KR101748052B1 - 고온 과열 저감기를 위한 개선된 노즐 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과열 증기의 흐름 내로 냉각수를 분무하도록 맞추어진 증기 완열 장치 내에서의 사용을 위한 개선된 분무 노즐 조립체에 관한 것이다. 노즐 조립체는 비교적 적은 구성 요소를 갖는 간단한 구성이며 따라서 최소한의 유지를 필요로 한다. 또한, 무엇보다도, 노즐 조립체는 특히 미리 정해진 그의 내부 구성 요소에 대한 열 충격을 방지하도록 맞추어져 노즐 조립체의 밸브 스템의 "들러붙음(sticking)"을 방지하고 그리고 증기의 온도를 줄이기 위하여 과열 스팀의 흐름 내로의 분무를 위해 냉각수의 실질적으로 균일하게 분산된 분무를 형성한다.

Description

고온 과열 저감기를 위한 개선된 노즐 구조{IMPROVED NOZZLE DESIGN FOR HIGH TEMPERATURE ATTEMPERATORS}
본 출원은 2012년 10월 3일자로 출원된, 발명의 명칭이 "고온 과열 저감기를 위한 개선된 노즐 구조"인 미국특허출원 제13/644,049호의 부분연속출원이다.
본 발명은 개괄적으로 증기 완열기 또는 과열 저감기에 관한 것으로서, 특히 증기 완열기 또는 과열 저감기 장치를 위한 독특하게 구성된 분무 노즐 조립체에 관한 것이다. 무엇보다도, 노즐 조립체는 특히 미리 정해진 그의 내부 구성 요소에 대한 열 충격을 방지하도록 맞추어져 노즐 조립체의 밸브 스템의 "들러붙음(sticking)"을 방지하고 그리고 증기의 온도를 줄이기 위하여 과열 증기의 흐름 내로의 분무를 위해 실질적으로 균일하게 분산된 냉각수의 분무를 형성한다.
많은 산업 설비는 주어진 압력에서 포화 온도보다 높은 온도를 갖는 과열 증기로 가동된다. 과열 증기가 터빈 또는 다른 하류 요소를 손상시킬 수 있기 때문에 증기의 온도를 제어하는 것이 필요하다. 완열은 과열 증기의 온도를 낮은 온도로 줄이는 공정을 나타내며, 계획된 대로 시스템의 작동을 허용하고, 시스템 보호를 보장하며 그리고 미리 규정된 작동 온도 설정점으로부터의 의도되지 않은 벗어남을 교정한다. 이러한 방법으로, 증기 발생 사이클의 안전한 그리고 효율적인 작동을 위하여 최종 증기 온도의 정밀한 제어가 가끔 대단히 중요하다.
증기 파이프를 통과하고 있는 과열 증기의 흐름에 냉각수를 분무함에 의하여 증기 완열기 또는 과열 저감기는 과열 증기의 온도를 낮출 수 있다. 예로써, 과열 저감기는 가끔 고압 그리고 재열 라인 상의 1차 과열기와 2차 과열기 사이의 열회수 증기 발생기에서 이용된다. 일부 구조에서, 과열의 최종 단계 후에 과열 저감기는 또한 부가될 수 있다. 냉각수가 과열 증기의 흐름 내로 분무되면, 냉각수는 과열 증기와 혼합되고, 기화되며, 증기로부터 열 에너지를 끌어내며 그리고 증기 온도를 낮춘다.
대중적인 그리고 현재 공지된 과열 저감기 구조는 프로브 방식의 과열 저감기이며, 이 과열 저감기는 일반적으로 증기 파이프의 축을 따르는 방향으로 냉각수를 증기 흐름 내에 분무하기 위하여 위치된 하나 이상의 노즐 또는 노즐 조립체를 포함한다. 많은 적용에서, 증기 파이프는 분무 노즐 과열 저감기의 하류에 위치된 내부 열 라이너를 갖추고 있다. 라이너는 증기 파이프 자체의 뜨거운 내부 표면을 타격하는 충돌 물방울로부터 야기된 열 충격으로부터 고온의 증기 파이프를 보호하도록 의도된다.
과열 저감기를 통합하는 이 시스템들에서 가장 공통적으로 직면하는 문제점 중 하나는 과열 저감기의 부적절한 작동의 결과로서의 증기 라인 또는 파이프로의 원하지 않은 물의 추가 또는 누설 조임을 유지하지 못하는 과열 저감기의 노즐 조립체의 불능 상태이다. 증기 파이프 내로 주입되는 물 흐름을 제어하지 못하는 과열 저감기의 고장은 종종 열 충격으로 인하여 손상된 장비 및 배관을 야기하며 그리고 심각한 경우에는 과열 저감기의 하류의 배관 엘보우 및 다른 시스템 구성 요소를 부식시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 방법으로, 물 비축(water buildup)은 증기 파이프의 라이너 내에서의 부식, 열 응력, 및/또는 응력 부식 균열을 더 야기할 수 있으며, 이는 구조적인 고장으로 이어질 수 있다.
또한, 많은 적용에서의 서비스 요구는 과열 저감기 자체에게는 극도로 지나친 요구이며 그리고 가끔 과열 저감기의 고장을 야기한다. 특히 많은 적용에서, 노즐 조립체를 포함하는 가열 저감기의 다양한 구조적 특징은 가열 저감기를 통하여 흐르는 분무수 없이 장기간 동안 상승된 증기 온도에 남아 있을 것이며, 따라서 상대적으로 차가운 분무수에 의하여 해소될 때 열 충격을 겪을 것이다. 이러한 방법으로, 전형적인 고장은 노즐 조립체 내의 스프링 끊어짐 그리고 노즐 조립체의 밸브 스템의 눌어붙음을 포함한다. 또한, 증기 흐름 내에 분무 노즐(들)이 존재하는 프로브 형태의 과열 저감기 내에서, 이러한 사이클링은 가끔 노즐 홀더 그리고 노즐 자체와 같은 중요한 구성 요소에 피로 및 열 크랙을 야기한다. 과열 저감기를 통과하는 증기의 열 사이클링뿐만 아니라 고속 수두는 또한 잠재적으로 노즐 조립체의 헐거워짐으로 이어질 수 있으며, 이는 노즐 조립체의 분무 각도 방향의 바람직하지 않은 변화를 야기할 수 있다.
과열 저감기의 노즐 조립체의 기능성과 관련하여, 냉각수가 매우 미세한 물방울 또는 미스트로써 과열 증기 파이프 내로 분무된다면, 그후 증기 흐름을 통하여 과열 증기와의 냉각수의 혼합은 더욱 균일하다. 한편, 냉각수가 흐름 패턴 형태로 과열 증기 파이프 내로 분무된다면, 그후 냉각수의 기화가 크게 감소된다. 또한, 냉각수의 흐름 분무가 전형적으로 과열 증기 흐름을 통과하고 그리고 증기 파이프의 내부 벽 또는 라이너에 충격을 줄 것이며, 위에서 제시된 이유로 바람직하지 않은 물 축적을 야기한다. 그러나, 만일 매우 미세한 방울 치수의 의도된 결과인, 과열 증기에 노출된 냉각수 분무의 표면적이 넓다면, 기화의 효과는 크게 증가한다. 또한 균일한 기하학적 흐름 패턴으로 냉각수를 증기 파이프 내로 분무함에 의하여 과열 증기와의 냉각수의 혼합은 향상될 수 있어 냉각수의 효과는 증기 흐름 전체에 걸쳐 균일하게 분산된다. 역으로, 냉각수의 비균일 분무 패턴은 과열 증기의 흐름 전체에 걸쳐 고르지 않은 그리고 좋지 않은 제어된 온도 감소를 야기할 것이다. 이런 방법으로, 과열 증기 흐름 내에서 효과적으로 기화시키지 못하는 냉각수 분무의 불능은 또한 증기 파이프 내에서의 냉각수의 축적을 야기할 수 있다. 이 냉각수의 축적은 결국 물과 과열 증기 사이의 불균일한 열교환 형태로 기화될 것이며, 이는 좋지 못한 제어된 온도 감소를 야기한다.
위에서 언급된 요구를 다루기 위한 시도로 선행 기술 분야에서 다양한 완열기 장치가 개발되고 있다. 이러한 선행 기술의 장치는 본 출원인의 미국특허 제6,746,001호 (발명의 명칭: 완열기 노즐), 미국특허 제7,028,994호 (발명의 명칭: 압력 블라스트 프리-필르밍 분무 노즐), 미국특허 제7,654,509호 (발명의 명칭: 완열기 노즐) 및 미국특허 제7,850,149호(발명의 명칭: 압력 블라스트 프리-필르밍 분무 노즐)에 개시된 장치를 포함하며, 이들은 본 명세서에서 참고로 설명된다.
