KR101800947B1

KR101800947B1 - 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체

Info

Publication number: KR101800947B1
Application number: KR1020157028242A
Authority: KR
Inventors: 마르코 마스트로비토
Original assignee: 콘트롤 컴퍼넌츠 아이엔씨
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2017-11-23
Also published as: EP2969232A1; EP2969232B1; US9492829B2; EP2969232A4; KR20150131135A; US20140252125A1; WO2014163810A1

Abstract

본 발명에 따르면, 스팀 과열 제거 또는 과열 저감 장치를 위한 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체가 제공된다.노즐 조립체는 두 개의 작고, 스프링이 수용된 노즐을 구비하는 노즐 홀더를 포함하는데, 각각의 노즐은 종래에 알려진 노즐의 설계와 비교할 때, 콘 각도가 감소된(예를 들어, 약 60°) 스프레이 패턴을 제공하도록 적용된다. 두 개의 노즐은 노즐 홀더 내에 배치되는데, 노즐에 의해 발생하는 스프레이 패턴이 과열 제거 또는 과열 저감 장치에 통합된 노즐 조립체를 갖는 과열 제거 또는 과열 저감 장치 내에서 스팀의 흐름에 효율적으로 경사지게 되도록 그 축이 나뉘게 배치된다.

Description

멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체 {Multi-spindle spray nozzle assembly}

본 발명은 일반적으로 스팀 과열 제거기 또는 과열 저감기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스팀 과열 제거 또는 과열 저감 장치를 위해 특별히 구성된 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체에 관한 것이다. 노즐 조립체는 두 개의 작고, 스프링이 수용되는 노즐을 구비하는 노즐 홀더를 특징으로 갖는데, 각각의 노즐은 종래에 알려진 노즐의 설계와 비교할 때, 콘 각도가 감소된(예를 들어, 약 60°) 스프레이 패턴을 제공하도록 적용된다. 두 개의 노즐은 노즐 홀더 내에 배치되는데, 노즐에 의해 발생하는 스프레이 패턴이 스팀의 흐름에 접속되는 노즐 조립체를 갖는 과열 제거 장치 내에서 스팀의 흐름에 효율적으로 경사지게 되도록 그 축이 나뉘게 배치된다.

많은 산업 시설들은 주어진 압력에서의 포화 온도보다 더 높은 온도를 갖는 과열 스팀으로 작동한다. 과열 스팀은 터빈이나 다른 후속 구성들을 손상시킬 수 있기 때문에, 스팀의 온도를 제어할 필요가 있다. 과열 제거는 과열 스팀의 온도를 더 낮은 온도로 감소시켜, 시스템이 의도한 바대로 작동되게 하고, 시스템이 보호되도록 보장하며, 미리 정해진 작동 온도 설정점으로부터 의도치 않게 벗어나는 것을 바로잡는 프로세스와 관련된다. 이때, 최종적인 스팀 온도를 정교하게 제어하는 것은 종종 스팀 발생 사이클의 안전과 효율적인 작동을 위해 중요하다.

스팀 과열 제거기 또는 과열 저감기는 스팀 파이프를 관통하여 지나가는 과열 스팀의 흐름으로 냉각수를 분무함으로써 과열 스팀의 온도를 낮출 수 있다. 예로써, 과열 저감기는 고압 하에서 주된 과열 제거기와 부차적인 과열 제거기 사이의 열 회수 스팀 발생기와 재가열 라인에서 종종 사용된다. 몇몇 설계에 있어서, 과열 저감기는 최종적인 과열 단계 후에 추가되기도 한다. 냉각수가 과열 스팀의 흐름으로 분무되면, 냉각수는 과열 증기와 혼합되어 증발되면서, 스팀으로부터 열 에너지를 뽑아가 온도를 낮춘다.

