CN1375657A - 具有改进的下游喷嘴的吹灰器喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种新设计的喷嘴以及吹灰器的吹管,它用来通过清洁介质的喷射冲击来清洁热交换器的内部。根据本发明的教导,所发明的吹灰器结构在吹管(下游喷嘴)的末端的顶端处安装有喷嘴。吹管还包括设置在对面的并且在纵向上与末端喷嘴隔开的上游喷嘴。该设计使得清洁介质流能够进入喷嘴的入口端,而不会在吹管的端部处开始停止。还有,本发明还使得收敛通道设置在吹管的内部中,从而将通过上游喷嘴的清洁介质流引导进下游喷嘴的入口端,并且具有最小的液力损失和流动不均匀分布性。本发明还披露了一种设置在上游喷嘴周围的翼型本体,它使得由收敛通道的非流线形本体所引起的流动干扰最小化。

Description

具有改进的下游喷嘴的吹灰器喷嘴组件

相关申请的交叉参考

该说明书要求了在2001年1月12日申请的题目为“具有改进的下游喷嘴的吹灰器喷嘴组件”的美国临时专利申请No.60/261542的优先权。

本发明的技术领域

本发明大体上涉及一种用于清洁大型燃烧设备的内表面的吹灰器装置。更具体地说，本发明涉及用于吹灰器吹管的喷嘴的新结构，从而提高了清洁性能。

本发明的背景技术

吹灰器用来将一股喷吹介质例如蒸汽、空气或水喷射在大型燃烧设备例如电站锅炉和处理回收锅炉的热交换器表面。在操作中，燃烧产物使得炉渣和灰垢聚集在热传递表面上，从而降低了该系统的热力性能。吹灰器周期性地工作以清洁这些表面，从而恢复所要求的工作特性。一般来说，吹灰器包括与加压的喷吹介质源相连的吹管。吹灰器还包括至少一个喷嘴，从该喷嘴中以流体或射流的方式喷出喷吹介质。在回缩式吹灰器中，当从喷嘴中喷出喷吹介质时吹管周期性地进入锅炉的内部并从中缩回。在固定式吹灰器中，吹管在锅炉中固定不动，但是在喷吹介质从喷嘴中排出期间可以周期性地转动。在任一种类型中，喷射出的喷吹介质对积累在热交换表面上的沉积物的冲击去除了这些沉积物。大体上披露了吹灰器的美国专利包括美国专利Nos.3439376；3585673；3782336和4422882，这些专利在这里被引用参考。

通常的吹灰器吹管包括至少两个喷嘴，它们通常正好相反地取向并喷射流体，且沿着彼此成180°的方向。这些喷嘴可以直接相反，例如处在沿吹管的相同径向位置上或者彼此径向地隔开。在后面的情况中，离吹管末端更近的喷嘴通常被称为下游喷嘴。这些喷嘴其中央通道通常但不总是与吹管的纵向轴线垂直相交，并且设在吹管的末端附近。

在吹灰器中采用了各种清洁介质。在许多应用中采用的是蒸汽和空气。燃烧装置的内表面内的炉渣和灰垢的清洁通过由清洁介质的冲击引起的机械和热冲击的结合来完成。为了使该效果最大化，吹管和喷嘴被设计用来在所要清洁的表面上产生具有高峰值冲击压力的清洁介质的相干流。喷嘴性能一般通过测量从该喷嘴在给定距离处冲击位于喷嘴中心线的交点处的表面的动态压力来量化。为了使清洁效果最大化，要求具有在离开喷嘴时能完全膨胀的可压缩喷吹介质流。完全膨胀指的是排出喷嘴的气流的静态压力达到锅炉内的环境压力。喷射物在它通过喷嘴时受到的膨胀程度部分取决于喉管直径(D)和喷嘴内膨胀出的长度(L)，一般被表示为L/D比值。在一定范围内，一般来说L/D比值越高则喷嘴的性能越好。