본 발명은 이들 그리고 선행 기술의 해결책에 대한 개선안을 나타내며, 그리고 상대적으로 적은 구성 요소를 갖는 간단한 구성이며 최소한의 유지 보수를 필요로 하고 그리고 무엇보다도 특히 노즐 조립체의 미리 규정된 내부의 구조적 구성 요소에 대한 열 충격을 방지하도록 맞추어진, 과열 증기의 흐름 내로 냉각수를 분무하기 위한 노즐 조립체를 제공하여 노즐 조립체의 밸브의 "들러붙음(sticking)"을 방지하고 그리고 증기의 온도를 감소시키기 위하여 과열 증기의 흐름 내로의 분무를 위한 실질적으로 균일하게 분배된 냉각수의 분무를 생성한다. 본 발명의 다양한 새로운 특징이 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 따르면, 보통 균일하게 분배된 분무 패턴 형태로 과열 증기의 흐름 내로 냉각수를 분무하도록 작동하는 과열 저감기를 위한 개선된 분무 노즐 조립체가 제공된다. 노즐 조립체는 노즐 하우징 그리고 노즐 하우징에 이동 가능하게 접속된 밸브 요소를 포함한다. 보통 밸브 핀틀(pintle) 또는 밸브 플러그로서 언급되는 밸브 요소는 노즐 하우징을 통하여 연장되며 닫힘 위치와 열림(흐름) 위치 사이에서 축 방향으로 이동 가능하다. 노즐 하우징은 보통 환형 흐름 통로를 한정한다. 흐름 통로 자체는 동일하게 구성된 3개의 아치형 흐름 통로 부분을 포함하며, 각 흐름 통로는 약 120°의 간격에 걸쳐 있다. 각 흐름 통로 부분의 한 종단은 노즐 하우징의 제 1 (상부) 종단 또는 종단부로 연장된다. 각 흐름 통로 부분의 반대 종단은 유체 챔버와 유체적으로 연결되되, 이 유체 챔버는 또한 노즐 하우징에 의하여 한정되고 그리고 노즐 하우징의 제 1 종단에 대하여 반대로 배치된 노즐 하우징의 제 2 (바닥) 종단으로 연장된다. 유체 챔버를 둘러싸는 노즐 하우징의 제 2 종단의 부분은 노즐 조립체의 안착 표면을 한정한다. 노즐 하우징은 노즐 하우징의 제 1 종단으로부터 축 방향으로 연장된 중앙 보어를 더 한정한다. 중앙 보어는 개별적인 흐름 통로에 의하여 집합적으로 한정된 환형 흐름 통로에 의하여 완전히 또는 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있으며, 따라서 중앙 보어는 흐름 통로 부분에 대하여 동심적으로 위치된다. 노즐 하우징의 제 1 종단으로 연장되는 종단과 반대의 중앙 보어의 이 종단은 유체 챔버에서 종료된다.
밸브 요소는 밸브 몸체 또는 노즐 콘(nozzle cone) 그리고 노즐 콘에 일체로 연결되고 노즐 콘으로부터 축 방향으로 연장된 긴 밸브 스템을 포함한다. 노즐 콘은 테이퍼진 외부 표면을 갖는다. 한 실시예에서, 노즐 콘과 밸브 스템 간의 접합부는 밸브 요소 내에 형성된 연속적인 환형 그루브 또는 채널에 의하여 한정될 수 있다. 밸브 스템은 노즐 하우징의 중앙 보어를 통하여 나아간다.
한 실시예에서, 바이어싱 스프링은 노즐 하우징의 중앙 보어 내에 배치되며, 이 바이어싱 스프링은 밸브 스템의 부분을 둘러싸고 그리고 밸브 요소를 그의 닫힘 위치로 수직적으로 바이어스시킨다. 다른 실시예에서, 밸브 스템의 부분을 또한 둘러싸고 있을지라도 바이어싱 스프링은 노즐 하우징의 부분에 이동 가능하게 부착되거나 접속된 노즐 차폐부와 노즐 하우징 사이에서 작동적으로 억류된다.
노즐 조립체에서, 냉각수는 노즐 하우징의 제 1 종단에서 각 흐름 통로 부분 내로 유입되며, 그리고 그후 흐름 통로 부분을 통하여 유체 챔버 내로 흐른다. 밸브 요소가 그의 닫힘 위치에 있을 때, 밸브 요소의 노즐 콘의 외부 표면의 부분은 노즐 하우징에 의하여 한정된 안착 표면에 대하여 안착되며, 그로 인하여 유체 챔버 그리고 따라서 노즐 조립체 밖으로의 유체의 흐름을 차단한다. 미리 규정된 임계치를 넘는 유체의 압력 증가는 바이어싱 스프링에 의하여 가해지는 바이어싱 힘을 효과적으로 극복하며, 따라서 닫힘 위치에서 열림 위치로의 밸브 요소의 작동을 용이하게 한다. 밸브 요소가 그의 열림 위치에 있을 때, 안착 표면을 한정하는 노즐 하우징의 그 부분 그리고 밸브 요소의 노즐 콘은 집합적으로 유체 챔버와 노즐 조립체의 외부 사이에 환형 유출 개구를 한정한다. 밸브 요소의 노즐 콘의 형상과 결합된 유출 개구의 형상은 노즐 조립체로부터 흐르는 유체에 작은 방울 크기의 원뿔형 분무 패턴을 효과적으로 부여한다. 바이어싱 스프링이 노즐 하우징의 중앙 보어 내에 배치된 실시예에서, 노즐 조립체를 통하는 유체 흐름은 중앙 보어를 수직적으로 우회하고, 그리고 따라서 유체 흐름은 중앙 보어 내에서 바이어싱 스프링에 직접적으로 영향을 주지 않는다. 바이어싱 스프링이 노즐 하우징의 제 1 종단과 노즐 차폐부 사이에 억류된 실시예에서, 노즐 조립체를 통하여 흐르는 유체로부터의 어떠한 직접적인 충돌로부터 바이어싱 스프링을 효과적으로 차폐 또는 보호하는 노즐 차폐부의 내부에 바이어싱 스프링이 배치된다. 본 발명의 어떠한 실시예에서, 밸브 요소의 밸브 스템의 미리 정해진 부분은 미리 정해진 패턴 형태로 내부에 형성된 그루브를 포함할 수 있으며, 중앙 보어 내에서의 파편 축적을 방지하기 위하여 이러한 그루브는 치수를 갖고 구성되고 그리고 배치된다. 그렇지 않으면 밸브 요소의 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서의 왕복 운동 동안에 중앙 보어는 밸브 요소의 들러붙음을 야기할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 읽었을 때 하기의 상세한 설명을 참고로 하여 가장 잘 이해된다.
본 발명의 이 특징들 및 다른 특징이 하기의 도면을 참고로 하여 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 노즐 조립체의 하부 사시도로서, 닫힘 위치에서의 노즐 조립체의 밸브 요소를 도시함.
도 2는 도 1에 도시된 노즐 조립체의 상부 사시도.
도 3은 제 1 실시예의 노즐 조립체의 하부 사시도로서, 열림 위치에서의 노즐 조립체의 밸브 요소를 도시함.
도 4는 도 3에 도시된 노즐 조립체의 상부 사시도.
도 5는 제 1 실시예의 노즐 조립체의 횡단면도로서, 노즐 조립체의 닫힘 위치에서의 노즐 조립체의 밸브 요소를 도시함.
도 6은 제 1 실시예의 노즐 조립체의 횡단면도로서, 열림 위치에서의 노즐 조립체의 밸브 요소를 도시함.
도 7은 제 1 실시예의 노즐 조립체의 노즐 하우징의 상부 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 노즐 하우징의 횡단면도.
도 9는 노즐 조립체의 밸브 요소가 미리 정해진 배치 형태로 밸브 요소 내에 배치된 부분 그루브를 구비한 제 1 실시예의 노즐 조립체의 변형 예의 횡단면도.
도 10은 상보적인 노즐 홀더 내로 적어도 부분적으로 삽입되고 탭 와셔를 통하여 노즐 홀더 내에서 유지된, 제 1 실시예의 노즐 조립체의 하부 사시도.
도 11은 초기의 굽혀지지 않은 상태의, 도 10에 도시된 탭 와셔의 상부 사시도.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 노즐 조립체의 횡단면도로서, 닫힘 위치에서의 노즐 조립체의 밸브 요소를 도시함.
도 13은 제 2 실시예의 노즐 조립체의 노즐 하우징의 상부 사시도.
도 14는 노즐 조립체의 밸브 요소가 미리 정해진 배치 형태로 밸브 요소에 배치된 부분 그루브를 구비한 제 2 실시예의 노즐 조립체의 변형 예의 횡단면도.
동일한 구성 요소를 지시하기 위하여 공통적인 도면 부호가 도면 및 상세한 설명 전체에 걸쳐 사용된다.
도시된 구조가 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 목적이 아닌 도면을 참고하면, 도 1 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 노즐 조립체(10)를 도시한다. 도 1, 도 2 및 도 5에서, 노즐 조립체(10)가 이하에서 보다 상세하게 설명될 닫힘 위치에서 도시된다. 역으로, 도 3, 도 4 및 도 6에서, 노즐 조립체(10)가 이하에서 또한 보다 상세하게 설명될 열림 위치에서 도시된다. 위에서 지적된 바와 같이, 노즐 조립체(10)는, 반드시 제한되지는 않지만, 프로브 형태의 과열 저감기와 같은 완열 장치로의 일체화를 위하여 맞추어진다. 본 기술 분야의 지식을 가진 자에 의하여 인식될 바와 같이, 본 발명의 노즐 조립체(10)는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 매우 다양한 다른 완열 장치 또는 과열 저감기 중 어느 하나에 일체화될 수 있다.