종래에 알려진 유명한 한 과열 저감기의 설계는 복수의(일반적으로 다섯 개의) 노즐 조립체를 포함하는데, 노즐 조립체는 서로에 대해 간격을 두되 일정한 거리로 이격되어 스팀 파이프에 대해 원주 방향으로 배치된다. 각각의 노즐 조립체는 단일이며 일반적으로 원뿔형 스프레이 패턴인 냉각수를 제공하도록 적용되는데, 냉각수는 스팀 파이프의 축에 일반적으로 수직한 방향에서 스팀의 흐름으로 도입된다. 종래에 알려진 유명한 다른 과열 저감기의 설계는 탐침형 과열 저감기인데, 일반적으로 스팀 파이프의 축을 따르는 방향에서 스팀의 흐름으로 냉각수를 분무하도록 배치된 하나 이상의 노즐 조립체를 포함한다.

과열 저감기를 통합하는 이들 시스템에서 가장 흔하게 당면하는 문제점 중 하나는 과열 저감기가 부적절하게 작동한 결과, 원치 않는 물이 스팀 라인이나 파이프에 더해지거나, 과열 저감기의 노즐 조립체가 누설 밀봉을 유지하지 못한다는 것이다. 과열 저감기가 스팀 파이프로 주입되는 물의 흐름을 제어하지 못하는 것은 종종 열 충격으로부터 하드웨어와 파이핑이 손상되는 결과를 낳으며, 심한 경우에는 파이핑 엘보우와 과열 저감기에 후속되는 다른 시스템 구성을 부식시키는 것으로 알려져 있다. 많은 적용예에 있어서, 스팀 파이프에는 과열 저감기의 스프레이 노즐 조립체나 조립체들에 인접하게 배치된 내부 열 라이너가 장착된다. 라이너는 스팀 파이프의 뜨거운 내면을 타격하면서 충돌하는 물방울로부터 발생할 수 있는 열 충격으로부터 고온의 스팀 파이프를 보호하기 위한 것이다. 다만, 워터 빌드업(water buildup)은 스팀 파이프의 라이너에서의 부식, 열 응력 및/또는 응력 부식 균열을 일으킬 수도 있으며, 이는 구조적 파괴를 야기한다.

과열 저감기의 어떤 노즐 조립체의 기능성과 관련하여, 만약 냉각수가 아주 미세한 물방울이나 안개로 과열 스팀 파이프에 분무된다면, 냉각수와 과열 스팀의 혼합은 스팀의 흐름을 통해 더 균일해진다. 한편, 만약 냉각수가 스트리밍 패턴(streaming pattern)으로 과열 스팀 파이프에 분무된다면, 냉각수의 증발은 아주 약해진다. 게다가, 냉각수의 스트리밍 스프레이(streaming spray)는 전형적으로 과열 증기의 흐름을 관통하여 지나가, 스팀 파이프의 내벽이나 라이너에 충돌하여, 앞서 설명한 이유로 바람직하지 않은 워터 빌드업의 결과를 낳을 것이다. 다만, 만약 아주 작은 방울 크기에 의한 결과로 의도된 것으로서, 과열 스팀에 노출되는 냉각수 스프레이의 표면적이 넓어지면, 증발 효율은 매우 증가한다. 더욱이, 냉각수와 과열 스팀의 혼합은 균일한 기하학적 패턴으로 스팀 파이프에 냉각수를 분무하여, 냉각수가 스팀의 흐름 전반에 균일하게 분포되는 효과로써 향상될 수 있다. 반대로, 균일하지 않은 스프레이 패턴의 냉각수는 과열 스팀의 흐름 전반에 온도 감소를 균등하지 않고 제대로 제어되지 못하게 하는 결과를 낳을 것이다. 이때, 냉각수 스프레이가 과열 스팀의 흐름 내에서 효과적으로 증발하지 못하는 것은 스팀 파이프 내에서 냉각수를 축적시키는 결과를 낳을 수도 있다. 이렇게 축적된 냉각수는 결국 물과 과열 스팀 사이에서 균일하지 않은 열 교환으로 증발하여, 온도 감소를 제대로 제어되지 못하게 하는 결과를 낳을 것이다.