可压缩流体例如空气或蒸汽的典型超声波喷嘴设计理论要求喷嘴具有通常被称为喉管的最小断面区域。之后为膨胀断面区域(膨胀区)，该区域使得流体的压力在流体通过喷嘴时降低并且使其流速高于声音的速度。曾经研制出各种喷嘴结构，这些喷嘴优化了L/D比值，从而在流体或喷射物离开喷嘴时使它显著地膨胀。限制吹灰器喷嘴所能够具有的实际长度的要求在于吹管组件必须通过在锅炉的外壁中被称为暗线箱的小孔。对于长回缩式吹灰器而言，吹管其直径通常在三到五英寸的数量级上。这种吹管的喷嘴不能延伸超过吹管的外圆柱形表面显著距离。在两个喷嘴正好相反设置的应用中，在喷嘴的延伸长度上具有严格限制，以避免喷嘴之间的直接物理干扰或者出现不可接受的流体流进喷嘴入口的限制。在努力允许吹灰器喷嘴更长的过程中，吹灰器吹管的喷嘴常常被纵向地移动。虽然该结构通过有利于使用具有更理想的L/D比值的喷嘴而大体上提高了性能，但是已经发现上游喷嘴的性能明显比下游喷嘴的性能好。因此，在这些喷嘴之间就会导致清洁效果上的不好的差异。

起初，下游喷嘴的低性能归因于静态压力的损失，该静态压力与在喷嘴的以圆柱形凸起形式的上游喷嘴所表示的非流线体周围上通过进入喷管内部的流体流动相关。但是，所进行的试验表明即使在上游喷嘴向外迅速低移动以无任何障碍地流经吹管时，下游喷嘴的性能也不会显著地改善。人们认为下游喷嘴的低性能明显是由于在普通吹管的末端中所形成停滞区的缘故。通常的吹管端部或“喷嘴组”具有圆形、半球形的末端表面。由于下游喷嘴在末端半球形端面之前穿透喷嘴组，所以内部体积存在于下游喷嘴的外面。因此，到达下游喷嘴的大部分清洁流体被迫流过喷嘴入口并且到达吹管末端处的停滞状态，然后重新加速进入喷嘴。另外，从所述末端返回的回流与在下游喷嘴入口处的前进流碰撞，从而导致更大的液力损失并且最重要的是进入到喷嘴的流动分布变形。与末端处和在与流动的不均匀分布相联系的停滞状况相关的液力损失，该不均匀分布基于本发明所提出的概念，它们被认为是下游喷嘴的低性能的主要原因。因此，本领域必须提供一种新的吹管结构，该吹管能够显著地提高下游喷嘴的性能。

发明概述

根据本发明，提供在喷嘴设计上的改进，该改进提高了下游喷嘴的性能。在根据本发明的每种情况中，喷嘴组基本上消除了在现有技术设计中发现的在下游喷嘴之外的吹管区内的停滞。本发明的另一个有益特征设计在下游喷嘴处的流线化，这使清洁介质到下游喷嘴的流动的中断最小化。

简要地说，本发明的第一实施方案包括在吹管的末端处的下游喷嘴，它具有形成在吹管内部中的收敛通道，用来引导清洁介质流经过下游喷嘴并且将该流体引导到下游喷嘴。收敛通道基本上消除了普通吹管末端的停滞体积。这具有降低液力损失并且改善在喉管处流动速度的均匀程度。这还提高了流动膨胀以及静态能量到动态能量的转换。