본 발명의 노즐 조립체(10)는 도 7 및 도 8에서 특별하게 도시된 노즐 하우징(12)을 포함한다. 노즐 하우징(12)은 대체적으로 원통형 구성을 가지며 또한 도 1 내지 도 8에 도시된 관점에서 보았을 때 제 1의 상부 종단(14) 그리고 반대의 제 2 바닥 종단(16)을 한정한다. 노즐 하우징(12)은 대체적으로 환형 흐름 통로(18)를 더 한정한다. 흐름 통로(18)는 동일하게 구성된 3개의 아치형 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c)을 포함하며, 각 흐름 통로 부분은 약 120°의 간격에 걸쳐있다. 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c) 각각의 한 종단은 노즐 하우징(12)의 상부 종단(14)으로 연장된다. 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c) 각각의 반대 종단은 유체 챔버(20)와 유체적으로 연결되며, 여기서 유체 챔버 역시 노즐 하우징(12)에 의하여 한정되고 노즐 하우징의 바닥 종단(16)으로 연장된다. 유체 챔버(20)를 둘러싸는 노즐 하우징(12)의 바닥 종단(16)의 부분은 노즐 하우징(12)의 환형 안착 표면(22)을 한정하며, 안착 표면의 사용은 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도 5 내지 도 8에 가장 쉽게 보여지는 바와 같이, 노즐 하우징(12)은 튜브형, 일반적으로 원통형 외부 벽(24) 그리고 외부 벽(24) 내에 동심적으로 위치된, 튜브형 일반적으로 원통형 내부 벽(26)을 한정한다. 내부 벽(26)은 노즐 하우징(12)의 동일하게 구성된 3개의 스포크(28)에 의하여 외부 벽(24)에 일체적으로 연결되며, 여기서 스포크 자신들은 약 120°의 동일한 거리로 이격된 간격만큼 서로 떨어져 있다. 도 8에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 각 스포크(28)의 한 종단은 노즐 하우징(12)의 상부 종단(14)에서 종료되며, 각 스포크(28)의 반대 종단은 유체 챔버(20)에서 끝난다. 노즐 하우징(12)의 내부 벽(26)은 노즐 하우징의 중앙 보어(30)를 한정한다. 중앙 보어(30)는 노즐 하우징(12) 내에서 축 방향으로 연장되며, 여기서 중앙 보어(30)의 한 종단은 제 1 종단(14)에 배치되고, 반대 종단은 유체 챔버(20)에서 종료되지만 유체 챔버와는 유체적으로 연결된다. 노즐 하우징(12) 내에서의 중앙 보어(30)의 방향으로 인하여, 중앙 보어는 별도의 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c)에 의하여 집합적으로 한정된 환형 흐름 통로(18)로 둘러싸인다. 즉, 중앙 보어(30)는 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c) 내에 동심적으로 위치한다.
도 8에서 더 보여지는 바와 같이, 중앙 보어(30)는 균일한 직경을 갖지 않는다. 더 정확하게 말하면, 도 8에 도시된 관점에서 보았을 때, 중앙 보어(30)가 제 1 직경의 상부 부분 그리고 제 1 직경보다 작은 제 2 직경의 바닥 부분을 한정하도록 내부 벽(26)이 형성된다. 결과적으로, 중앙 보어(30)의 상부 부분과 바닥 부분은 내부 벽(26)의 연속적인 환형 숄더(32)에 의하여 분리된다. 노즐 조립체(10)에서, 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c) 각각은 외부 및 내부 벽(24, 26) 그리고 인접한 쌍의 스포크(28)에 의하여 집합적으로 한정되며, 유체 챔버(20)는 숄더(32)를 한정하는 내부 벽(26)의 부분과 외부 벽(24)에 의하여 집합적으로 한정된다. 도 1내지 도 4 그리고 도 7로부터 가장 명백한 바와 같이, 외부 벽(24)의 외부 표면의 한 부분은 다수의 평면부(34)를 한정하도록 형성되며, 이 평면부의 이용에 대해서는 이후에 상세하게 설명될 것이다. 노즐 조립체(10)에서, 위에서 설명된 구조적인 특징을 갖는 노즐 하우징(12)이 2009년 7월 23일자로 공개된, 발명의 명칭이 "직접 금속 레이저 소결 흐름 제어 요소"인 본 출원인의 미국특허공개 제2009/0183790호의 기술에 따른 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 공정으로 제조될 수 있다는 것이 고려되며, 본 명세서에서 이 기술이 참고적으로 설명된다. 대안적으로, 노즐 하우징(12)은 다이 캐스팅 또는 진공 인베스트먼트 캐스팅과 같은 주조 공정의 이용을 통하여 구성될 수 있다.
노즐 조립체(10)는 밸브 요소(36)를 더 포함하며, 이 밸브 요소는 노즐 하우징(12)에 이동 가능하게 접속되고 또한 닫힘 위치와 열림 또는 흐름 위치 사이에서 노즐 하우징에 대하여 축 방향으로 왕복적으로 이동 가능하다. 밸브 요소(36)는 밸브 몸체 또는 노즐 콘(38) 그리고 긴 밸브 스템(40)을 포함하며, 밸브 스템은 노즐 콘(38)에 일체로 연결되고 또한 노즐 콘으로부터 축 방향으로 연장된다. 노즐 콘(38)은 테이퍼진 외부 표면(42)을 한정하며, 노즐 콘(38)과 밸브 스템(40) 사이의 접합부는 밸브 요소(36) 내에 형성된, 연속적인 환형 그루브 또는 채널(44)에 의하여 한정된다. 도 5 및 도 6에 가장 잘 보여진 바와 같이, 밸브 요소(36)의 밸브 스템(40)은 균일한 외부 직경을 갖지 않는다. 더 정확하게 말하면, 도 5 및 도 6에 도시된 관점에서 볼 때, 밸브 스템(40)은 상단 플랜지부(46)와 바닥 플랜지부(48)를 포함하며, 이 플랜지부 각각은 밸브 스템의 나머지 부분에 대하여 외측으로 반경 방향으로 돌출된다. 상단 그리고 바닥 플랜지부(46, 48)는 미리 정해진 간격만큼 서로 이격되어 있으며, 바닥 플랜지부(48)는 채널(44)로 연장된다. 또한, 도 5 및 도 6에서 보여지는 바와 같이, 바닥 플랜지부(48)의 외부 직경은 중앙 보어(30)의 바닥 부분의 직경과 실질적으로 동일하지만, 약간 작다.
노즐 조립체(10)에서, 밸브 요소(36)의 밸브 스템(40)은 중앙 보어(30)를 통하여 앞으로 나아가 노즐 콘(38)은 유체 챔버(20) 내에 대부분 있게 된다. 노즐 조립체(10)는 나선형 바이어싱 스프링(50)을 더 포함하며, 이 바이어싱 스프링은 중앙 보어(30) 내에 배치되며 또한 중앙 보어를 통하여 연장되는 밸브 스템(40)의 부분을 둘러싼다. 특히, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 바이어싱 스프링(50)은 상단 플랜지부와 바닥 플랜지부(46, 48) 사이에서 연장된 밸브 스템(40)의 외부 표면의 일부를 둘러싼다. 바이어싱 스프링(50)은 밸브 요소(36)를 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 그의 닫힘 위치로 수직으로 바이어스 시키도록 작용한다. 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 다른 재료가 사용될 수 있을지라도, 노즐 하우징(12)과 바이어싱 스프링(50)의 바람직한 재료는 인코넬 718(Inconel 718)이다.
노즐 조립체(10)는 밸브 요소(36)의 밸브 스템(40)에 협력적으로 결합된 노즐 가이드 너트(52)를 더 포함한다. 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 관점에서 볼 때, 노즐 가이드 너트(52)는 일반적인 원통형 제 1 상단부(54)와 일반적인 원통형 제 2 바닥부(56)를 포함한다. 상단부(54)의 외경은 바닥부(56)의 외경을 초과하며, 상단부와 바닥부(54, 56)는 연속적인 환형 그루브 또는 채널(58)에 의하여 서로 분리된다. 바닥부(56)의 외경은 중앙 보어(30)의 상단 부분의 직경과 실질적으로 동일하나, 다소 작다. 이와 같이, 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)는 중앙 보어(30)의 상단 부분 내로 슬라이딩 가능하게 나아갈 수 있다.
노즐 가이드 너트(52)는 보어를 더 포함하며, 이 보어는 노즐 가이드 너트를 통하여 축 방향으로 연장되고 노즐 가이드 너트(52)를 통한 밸브 스템(40)의 부분의 전진을 수용하기 위한 치수를 갖는다. 특히, 도 5 및 도 6에서 보이는 바와 같이, 노즐 가이드 너트(52)는 노즐 콘(38)으로부터 가장 멀리 배치된 밸브 스템(40)의 말단부와 상단 플랜지부(46) 사이에서 연장된 밸브 스템(40)의 이 부분을 넘어 나아간다. 밸브 스템(40)의 상단 플랜지부(46)에 의하여 한정된 상보적인 숄더에 대항하여 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)에 의하여 한정된 말단 환형 림(60)의 접촉에 의하여 이러한 나아감은 제한된다. 이러한 접촉이 발생할 때, 노즐 가이드 너트(52)의 보어, 노즐 하우징(12)의 중앙 보어(30) 그리고 밸브 요소(36)의 밸브 스템(40)은 서로 동축적으로 배치된다.
노즐 조립체(10)에서, 노즐 가이드 너트(52)는 한 쌍의 상보적인 록 와셔(64)와 록킹 너트(62)의 사용을 통하여 밸브 스템(40)에 대한 협동적인 결합 상태에서 유지된다. 도 2, 도 5 및 도 6에서 보여지는 바와 같이, 환형 록 와셔(64)는 밸브 스템(40)을 넘어 나아가며 그리고 노즐 가이드 너트(52)의 상단부(54)에 의하여 한정된 환형 종단 표면(65)과 록킹 너트(62) 사이에서 효과적으로 압축되고 억류된다. 이와 관련하여, 밸브 스템(40)의 말단부에 인접한 밸브 스템의 부분은 바람직하게는 외부적으로 나선부가 형성되며, 따라서 밸브 스템으로의 록킹 너트(62)의 나사 결합을 허용한다. 록킹 너트(62)의 조여짐은 록 와셔(64)와 밸브 스템(40)의 상단 플랜지부(46) 사이에서의 노즐 가이드 너트(52)의 압축 및 억류를 용이하게 한다.