게다가, 많은 적용예에서의 사용 요건은 과열 저감기 그 자체의 부담이 과하게 크며, 종종 파손되는 결과를 낳는다. 보다 구체적으로, 많은 적용예에서, 노즐 조립체를 포함하는 과열 저감기의 다양한 구조적 특징들은 이를 관통하여 흐르는 스프레이 워터 없이 연장된 기간 동안 높은 스팀 온도로 유지될 것이며, 비교적 차가운 스프레이 워터에 의해 급랭되었을 때 열 충격을 받기 쉽게 될 것이다. 이때, 전형적인 손상은 노즐 조립체에서의 스프링 파손과 밸브 스템이 끼이는 것을 포함한다. 과열 저감기를 지나는 스팀의 고속 수두뿐만 아니라 열적 사이클링은 노즐 조립체를 잠재적으로 헐겁게 할 수도 있으며, 이는 스프레이 각도의 방향을 바람직하지 않도록 변화시키는 결과를 낳는다.

앞서 강조된 종래에 알려진 과열 저감기의 설계 중에서, 스프레이 노즐 조립체가 스팀 파이프 주변에 둘레 방향으로 장착되는 전자는 일반적으로 탐침형 과열 저감기보다 많은 이점을 제공하는 것으로 보여진다. 이들 이점은 열 충격에 노출되는 노즐의 리스크가 감소되고, 스팀의 흐름에 비해 비교적 빠른 속도를 가지며 주입되는 물에 의한 부차적인 원자화가 효율적으로 되며, 스팀의 흐름의 단면적상에서 스프레이의 분포가 고르게 되고, 방울의 증발을 향상시키는 난류를 증가시키는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 스프레이 노즐 조립체를 스팀의 경로 밖으로 유지시키는 것은 열 충격을 감소시키고, 과열 저감기를 가로지르는 스팀의 수두 손실을 최소화하며, 높은 벤딩 모멘트 및/또는 진동의 결과인 탐침의 파손의 리스크를 더 감소시킨다. 이와 관련하여, 스프레이 조립체 또는 조립체들이 스팀의 흐름 내에 존재하는 탐침형 과열 저감기에서, 열적 사이클링은 종종 노즐 홀더와 노즐 그 자체와 같은 중요 구성에서 피로와 열적 균열을 야기한다.

다양한 과열 제거 장치들이 앞서 언급한 필요성들을 다루기 위해 종래 기술로 개발되어왔다. 이러한 종래 기술의 장치들은 출원인의 (명칭이 과열 제거기 노즐인)미국 특허 번호 6,746,001, (명칭이 압력 블라스트 프리-필리밍(pressure blast pre-filming) 스프레이 노즐인)7,028,994, (명칭이 과열 제거기 노즐인)7,654,509, (명칭이 압력 블라스트 프리-필리밍 스프레이 노즐인)4,850,149 및 2012년 10월 3일에 접수된 (명칭이 고온의 과열 저감기를 위한 개선된 노즐 설계인)미국 특허 출원 번호 13/644,049에서 개시되고, 여기에서 인용되는 개시들을 포함한다. 본 발명은 이들 종래 기술 및 다른 종래 기술의 해결책의 개선안을 제시하고, 비교적 적은 구성으로 단순하게 구성되며, 최소한의 유지 보수만 필요로 하고, 무엇보다도 그에 의해 대체적으로 균일하게 분포되게 발생하는 스프레이 패턴의 냉각수가 스팀의 온도를 감소시키기 위해 과열 제거 장치 내에서 과열 스팀의 흐름에 효율적으로 경사지게 하면서 스핀들이 "끼이는 것"을 방지하도록 특별히 적용된 스팀 과열 제거 또는 과열 저감 장치를 위한 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체를 제공한다. 본 발명의 다양한 신규의 특징들은 아래에서 더 상세하게 논할 것이다.