本发明的第二实施方案具有与第一实施方案基本上相同的的内表面。但是，第二实施方案的喷嘴组具有一种薄壁结构，该结构降低了喷嘴组的重量。

本发明的第三实施方案包括围绕这上游喷嘴的外表面的翼形体。通过提供上游喷嘴的外表面的流线型设计，从而可以使与上游喷嘴相关的流体扰动最小化。

本发明的第四实施方案的特征在于上游喷嘴，其入口端朝着流经吹管的清洁介质流倾斜。

在第五实施方案中，上游喷嘴的特征在于，其纵向轴线垂直于具有朝着喷吹介质流倾斜的喷嘴入口的吹管的纵向轴线。

在振据本发明教导的第六实施方案中，提供上游喷嘴的出口端与吹管本体齐平的设计。

简要的附图说明

从下面的说明和附图中可以更清楚地了解本发明的进一步特征和优点，其中：

图1为长回缩式吹灰器的示意图，该吹灰器是吹灰器的一种，它可以安装本发明的喷嘴组；

图2为根据现有技术的教导的吹灰器喷嘴组的断面图；

图2A为类似于图2的断面图，但是显示出用于喷嘴头的可选停滞区；

图3为具有根据本发明第一实施方案的特征的吹管喷嘴组的透视图；

图4为根据如图3所示的本发明第一实施方案的吹管喷嘴组的断面前视图；

图5A为根据本发明第一实施方案的教导的上游喷嘴的放大断面图；

图5B为根据本发明第一实施方案的教导的下游喷嘴的放大断面图；

图6为根据本发明第二实施方案的教导的具有薄壁结构的吹管喷嘴组的端面前视图；

图7为根据本发明第三实施方案的教导在上游喷嘴周围具有翼形或流线形本体的吹管喷嘴组的端面前视图；

图7A为根据本发明第三实施方案的教导在上游喷嘴周围具有翼形本体的吹管喷嘴组的立剖视图；

图7B为在上游喷嘴周围具有翼形体的吹管喷嘴组的顶部透视图，其中根据本发明的第三实施方案的教导喷嘴的外表面具有梯形断面；

图8为根据本发明第四实施方案相对于吹管纵向轴线具有弯曲的上游喷嘴的吹管喷嘴的断面图；

图9为根据本发明第五实施方案具有其喷射轴线笔直且入口开口倾斜的上游喷嘴的吹管喷嘴组的断面图；

图10为根据本发明第六实施方案具有与吹管喷嘴组的外径齐平的上游喷嘴出口平面并且具有薄壁结构的吹管喷嘴组的断面图。

本发明的详细说明

下面优选实施方案的说明实际上主要是举例说明，而不是想限制本发明或其应用或用途。

在图1中显示出一种代表性的吹灰器，它在那里大体上由参考数字10表示。吹灰器10主要包括框架组件12、吹管14、输送管16和支架18。吹灰器10被显示出处在其正常的回缩静止位置。在促动的情况下，吹管14延伸进燃烧系统例如锅炉(未示出)并且从那里缩回，并且可以同时转动。

框架组件12包括大体上为矩形形状的框架盒20，它形成用于整个设备的外壳。支架18沿着两对位于框架盒20两侧上的轨道移动，包括一对下轨道(未示出)和上轨道22。一对齿条与上轨道22刚性相连，并且用来使得支架18能够纵向移动。框架组件12被支撑在壁箱(未示出)，该壁箱安装在锅炉壁或另一个安装结构上，并且还由后支撑托架24支撑。

支架18驱动吹管14进出锅炉，并且包括驱动马达26和由外壳30包围的齿轮箱28。支架18驱动一对小齿轮32，该对小齿轮啮合齿条以使支架18和吹管14前进。支撑辊34啮合导轨以支撑支架18。

输送管16在一个端部处安装在后托架36上，并且引导清洁介质的流动，所述流动通过提升阀38来控制。提升阀38通过由支架18啮合的连接件40促动，从而在吹管14伸展的情况下开始喷射清洁介质，并且一旦吹管和支架返回到其空闲的回缩位置则切断该流动，如图1中所示。吹管14与输送管16过盈配合，并且通过包装(未示出)在它们之间设有流体密封。喷吹介质例如空气或蒸汽在吹管14的内部流动并且通过安装在喷嘴组52上的一个或多个喷嘴50排出，所述喷嘴组限定出末端51。末端51由半球形壁53封闭。

盘绕的电缆42将电源引导给驱动马达26。前支撑托架44在其纵向和转动运动期间支撑着吹管14。对于长的吹管长度而言，可以设置中间支撑件46，以防止吹管的过度弯曲变位。

现在参照图2，该图给出了根据现有技术的喷嘴组52的更详细的说明。如所示的一样，喷嘴组52包括一对直径上正好相反设置的喷嘴50A和50B。喷嘴50A和50B从末端51开始移动，其喷嘴50B被称为下游喷嘴(离末端51更近)而喷嘴50A被称为上游喷嘴(离末端51更远)。

通常为蒸汽的清洁介质在大约150psi或更高的表压下沿着箭头21所指的方向流进喷嘴组52。一部分清洁介质如箭头23所指的一样进入并排出下游喷嘴50A。箭头25所指的一部分流体通过喷嘴50A并且继续朝着下游喷嘴50B流动。那部分流体中的一些直接排出喷嘴50B，由箭头27所指。如上所述，下游喷嘴50B与上游喷嘴50A相比其性能一般更低。这是由于以下事实，由箭头29所指的通过上游喷嘴50A和下游喷嘴50B的清洁介质流在吹管14的末端51处接近完全停止(停滞)，从而在下游喷嘴50B之外的末端51处形成停滞区31。因此，由箭头33所表示的清洁介质不得不再加速，向后流动并且与到来的流体27合并。由箭头27表示的前进流体和由箭头33表示的向后流体的合并由于在喷嘴入口处的液力损失的缘故而导致能量损失，并且还导致流动分布不均匀。能量损失与在末端处停止状况和在喷嘴入口处的液力损失相关，并且入口水流曲线被认为是现有技术设计中下游喷嘴的低性能的主要原因。

