JPH08506885A - 噴射冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 過熱蒸気の温度を調節するための噴射冷却器であつて、吸水口（4）を有するケーシング頭部（2）とノズル差込管（3）とからなるケーシング（2，3）と、端側でノズル差込管（3）に設けられるノズル頭部（6）とを備えており、このノズル頭部のノズル頭部室（7）のなかに壁側で相前後してノズル（8）が嵌め込まれており、ケーシング内側で吸水口（4）とノズル（8）との間に設けられる中空円筒形冷却水管（9）のなかに軸線方向に移動可能なピストンロツド（10）が設けられており、このロツドがノズル側調節ピストン（11）を備えており、このピストンがノズル（8）を位置に依存して開放又は遮断して冷却水の流量を制御し、閉位置のとき調節ピストン（11）がノズル頭部（6）を完全に密封し、また開位置のときにはすべてのノズル（8）を開放する。吸水口（4）とノズル（8）との間でピストンロツド（10）に少なくとも１つの同軸絞り範囲が設けられており、この範囲が軸線方向で連続的に変化する絞り断面を備えており、この絞り範囲がピストンロツド（10）の閉位置のときに閉じており、また開位置のときには環状の最大絞り断面を開放する。

Description

【発明の詳細な説明】 噴射冷却器 本発明は、過熱蒸気の温度を調節するための噴射冷却器であつて、吸水口を備 えたケーシング頭部とノズル差込管とからなるケーシングと、端側でノズル差込 管に設けられるノズル頭部とを備えており、このノズル頭部のなかに軸線方向で 相前後して壁側にノズルが嵌め込まれており、ケーシング内側で吸水口とノズル との間に設けられる中空円筒形冷却水管のなかに軸線方向に移動可能なピストン ロツドが設けられており、このロツドがノズル側調節ピストンを備えており、こ のピストンがノズルを位置に依存して開放又は遮断して冷却水の流量を制御し、 閉位置のとき調節ピストンがノズル頭部を入口側で完全に密封し、また開位置の ときにはすべてのノズルを開放するものに関する。 最初に述べられた種類の噴射冷却器は公知であり、過熱蒸気の温度を調節する ためにさまざまに、例えば発電所内で利用される。 ナルビーク・アルマトウーレンフエアトリープスゲゼルシヤフト社（エリツヒ ・ミユラーシユトラーセ22−24、4000デユツセルドルフ13）のパンフレツトNo.V N-A.T.-Temp-9002/08に、最初に指摘された種類の噴射冷却器が述べられている 。公知の噴射冷却器はノズルを通して噴霧される水の噴射によつて、ボイラ内に ある過熱蒸気又は蒸気管を流れる過熱蒸気を冷却する。単数又は複数のノズルを 開放し又は閉鎖する調節ピストンの行程調整によつて、ボイラ又は蒸気管内への 冷却媒質の持続的噴射量が設定可能であり、こうして流出する蒸気の蒸気温度が 調節可能である。 調節ピストンの行程位置は手動で調整可能であり、又は液圧 式又は電動式に制御可能又は調節可能であり、例えば蒸気管に 嵌め込まれた温度センサが行程運動を制御するマイクロプロセツサに適切な信号 を送る。 公知の噴射冷却器では、欠点としてノズルがしばしば冷却水の用意されたきわ めて高い供給圧力にさらされており、これにより比較的早く摩耗して破壊される 。 使用場所にはしばしば100barを超える使用圧力の圧力水管が設けられている。 公知の噴射冷却器は一部では100barを超えるこの水圧で使用され、被冷却蒸気の 背圧はしばしばはるかに小さく、水圧はほとんど完全な強さでその都度開いたノ ズルに現れる。これにより流速に起因する浸食によつてノズルが比較的迅速に破 壊される。これにより修理費及び交換都品費が増加する他に、整備間隔が短くな り、従つて整備費増となる。 本発明の課題は、冷却水の供給量にかかわりなく、充分な噴霧を保証する一方 でノズルを破壊することもないほぼ同一の水圧が個々のノズルに現れるように、 最初に述べられた噴射冷却器を改良することである。 この課題は本発明によれば、吸水口とノズルとの間でピストンロツドに少なく とも１つの同軸絞り範囲が設けられており、この範囲が軸線方向で連続的に拡張 される絞り断面を備えており、この絞り範囲がピストンロツドの閉位置のときに 閉じており、また開位置のときには環状の最大絞り断面を開放することによつて 解決される。 噴射冷却器の有利な構成は従属請求項の対象である。 