CN113203315B - 一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其中，连接管路连接于外部高压水源与蒸汽机管道内部喷头；若干所述喷头沿管道轴向分布设置；摇摆驱动机构包括：转动轴、水轮、主动齿轮、爬行齿轮和扇形齿框，转动轴贯穿所有喷头并与喷头活动连接，水轮同轴固连在喷头内的转动轴上，主动齿轮同轴安装在喷头外的转动轴端部，爬行齿轮轴向一端与主动齿轮啮合连接，扇形齿框固定在管道内，爬行齿轮另一端与扇形齿框的两条同圆心设置的弧形面上开设的轮齿依次交替啮合连接；导风板固定在管道的蒸汽入口一端并罩置在管道内的喷头和摇摆驱动机构轴向外侧。本发明能够扩大喷射降温部件的喷射范围，并使喷淋水与蒸汽充分均匀混合，有效提高降温效率。

Description

一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置

技术领域

本发明属于蒸汽机维护技术领域，用于清理蒸汽机管道内残余蒸汽，具体涉及一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置。

背景技术

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，蒸汽膨胀推动活塞做功，蒸汽机的使用离不开锅炉，并且蒸汽机的工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

在蒸汽机停止工作时，最后输入的蒸汽压力不足以推动活塞做功，此时会有残余的高温高压蒸汽留在管道内，长时间后会损坏管道，影响管道的使用寿命，进而需要用到一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置。

例如专利号为CN202010011346.7的专利，公开了一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除设备，包括锅炉与气缸，所述锅炉内设有沸腾腔，所述气缸内设有空腔，所述空腔内设有活塞，所述锅炉与所述气缸上固连有接头，所述接头内左右贯通的设有贯通孔，所述接头之间连接有蒸汽管，所述蒸汽管内左右贯通的设有蒸汽通道，所述锅炉、所述贯通孔、所述蒸汽通道以及所述空腔相连通，本发明能够向蒸汽管内通入空气并与残余的高温高压蒸汽混合，并通过风扇搅拌来加快混合加速降温，在限定的时间后将混合气体直接排出，使留在蒸汽管内的是低温低压气体，进而避免高温高压蒸汽长时间残留在蒸汽管内并损坏蒸汽管。

但是，包括上述专利在内的现有技术中，管道内部喷射降温部件的气流阻力较大，阻碍蒸汽的流通，并且其自身极易被高速气流冲击折断，此外喷射降温部件的喷射范围有限，造成喷淋水不能与蒸汽充分均匀混合，影响蒸汽去除效率并会产生较多的蒸汽残留。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，能够扩大喷射降温部件的喷射范围，并使喷淋水与蒸汽充分均匀混合，有效提高降温效率。结合说明书附图，本发明所述技术方案如下：

一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，所述装置安装在蒸汽机管道内部，由连接管路、喷头、摇摆驱动机构以及导风板组成；

所述连接管路连接于外部高压水源与蒸汽机管道内部喷头；

若干所述喷头沿管道轴向分布设置；

所述摇摆驱动机构包括：转动轴、水轮、主动齿轮、爬行齿轮和扇形齿框，所述转动轴贯穿所有喷头并与喷头活动连接，所述水轮同轴固连在喷头内的转动轴上，主动齿轮同轴安装在喷头外的转动轴端部，所述爬行齿轮轴向一端与主动齿轮啮合连接，所述爬行齿轮轴向另一端与扇形齿框啮合连接，所述扇形齿框固定在管道内，所述爬行齿轮与扇形齿框的两条同圆心设置的弧形面上开设的轮齿依次交替啮合连接，实现沿扇形齿框往复爬行，进而带动转动轴上的喷头往复摆动

所述导风板固定在管道的蒸汽入口一端，且所述导风板罩置在管道内的喷头和摇摆驱动机构轴向外侧。

进一步地，所述连接管路包括：竖撑导水管、横撑进水管以及横撑布水管；

两根竖撑导水管固定在管道外侧壁上，横撑进水管连通于两根竖撑导水管，且横撑进水管一端与外部高压水源管路连接；

所述横撑布水管沿轴向固定在管道内侧壁上，并与所述竖撑导水管相连通。

进一步地，若干组喷头呈直线型依次分布排列并通过喷头轴套套装在连接管路上；

喷头轴套的轴向两端对应的连接管路上分别设有限位部；

在与喷头轴套轴向内侧相对应的连接管路上沿圆周方向均匀地开有周向出水口，当喷头沿着连接管路圆周方向旋转摆动到任意角度位置时，均有外部高压水源经连接管路稳定地流入喷头内；