如上所述，与喷嘴50A相比下游喷嘴50B的性能相对较低，这有各种各样的解释。这些发明人已经发现通过消除喷嘴组末端51处的停滞区并且将停滞区移动到下游喷嘴的入口可以提高下游喷嘴50B的性能；换句话说，基本上消除了在图2中所示的由箭头29和33表示的清洁介质流。该设计概念的优点可以参照以下说明和图2A在数学上进行说明。

在设计一种有效的收敛发散形拉瓦尔喷嘴中一个关键参数是喉管对出口的面积比(Ae/At)。具有理想的喉管对出口的面积比的喷嘴在喷嘴出口平面处将实现均匀的完全膨胀的流动。在发散段中的气体膨胀量由以下等式给出，该等式的特征在于清洁介质流对于相同的简化计算而言作为一维的。

等式1 $\frac{\mathrm{Ae}}{\mathrm{At}}=\frac{1}{\mathrm{Me}}[\left(\frac{2}{\mathrm{\γ}+1}\right)\·(1+\frac{\mathrm{\γ}-1}{2})\·{\mathrm{Me}}^2{]}^{\frac{(\mathrm{\γ}+1)}{2(\mathrm{\γ}-1)}}$

这里，

Ae＝喷嘴出口面积

At＝喉管面积，该面积还等于理想的超声波平面的面积。

出口马赫数Me通过连续性方程和理想气体的等熵关系而与喉管对出口的面积比相关(参见Michael A.Saad，“Compressible Fluid Flow”，PrenticeHall，Second Edition，Page 98)。

等式2 $\mathrm{Pe}=\mathrm{Po}\·{(1+\frac{\mathrm{\γ}-1}{2}\·{\mathrm{Me}}^2)}^{\frac{\mathrm{\γ}}{1-\mathrm{\γ}}}$

这里，

γ＝清洁流体的比热比。对于空气而言γ＝1.4。对于蒸汽而言γ＝1.329

Pe＝喷嘴出口静态压力，psia

Po＝总压力，psia

Me＝喷嘴出口马赫数

在上述等式2中，出口马赫数和压力比之间的关系基于以下假设，流动在收敛发散形拉瓦尔喷嘴的最小断面面积的平面处达到声音的速度，名义上为喉管。但是在实际上尤其在吹灰器应用中，该流体在喉管处达到声速，并且在相同平面中是不均匀的。实际声音平面通常从喉管向下游斜叉。

声音平面的变形主要是由于到喷嘴入口断面的流动不均匀分布的原因。在吹灰器应用中，如由在图2中用于喷嘴50A的箭头23和用于喷嘴50B的箭头33和27所示，清洁流体在离其中心轴90°的地方达到喷嘴。采用这种结构，因为入口角不太陡峭所以进入喷嘴的流体有利于喷嘴入口断面的下游平分。

声音平面的变形和错位因此影响在发散断面中的清洁流体的膨胀，并且导致非均匀分布的出口压力和马赫数。这些发现与普通吹灰器喷嘴中的一个的测量出的和预料到的出口静态压力一致。

为了说明声音平面的变化，在出口处的实际马赫数可以如下与理想的喉管对出口面积相关：

这里，

At-a＝实际声音平面的有效面积

Me-a＝实际马赫数在喷嘴出口处的平均值

出口马赫数和静态压力的不均匀分布程度分别在吹灰器的上游和下游喷嘴50A和50B之间变化。显然下游喷嘴50B比上游喷嘴50A具有更不均匀的出口状况，这被认为部分由于其相对差的性能的原因。

下游喷嘴50B相对于末端51的位置不仅引起更大的液力损失，而且还引起喷嘴入口的入射流体流的进一步不均匀分布。还有，在喷嘴入口处更大的流动不均匀分布将转换成在声音平面中更大的变化和变形，并且因此导致更差的性能。对于现有技术的设计而言，下游喷嘴50B的比率(At/At-a)与上游喷嘴50A相比更小。

在设计更有效的吹灰器喷嘴中，必须保持理想的和实际的面积比(At/At-a)更一致。在该发明中提出了几种方法来实现这个目的。对于下游喷嘴来说，(At/At-a)部分由在图2A中所示的尺寸“X”和“α”影响，(At/At-a＝f(α，X))。尺寸X表示喷嘴50A和50B之间的纵向分离。

间距X越小将使得入射流体流27与上游喷嘴轴线更不对准。例如，X为5英寸的间隔比X为4英寸的间隔其性能相对更好。

虽然更大的X距离是有益的，但是同时由于机械原因在大多数吹灰器应用中最好将X保持最小。在这些情况中，应该采用最优的X距离，该距离将使流动干扰最小化并且还满足机械要求。还有，降低在图2A中所示的流体流接近角(α)将降低在喷嘴入口处的流动不均匀分布，并且潜在地降低了入口损失。

