CN1938101A - 机械密封的可调气体喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种可调气体喷嘴，有一个喷嘴主体，包括一个在一端向第一孔开口的贯穿的通道和一个在那附近的内密封面。一个在喷嘴主体的第二端上形成的螺纹内表面。一个一端与气体源相连、在第二端附近有外螺纹的管道可螺纹地接受在喷嘴主体的所述第二端内并且在第一与第二可选位置之间相对于所述喷嘴主体移动。整体式径向肋片围绕位于外螺纹和管道第二端之间的管道形成，并且与位于密封面与螺纹之间的所述喷嘴主体的内表面配合。管道外部的径向肋片的直径比喷嘴体内壁的内径更大，并且是更硬的材料，以便当喷嘴和管道连接时壁面发生的变形产生紧密密封。一个气流调节元件支承在管道内，并且随着喷嘴主体可螺旋地围绕所述管道的移动朝着或远离喷嘴主体的孔移动。调节元件有一个连通管道和喷嘴主体的孔的内部通道并且还有一个用来在一个可选位置协作配合喷嘴主体的密封面的外部表面并且在第二可选位置从那里被间隔开。流过喷嘴主体的孔的气流随着可选位置的选择而发生变化。

Description

机械密封的可调气体喷嘴

技术领域

本发明涉及一种用于气体加热式设备的喷嘴，更具体地说，涉及一种与燃烧天然气或液化石油(LP)气的设备一起使用的喷嘴，该喷嘴既可以在很高温度的燃烧环境中使用，也可以在较低的常规低温环境中使用。例如，象燃气热水器、煤气发生炉、煤气炉、气体衣物干燥机这类的设备中的气体在常规燃烧温度中工作，温度定为大约500至550华氏度，然而，自清洁炉的清洁循环的温度可定为大约900华氏度。在这些高温环境中，把气体分配给设备燃烧室的喷嘴的密封不能损坏或变形是很重要的，是为了阻止气体回渗以及之后以高于期望的或潜在增大的速度被吸入火焰中从而产生爆炸环境。

背景技术

本发明是对美国专利No.5,025,990所述喷嘴结构的改进，该专利与本发明具有共同受让人。在前述专利的喷嘴中，尽管没有说明，但传统上，在喷嘴主体和螺纹管道之间可以有一个O型环或者可以有一个油封或蜡封，该螺纹管支承并定位插入物以允许出口孔或被限制使用LP气或不被限制使用天然气。这些密封在自清洁炉循环的高温条件下可能会遭受如前描述的问题。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的是提供一种可调气体喷嘴的喷嘴主体与管道之间的机械密封，该管道与喷嘴主体连接并且支承一个气流调节元件，该密封位于管道与喷嘴主体连接位置的下游。

本发明的另一个目的是提供一种可调气体喷嘴的喷嘴主体与管道之间的机械密封，该管道与喷嘴主体可螺纹连接并且支承一个气流调节元件，该密封包括至少一个在管道上的径向环，该环与喷嘴主体的平滑内孔内径接触并密封。

本发明的另一个目的是提供一种可调气体喷嘴，该可调气体喷嘴有一个安置在支承在管道上的喷嘴主体中的气流调节元件，该喷嘴主体可螺纹地容纳于管道中，该调节元件可移动以交替地与喷嘴主体的内壁接合或不接合，并且调节元件有一个结构使得当调节元件与喷嘴主体的内壁接合时气体可以流进一空腔中并以第一流速流向喷嘴主体的出口孔，并且在调节元件周围为气体流动提供一个流动通道，从而当调节元件与喷嘴主体的内壁不接合时使得有额外的气体流过喷嘴主体的出口孔。

因此，本发明提供了一种有一个喷嘴主体的可调气体喷嘴，包括一个在一端向第一孔开口的贯穿的通道和一个在那附近的内密封面，一个在第二端的螺纹内表面，一个一端与气体源相连、并且在靠近第二端有外螺纹可螺纹地接受在喷嘴主体的所述第二端内、可在第一与第二可选位置之间相对于所述喷嘴主体移动的管道，围绕外螺纹与管道第二端中间的管道外部安置的、且可与所述密封面与所述螺纹中间的所述喷嘴主体的内表面相配的整体式径向肋片，和一个支承在所述管道内的、且随着喷嘴主体螺旋地围绕所述管道移动可朝着或远离所述第一孔移动的气流调节元件，该调节元件有一个连通管道和第一孔的内部通道并且还有一个用来在一个可选位置协同配合喷嘴主体的所述密封面的并且在第二可选位置从那里被间隔开的外部表面，流过所述第一孔的气流随着可选位置的选择而发生变化。