所述喷头底部封堵板上均匀开有若干喷水孔。

进一步地，所述喷头为方形喷头；

所述方形喷头的底部封堵板为矩形。

进一步地，所述主动齿轮、爬行齿轮和扇形齿框所组成的齿轮传动组件有两组，分别安装连接在转动轴的轴向两端。

进一步地，所述爬行齿轮与扇形齿框相啮合的轮齿采用沿圆周方向分布的外凸柱杆，所述扇形齿框内侧两条弧形面上开设的轮齿采用与所述外凸柱杆的外轮廓形状向匹配的柱槽，所述外凸柱杆与柱槽位置一一对应啮合，实现动力传递；

进一步地，所述导风板采用V形导风板，V形导风板的开口正对着位于端部的摇摆驱动机构。

更进一步地，所述V形导风板的尾部两侧设有向外翻边的扰流条。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，设计的两处爬行齿轮通过其上的两排外凸齿杆可交替啮合旋转驱使一排喷头于管道的内部摇摆，增大喷水范围，并使喷水淋水与蒸汽充分均匀混合，加快蒸汽的冷却速度，有效提升蒸汽去除效率并降低蒸汽的残留；

2、本发明所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，通过水轮利用喷淋水的冲击力驱使转动轴旋转，为喷头提供摇摆动力，省去为喷头额外配套驱动马达，有助于简化设备结构，使本发明所述装置更加适用于管道内部的高压密封安装环境；

3、本发明所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，设计的V形导风板能够有效减小喷射降温装置的气流阻力，且V形导风板尾端的两处扰流条能够将蒸汽向左右两侧持续扩散，避免气流在向后流通的过程中居中靠向喷射降温装置扰动，将喷射降温装置冲击损坏。

附图说明

图1为本发明所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置外部结构示意图；

图2为本发明所述装置中，V形导风板安装位置示意图；

图3为本发明所述装置中，管道半剖内部结构示意图；

图4为本发明所述装置中，方形喷头排列安装示意图；

图5为本发明所述装置中，方形喷头半剖内部结构示意图；

图6为本发明所述装置中，水轮安装位置示意图；

图7为本发明所述装置中，爬行齿轮安装位置示意图；

图中：

1、管道； 2、横撑布水管； 3、方形喷头；

4、转动轴；

101、V形导风板； 102、竖撑导水管； 103、横撑进水管；

201、扇形齿框； 301、爬行齿轮； 401、水轮；

402、主动齿轮。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明公开了一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，所述装置安装在蒸汽机管道内部，由连接管路、喷头、摇摆驱动机构以及导风板组成；

如图1、图2和图4所示，所述连接管路包括：竖撑导水管102、横撑进水管103以及横撑布水管2；

所述竖撑导水管102和横撑进水管103均设置安装在蒸汽机的管道1外侧壁上，两根竖撑导水管102沿管道1的径向处置固定设置在管道1外侧壁上，横撑进水管103连通于两根竖撑导水管102顶部，且横撑进水管103一端与外部高压水源管路连接；

所述横撑布水管2沿轴向固定设置在管道1内侧壁上，横撑布水管2两端固定在管道1内侧壁上，两根竖撑导水管102穿过管道1与横撑布水管2相连通，外部高压水源一次经横撑进水管103和竖撑导水管102进入横撑布水管2内。

如图3和图4所示，为了使喷头摆动起来后，喷射范围能够最大面积且均匀地覆盖管道1内侧，所述喷头采用方形喷头3；

若干组所述方形喷头3呈直线型依次分布排列并安装在所述横撑布水管2上，所述方形喷头3上部通过喷头轴套旋转套装在横撑布水管2上，在喷头轴套的轴向两端对应的横撑布水管2上分别设有限位环，以实现对每一组方形喷头3轴向限位；

所述方形喷头3顶部的喷头轴套与横撑布水管2密封套装，且在与方形喷头3的喷头轴套轴向内侧相对应的横撑布水管2上沿圆周均匀地开有周向出水口，本具体实施方式中，所述周向出水口为沿轴向的直线型出水口，若干直线型出水口沿横撑布水管2周向均匀分布，所述周向出水口的开设是为了保证当方形喷头3沿着横撑布水管2圆周方向旋转摆动到任意角度位置时，均有外部高压水源经横撑布水管2匀速稳定地流入方形喷头3内；