对于下游喷嘴50B而言，“At/At-a”比值部分受到在图2A中所示的尺寸“Y”影响，(At/At-a＝f(Y))。尺寸Y被限定为末端51的内表面和下游喷嘴50B的入口轴线之间的纵向距离。

再参照图2A，末端表面相对于下游喷嘴50B的位置影响进入喷嘴的流体流的对准并且产生更大的流体不均匀分布。例如，Y1(它代表现有技术)是在喷嘴中心轴线和吹管的末端51之间的最不利的距离。采用这种结构，喷嘴的性能相对较差。Y2为改进的距离，它基于被表示为51’的改进末端表面。在Y2的情况中，清洁流体25不会流过下游喷嘴50B，因此消除了由箭头29和33表示的流体的停滞状况。相反，流体充分流入喷嘴入口。因此，如果假设尺寸Y沿着在图2A中所示的喷嘴组52的纵向轴线的左手方向中为正，则在负Y方向中就没有清洁介质的任何实质流体的存在。还有，如果喷嘴50B的纵向轴线(被显示为虚线)限定了沿着从喷嘴排出的方向被假定为正的Z轴线，则还有真实的是，一旦沿着喷嘴组52到达流体首先开始进入下游喷嘴50B的纵向点，则完全没有任何具有负Z分量的流动速度矢量。这样在喷嘴入口处的液力和能量损失就被最小化，从而改善了下游喷嘴50B的性能。还有，通过这个改进，清洁流体可以更均匀地进入下游喷嘴50B，因此使声音平面的变形最小化，这又提高了流体膨胀以及总压力到动态能量的转化。Y的最优数值基本上等于Y2，该数值为下游喷嘴50B的入口端的直径的一半。

另一方面，将末端内表面的形状设成51″是不好的。在这种结构中，降低了入口流动面积并且使流体流相对于喷嘴中心轴线进一步地不对准，这会导致流体分离和分散。

现在参照图3和4，显示出根据本发明第一实施方案教导的吹管喷嘴组102。吹管喷嘴组102包括具有外部表面105的中空内部体或增压室104。吹管喷嘴组的末端大体上由参考数字106表示。吹管喷嘴组包括径向设置且纵向隔开的两个喷嘴108和110。优选的是，吹管喷嘴组102以及喷嘴108和110被形成为一个整体件。或者，还有可能的是将喷嘴焊接到喷嘴组102中。

图4详细地显示出喷嘴108和110。如所示的一样，喷嘴108设置在吹管喷嘴组102的末端106处并且一般被称为下游喷嘴。纵向地离开末端106设置的喷嘴110一般被称为上游喷嘴。

参照图4和5A，所显示出的上游喷嘴110是一种公知拉瓦尔结构的典型收敛发散喷嘴。具体地说，上游喷嘴110限定了入口端112，该端部与吹管喷嘴组102的内部体104相同。喷嘴110还限定了出口端部114，通过该端部可以排出清洁介质。收敛壁116和发散壁118形成喉管120。喷嘴110喷射的中心轴线122基本上垂直于吹管喷嘴组102的纵向轴线125。但是，还有可能的是，喷射的中心轴线122在大约70度(70℃)的角度到大约与纵向轴线基本垂直的角度范围内取向。喷嘴110的发散壁118限定出如从喷射中心轴线122测量出的发散角Φ1。喷嘴110还限定了膨胀区124，该膨胀区其具有在喉管120和出口端114之间的长度L1。

参照图4和5B，下游喷嘴108还包括入口端部126和形成在轴线136周围的出口端128。没有进入上游喷嘴110的一部分清洁介质在入口端126处进入下游喷嘴108。清洁介质通过出口端128进入入口端126和排出喷嘴108。收敛壁130和发散壁132限定了下游喷嘴108的喉管134。喉管134的平面基本上平行于喷嘴组的纵向轴线125。下游喷嘴108的发散壁132是直的，即其形状为圆锥形，但是可以采用其它形状。喷嘴108的中心轴线136在大约70度(70℃)的角度到大约与吹管喷嘴组102的纵向轴线125基本垂直的角度范围内取向。喷嘴108限定出如从喷射中心轴线136测量出的发散角Φ2。在喉管134和出口端128之间限定出具有长度L2的膨胀区138。