위에서 나타난 바와 같이, 노즐 조립체(10)의 밸브 요소(36)는 (도 1, 도 2 및 도 5에 도시된) 닫힘 위치와 (도 3, 도 4 및 도 6에 도시된) 열림 또는 흐름 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능하다. 밸브 요소(36)가 닫힘 위치 또는 열림 위치에 있을 때, 바이어싱 스프링(50)이 중앙 보어(30)의 상단 부분 내에 가두어지거나 또는 억류되며, 여기서 바이어싱 스프링(50)의 한 종단은 내부 벽(26)의 숄더(32)에 대하여 위치되고 그리고 바이어싱 스프링(50)의 반대 종단은 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)에 의하여 한정된 림(60)에 대하여 위치한다. 밸브 요소(36)가 그의 닫힘 위치 또는 그의 열림 위치에 있는지 여부와 관계없이, 노즐 가이드 너트(52)의 적어도 바닥부(56)는 노즐 하우징(12)의 내부 벽(26)에 의하여 한정된 중앙 보어(30)의 상단 부분에 남아 있거나 있게 된다. 유사하게, 밸브 스템(40)의 바닥 플랜지부(48)의 적어도 부분은 중앙 보어(30)의 바닥 부분 내에 남아 있는다.
밸브 요소(36)가 그의 닫힘 위치에 있을 때, 노즐 콘(38)의 외부 표면(42)의 부분은 노즐 하우징(12), 특히 노즐 하우징의 외부 벽(24)에 의하여 한정된 상보적인 안착 표면(22)에 대하여 견고하게 안착된다. 동시에, 밸브 스템(40)의 바닥 플랜지부(48)의 실질적인 부분은 중앙 보어(30)의 바닥 부분 내에 있으며, 이 부분은 밸브 스템(40)과 노즐 콘(38) 사이의 채널(44)의 폭의 약 1/2이다. 더욱이, 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)가 중앙 보어(30)의 상단 부분 내에 있는 반면에, 노즐 가이드 너트(52)의 상단 부분(54)과 바닥 부분(56) 사이의 채널(58)은 중앙 보어(30) 내에 있지 않으며 따라서 노즐 하우징(12)의 외부에 위치한다. 이전에 설명된 바와 같이, 중앙 보어(30)의 상단 부분 내에 억류되어 있고 그리고 노즐 가이드 너트(52)의 림(60)과 노즐 하우징(12)의 숄더(32) 사이로 연장된 바이어싱 스프링(50)은 밸브 요소(36)를 그의 닫힘 위치로 수직적으로 바이어스시키는 방식으로 노즐 가이드 너트(52)에 대항(그리고 이러한 이유로 밸브 요소(36)에 대항)하여 작용한다.
노즐 조립체(10)에서, 냉각수는 노즐 하우징(12)의 제 1 종단(14)에서 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c) 각각 내로 유입되며 그후 이 통로 부분을 통하여 유체 챔버(20) 내로 흐른다. 밸브 요소(36)가 그의 닫힘 위치에 있을 때, 안착 표면(22)에 대한 노즐 콘(38)의 외부 표면(42)의 안착은 유체 챔버(20) 밖으로의 그리고 이러한 이유로 노즐 조립체(10) 밖으로의 유체의 흐름을 차단한다. 미리 정해진 한계치를 넘는 유체의 압력의 증가는 바이어싱 스프링(50)에 의하여 가해지는 바이어싱력을 효과적으로 극복하며, 따라서 닫힘 위치에서 열림 위치로의 밸브 요소(36)의 작동을 용이하게 한다. 특히, 도 6에 도시된 관점에서 볼 때, 바이어싱 스프링(50)의 압축은 중앙 보어(30)의 상단 부분으로의 노즐 가이드 너트(52)의 하향 축 방향 이동을 그리고 이러한 이유로 노즐 하우징(12)에 대한 밸브 요소(36)의 하향 축 방향 이동을 더 용이하게 한다. 채널(58)에 인접한 노즐 가이드 너트(52)의 상단부(54)에 의하여 한정된 상보적인 숄더(68)에 대한, 노즐 하우징(12)의 상부 종단(14)에 위치된 내부 벽(26)의 말단 림(66)의 접촉에 의하여 노즐 가이드 너트(52)의 하향 축 방향 이동이 제한된다.
밸브 요소(36)가 그의 열림 위치에 있을 때, 안착 표면(22)을 한정하는 노즐 하우징(12)의 그 부분과 밸브 요소의 노즐 콘(38)은 유체 챔버(20)와 노즐 조립체(10)의 외부 사이에 집합적으로 환형 유출 개구를 한정한다. 노즐 콘(38)의 형상과 결합된 이러한 유출 개구의 형상은 작은 방울 치수의 원뿔형 분무 패턴을 노즐 조립체(10)로부터 흐르는 유체에 효과적으로 부여한다. 밸브 요소(36)가 열림 위치에 있을 때, 채널(44)이 대부분 유체 챔버(20) 내에 있을지라도 밸브 스템(40)의 바닥 플랜지부(48)는 아직 중앙 보어(30)의 바닥 부분 내에 있다. 또한, 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)와 채널(58)은 중앙 보어(30)의 상단 부분 내에 있다. 인식될 바와 같이, 바이어싱 스프링(50)에 의하여 가해진 바이어싱 력을 극복하기 위하여 요구되는 임계점 이하로의, 노즐 조립체(10)를 통하여 흐르는 유체 압력의 감소는 도 6에 도시된 밸브 요소의 열림 위치에서 다시 도 5에 도시된 바와 같은 밸브 요소의 닫힘 위치로의 밸브 요소(36)의 탄성 복귀를 효과적으로 용이하게 한다.
중요하게는, 노즐 조립체(10), 그리고 특히 그의 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c)과 유체 챔버(20)를 통한 유체 흐름은 중앙 보어(30)를 수직적으로 우회한다. 이전에 설명된 바와 같이, 밸브 요소(36)가 그의 닫힘 위치 또는 열림 위치에 있든지 간에 관계없이 내부 벽(26)의 림(66)에 인접한 중앙 보어(30)의 상단 부분 내로의 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)의 나아감에 의하여 중앙 보어(30)의 상단 부분은 유체 흐름에서 효과적으로 단절되며, 그리고 밸브 요소(36)가 그의 닫힘 위치 또는 열림 위치에 있든지 간에 관계없이 밸브 스템(40)의 바닥 플랜지부(48)의 위치는 중앙 보어(30)의 바닥 부분 내이다. 그 결과, 노즐 조립체(10)를 통하여 흐르는 유체는 중앙 보어(30)의 상단 부분 내에 있는 바이어싱 스프링(50)에 직접적으로 영향을 주지 않는다. 따라서, 냉각수로 영향을 받을 때 물이 흐르지 않고 그리고 충격을 받지 않는, 노즐 조립체(100)가 완전 증기 온도까지 가열될 때에도, 바이어싱 스프링(50)의 열 충격의 수준은 현저하게 감소될 것이며, 그로 인하여 바이어싱 스프링의 수명이 연장되고 스프링 절단의 발생이 최소화된다. 또한, 도 2, 도 4 및 도 7로부터 가장 명백한 바와 같이, 노즐 하우징(12)의 제 1 종단(14)에서의 흐름 통로 부분(18a, 18b, 18c)의 유입 종단은 만곡져 있으며, 이는 흐름 통로의 용량을 증가시킨다. 유입 종단의 이 형상은 노즐 하우징(12)의 구성을 용이하게 하기 위하여 위에서 설명된 DMLS 또는 주조 공정의 이용의 결과이다.
또한, 노즐 조립체(10)에서, 닫힘 위치에서 열림 위치로의 밸브 요소(36)의 이동은 위에서 설명된 방식으로 노즐 하우징(12)의 내부 벽(26)의 림(66)에 대한 노즐 가이드 너트(52)의 숄더(68)의 접촉에 의하여 기계적으로 제한된다. 밸브 요소(36)의 이동의 이 기계적인 제한은 바이어싱 스프링(50)을 꽉차게 압축시키는 위험을 제거하며 그리고 또한 바이어싱 스프링(50)에 가해지는 최대 응력 수준까지의 정밀한 제한의 실행을 허용하고, 그로 인하여 바이어싱 스프링의 라이프 사이클의 보다 정확한 계산을 허용한다. 또한, 노즐 조립체의 압력은 바이어싱 스프링(50)의 압축에 의하여 제한되지 않기 때문에 위에서 언급된 밸브 요소(36)의 이동의 기계적인 제한은 노즐 조립체(10)의 압력 제한을 실질적으로 증가시킨다. 이는 또한 보다 높은 압력 강하에서 기능하기 위하여 더 작은 치수의 노즐 조립체(10)를 구성하는 잠재력을 제공하며 또한 보다 높은 압력 강하로 더 우수한 기본적인 무화(atomization)를 더 제공한다. 밸브 요소(36)의 이동의 기계적인 제한은 또한 노즐 조립체(10)의 흐름 특성의 조정을 허용하며, 바이어싱 스프링(50)의 선택을 통하여 크래킹 압력(cracking pressure)이 제어된다.
이제 도 9를 참고하면, 노즐 조립체(10)의 밸브 요소(36)와 노즐 가이드 너트(52)가 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서의 밸브 요소의 왕복 이동 동안에 밸브 요소(36)의 어떠한 바람직하지 않은 들러붙음을 방지하기 위하여 특별하게 맞추어진 부가적인 구조적 특징을 선택적으로 구비할 수 있다는 것이 고려된다. 특히, 밸브 요소(36)의 밸브 스템(40)의 바닥 플랜지부(48)가, 바람직하게는 미리 정해진 등거리로 이격된 간격으로 바닥 플랜지부의 외주 주변 표면 상에 형성된, 일련의 긴 부분 그루브(70; debris groove)를 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 도 9로부터 명백한 바와 같이, 부분 그루브(70)는 바닥 플랜지부(48)의 전체 주변을 둘러싸며, 각 그루브는 밸브 스템(40)의 축에 대하여 간격을 두고 일반적으로 평행하게 연장된다.