본 발명에 따르면, 일반적으로 균일하게 분포된 스프레이 패턴으로 냉각수를 과열 스팀의 흐름으로 분무하도록 작동하는, 개선된 과열 저감기를 위한 스프레이 노즐 조립체가 제공된다. 노즐 조립체는 두 개의 작고, 스프링이 수용된 노즐을 구비하는 노즐 홀더를 포함하는데, 각각의 노즐은 종래에 알려진 노즐의 설계와 비교할 때, 콘 각도가 감소된(예를 들어, 약 60°) 스프레이 패턴을 제공하도록 적용된다. 두 개의 노즐은 노즐 홀더 내에 배치되는데, 노즐에 의해 발생하는 스프레이 패턴이 과열 제거 또는 과열 저감 장치에 통합된 노즐 조립체를 갖는 과열 제거 또는 과열 저감 장치 내에서 스팀의 흐름에 효율적으로 경사지게 되도록 그 축이 나뉘게 배치된다.

노즐 조립체의 각각의 노즐은 노즐 하우징 및 노즐 하우징에 이동할 수 있게 접속되는 밸브 요소 또는 스핀들을 포함한다. 밸브 핀틀 또는 밸브 플러그로도 흔히 불리는 스핀들은 노즐 하우징을 관통하여 연장되고, 폐쇄 위치와 개방(흐름) 위치 사이에서 축 방향으로 이동할 수 있다. 노즐 하우징은 일반적으로 고리형의 유로를 한정한다. 유로는 세 개의 동일하게 형성되며 아치형인 유로부를 포함하는데, 각각의 유로부는 약 120°의 간격으로 퍼져있으나, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다른 급수 구성도 고려된다. 각각의 유로부의 일단은 갤러리로 연장되는데, 갤러리는 노즐 하우징에 의해 한정되고 노즐 하우징의 제1단(상단)으로 연장된다. 각각의 유로부의 반대쪽 단은 유체 챔버와 유체 연통하는데, 유체 챔버 역시 노즐 하우징에 의해 한정되고 제1단에 대해 반대쪽에 배치되는 노즐 하우징의 제2단(하단)으로 연장된다. 유체 챔버를 둘러싸는 노즐 하우징의 제2단의 일부는 노즐 조립체의 착좌면을 한정한다. 노즐 하우징은 중심 보어를 더 한정하는데, 중심 보어는 제1단으로부터 축 방향으로 연장되고 개별적인 유로부에 의해 전체적으로 한정되는 고리형의 유로에 의해 둘러싸이는 것으로, 즉 중심 보어는 유로부 내에서 동심으로 배치된다. 중심 보어 중 노즐 하우징의 제1단으로 연장되는 단에 반대쪽 단은 유체 챔버에서 끝난다.

스핀들은 노즐 콘과, 노즐 콘에 일체로 연결되어 축 방향으로 연장되는 연장 스템을 포함한다. 예시적인 노즐 콘은 아치형이며 볼록한 외면을 갖고, 톱니 모양 또는 물결 모양의 말단 테두리를 한정한다. 다만, 둥근 말단 테두리나 날카로운 말단 테두리를 갖는 노즐 콘 또는 아치형이라기보다는 직선형인 외면을 갖는 노즐 콘과 같이, 구체적인 적용에 따라 사용하기에 적절한 다른 형상일 수 있다. 스템은 노즐 하우징의 중심 보어를 관통하여 나아간다. 바이어싱(biasing) 스프링은 밸브 스템의 일부를 둘러싸고, 평상시에 밸브 요소를 폐쇄 위치로 치우치게 한다. 바이어싱 스프링은 갤러리 내에서 연장되고, 일단은 노즐 하우징에 인접하며, 반대쪽 단은 스템의 말단부에 협력하여 맞물린 리텐션 칼라에 인접한다.