参照图4，由于喷嘴性能部分取决于通过喷嘴排出的清洁介质射流的膨胀程度。优选的是，下游喷嘴108和上游喷嘴110具有相同的几何形状。或者本发明还可以装有分别具有不同几何形状的下游和上游喷嘴108和110。具体地说，下游喷嘴108的喉管134的直径可以比上游喷嘴110的喉管120的直径更大。还有，膨胀室138的长度L2可以大于上游喷嘴110的膨胀室124的长度L1。在可选实施方案中，喉管134的直径比喉管120的直径大至少5％，并且长度L2比长度L1大至少10％。因此，下游喷嘴108的L/D比值可以比上游喷嘴110的L/D数值更大。

如在图4中所示，通过由箭头152表示的上游喷嘴110的清洁介质流由收敛通道142引导。收敛通道142形成上游喷嘴110和下游喷嘴108之间的吹管喷嘴组102的内部104中。收敛通道142优选通过将气动收敛轮廓体144设置在下游喷嘴喉管134的表面周围而形成收敛通道142。收敛通道142逐渐减少了在上游喷嘴110的入口端部112和下游喷嘴108的入口端部126之间的吹管喷嘴组102的内部104的断面。本体144的顶端148处于和喷嘴108的入口端126一样的平面中。在优选实施方案中，轮廓体144为吹管喷嘴组102和下游喷嘴108的整体部分。轮廓体144具有倾斜轮廓，这样清洁介质流将朝着下游喷嘴108的入口端126引导。因此，收敛通道142具有用于喷吹介质的断面流动面积，该断面流动面积从正好通过上游喷嘴110到下游喷嘴108平缓地减少并且使清洁介质的流动返回以进入下游喷嘴，并且降低了液力损失。

如图4中所示，该图显示出根据本发明第一实施方案的喷嘴组102的操作。清洁介质在吹管喷嘴组102的内部104中沿着由箭头150所示的方向流动。一部分清洁介质通过入口端部112进入上游喷嘴110。然后清洁介质进入喉管120，在此处介质可以达到声音的速度。然后介质进入膨胀室124，在此处它进一步被加速并且在出口端114处排出上游喷嘴110。

没有进入上游喷嘴110的入口端112的一部分清洁介质如由箭头152所指示的一样朝着下游喷嘴108流动。清洁介质流进形成在吹管喷嘴组102的内部104中的收敛通道142中。收敛通道142将清洁介质引导到下游喷嘴108的入口端126。因此，清洁介质基本上不会纵向地流到下游喷嘴108的入口端126外面。另外，一旦流体到达入口端126，在负“Z”方向(被定义为与轴线136对准并且在流体排出方向中为正)中没有任何流动速度分量。由于收敛通道142的存在，所以清洁介质的流动更有效地被驱动到喷嘴入口126。从而减少了与进入下游喷嘴108的喉管134的清洁介质相关的能量损失，因此提高了下游喷嘴108的性能。和现有技术的设计不一样，流动介质不必在下游喷嘴外面的区域中达到完全停止，然后重新加速以进入喷嘴108的入口端126。还有，由于对于上游喷嘴110和下游喷嘴108而言还有可能具有不同的几何形状，所以进入下游喷嘴108中的膨胀区138的清洁介质比在上游喷嘴110的膨胀区124中的清洁介质更膨胀，以便补偿在喷嘴108和110之间任意的喷嘴入口压力差。离开下游喷嘴108的清洁介质的动态能量与离开上游喷嘴110的清洁介质的动态能量更加接近。

具体参照图6，该图显示出根据本发明第二实施方案的吹管喷嘴组202。该吹管喷嘴组202类似于限定有中空内部204和外部表面205的吹管喷嘴组102。该吹管喷嘴组202具有下游喷嘴208和上游喷嘴210，它们的结构与第一实施方案中的喷嘴108和110相同。还有，喷嘴组202具有和喷嘴组102相同的内部体积和流动通道。

第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于，减小了喷嘴组202的壁厚度。流动障碍物244是中空的，从而降低了喷嘴组202的重量。

参照图7、7A和7B，这些图显示出根据本发明第三实施方案的教导的用于吹灰器的吹管喷嘴组302。吹管喷嘴组302包括中空内部304。吹管喷嘴组302包括下游喷嘴306和上游喷嘴310。下游和上游喷嘴306和310的尺寸和几何形状分别与第一实施方案的喷嘴108和110的尺寸和几何形状相同。