유사하게, 노즐 가이드 너트(52)의 바닥부(56)는 바람직하게는 미리 정해진 등거리로 이격된 간격으로 그 주변 외부 표면 내에 일련의 부분 그루브(72)를 포함할 수 있다. 부분 그루브(72)는 바닥부(56)의 전체 주변을 둘러싸며, 각 그루브는 노즐 가이드 너트(52)의 보어의 축에 대하여, 그리고 이런 이유로 밸브 요소(32)의 밸브 스템(40)의 축에 대하여 간격을 두고 일반적으로 평행하게 연장된다.
밸브 요소(36)가 (도 9에 도시된 바와 같은) 그의 닫힘 위치 또는 그의 열림 위치에 있을 때, 부분 그루브(70, 72)는 노즐 가이드 너트(52)와 노즐 하우징(12) 사이 그리고 또한 밸브 요소(36)와 노즐 하우징(12) 사이의 접촉 면적을 효과적으로 줄이며, 이 때문에 외부 입자의 결과로서 밸브 요소(36)가 들러붙을 가능성을 감소시킨다. 부분 그루브(70, 72)가 냉각수의 흐름의 일부 양이 중앙 보어(30)의 상단 부분 내로 그리고 이러한 이유로 그 내부의 바이어싱 스프링(50)과의 접촉을 허용할지라도, 중앙 보어(30)의 상단 부분 내로 유동하는 냉각수의 양은 바이어싱 스프링(50)을 열적으로 충격시키기에는 아직 부족하다. 부분 그루브(70, 72)의 포함은 다량의 입자가 냉각수 내에 존재하는 시스템에 노즐 조립체(10)가 일체화될 수 있는 적용에 특히 유리하다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 일반적인 적용에서, 노즐 조립체(10)가 상보적인 노즐 홀더(74)에 협동적으로 결합되어 있다. 위에 나타난 바와 같이, 노즐 조립체(10)를 포함하는 과열 저감기를 통과하는 증기의 열 사이클(thermal cycling)뿐만 아니라 높은 속도 수두는 잠재적으로 노즐 홀더(74) 내에서의 노즐 조립체의 느슨해짐으로 이어질 수 있으며, 이는 노즐 조립체(10)로부터 흐르는 냉각수의 분무 각도의 방향의 바람직하지 않은 변화를 야기할 수 있다. 노즐 홀더(74)에 대한 노즐 조립체(10)의 이러한 회전을 방지하기 위하여, 노즐 조립체(10)가 도 11에 도시된, 초기에 구부러지지 않은 상태의 탭 와셔(76)를 구비할 수 있다는 것이 예상된다. 탭 와셔(76)는 환형 구조를 가지며 그리고 그 주변 주위에 배치된, 다수의 반경 방향으로 연장된 탭(78)을 한정한다. 도 11로부터 명백한 바와 같이, 직경적으로 마주보는 한 쌍의 탭(78)은 나머지 탭(78)에 대하여 확장되어 있다.
노즐 조립체(10)와 함께 사용될 때, 원래 굽혀지지 않은 상태의 탭 와셔(76)는 노즐 하우징(12)의 부분을 넘어 나아가며 그리고 위에서 설명된 평면부(34)에 의하여 한정되고 이 평면부에 관하여 일반적으로 직교적으로 연장된 환형 숄더(80) 상에 얹혀진다. 그후, 노즐 홀더(74) 내로의 노즐 조립체(10)의 전진이 이루어지면, 서로에 대하여 지름적으로 반대인 관계로 노즐 홀더(74)의 외부 표면 내에 형성된 대응하는 쌍의 평면부(82) 각각을 따라서 그리고 각각에 대하여 실질적으로 동일 평면 관계로 부분적으로 연장되기 위하여, 탭 와셔(76)의 확장된 탭(78)은 도 10에 도시된 방식으로 절곡된다. 탭 와셔(76)의 나머지 탭(78) 중에서, 노즐 하우징(12)에 의하여 한정된 평면부(34)의 대응하는 평면부를 따라서 그리고 이 평면부에 관하여 실질적으로 동일 평면 관계로 연장되도록 하나 걸러의 탭(78)은 평면부(82)와 결합하는 탭과 반대 방향으로 절곡된다. 도 10에 도시된 구조로의 탭 와셔(76)의 굽힘은 노즐 홀더(74)에 대한 노즐 조립체(10)의 느슨해짐의 어떠한 회전을 효과적으로 방지한다. 이러한 맥락에서, 도 1 내지 도 9에는 도시되지 않았을지라도, 숄더(80)와 제 1 종단(14) 사이로 연장되는 하우징(12)의 외부 표면의 부분이 외부적으로 나선형이며, 이는 노즐 홀더(74)의 내부에 형성된 상보적인 나선부로의 노즐 조립체(10)의 나선 결합을 허용한다는 것이 고려된다. 이와 관련하여, 노즐 조립체(10)와 노즐 홀더(74)는 바람직하게는 나사 결합식으로 서로 연결되며, 이 연결의 느슨해짐은 위에서 언급된 탭 와셔(76)에 의하여 방지되고 그렇지 않으면 이 연결의 느슨해짐은 노즐 홀더(74)에 대한 노즐 조립체(10)의 회전에 의하여 용이해질 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참고하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 노즐 조립체(100)가 도시된다. 도 12에서, 닫힘 위치에 있는 노즐 조립체(100)가 도시되며, 이는 이하에서 보다 상세하게 설명된다. 위에서 설명된 노즐 조립체(10)와 동일하게, 노즐 조립체(100)는, 반드시 제한되지는 않지만, 프로브 형태의 과열 저감기와 같은 완열 장치로의 통합을 위하여 조정된다.
노즐 조립체(100)는 도 13에서 명확하게 도시된 노즐 하우징(112)을 포함한다. 노즐 하우징(112)은 일반적인 원통형 구조를 가지며, 그리고 도 13에 도시된 관점에서 보았을 때 제 1 상부 종단(114) 및 반대의 제 2 바닥 종단(116)을 갖는다. 노즐 하우징(112)은 대체적으로 환형 흐름 통로(118)를 더 한정한다. 흐름 통로(118)는 동일하게 구성된 3개의 아치형 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c)을 포함하며, 각 흐름 통로 부분은 약 120°의 간격에 걸쳐있다. 도 12에 도시된 관점에서 보았을 때 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c) 각각의 한 종단은 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114) 아래에 배치된 환형 숄더(119)로 연장된다. 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c) 각각의 반대 종단은 유체 챔버(120)와 유체적으로 연결되며, 여기서 유체 챔버 역시 노즐 하우징(112)에 의하여 한정되고 노즐 하우징의 바닥 종단(116)으로 연장된다. 유체 챔버(120)를 둘러싸는 노즐 하우징(112)의 바닥 종단(116)의 부분은 노즐 하우징(112)의 환형 안착 표면(122)을 한정하며, 그 사용은 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
노즐 하우징(112)은 관형의, 보통 원통형 외부 벽(124) 그리고 일 부분이 외부 벽(124) 내에 동축적으로 위치된 관형의, 보통 원통형 외부 벽(126)을 한정한다. 내부 벽(126)은 노즐 하우징(112)의 동일하게 구성된 3개의 스포크(128)에 의하여 외부 벽(124)에 일체적으로 연결되며, 여기서 스포크 자신들은 약 120°의 동일한 거리로 이격된 간격만큼 서로 떨어져 있다. 도 13에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 각 스포크(128)의 한 종단은 노즐 하우징(112)의 숄더(119)에서 종료되며, 각 스포크(128)의 반대 종단은 유체 챔버(120)에서 끝난다. 노즐 하우징(112)의 내부 벽(126)은 노즐 하우징의 중앙 보어(130)를 한정한다. 중앙 보어(130)는 노즐 하우징(112) 내에서 축 방향으로 연장되며, 여기서 중앙 보어(130)의 한 종단은 제 1 종단(114)에 배치되고, 반대 종단은 유체 챔버(120)에서 종료되지만 유체 챔버와는 유체적으로 연결된다. 노즐 하우징(112) 내에서의 중앙 보어(130)의 방향으로 인하여, 중앙 보어의 부분은 별도의 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c)에 의하여 집합적으로 한정된 환형 흐름 통로(118)로 둘러싸인다. 즉, 중앙 보어(130)는 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c) 내에 동심적으로 위치한다.
도 12에 도시된 관점에서 더 보여지는 바와 같이, 내부 벽(126)은 외부 벽(124)으로부터 돌출된 제 1 상부 부분 그리고 외부 벽(126) 내에 동심적으로 위치하고 따라서 외부 벽(126)으로 둘러싸인 제 2 하부 부분을 포함하며, 그리고 이러한 이유로 흐름 통로(118)는 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c)에 의하여 집합적으로 한정된다. 숄더(119)에 바로 인접한 연속적인 그루브 또는 채널(131)에 의하여 상부 부분이 제 2 부분으로부터 분리되듯이 상부 부분은 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114)을 한정한다.