管道外部的径向肋片的直径比喷嘴主体的可配合内表面的直径大，使得在连接喷嘴和管道时它们之间的变形产生紧密的密封。更好地是，管道的材料比喷嘴的材料更硬，以便肋片使喷嘴的壁面变形。

气流调节元件包括一个在一端有一个与流到第一孔的气流连通的孔的插入物或主体元件，调节元件中的孔较小从而比第一孔更有限制性，所以，当调节元件的外表面与喷嘴主体的密封面配合时气流速度就由更有限制性的孔决定。调节元件有多个从外表面的一部分延伸的间隔分开的伸长支柱，支柱可定位在管道的内表面上，为气流越过支柱中间的外表面提供一个通道，当调节元件脱离密封面时该通道使气流与第一孔连通。

附图说明

本发明的特殊特征和优点以及其它目的可以通过下面连同附图的描述变得更明显，其中：

图1是本发明构造的可调气体喷嘴的纵剖视图；和

图2是将喷嘴主体移出管道的部分分解视图。

具体实施方式

如图所示的可调气体喷嘴10包括三个主要部分：接受来自气体源(图中未示出)的气体的一个管道12，向设备(图中未示出)的燃烧器部分提供气体喷射的一个喷嘴元件14，和一个气流调节元件16。

喷嘴元件14有一个气体通道18，该通道贯穿纵轴20与第一端22的螺纹入口同轴。喷嘴主体元件14上的螺纹24与管道12的外表面上的开口端25附近的螺纹26相互作用，该管道与喷嘴元件的轴线同轴。喷嘴主体元件的第二端有一个同轴的出口28，喷嘴主体元件可以是一个环状元件，有一个内圆面29，该内环面的一部分是一个锥形表面30，该锥形表面限定出穿过喷嘴的通道的一部分。

气流调节元件16有一个贯穿的、与管道和喷嘴主体元件的轴线20同轴的轴向通道。气流调节元件16是一个有一个外圆面32的插入物，该外圆面也是一个与喷嘴元件的锥形表面30的角度相同的锥形。当喷嘴主体元件螺旋装在管道12上时，喷嘴主体元件14的内锥形表面30适合于与调节元件的外锥形表面32进行密封，除了末端34没有接触并且因此不会向内压而使喷嘴元件的出口36更有限制性。调节元件的出口36是第一限制孔，喷嘴主体元件的出口28是第二限制孔，在优选实施例中，第一限制孔36的直径比第二限制孔28的直径小。

在管道的内壁向外突出的一个小台肩38适合于支承多个与调节元件16的外壁为一体并在其外突出的伸长支柱40、42、44，该凸肩在调节元件的远离出口的端部，当表面30和32密封配合时该凸肩限制调节元件16的位置。更好地是，在优选实施例中，有三个这样的支柱并且在每一对这样的支柱之间的空间提供了流动通道46使气体从管道流向喷嘴主体元件14，因此围绕调节元件的中心流动通道48、在管道和喷嘴主体元件内的间隙内形成一个旁通道。因此，当喷嘴主体元件14紧密地螺旋装在管道12上时，调节元件16的外锥形表面32与喷嘴主体元件的内锥形表面30配合，并且避免气流通过旁通道，所有气流流出孔36。然而，如果喷嘴主体元件没有紧密地螺旋装在管道上时，调节元件的外锥形表面32就没有与喷嘴主体元件的内锥形表面30紧密接触，气流就会流过旁通道46并且可以流过喷嘴主体元件的孔28。在这个时候，气流也会流过调节元件的中心流动通道48，并且，这个限制流与旁通道中的气流一起流过喷嘴主体元件的较大的孔28。如果喷嘴主体元件紧密地螺旋装在管道12上，两个锥形表面30、32就相对着密封，在LP气是燃烧的气体源的情况下，流过喷口28的全部气流来自通过调节元件的更有限制性的孔36。当气流流过调节元件的中心孔36和旁通道46两者时，可调喷嘴可以使用天然气。

位于锥形表面30与第一端22中间的喷嘴主体元件的内壁29附近的管道12的开口端25和螺纹26的中间有一个密封装置以避免气体从喷嘴主体元件与管道之间的通道18倒流泄漏。在现有技术中，这样的密封装置是油封、蜡封或一个O型环。然而，如前所述，当在高温环境中工作时，这些密封会失效，因此导致气体经过螺纹24、26发生倒流，并且进入设备的燃烧室的气体的分散产生更高的温度或可能积累成一个爆炸环境。