该实施方案的吹管喷嘴组302与前面所述的实施方案的不同之处在于，上游喷嘴310包括在上游喷嘴310的喷嘴发散表面312周围的翼型或流线形本体311。优选的是，上游喷嘴翼型本体311具有梯形断面。上游喷嘴310的发散段307(如在图7A中所示的一样)从入口到出口平面沿着其轴线在每个点处都是圆形的。翼型本体311具有平滑的上游倾斜表面314A和下游倾斜表面314B。上游倾斜表面314A接收来自喷嘴组的近端的清洁介质，该清洁介质沿着由图7中所示的箭头319所示的方向流动。下游倾斜表面314B允许清洁介质能够如箭头320所示的一样通过上游喷嘴310平滑地流动到下游喷嘴306的入口端316。如图7中所示在上游喷嘴310的中心轴线315和翼型本体311的倾斜表面314B之间测量出翼型本体311的倾角φ1。在优选的实施方案中，翼型本体311由和喷嘴组302相同的材料制成。翼型本体311使得清洁介质能够如由箭头320所示的一样平滑地流动到下游喷嘴306的入口端316。另外，翼型本体311将减小影响上游喷嘴310的紊流旋涡，并且使流体320的压降最小化，该流体通过上游喷嘴310以输送给下游喷嘴306。图7A为稍微倾斜的喷嘴组302的断面图。该透视图有助于进一步显示出中空内部304的轮廓。图7B尤其显示出翼型本体311的固体形式。该视图显示出翼型本体311’和翼型本体311一样包括侧面表面324。翼型本体311和311’被构成用来使通过喷嘴310的流动面积的阻碍最小化。也就是说，这是部分通过使得侧表面324紧紧接近喷嘴310的这些内表面307而造成的。

现在参照图8，该图显示出根据本发明第四实施方案的吹管喷嘴组402。该吹管喷嘴组中空内部404限定了纵向轴线407。吹管喷嘴组402具有设置在吹管喷嘴组402的末端处的下游喷嘴408。上游喷嘴410在纵向上与下游喷嘴408隔开。在该实施方案中，下游喷嘴408具有与第一实施方案的喷嘴108相同的结构。但是，上游喷嘴410的几何形状是不同的。在该实施方案中，上游喷嘴410具有弯曲的内部形状，这样入口端412朝着由箭头411所示的清洁介质流弯曲。如从入口端412到出口端418所测量出的排出端416的中心轴线是弯曲的而不是直的。上游喷嘴410具有收敛壁420和连接收敛壁的分散壁422。收敛壁420和分散壁422限定了喉管424。喉管424的中心轴线是弯曲的，这样在喉管424和喷嘴组402的纵向轴线407之间所限定的φ3在0-90度的范围内。优选的是，角度φ3等于大约45度。

图9表示了根据本发明第五实施方案的吹管喷嘴组502。吹管喷嘴组502具有和第四实施方案中的吹管喷嘴组相同的结构。吹管喷嘴组502具有设置在吹管喷嘴组502的末端506处的下游喷嘴508。吹管喷嘴组502具有限定了入口端512和出口端514的上游喷嘴510。喉管516由收敛壁520和分散壁522限定。

本实施方案与第四实施方案中的喷嘴几何形状的不同之处在于，上游喷嘴510具有中心轴线518，该轴线是直的而不是如在前面实施方案中所示的一样弯曲的。该实施方案具有朝着如箭头511所示的清洁介质流倾斜的入口端512。为了具有朝着清洁介质流倾斜的入口端512，正好彼此相反的收敛和分散壁520和522具有不同的长度。因此，收敛壁522A比发散壁522B更长。

图10表示出本发明的第六实施方案。吹管喷嘴组602限定了内部表面604和外部表面606。下游喷嘴608设置在吹管喷嘴组602的末端607处。下游喷嘴608其结构和尺寸与第一实施方案的喷嘴108相同。

上游喷嘴610是具有入口端612和出口端614的笔直喷嘴。和前面实施方案的上游喷嘴相同，上游喷嘴610具有由收敛壁618和分散壁620所限定的喉管616。上游喷嘴610限定了在入口端612和出口端614之间的喷射中心轴线622。在该实施方案中，出口端614的平面624与吹管喷嘴组602的外部表面606齐平。由分散壁620提供的喷嘴膨胀区622完全位于吹管喷嘴组602的直径内部。喷嘴组602的特征还在于一种“薄壁”结构，在该结构中外壁具有几乎均匀的厚度，还形成倾斜表面628和630以及顶端632。

上述说明披露并描述了本发明的优选实施方案。本领域普通技术人员将从这个说明以及附图和权利要求中容易知道，在不脱离由以下权利要求所限定的发明的真实精神和同等范围的情况下可以对本发明做出各种改变和变化。

Claims (20)