노즐 조립체(100)에서, 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c) 각각은 외부 및 내부 벽(124, 126) 그리고 인접한 쌍의 스포크(128)에 의하여 집합적으로 한정되며, 유체 챔버(120)는 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114)을 한정하는 종단의 반대의 내부 벽(126)의 종단과 외부 벽(124)에 의하여 집합적으로 한정된다. 도 13으로부터 가장 명백한 바와 같이, 외부 벽(124)의 외부 표면의 한 부분은 다수의 평면부(134)를 한정하도록 형성되며, 이 평면부의 이용에 대해서는 이후에 상세하게 설명될 것이다. 노즐 조립체(100)에서, 위에서 설명된 구조적인 특징을 갖는 노즐 하우징(112)이 2009년 7월 23일자로 공개된, 발명의 명칭이 "직접 금속 레이저 소결 흐름 제어 요소"인 본 출원인의 미국특허공개 제2009/0183790호의 기술에 따른 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 공정으로 제조될 수 있다는 것이 고려되며, 본 명세서에서 이 기술이 참고적으로 설명된다. 대안적으로, 노즐 하우징(112)은 다이 캐스팅 또는 진공 인베스트먼트 캐스팅과 같은 주조 공정의 이용을 통하여 구성될 수 있다.
노즐 조립체(110)는 밸브 요소(136)를 더 포함하며, 이 밸브 요소는 노즐 하우징(112)에 이동 가능하게 접속되고 또한 닫힘 위치와 열림 또는 흐름 위치 사이에서 노즐 하우징에 대하여 축 방향으로 왕복적으로 이동 가능하다. 밸브 요소(136)는 밸브 몸체 또는 노즐 콘(138) 그리고 연장 밸브 스템(140)을 포함하며, 이 연장 밸브 스템은 노즐 콘(138)에 일체로 연결되고 노즐 콘으로부터 축 방향으로 연장된다. 노즐 콘(138)은 테이퍼진 외부 표면(142)을 한정한다. 밸브 요소(136)의 밸브 스템(140)은 균일하지 않은 외부 직경을 갖는다. 정확하게 말하면, 도 12에 도시된 관점에서 보았을 때, 노즐 콘(138)으로부터 가장 멀리 배치된 종단에 인접한 밸브 스템(140)의 상부 단부는 그 내부에 형성되고 그를 중심으로 연장된 연속적인 그루브 또는 채널(141)을 포함한다. 챔버(141)의 사용은 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다. 밸브 스템(140)의 최대 외부 직경은 중앙 보어(130)의 직경과 실질적으로 동일하지만, 이보다는 다소 작다.
노즐 조립체(100)에서, 밸브 요소(136)의 밸브 스템(140)은 중앙 보어(130)를 통하여 나아가 노즐 콘(138)은 유체 챔버(120) 내에 대부분 있게 된다. 보어(130)의 길이에 대하여 밸브 스템(140)은 노즐 콘(138)이 유체 챔버(120) 내에 있을 때, 밸브 스템(140)의 길이의 실질적인 부분이 내부 벽(126)으로부터, 그리고 이런 이유로 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114)으로부터 돌출되도록 길이를 갖는다.
노즐 조립체(100)는 나선형 바이어싱 스프링(150)을 더 포함하며, 이 바이어싱 스프링은 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114)에서 돌출된 밸브 스템(140)의 부분의 실질적인 부분을 둘러싼다. 바이어싱 스프링(150)은 노즐 조립체(100)의 노즐 차폐부(142) 내부에 있으며, 노즐 차폐부는 노즐 하우징(112), 특히 노즐 하우징의 내부 벽(126)의 제 1 부분에 이동 가능하게 부착된다. 노즐 차폐부(142)는 보통 원통형, 튜브형 형상을 갖는다. 도 12에 도시된 관점에서 보았을 때, 노즐 차폐부(142)는 일반적으로 원형 횡단면 구조를 가지며 말단부 또는 림(146)을 한정하는 측벽부(144)를 포함한다. 말단 림(148) 반대쪽의 측벽부(144)의 종단은 측벽부(144)에 대하여 내측으로 연장되고 내부 원주 표면(150)을 한정하는 환형 플랜지부(148)로 변환된다.
노즐 조립체(100)에서, 노즐 차폐부(142)는 노즐 하우징(112)과 밸브 스템(140)에 협동적으로 결합된다. 특히, 플랜지부(148)는 바람직하게는 상보적인 형상을 갖는 밸브 스템(140)의 채널(141) 내에 부분적으로 수용된다. 동시에, 노즐 하우징(112)의 내부 벽(126)의 제 1 부분은 말단 림(146)에 의하여 한정된 노즐 차폐부의 개방 종단을 통하여 노즐 차폐부(142)의 내부로 슬라이딩식으로 나아간다. 이와 관련하여, 측벽부(144)의 내부 직경은 내부 벽(126)의 제 1 부분의 외부 직경을 약간 초과하는 크기로 이루어지며, 따라서 측벽부와 내부 벽 사이의 미끄러짐 끼워 맞춤을 제공한다. 노즐 차폐부(142)가 노즐 하우징(112) 그리고 밸브 스템(140)에 대하여 이 방향을 취할 때, 바이어싱 스프링(150)은 제 1 종단(114)과 플랜지부(148) 사이에서 연장하는 밸브 스템(140)의 외부 표면의 부분을 둘러싼다. 이것과 관련하여, 또한 도 12에 도시된 관점에서 보여지는 것과 같이, 바이어싱 스프링(150)의 상부 종단은 플랜지부(148)의 내부 표면에 대하여 접촉되며, 그 반대인, 바이어싱 스프링(150)의 바닥 종단은 제 1 종단(114)에 대하여 접촉된다. 이와 같이, 바이어싱 스프링(150)은 노즐 차폐부(142)의 내부에서 노즐 차폐부(142)와 노즐 하우징(112) 사이에서 효과적으로 억류된다. 바이어싱 스프링(150)은 밸브 요소(136)를 도 12에 도시된 그의 닫힘 위치로 수직으로 바이어스시키기 위하여 작동한다. 이와 관련하여, 밸브 요소(136)가 닫힘 위치에 있을 때, 노즐 하우징(112)에 의하여 한정된 숄더(119)와 노즐 차폐부(142)의 말단 림(146) 사이에 갭이 한정된다. 아래에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 밸브 요소(136)가 그의 완전한 열림 위치로 작동할 때 밸브 하우징(112)에 대한 밸브 요소(136)의 노즐 콘(138)의 방향을 좌우하기 때문에 숄더(119)에 대한 말단 림(146)의 접촉은 밸브 조립체(100) 내에서의 기계적인 멈춤부로서의 기능을 수행한다. 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 다른 재료가 사용될 수 있을지라도, 노즐 하우징(112)과 바이어싱 스프링(150)의 바람직한 재료는 인코넬 718이다.
노즐 조립체(100)에서, 록킹 너트(162) 그리고 상보적인 한 쌍의 록 와셔(164)의 사용을 통하여 밸브 요소(136)는 노즐 하우징(112)과 노즐 차폐부(142)에 대한 협력적인 결합 상태를 유지한다. 도 12에서 보여진 바와 같이, 환형 록 와셔(164)는 노즐 차폐부(142)의 플랜지부(148)에서 수직적으로 돌출된 밸브 스템(140)의 부분을 걸쳐 나아가며, 그리고 플랜지부(148)에 의하여 한정된 외부 표면(65)과 록킹 너트(162) 사이에서 효과적으로 압축되고 그리고 억류된다. 이와 관련하여, 플랜지부(148)로부터 돌출된 밸브 스템(140)의 이 부분은 바람직하게는 외부에 나선부가 형성되며, 따라서 이 부분으로의 록킹 너트(162)의 나사 결합을 허용한다.
위에서 나타난 바와 같이, 노즐 조립체(100)의 밸브 요소(136)는 (도 12에 도시된) 닫힘 위치와 밸브 조립체(10)에 대응하는 도 3, 도 4 및 도 6에 도시된 것과 유사한 열림 또는 흐름 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능하다. 밸브 요소(136)가 그의 닫힘 위치 또는 그의 열림 위치에 있을 때, 바이어싱 스프링(150)이 노즐 차폐부(142)의 내부에 내에 가두어지거나 또는 억류되며, 따라서 바이어싱 스프링에 이에 의하여 덮여지거나 차폐된다. 밸브 요소(136)가 그의 닫힘 위치 또는 열림 위치에 있는지 여부에 상관없이, 내부 벽(126)의 상부 부분의 적어도 부분이 노즐 차폐부(142)의 내부에 유지하거나 있는다.
밸브 요소(136)가 그의 닫힘 위치에 있을 때, 노즐 콘(138)의 외부 표면(142)의 부분은 노즐 하우징(112), 특히 노즐 하우징의 외부 벽(124)에 의하여 한정된 상보적인 안착 표면(122)에 대하여 견고하게 안착된다. 동시에, 위에서 언급된 갭이 밸브 하우징(112)에 의하여 한정된 숄더(119)와 노즐 차폐부(142)의 말단 림(146) 사이에 한정된다. 노즐 차폐부(142)의 내부에 억류된 그리고 노즐 차폐부의 플랜지부(148)와 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114) 사이로 연장된 바이어싱 스프링(150)은 밸브 요소(136)를 그의 닫힘 위치로 수직적으로 바이어스시키는 방식으로 밸브 요소(136)에 대항하여 작용한다. 이와 관련하여, 바이어싱 스프링(150)은 노즐 하우징(112)으로부터 떨어진 방향으로 노즐 차폐부(142)를 수직적으로 바이어스시키며, 이는 결과적으로 밸브 스템(140)의 상보적인 채널(141) 내로의 플랜지부(148)의 부분적인 수용에 의하여 노즐 하우징(112)에 대하여 밸브 요소(136)를 그의 닫힘 위치로 바이어스시킨다.
