截面的同轴节流区域，该节流区域在活塞杆(10)处于封闭位置时是封闭的，而在开启位置时则开启一个最大的环形节流横截面。
2.按权利要求1的喷射冷却器，其特征是，一个形状为向下游扩展的密封节流体(12，12A)分别作为节流区域之一设置在一个位于冷却水导管(9)中的锥座(13，13B，13C)中。
3.按权利要求2的喷射冷却器(1)，其特征是，一个或两个密封节流体(12)设置在本体头(2)中。
4.按权利要求2或3的喷射冷却器(1)，其特征是，密封节流体(12)装在一个导向座(13A)中，该导向座(13A)拧入冷却水导管(9)中。
5.按权利要求4的喷射冷却器(1)，其特征是，导向座(13A)用一个密封环(14)相对于本体头(2)密封。
6.按前述权利要求中之一的喷射冷却器(1)，其特征是，密封节流体的长度(VL)至少等于控制活塞(11)在封闭位置和开启位置之间的行程(HS)。
7.按前述权利要求中之一的喷射冷却器(1)，其特征是，密封节流体(12)在导向座外侧有一个扩展的密封凸缘(15)，它在封闭行程位置时从出口侧附加地密封导向座(13A)，由此密封冷却水导管(9)。
8.按前述权利要求中之一的喷射冷却器(1)，其特征是，密封节流体(12，12A)为锥形或者抛物面形结构。
9.按权利要求1的喷射冷却器(1A)，其特征是，两个密封节流体(12，12A)沿轴向上下地设置在活塞杆(10)上，它们分别配属于一个位于冷却水导管(9)中的锥座(13B，13C)，从而在封闭位置时两个密封节流体分别封闭各相属的锥座(13B，13C)。
10.按权利要求9的喷射冷却器(1A)，其特征是，锥座(13B，13C)安置在一个位于本体头(2A)中的导向座(13D)中，导向座(13D)拧入冷却水导管(9)中。
11.按权利要求9或10的喷射冷却器(1A)，其特征是，导向座(13D)用一个密封环(14)相对于本体头(2A)进行密封。
12.按权利要求9至11中之一的喷射冷却器(1A)，其特征是，下游侧的密封节流体(12)在导向座外侧有一个扩展的密封凸缘(15)，它在封闭位置时从出口侧附加地密封导向座(13D)，由此密封冷却水导管(9)。
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