1.一种用于吹灰器的吹管喷嘴组，用来通过清洁介质的射流冲击来清洁热交换器表面，该喷嘴组包括：

喷嘴组本体，限定有纵向轴线、中空内部、末端和近端，并且近端接受清洁介质；

设在喷嘴组本体的末端附近的用来喷射清洁介质的下游喷嘴，该下游喷嘴具有入口端和与喷嘴组本体纵向轴线基本上垂直的喷射轴线，所述喷嘴组中空内部和下游喷嘴如下进行配合，从近端到末端通过喷嘴组本体内部沿着纵向轴线流动的清洁介质流基本上不会流到下游喷嘴入口端外面；以及

用于喷射清洁介质的上游喷嘴，它设置在吹管喷嘴组的与末端和下游喷嘴隔开的纵向位置处。

2.如权利要求1所述的喷嘴组，其中所述第一喷嘴包括靠近下游喷嘴入口端的第一收敛段、连接第一收敛段并且以第一出口端终止的第一发散段、在连接第一收敛段和第一发散段的位置处的具有第一直径的第一喉管、在第一喉管和第一出口端之间的具有第一膨胀长度的第一膨胀区；以及

具有第二入口端和第二出口端的上游喷嘴，其中清洁介质通过第二入口端进入上游喷嘴并且通过第二出口端排出喷嘴组，并且第二出口端具有与上游喷嘴组本体的纵向轴线基本上垂直的第二喷射轴线，还具有靠近第二入口端的第二收敛段，连接限定了具有第二直径的第二喉管的第二发散段，在第二喉管和第二出口端之间的具有第二膨胀长度的第二膨胀区。

3.如权利要求2所述的喷嘴组，其中第一膨胀长度对第一直径的比值与第二膨胀长度对第二直径的比值不同。

4.如权利要求2所述的喷嘴组，其中第一膨胀长度对第一直径的比值等于第二膨胀长度对第二直径的比值。

5.如权利要求2所述的喷嘴组，其中上游喷嘴的出口端基本上在由喷嘴组本体的外部表面所限定的圆筒内部。

6.如权利要求2所述的喷嘴组，其中下游喷嘴的出口端基本上在由喷嘴组本体的外部表面所限定的圆筒内部。

7.如权利要求1所述的喷嘴组，其中所述上游喷嘴产生出沿着径向上正好与由下游喷嘴产生出的清洁介质流的方向相反的方向引导的清洁介质流。

8.如权利要求1所述的喷嘴组，其中喷嘴组本体中空内部限定了在下游喷嘴的末端和前端边缘的所有位置处减小了断面面积的收敛通道。

9.如权利要求8所述的喷嘴组，其中收敛通道至少部分由设置在下游喷嘴入口端附近的并且限定了喷嘴组本体的中空内部表面的轮廓本体所限定。

10.如权利要求9所述的喷嘴组，其中轮廓本体的顶端部分限定了下游喷嘴入口端。

11.如权利要求1所述的喷嘴组，其中翼型本体围绕着上游喷嘴并且限定了喷嘴组本体的一部分中空内部。

12.如权利要求11所述的喷嘴组，其中翼型本体具有下游斜面，用来将清洁介质流从喷嘴组近端引导到上游喷嘴和上游斜面以及用来使清洁介质通过上游喷嘴朝着下游喷嘴引导。

13.如权利要求1所述的喷嘴组，其中清洁介质包括至少部分蒸汽。

14.如权利要求1所述的喷嘴组，其中所述喷嘴组本体中空内部和所述下游喷嘴限定了从喷射下游喷嘴轴线到末端沿着喷嘴组本体纵向轴线(Y)所测量出的距离(Y)，并且其中所述距离(Y)不会明显大于下游喷嘴端部的直径的一半。

15.如权利要求14所述的喷嘴组，其中清洁介质流沿着纵向轴线的方向从近端到末端被假定为正，并且一旦清洁介质进入下游喷嘴入口，则沿着负(Y)方向就没有清洁介质流。

16.如权利要求1所述的喷嘴组，其中所述上游喷嘴的第二喷射轴线从垂直于喷嘴组本体纵向轴线朝着所述近端倾斜。

17.如权利要求16所述的喷嘴组，其中所述第二喷射轴线限定了弯曲直线。

18.如权利要求16所述的喷嘴组，其中所述第二喷射轴线限定了直线。

19.如权利要求17所述的喷嘴组，其中所述喷嘴组本体具有基本上均匀的壁厚度。

20.如权利要求1所述的喷嘴组，其中所述下游纵向轴线限定轴线(Z)，并且其中一旦清洁介质流到达下游喷嘴的入口端，则沿着负Z方向就没有任何清洁介质流分量。

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