노즐 조립체(100)에서, 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114)에 가장 가깝게 배치된 종단에서 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c) 각각으로 유입되며, 그후 흐름 통로 부분을 통하여 유체 챔버(120) 내로 흐른다. 밸브 요소(136)가 그의 닫힘 위치에 있을 때, 안착 표면(122)에 대한 노즐 콘(136)의 외부 표면(142)의 안착은 유체 챔버(120) 그리고 이러한 이유로 노즐 조립체(100) 밖으로의 유체의 흐름을 차단한다. 미리 정해진 한계치를 넘는 유체의 압력의 증가는 바이어싱 스프링(150)에 의하여 가해지는 바이어싱력을 효과적으로 극복하며, 따라서 닫힘 위치에서 열림 위치로의 밸브 요소(136)의 작동을 용이하게 한다. 특히, 도 12에 도시된 관점에서 볼 때, 바이어싱 스프링(150)의 압축은 노즐 하우징(112)에 대한 밸브 요소(136)의 하향 축방향 이동을 용이하게 한다. 위에서 지적된 바와 같이, 노즐 하우징(112)에 의하여 한정된 숄더(119)에 대한 노즐 차폐부(142)의 말단 림 (146)의 접촉에 의하여 밸브 요소(136)의 하향 축 방향 이동이 제한된다.
밸브 요소(136)가 그의 열림 위치에 있을 때, 안착 표면(122)을 한정하는 노즐 하우징(112)의 그 부분과 밸브 요소의 노즐 콘(138)은 유체 챔버(120)와 노즐 조립체(100)의 외부 사이에 집합적으로 환형 유출 개구를 한정한다. 노즐 콘(138)의 형상과 결합된 이러한 유출 개구의 형상은 노즐 조립체(100)로부터 흐르는 유체에 작은 방울 치수의 원뿔형 분무 패턴을 효과적으로 부여한다. 인식될 바와 같이, 바어어싱 스프링(150)에 의하여 가해지는 바이어싱 력을 극복하기 위하여 요구되는 임계점 이하의, 노즐 조립체(100)를 통하여 흐르는 유체의 압력 감소는 열림 위치에서 도 12에 도시된 바와 같은 닫힘 위치로의 밸브 요소(136)의 뒤로의 탄성 복귀를 용이하게 한다.
중요하게는, 노즐 조립체(100), 그리고 특히 그의 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c)과 유체 챔버(120)를 통한 유체 흐름은 수직적으로 중앙 보어(30)를 우회하며, 그리고 또한 노즐 차폐부의 내부에 있는 동일한 것에 의하여 바이어싱 스프링(150)에 직접적으로 영향을 미치는 것이 방지되고, 따라서 위에서 언급된 방식으로 노츨 차폐부(142)로 덮여진다. 따라서, 냉각수로 영향을 받을 때 물이 흐르지 않고 그리고 충격을 받지 않을 때 노즐 조립체(100)가 완전 증기 온도까지 가열될 때에도, 바이어싱 스프링(150)의 열 충격의 수준은 현저하게 감소될 것이며, 그로 인하여 바이어싱 스프링의 수명이 연장되고 스프링 절단의 발생이 최소화된다. 또한, 도 13으로부터 가장 명백한 바와 같이, 노즐 하우징(112)의 제 1 종단(114)에서의 흐름 통로 부분(118a, 118b, 118c)의 유입 종단은 만곡져 있으며, 이는 흐름 통로의 용량을 증가시킨다. 유입 종단의 이 형상은 노즐 하우징(112)의 구성을 용이하게 하기 위하여 위에서 설명된 DMLS 또는 주조 공정의 이용의 결과이다.
또한, 노즐 조립체(100)에서, 닫힘 위치에서 열림 위치로의 밸브 요소(136)의 이동은 위에서 설명된 방식으로 노즐 차폐부(142)의 림(146)에 대한 노즐 하우징(112)의 숄더(119)의 접촉에 의하여 기계적으로 제한된다. 밸브 요소(136)의 이동의 이 기계적인 제한은 바이어싱 스프링(150)을 꽉차게 압축시키는 위험을 제거하며 그리고 또한 바이어싱 스프링(150)에 가해지는 최대 응력 수준까지의 정밀한 제한의 실행을 허용하고, 그로 인하여 바이어싱 스프링의 라이프 사이클의 보다 정확한 계산을 허용한다. 또한, 노즐 조립체의 압력은 바이어싱 스프링(150)의 압축에 의하여 제한되지 않기 때문에 위에서 언급된 밸브 요소(136)의 이동의 기계적인 제한은 노즐 조립체(100)의 압력 제한을 실질적으로 증가시킨다. 이는 또한 보다 높은 압력 강하에서 기능하기 위하여 더 작은 치수의 노즐 조립체(100)를 구성하는 가능성을 제공하며 또한 보다 높은 압력 강하로 더 우수한 기본적인 무화(atomization)를 제공한다. 밸브 요소(136)의 이동의 기계적인 제한은 또한 노즐 조립체(100)의 흐름 특성의 조정을 허용하며, 바이어싱 스프링(150)의 선택을 통하여 크래킹 압력이 제어된다.
이제 도 14를 참고하면, 노즐 조립체(100)의 밸브 요소(136)가 그의 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서의 밸브 요소의 왕복 이동 동안에 밸브 요소(136)의 어떠한 바람직하지 않은 들러붙음을 방지하기 위하여 특별하게 맞추어진 부가적인 구조적 특징을 선택적으로 구비할 수 있다는 것이 고려된다. 특히, 밸브 요소(136)의 밸브 스템(140)이, 바람직하게는 미리 정해진 등거리로 이격된 간격으로 그의 외부 주변 표면에 형성되고 그리고 적어도 외부 주변 표면을 따라 연장된 일련의 긴 부분 그루브(170)를 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 도 14로부터 명백한 바와 같이, 부분 그루브(170)는 밸브 스템의 전체 주변을 둘러싸며 그리고 각 그루브는 밸브 스템(140)의 축에 대하여 간격을 두고 일반적으로 평행하게 연장된다. 그루브(170) 각각의 한 종단은 노즐 콘(138)에 인접하게 종료되며, 반대 종단은 밸브 스템(140)의 대략 중앙 영역에서 종료된다.
밸브 요소(136)가 (도 12에 도시된 바와 같은) 그의 닫힘 위치 또는 그의 열림 위치에 있을 때, 부분 그루브(70)는 밸브 요소(136)와 노즐 하우징(112)의 내부 벽(126) 사이의 접촉 면적을 효과적으로 줄이며, 이 때문에 외부 입자의 결과로서 밸브 요소(136)가 들러붙을 가능성을 감소시킨다. 부분 그루브(70)가 냉각수의 흐름의 일부 양이 노즐 차폐부(142)의 내부로 그리고 이러한 이유로 그 내부의 바이어싱 스프링(150)과의 접촉을 허용할지라도, 노즐 차폐부(142) 내로 유동하는 냉각수의 양은 바이어싱 스프링(150)을 열적으로 충격시키기에는 아직 부족하다. 부분 그루브(170)의 포함은 다량의 입자가 냉각수 내에 존재하는 시스템에 노즐 조립체(100)가 일체화될 수 있는 적용에 특히 유리하다.
일반적인 적용에서, 노즐 조립체(100)가 도 10에 도시된 상보적인 노즐 홀더(74)에 협동적으로 결합되어 있다. 노즐 조립체(100)를 포함하는 과열 저감기를 통과하는 증기의 열 사이클(thermal cycling)뿐만 아니라 높은 속도 수두는 잠재적으로 노즐 홀더(74) 내에서의 노즐 조립체의 느슨해짐으로 이어질 수 있으며, 이는 노즐 조립체(100)로부터 흐르는 냉각수의 분무 각도의 방향의 바람직하지 않은 변화를 야기할 수 있다. 노즐 홀더(74)에 대한 노즐 조립체(100)의 이러한 회전을 방지하기 위하여, 노즐 조립체(100)가 도 10 및 도 11에 도시된 그리고 위에 설명된 탭 와셔(76)를 구비할 수 있다는 것이 예상된다. 노즐 조립체(100)와 함께 사용될 때, 원래 굽혀지지 않은 상태의 탭 와셔(76)는 노즐 하우징(112)의 부분을 넘어 나아가며 그리고 위에서 설명된 평면부(134)에 의하여 한정되고 이 평면부에 관하여 일반적으로 직교적으로 연장된 환형 숄더(80) 상에 얹혀진다. 그후, 노즐 홀더(74) 내로의 노즐 조립체(100)의 전진이 이루어지면, 서로에 대하여 지름적으로 반대인, 노즐 홀더(74)의 외부 표면 내에 형성된 대응하는 쌍의 평면부(82) 각각을 따라서 그리고 각각에 대하여 실질적으로 동일 평면 관계로 부분적으로 연장되기 위하여, 탭 와셔(76)의 넓은 탭(78)은 절곡된다. 탭 와셔(76)의 나머지 탭(78) 중에서, 노즐 하우징(112)에 의하여 한정된 평면부(134)의 대응하는 평면부를 따라서 그리고 이 평면부에 관하여 실질적으로 동일 평면 관계로 연장되도록 하나 걸러의 탭(78)은 평면부(82)와 결합하는 탭과 반대 방향으로 절곡된다. 도 10에 도시된 구조로의 탭 와셔(76)의 굽힘은 노즐 홀더(74)에 대한 노즐 조립체(100)의 느슨해짐의 어떠한 회전을 효과적으로 방지한다. 이러한 맥락에서, 숄더(80)와 제 1 종단(114) 사이로 연장되는 하우징(112)의 외부 표면의 부분이 외부적으로 나선형이며, 이는 노즐 홀더(74)의 내부에 형성된 상보적인 나선부로의 노즐 조립체(100)의 나선 결합을 허용한다는 것이 고려된다. 이와 관련하여, 노즐 조립체(100)와 노즐 홀더(74)는 바람직하게는 나사 결합식으로 서로 연결되며, 이 연결의 느슨해짐은 위에서 언급된 탭 와셔(76)에 의하여 방지되고 그렇지 않으면 이 연결의 느슨해짐은 노즐 홀더(74)에 대한 노즐 조립체(100)의 회전에 의하여 용이해질 수 있다.