冷却水管の予備密封と開放された各ノズルでの予備圧力低減とを達成するため に、本発明による噴射冷却器は、有利にはノズルの密封を制御ピストンで制御す ることによつて設定される調節ピストンの行程遊隙を利用する。 調節ピストンが閉位置のとき、ノズルの排水口を閉鎖する制御ピストンを補足 して、通常絞り円錐体である予備密封絞り体が冷却水管を閉鎖する。 ノズルの開口を決定する制御ピストンの位置は調節ピストンの行程運動によつ て決まり、この位置に応じて予備密封ピストンはノズルの上手で開いたノズル面 積に適合した各１つの冷却水通過面積が開くことによつて冷却水管を開放する。 予備密封ピストンの円錐形状に起因して冷却水通過面積が行程運動に比例して増 大する。 予備密封円錐体の位置によつて決まる冷却水通過面積は吸水口に現れる冷却水 の圧力をノズル用に設計された程度に低減し、これにより浸食に起因したノズル の摩耗を減らす。 従つてこの新規な噴射冷却器では冷却水の圧力が２段階で減成される。この２ 段式噴射冷却器では予備密封ピストンで第１圧力部分減成で起き、ノズル内で第 ２圧力部分減成が起きる。 予備密封円錐体は有利にはケーシング頭部のなかに設けられている。これによ り長さの異なるノズル差込管を使用すると、各ノズル差込管と組合せて案内座を 有する同じケーシング頭部をそれぞれ使用することができ、これにより保管費及 び生産費が小さく抑えられる。 有利には円錐座として働く案内座が冷却水管にねじ込まれ、ピストンロツドに 設けられる予備密封円錐体がこの案内座に嵌め込まれている。この構成によつて 、特に耐浸食性の材料を案内座用に使用することが可能となる。これによりケー シング頭部は別の安価な材料から経費を節約して作製することができる。 圧入される案内座は好ましくはケーシング頭部に対してシールリングで気密に 密封されている。 予備密封円錐体の長さは有利には少なくとも調節ピストンの行程遊隙に一致す る。これにより案内座のノズル側出口のなかで予備密封ピストンの案内が保証さ れている。予備密封ピストンはノズル側出口が閉じるとその円錐形状によつて調 心され、これにより閉行程位置のとき冷却水管の確実な閉鎖が確保されている。 予備密封円錐体は好ましくは案内座の外面に拡張密封カラを有し、この密封カ ラーは閉行程位置のとき案内座を、従つて冷却水管を出口側で付加的に密封する 。この拡張された密封カラーは、一方で閉行程位置のとき冷却水管の気密閉鎖を 確保し、他方で閉行程位置用止めとして役立つ。 予備密封絞り体は有利には円錐形又は放物線状に形成されている。放物線によ つて決まる予備密封体の円錐形状の湾曲から、冷却水通過面積は流れ条件及び圧 力条件を考慮して吸水口面積に対して一層正確に適合することになる。 別の実施態様の噴射冷却器、つまり３段式噴射冷却器では、２つの予備密封円 錐体が調節ピストンに軸線方向で相前後して設けられている。両方の予備密封円 錐体はそれぞれ冷却水管内の案内座に付属して設けられており、閉行程位置のと き各案内座を、従つて冷却水管を気密に閉鎖する。ピストンロツドの開口行程運 動のときそれぞれ案内座が、従つてノズル頭部室に至る冷却水管が制御ピストン による排水口の開放に適合して開く。 この実施態様の噴射冷却器は吸水口に現れる冷却水の圧力を２つの付加的段階 で低減し、低減された残留圧力がノズルに現れる。冷却水の圧力は第１予備密封 円錐体で第１段階に低下し、第２予備密封円錐体で第２段階に低下し、これによ り吸水口に現れる特に高い冷却水の圧力も第３圧力減成段を形成するノズ ルの破損を生じることなく蒸気を冷却するのに利用することができる。 相前後して設けられる両方の円錐座は流れ抵抗性材料からなる案内座に設けら れており、この案内座が冷却水管にねじ込まれている。 ２つの円錐座を有する案内座はケーシング頭部に対してシールリングで気密に 密封されている。 有利には下側予備密封円錐体が案内座の外面に拡張密封カラーを有し、この密 封カラーは閉行程位置のとき案内座を、従つて冷却水管を出口側で付加的に密封 し、閉行程位質止めとして役立つ。 ノズルに達する前に単数／複数の予備密封円錐体が水圧を充分な程度に低減す るので、本発明による噴射冷却器は冷却水が高圧の場合でもノズルを破損するこ となく使用することができる。 ２段式の即ち１つの予備密封円錐体を有するだけの噴射冷却器を使用すると、 例えば85barの冷却水の圧力が本発明による予備密封円錐体によつて30barだけ低 減される。