所述方形喷头3的底部封堵板为矩形，在矩形的封堵板上均匀开有若干喷水孔，外部高压水源依次经横撑进水管103、竖撑导水管102、横撑布水管2和方形喷头3或，最终才从方形喷头3底部喷水孔喷出。

如图4、图5、图6和图7所示，所述摇摆驱动机构包括：转动轴4、水轮401、主动齿轮402、爬行齿轮301和扇形齿框201；

所述转动轴4沿管道1轴向设置，并贯穿所有方形喷头3，所述转动轴4相对于方形喷头3自由旋转，且转动轴4与方形喷头3贯穿处密封连接；

所述水轮401与方形喷头3一一对应设置，所述水轮401同轴固定安装在方形喷头3内的转动轴4上，经横撑布水管2流入方形喷头3内的外部高压水源冲击水轮401的叶片，进而向水轮401施加冲击力带动水轮401旋转，水轮401则进一步带动转动轴4旋转；

所述主动齿轮402、爬行齿轮301和扇形齿框201所组成的齿轮传动组件有两组，分别安装连接在转动轴4的轴向两端，且转动轴4两端的齿轮传动组件的结构组成及连接关系均相同，具体阐述如下：

所述主动齿轮402同轴固连在转动轴4的端部；

所述爬行齿轮301的外圆周表面设有两组轮齿，其中：第一组轮齿设置在爬行齿轮301轴向一端，所述第一组轮齿与主动齿轮402啮合连接，实现主动齿轮402与爬行齿轮301之间的动力传递；第二组轮齿设置在爬行齿轮301轴向另一端，且所述第二组轮齿呈弧形分布，而非整圆周分布，所述第二组轮齿与扇形齿框201啮合连接，实现爬行齿轮301与扇形齿框201之间的动力传递；

所述扇形齿框201主体为一个为扇形框，所述扇形框顶部通过连接架与横撑布水管2固定连接；在扇形框的内侧上下同圆心设置的两条弧形面上均分别开有轮齿，所述爬行齿轮301上弧形的第二组轮齿分别与扇形齿框201内侧的两条弧形面上的轮齿相啮合，当爬行齿轮301上弧形的第二组轮齿与扇形齿框201上方弧形面上的轮齿相啮合传动时，爬行齿轮301相对于扇形齿框201的弧形框正向运动，而当爬行齿轮301上弧形的第二组轮齿与扇形齿框201内下方弧形面上的轮齿相啮合传动时，爬行齿轮301将相对于扇形齿框201的弧形框反向运动，而由于所述扇形齿框201顶部与横撑布水管2固定，即扇形齿框201相对位置固定，随着爬行齿轮301的旋转，爬行齿轮301与扇形齿框201上的两条同心设置的弧形轮齿实现依次交替啮合，进而实现爬行齿轮301沿着扇形齿框201的弧形面往复爬行；

在本具体实时方式中，所述爬行齿轮301上的第二组轮齿采用沿圆周方向分布的外凸柱杆，所述扇形齿框201内侧两条弧形面上开设的轮齿采用与所述柱杆的外轮廓形状向匹配的柱槽，所述外凸柱杆与柱槽位置一一对应啮合，实现动力传递；

上述摇摆驱动机构中，经横撑布水管2分别流入若干方形喷头3内的外部高压水源，分别冲击方形喷头3内的水轮401，带动所有方形喷头3内的水轮401同步旋转，进而驱动转动轴4旋转，所述转动轴4旋转带动主动齿轮402转动，进而通过爬行齿轮301上的第一组轮齿驱动爬行齿轮301旋转运动，爬行齿轮301再通过第二组轮齿与扇形齿框201的两条弧形面上的轮齿依次交替啮合，实现爬行齿轮301沿着扇形齿框201的弧形面往复爬行，进而带动转动轴4沿着扇形齿框201的弧形面往复摆动，转动轴4上的所有方形喷头3也随之摆动，实现大面积且均匀喷洒冷却水，并使冷却水与高温蒸汽充分均匀混合，加快了蒸汽的冷却速度。

如图1、图2和图3所示，所述导风板采用V形导风板101，所述V形导风板101固定安装在管道1的蒸汽入口位置，并开口正对着位于端部的摇摆驱动机构，即所述导风板沿轴向遮挡在将所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置其余部件的外侧；所述V形导风板101的尾部设有向外的翻边结构，该翻边结构为扰流条；所述V形导风板101能够有效减小所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置进行前后摆动时的气流阻力，且V形导风板101尾端的两处扰流条能够将高温蒸汽向两侧持续扩散，避免高温蒸汽气流在向后流通的过程中居中靠向所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，造成装置冲击损坏。