본 설명은 본 발명의 예시적인 실시예를 제공한다. 본 발명의 범위는 예시적인 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 본 명세서에 의하여 명확하게 제공되든지 또는 본 명세서에 의하여 암시되든지 본 설명을 고려하여, 구조, 규격, 재료의 종류 및 제조 공정의 변형과 같은 다양한 변형이 본 기술 분야의 지식을 가진 자에 의하여 실행될 수 있다.

Claims (20)

  1. 냉각수를 분사하도록 구성된, 과열 저감 장치를 위한 노즐 조립체에 있어서,
    안착 표면을 한정하고 그리고 내부를 통하여 연장된 흐름 통로를 갖는 노즐 하우징;
    노즐 하우징에 이동 가능하고 부착되고, 노즐 하우징에 대하여 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능한 밸브 요소;
    노즐 하우징에 이동 가능하게 부착되고 그리고 밸브 요소에 협동적으로 결합되어 그 이동이 밸브 요소의 동시 이동을 용이하게 하는 노즐 차폐부; 및
    노즐 차폐부 내에 배치되며 노즐 차폐부에 협동적으로 결합되고, 밸브 요소를 닫힘 위치로 수직으로 바이어스시키도록 작동되는 바이어싱 스프링을 포함하되,
    밸브 요소가 닫힘 위치에 있을 때 유체 통로를 통한 그리고 노즐 조립체 밖으로의 유체 흐름을 차단하는 방식으로 밸브 요소의 한 부분은 안착 표면에 대하여 안착되며, 노즐 하우징과 밸브 요소의 부분은 밸브 요소가 열림 위치에 있을 때 흐름 통로를 통한 그리고 노즐 조립체 밖으로의 유체 흐름을 용이하게 하는 유출 개구를 총괄적으로 한정하며,
    노즐 차폐부는 그 내부에 배치된 바이어싱 스프링이 흐름 통로 내로 유동하는 냉각수의 직접적인 부딪힘으로부터 보호되도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 노즐 하우징은 안착 표면에 의하여 둘러싸이고 흐름 통로와 유체적으로 연결된 유체 챔버를 한정하며, 그리고 유체 통로는 밸브 요소의 적어도 부분을 부분적으로 둘러싸는 일반적으로 환형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 흐름 통로는 3개의 별도의 흐름 통로 부분을 포함하며, 각 흐름 통로 부분은 유체 챔버와 유체적으로 연결되고 120°의 원주 간격에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체
  4. 제2항에 있어서, 노즐 하우징은,
    외부 벽; 및
    외부 벽에 대하여 동심적으로 위치하며, 유체 챔버와 유체적으로 연결된 중앙 보어를 한정하는 내부 벽을 포함하되,
    흐름 통로와 유체 챔버 각각은 외부 벽과 내부 벽의 부분에 의하여 총괄적으로 한정되고, 밸브 요소의 부분은 중앙 보어 내에 있는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체
  5. 제4항에 있어서, 밸브 요소는,
    밸브 요소가 닫힘 위치에 있을 때 안착 표면에 대하여 안착되며, 밸브 요소가 열림 위치에 있을 때 유출 개구를 부분적으로 한정하는 노즐 콘; 및
    노즐 콘으로부터 중앙 보어를 통하여 축 방향으로 연장하는 긴 밸브 스템을 포함하되,
    밸브 스템의 부분은 노즐 차폐부 내로 연장되고 바이어싱 스프링으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 노즐 조립체
  6. 제5항에 있어서,
    노즐 하우징의 내부 벽은 환형 숄더를 한정하며,
    노즐 차폐부는 말단 림을 한정하되, 말단 림은 밸브 요소가 열림 위치에 있을 때 숄더에 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  7. 제5항에 있어서, 밸브 요소의 밸브 스템의 부분은 그 내부에 형성된 다수의 부분 그루브(debris groove)를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체
  8. 냉각수를 분사하도록 구성된, 과열저감 장치를 위한 노즐 조립체에 있어서,
    내부를 통하여 연장된 흐름 통로를 갖는 노즐 하우징;
    노즐 하우징에 이동 가능하게 부착되며 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서 노즐 하우징에 대하여 선택적으로 이동 가능한 밸브 요소; 및
    노즐 하우징에 이동 가능하게 부착되고 그리고 밸브 요소에 협동적으로 결합되어 그 이동이 밸브 요소의 동시 이동을 용이하게 하는 노즐 차폐부; 및
    노즐 차폐부 내에 배치되고, 노즐 차폐부에 협동적으로 결합되며, 밸브 요소를 닫힘 위치로 수직적으로 바이어스시키도록 작동하는 바이어싱 스프링을 포함하되,
    노즐 차폐부는 그 내부에 배치된 바이어싱 스프링이 흐름 통로 내로 유동하는 냉각수의 직접적인 부딪힘으로부터 보호되도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 노즐 하우징은 흐름 통로와 유체적으로 연결된 유체 챔버를 한정하며, 그리고 유체 통로는 밸브 요소의 적어도 부분을 부분적으로 둘러싸는 일반적으로 환형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 노즐 하우징은,
    외부 벽; 및
    외부 벽에 대하여 동심적으로 위치하며, 유체 챔버와 유체적으로 연결된 중앙 보어를 한정하는 내부 벽을 포함하되,
    흐름 통로와 유체 챔버 각각은 외부 벽과 내부 벽의 부분에 의하여 총괄적으로 한정되고, 밸브 요소는 중앙 보어를 통하여 연장된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 밸브 요소는,
    노즐 콘; 및
    노즐 콘으로부터 중앙 보어를 통하여 축 방향으로 연장되는 긴 밸브 스템을 포함하며,
    밸브 스템의 부분은 노즐 차폐부 내에서 연장되고 그리고 바이어싱 스프링으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 노즐 하우징의 내부 벽은 환형 숄더를 한정하며, 노즐 차폐부는 말단 림을 한정하되, 말단 림은 밸브 요소가 열림 위치에 있을 숄더와 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  13. 제11항에 있어서, 밸브 요소의 밸브 스템의 부분은 그 내부에 형성된 다수의 부분 그루브를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  14. 냉각수를 분사하도록 구성된, 과열저감 장치를 위한 노즐 조립체에 있어서,
    외부 벽 및 외부 벽 내에 동심적으로 위치하고 중앙 보어를 한정하는 내부 벽을 갖는 노즐 하우징:
    노즐 하우징에 이동 가능하게 부착되며 그리고 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서 노즐 하우징에 대하여 선택적으로 이동 가능한 밸브 요소;
    노즐 하우징에 배치되며 밸브 요소에 협동적으로 결합된 바이어싱 스프링; 및
    밸브 스템에 협동적으로 결합되며 그리고 밸브 요소가 닫힘 위치와 열림 위치에 있을 때 중앙 보어 내에 부분적으로 있는 노즐 가이드 너트를 더 포함하되,
    바이어싱 스프링은 노즐 가이드 너트와 내부 벽의 부분들에 접촉하고 그리고 이 부분들 사이에서 연장되며,
    노즐 하우징은 그 내부에 배치된 바이어싱 스프링이 노즐 하우징을 통하여 유동하는 냉각수의 직접적인 부딪힘으로부터 보호되도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 노즐 하우징은,
    노즐 하우징을 통하여 연장하는 흐름 통로; 및
    흐름 통로와 유체적으로 연결된 유체 챔버를 더 포함하되,
    중앙 보어는 유체 챔버와 유체적으로 연결되고; 흐름 통로와 유체 챔버 각각은 외부 벽과 내부 벽에 의하여 총괄적으로 한정되며, 바이어싱 스프링과 밸브 요소의 부분은 중앙 보어 내에 있는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 밸브 요소는,
    노즐 콘; 및
    노즐 콘으로부터 통하여 축 방향으로 연장되는 긴 밸브 스템을 포함하며,
    밸브 스템의 부분은 바이어싱 스프링으로 둘러싸이며, 노즐 하우징의 중앙 보어 내에 있는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    노즐 하우징의 내부 벽은 내부 벽에 의하여 한정된 중앙 보어의 한 종단을 둘러싸는 말단 림을 한정하며,
    노즐 가이드 너트는 환형 숄더를 한정하되, 환형 숄더는 밸브 요소가 열림 위치에 있을 때 내부 벽의 말단 림과 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 조립체
  19. 제18항에 있어서, 밸브 요소의 밸브 스템은,
    반경 방향으로 연장된 제1 플랜지 부분; 및
    제1 플랜지 부분과 이격된 관계로 배치된, 반경 방향으로 연장된 제2 플랜지 부분을 포함하며,
    바이어싱 스프링은 밸브 스템의 제1 플랜지 부분과 제2 플랜지 부분 사이에서 밸브 스템을 둘러싸며, 노즐 가이드 너트는 제1 플랜지 부분에 접촉하는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
  20. 제19항에 있어서,
    중앙 보어는 제1 직경을 갖는 제1 부분 및 유체 챔버로 연장되고 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 부분을 포함하며,
    밸브 요소가 그의 닫힘 위치 및 열림 위치에 있을 때 바이어싱 스프링과 노즐 가이드 너트의 부분은 중앙 보어의 제1 부분 내에 있고; 그리고
    밸브 요소가 그의 닫힘 위치 및 열림 위치에 있을 때 밸브 스템의 제 2 플랜지 부분은 적어도 부분적으로 중앙 보어의 제2 부분 내에 있는 것을 특징으로 하는 노즐 조립체.
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