蒸気管内の例えば10barの蒸気圧力が冷却水の圧力に抗して働くが、 この蒸気圧力の排出後にノズルには45barの残留圧力が現れる。この残留圧力は ノズルを破損しない一方、蒸気を冷却するのに充分な水の噴霧をノズル内で引き 起こすのに充分な高さである。 ３段式の即ち軸線方向で重ねて設けられる２つの予備密封円錐体を有する噴射 冷却器を使用すると、例えば115barの冷却水の圧力が第１予備密封円錐体によつ て30barだけ低減され、別の予備密封円錐体によつてやはり30barだけ低減される 。蒸気管内の例えば10barの蒸気圧力が冷却水の圧力に抗して働く が、この蒸気圧力の排出後にノズルには45barの残留圧力が現れる。この残留圧 力はノズルを破損しない一方、蒸気を冷却するのに充分な噴霧をノズル内で引き 起こすのに充分な高さである。 図１〜図３の図面に基づいて以下本発明を詳しく説明する。 図１は２段式噴射冷却器の軸線方向断面図である。 図２は１つの予備密封円錐体を有する案内座の軸線方向断面図である。 図３は３段式噴射冷却器の軸線方向断面図である。 図１は２段式噴射冷却器１の軸線方向断面図である。 この噴射冷却器１のケーシング２,３は吸水口４を有するケーシング頭部２と ノズル差込管３とからなる。吸水口４は組付けを容易とするために予備溶接フラ ンジ4Aを備えている。 ノズル差込管３に端側でノズル頭部６がねじリング20によつてねじ締めされて おり、この頭部がノズル頭部室７を有し、この室に軸線方向で相前後して管内の 壁側でノズル８が嵌め込まれており、これらのノズルが排水口８を含む。 噴射冷却器１のケーシング２,３内で、吸水口４とノズル８との間を延びる中 空円筒形冷却水管９のなかに、軸線方向で移動可能なピストンロツド10が設けら れて冷却水の流量を制御し、このピストンロツドがノズル側制御ピストン11を有 し、この制御ピストンがノズル頭部室７を気密に閉鎖する。 ピストンロツド10の図中上側の部分10Aはグランドパツキン21を通してケーシ ング頭部２から引き出されて、ケーシングの外面で例えば電動式に操作可能であ り、これにより調節ピストン11の行程運動が１行程遊隙HSの内部で制御可能であ る。 調節ピストン11が閉位置のときピストンリングはノズル頭 部室７を入口側で完全に閉鎖する。調節ピストン11の、従つて制御ピストンの出 口側を向いた行程運動のとき、相前後して設けられるノズル８又は排水口は行程 運動に一致した程度に開放され又はその逆に閉鎖される。 ケーシング頭部２内で吸水口４とノズル８との間でピストンロツド10に設けら れている予備密封円錐体12は、流れ矢印で示唆された水流方向とは逆に円錐状に 形成されている。 予備密封円錐体12の嵌め込まれている案内座13Aが円錐座13を有し、この円錐 座はケーシング頭部２に対してシールリング14で気密に密封されて冷却水管９に 圧入されている。 予備密封円錐体12は閉行程位置のとき冷却水管９を気密に閉鎖し、こうして制 御ピストン11のピストンリングによるノズル８の密封を支援する。 ピストンロツド10の出口側を向いた行程運動のとき予備密封円錐体12はノズル 頭部室７に至る冷却水管９をピストン11による排口８の開放に適合して開き、こ れによりノズル８の前に第１圧力降下段が形成されており、この圧力降下段はノ ズルの開放度にかかわりなくノズル８にほぼ一定した水圧を保証する。 この構成によつて噴射冷却器１は２つの圧力降下段、つまり下側ノズル８とケ ーシング頭部２内に設けられる予備密封円錐体12とを有する。 予備密封円錐体12が案内座の外面に拡張密封カラー15を有し、この密封カラー は閉位置のとき案内座13Aを、従つて冷却水管９を出口側で付加的に密封し、更 には閉位置止めとして働く。 図２は１つの予備密封円錐体12を有する案内座13Aの軸線 方向断面図である。 予備密封円錐体12は円錐状に形成されてピストンロツド10に設けられている。 予備密封円錐体12の嵌め込まれている案内座13Aが円錐座13を有し、この円錐 座はケーシング頭部２に対してシールリング14で気密に密封されて冷却水管９に ねじ込まれている。案内座13Aは内径Ｉの実質的に中空円筒形であり、円錐座13 は直径Ｄが先細となつたノズル側出口５を有する。 予備密封円錐体12は図示された閉位置のとき冷却水管９を気密に閉鎖する。 