本发明所述蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置的工作原理如下：

一排方形喷头3可往管道1的内部喷淋水，降低管道1内部蒸汽的温度，使蒸汽冷凝成水滴达到去除残留蒸汽目的，方形喷头3通过其顶端的喷头轴套与横撑布水管2活动连接，横撑布水管2的周向开有出水口，这能够确保一排方形喷头3在摆动喷水射时也不会发生水源中断的情况；

转动轴4可旋转驱动两端的爬行齿轮301，通过水轮401可利用喷淋水的冲击力驱使转动轴4旋转，为一排方形喷头3提供摇摆动力，这省去为一排方形喷头3额外配套驱动马达，有助于简化设备结构，使设备更加适用于管道1内部的高压密封安装环境；

两端的爬行齿轮301通过其上的第二轮齿可交替啮合旋转驱使一排方形喷头3于管道1的内部往复摇摆，一排方形喷头3往复摇摆喷射可增大喷水范围，使喷水淋水与蒸汽充分均匀混合，加快蒸汽的冷却速度，有效提升蒸汽去除效率并降低蒸汽的残留，V形导风板101能够有效减小喷射降温装置的气流阻力，且V形导风板101尾端的两处扰流条能够将蒸汽向左右两侧持续扩散，避免气流在向后流通的过程中居中靠向喷射降温装置扰动，将喷射降温装置冲击损坏。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述装置安装在蒸汽机管道内部，由连接管路、喷头、摇摆驱动机构以及导风板组成；

所述连接管路连接于外部高压水源与蒸汽机管道内部喷头；

若干所述喷头沿管道轴向分布设置；

所述摇摆驱动机构包括：转动轴、水轮、主动齿轮、爬行齿轮和扇形齿框，所述转动轴贯穿所有喷头并与喷头活动连接，所述水轮同轴固连在喷头内的转动轴上，主动齿轮同轴安装在喷头外的转动轴端部，所述爬行齿轮轴向一端与主动齿轮啮合连接，所述爬行齿轮轴向另一端与扇形齿框啮合连接，所述扇形齿框固定在管道内，所述爬行齿轮与扇形齿框的两条同圆心设置的弧形面上开设的轮齿依次交替啮合连接，实现沿扇形齿框往复爬行，进而带动转动轴上的喷头往复摆动

所述导风板固定在管道的蒸汽入口一端，且所述导风板罩置在管道内的喷头和摇摆驱动机构轴向外侧。

2.如权利要求1所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述连接管路包括：竖撑导水管、横撑进水管以及横撑布水管；

两根竖撑导水管固定在管道外侧壁上，横撑进水管连通于两根竖撑导水管，且横撑进水管一端与外部高压水源管路连接；

所述横撑布水管沿轴向固定在管道内侧壁上，并与所述竖撑导水管相连通。

3.如权利要求1所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

若干组喷头呈直线型依次分布排列并通过喷头轴套套装在连接管路上；

喷头轴套的轴向两端对应的连接管路上分别设有限位部；

在与喷头轴套轴向内侧相对应的连接管路上沿圆周方向均匀地开有周向出水口，当喷头沿着连接管路圆周方向旋转摆动到任意角度位置时，均有外部高压水源经连接管路稳定地流入喷头内；

所述喷头底部封堵板上均匀开有若干喷水孔。

4.如权利要求1或3所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述喷头为方形喷头；

所述方形喷头的底部封堵板为矩形。

5.如权利要求1所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述主动齿轮、爬行齿轮和扇形齿框所组成的齿轮传动组件有两组，分别安装连接在转动轴的轴向两端。

6.如权利要求1或5所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述爬行齿轮与扇形齿框相啮合的轮齿采用沿圆周方向分布的外凸柱杆，所述扇形齿框内侧两条弧形面上开设的轮齿采用与所述外凸柱杆的外轮廓形状向匹配的柱槽，所述外凸柱杆与柱槽位置一一对应啮合，实现动力传递。

7.如权利要求1所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述导风板采用V形导风板，V形导风板的开口正对着位于端部的摇摆驱动机构。

8.如权利要求7所述一种蒸汽机管道内残余蒸汽清除装置，其特征在于：

所述V形导风板的尾部两侧设有向外翻边的扰流条。

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