因此，根据本发明，最好是在管道12的外壁上形成至少一个，最好是两个整体式肋片或脊50、52，当螺纹24、26配合时，该管道的直径可以确保与喷嘴主体元件的内壁29进行配合并密封。喷嘴主体元件或管道中的一者的材料比另一个更硬，装配是一个紧配合使得肋片50、52或壁面可以在配合时发生变形。更好地是，管道由钢管构造成，或者喷嘴主体元件是一种较软的黄铜合金，这样，当喷嘴主体元件14螺旋装在管道12上时壁面29就会变形。当然，喷嘴主体元件也可以用比管道更硬的材料制成，如果是那样的话，肋片就会变形。通过这个方法，在喷嘴主体元件与管道之间形成了很好的密封，这种密封不会被气体设备的环境中遇到的温度所影响。

在优选实施例中，调节元件16也是由黄铜合金形成，使得当喷嘴主体元件14拧紧在管道12上时，调节元件的锥形表面32会与喷嘴主体元件的锥形表面30形成一个好的密封。如前所述，也如前述专利No.5,025,990中描述的一样，当这种情况发生时，全部气流流过调节元件的中心通道48并且流过更有限制性的孔36，流出较大的孔28。这是LP气应用到设备中的状态。当使用天然气时，喷嘴主体元件更松地螺旋装在管道上，使得表面30和32不密封。在这种情况下，气体不仅仅流过通道48也流过通道46，这样，孔28接受更多量的气体以喷入设备的燃烧室中。

这里公开的结构的多个变形自身会给本领域技术人员提供很多暗示。然而，应当理解的是，所涉及本发明的优选实施例的公开只是示例性的并不是作为本发明的一个限制。所有不背离本发明本质的变形都应被归入所附权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种可调气体喷嘴包括，组合形式：

一个喷嘴主体元件，其具有一个贯穿其中的伸长通道，在第一端有一个入口，在第二端有一个出口；

一个管道，包括一个有一个出口的调节元件；

一个位于所述管道与所述主体元件之间的连接，以允许它们之间的第一和第二可选位置；

所述出口中的一个是第一限制孔；

一个旁通道，围绕调节元件和所述第一限制孔；

在所述第一位置处的协作表面在所述主体元件和所述调节元件之间密封，切断气流通过所述旁通道，允许第一气流连续地通过两个出口，使得气流速度被所述第一限制孔调节；

与所述调节元件和所述协作表面的上游的所述管道相关的协作装置，用于限制所述喷嘴主体元件相对所述管道在所述第一位置处的移位；

所述喷嘴主体元件可相对所述管道移入第二位置以解除所述主体元件与所述管道之间的密封，以允许比第一气流量更大的第二气流流过所述第一限制孔与所述旁通道的组合；和

一个密封，形成在所述管道与所述喷嘴主体元件之间，以避免它们之间的气体泄漏，所述密封包括在所述喷嘴主体元件和所述管道上的整体式表面。

2.如权利要求1所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述密封包括在所述管道上的肋片。

3.如权利要求1所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述管道和主体元件中的一者的材料比另一个更硬。

4.如权利要求3所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述密封包括在所述管道上的肋片。

5.如权利要求4所述的可调气体喷嘴，其特征在于，管道和肋片的材料比喷嘴主体元件的材料更硬。

6.如权利要求1所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述限制孔是同轴的，并且所述第一限制孔比所述喷嘴主体元件的出口小。

7.如权利要求1所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述协作装置包括一个围绕所述管道内壁的环形凸肩；以及

多个支柱，沿着调节元件轴向延长，与所述调节元件的出口轴向隔开，可安置在所述凸肩上，当所述协作表面没有接合时相邻支柱之间的间隔为它们之间的气流提供一个通道。

8.如权利要求7所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述密封包括在所述管道上的肋片。

9.如权利要求7所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述管道或主体元件中的一者的材料比另一个更硬。

10.如权利要求9所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述密封包括在所述管道上的肋片。

11.如权利要求10所述的可调气体喷嘴，其特征在于，管道和肋片的材料比喷嘴主体元件的材料更硬。

12.如权利要求6所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述协作装置包括一个围绕所述管道内壁的环形凸肩；以及

多个支柱，沿着调节元件轴向延长，与所述调节元件的出口轴向隔开，可安置在所述凸肩上，当所述协作表面没有配合时相邻支柱之间的间隔为它们之间的气流提供一个通道。

13.如权利要求12所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述密封包括在所述管道上的肋片。

14.如权利要求13所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述管道或主体元件中的一者的材料比另一个更硬。

15.如权利要求14所述的可调气体喷嘴，其特征在于，所述密封包括在所述管道上的肋片。

16.如权利要求15所述的可调气体喷嘴，其特征在于，管道和肋、片的材料比喷嘴主体元件的材料更硬。

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