予備密封円錐体12が案内座の外面に拡張密封カラー15を有し、この密封カラー は閉位置のとき案内座13Aを、従つて冷却水管９を出口側で付加的に密封し、更 には閉位置止めとして働く。 予備密封円錐体の長さVLは調節ピストン11の図１に示された行程遊隙HSにほぼ 一致する。 予備密封円錐体12は円錐形又は放物線状である。 図３は３段式噴射冷却器1Aの軸線方向断面図である。 この噴射冷却器1Aは２段式噴射冷却器とは異なり、軸線方向で相前後して設け られる２つの予備密封円錐体12,12Aを有する。 予備密封円錐体12,12Aは冷却水管９内の各円錐座13B,13Cに付属して、ピスト ンロツド10に設けられている。 閉位置のとき予備密封円錐体12,12Aはそれぞれ円錐座13B,13Cを、従つて冷却 水管９を気密に閉鎖する。 ピストンロツド10の開放行程運動のときそれぞれ円錐座13B,13Cは、またノズ ル頭部室７に至る冷却水管９は、制御ピスト ン11による排水口８の開放に適合して開かれる。 円錐座13B,13Cはケーシング頭部2A内に設けられる案内座13Dのなかに設けられ 、この案内座は冷却水管９にねじ込まれている。 案内座13Dはケーシング頭部2Aに対してシールリング14で気密に密封されてい る。 下側予備密封円誰体12が案内座の外面に拡張密封カラー15を有し、この密封カ ラーは閉行程位置のとき案内座13Dを、従つて冷却水管９を出口側で付加的に密 封し、付加的に閉位置止めとして働く。 絞りの円錐形範囲を外被側に、また円筒形範囲をピストンロツド側に設けるこ とも当業者の行為の枠内にあり、その場合適当な段差部又はリングがピストンロ ツドに設けられて、行程位置に依存して円錐形外被に至る付属の各絞り断面を開 放する。 円錐座13と案内座13Dは冷却水管９に圧入しておくこともできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年２月４日 【補正内容】 請求の範囲 １ 過熱蒸気の温度を調節するための噴射冷却器であつて、吸水口（4）を有 するケーシング頭部（2）とノズル差込管（3）とからなるケーシング（2,3）と 、端側でノズル差込管（3）に設けられるノズル頭部（6）とを備えており、この ノズル頭部のなかに軸線方向で相前後して壁側にノズル（8）が嵌め込まれてお り、ケーシング内側で吸水口（4）とノズル（8）との間に設けられる中空円筒形 冷却水管（9）のなかに、軸線方向に移動可能なピストンロツド（10）が設けら れており、このロツドがノズル側調節ピストン（11）を備えており、このピスト ンがノズル（8）を位置に依存して開放又は遮断して冷却水の流量を制御し、閉 位置のとき調節ピストン（11）がノズル頭部（6）を入口側で完全に密封し、ま た開位置のときにはすべてのノズル（8）を開放し、吸水口（4）とピストンロツ ド（10）のノズル（8）との間で少なくとも１つの下手側で拡張形成される同軸 予備密封絞り体（12,12A）が冷却水管（9）内に設けられる円錐座（13,13B,13C ）のなかに設けられており、この円錐座がピストンロツド（10）の閉位置のとき に閉じており、また開位置のときには環状の最大絞り断面を開放し、予備密封絞 り体の１つ（12A）が閉位置のとき閉座内で閉じるものにおいて、単数／複数の 予備密封体（12,12A）の予備密封絞り体長さ（VL）がそれぞれ閉位置と開位置と の間での調節ピストン（11）の行程遊隙（HS）に少なくとも等しく、この長さに 予備密封体が連続的に拡張される絞り断面を有し、単数／複数の予備密封絞り体 （12）がケーシング頭部（2）のなかに設けられて、案内座（13A）に嵌め込まれ ており、この案内座が冷却水管（9）にねじ込まれて、ケーシング頭部（2）に対 してシールリング（14）で密封 されており、予備密封絞り体（12）が案内座の外側に拡張密封カラー（15）を有 し、閉行程位置のときこの密封カラーが案内座（13A）を、従つて冷却水管（9） を出口側で付加的に密封することを特徴とする、噴射冷却器。 ２ 予備密封絞り体（12,12A）が円錐形又は放物線状に形成されていることを 特徴とする、請求項１に記載の噴射冷却器（1）。 ３ 軸線方向で重ねられる２つの予備密封絞り体（12,12A）がピストンロツド （10）に設けられて、冷却水管（9）内の各１つの座（13B,13C）に配り当てられ ており、閉位置のときそれぞれ付属の座（13B,13C）を閉鎖し、座（13B,13C）が ケーシング頭部（2A）内に設けられる案内座（13D）に嵌め込まれ、この案内座 が冷却水管（9）に圧入されてケーシング頭部（2A）に対してシールリング（14 ）で密封されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の噴射冷却器（1A ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｋ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ 【要約の続き】 断面を開放する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過熱蒸気の温度を調節するための噴射冷却器であつて、吸水口（4）を有 するケーシング頭部（2）とノズル差込管（3）とからなるケーシング（2,3）と 、端側でノズル差込管（3）に設けられるノズル頭部（6）とを備えており、この ノズル頭部のなかに軸線方向で相前後して壁側にノズル（8）が嵌め込まれてお り、ケーシング内側で吸水口（4）とノズル（8）との間に設けられる中空円筒形 冷却水管（9）のなかに、軸線方向に移動可能なピストンロツド（10）が設けら れており、このロツドがノズル側調節ピストン（11）を備えており、このピスト ンがノズル（8）を位置に依存して開放又は遮断して冷却水の流量を制御し、閉 位置のとき調節ピストン（11）がノズル頭部（7）を入口側で完全に密封し、ま た開位置のときにはすべてのノズル（8）を開放するものにおいて、吸水口（4） とピストンロツド（10）のノズル（8）との間で少なくとも１つの同軸絞り範囲 が設けられており、この範囲が軸線方向で連続的に拡張される絞り断面を備えて おり、この絞り範囲がピストンロツド（10）の閉位置のときに閉じており、また 開位置のときには環状の最大絞り断面を開放することを特徴とする、噴射冷却器 。 ２ 冷却水管（9）のなかに設けられる円錐座（13,13B,13C）のなかに下手側 で拡張形成される予備密封絞り体（12,12A）がそれぞれ絞り範囲の１つとして設 けられていることを特徴とする、請求項１に記載の噴射冷却器。 ３ 単数／複数の予備密封絞り体（12）がケーシング頭部（2）のなかに設け られていることを特徴とする、請求項２に記載の噴射冷却器。 ４ 予備密封絞り体（12）が案内座（13A）に嵌め込まれ、この案 内座が冷却水管（9）にねじ込まれていることを特徴とする、請求項１又は３に 記載の噴射冷却器。 ５ 案内座（13A）がケーシング頭部（2）に対してシールリング（14）に密封 されていることを特徴とする、請求項４に記載の噴射冷却器。 ６ 予備密封絞り体の長さ（VL）が閉位置と開位盟との間での調節ピストン（ 11）の行程遊隙（HS）に少なくとも等しいことを特徴とする、請求項１ないし５ の１つに記載の噴射冷却器。 ７ 予備密封絞り体（12）が案内座の外面に拡張密封カラー（15）を有し、閉 行程位置のときこの密封カラーが案内座（13A）を、従つて冷却水管（9）を出口 側で付加的に密封することを特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の噴射 冷却器。 ８ 予備密封絞り体（12,12A）が円錐形又は放物線状に形成されていることを 特徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の噴射冷却器。 ９ 軸線方向で重ねられる２つの予備密封絞り体（12,12A）がピストンロツド （10）に設けられて、冷却水管（9）内の各１つの座（13B,13C）に配り当てられ ており、閉位置のときそれぞれ付属の座（13B,13C）を閉じることを特徴とする 、請求項１に記載の噴射冷却器。 １０ 座（13B,13C）がケーシング頭部（2A）内に設けられる案内座（13D）に嵌 め込まれ、この案内座が冷却水管（9）にねじ込まれていることを特徴とする、 請求項９に記載の噴射冷却器。 １１ 案内座（13D）がケーシング頭部（2A）に対してシールリング（14）で密 封されていることを特徴とする、請求項９又は10に記載の噴射冷却器。 １２ 下手側予備密封絞り体（12）が案内座の外側に拡張密封カラ ー（15）を有し、閉位置のときこの密封カラーが案内座（13D）を、従つて冷却 水管（9）を出口側で付加的に密封することを特徴とする、請求項９ないし11の １つに記載の噴射冷却器。