노즐 조립체에서, 노즐 홀더는 노즐 홀더의 중공 내부로 냉각수를 흐르게 하는 과열 저감기의 밸브의 개구로 냉각수원에 유체 연통한다. 냉각수는 초기에 노즐 조립체의 각각의 노즐의 갤러리로 동시에 유입된다. 냉각수는 해당하는 노즐 하우징의 제1단에서 갤러리로부터 각각의 유로부로 흘러서, 유체 챔버로 흐른다. 해당하는 스핀들이 폐쇄 위치에 있을 때, 노즐 콘의 외면의 일부는 해당하는 노즐 하우징에 의해 한정되는 착좌면에 착좌되어, 유체가 유체 챔버 및 노즐로부터 흘러나오는 것을 막는다. 유체의 압력을 미리 정해진 기준치 이상으로 증가시키는 것은 바이어싱 스프링에 의해 가해지는 바이어싱 힘을 효과적으로 극복하여, 스핀들을 폐쇄 위치에서 개방 위치로 작동되게 한다. 스핀들이 개방 위치에 있을 때, 노즐 콘 및 착좌면을 한정하는 해당하는 노즐 하우징의 일부는 전체적으로 유체 챔버와 노즐 조립체의 외부 사이에서 고리형의 유출구를 한정한다. 스핀들의 노즐 콘의 모양과 연계되는 유출구의 모양은 노즐 조립체의 각각의 노즐로부터 흐르는 유체에 작은 방울 크기의 원뿔형 스프레이 패턴을 효과적으로 가한다. 각각의 노즐의 노즐 하우징은 스핀들이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 부드럽고 정밀하게 움직이도록 하는 크기와 형상을 갖는 하나 이상의 가이드면을 중심 보어가 한정하도록 형성될 수 있다.

과열 제거기나 과열 저감기에 통합되는 본 발명의 멀티-스핀들 노즐 조립체를 포함하도록 제작된 어떠한 과열 제거기나 과열 저감기의 경우, 이러한 과열 제거기나 과열 저감기는 약 120°의 간격으로 스팀 파이프에 대해 원주 방향으로 이격된 세(3) 개의 이러한 멀티-스핀들 노즐 조립체를 포함할 것으로 고려된다. 이와 관련하여, 각각의 노즐 조립체에 의해 발생하는 120°의 합성 스프레이 콘을 만드는 약 60°의 스프레이 콘을 제공하는 각각의 노즐 조립체의 각각의 노즐로써, 스팀 파이프의 전체적인 단면은 알려진 비탐침형 과열 제거기 또는 과열 저감기의 설계와 비교할 때, 감소된 개수의 노즐 조립체에 의해 덮일 수 있다. 보다 구체적으로, 각각의 노즐 조립체에 의해 발생하는 합성의 120° 스프레이 콘은 스팀 파이프의 단면적을 덮는데 사용되는 노즐의 개수를 감소시키고, 다섯 개의 일반적인 노즐 대신에 세 개의 본 발명의 듀얼 스핀들 노즐 조립체를 사용할 수 있게 하여, 기계 가공, 조립, 용접, 용접 후 열처리 및 비파괴 검사 비용을 절약하게 한다. 또한, 각각의 노즐 홀더 내에서 하나의 큰 노즐 대신에 두 개의 작은 노즐을 사용하는 것은 재료비의 절약을 제공하고, 각각의 노즐 조립체 내에서, 최대 응력이 약 45%까지 감소되는 더 효율적인 스프링을 사용할 수 있게 하기도 한다.

더욱이, 각각의 노즐에 의해 발생하는 약 60°로 노즐 콘 각도가 감소된 스프레이 콘이 스팀의 흐름에 경사지게 되도록 노즐 홀더를 형성하며 그에 노즐을 부착하는 것은 부차적인 원자화 성능을 향상시키고, 부차적인 브레이크업(breakup)의 효율을 증대시킨다. 또한, 상기 경사지게 되도록 하는 것은 스팀 파이프 내에서 플룸(plume) 집중의 균일성에 이점을 제공한다. 따라서, 본 발명의 노즐 조립체는 스팀 파이프 내로 주변에서 주입하기 위한 비대칭 스프레이 플룸을 소개한다.

본 발명은 다음의 상세한 설명을 참조하여 도면과 함께 읽었을 때 가장 잘 이해된다.

본 발명의 다른 특징뿐만 아니라 이들 특징은 도면을 참조함으로써 더 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 노즐 조립체를 아래에서 바라본 부분 사시도로, 스핀들이 폐쇄 위치에 있는 것을 묘사한다.
도 2는 도 1에 나타난 노즐 조립체를 위에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타난 노즐 조립체의 노즐 홀더를 아래에서 바라본 부분 사시도로, 노즐 홀더는 노즐 홀더에 부착되는 노즐 조립체의 노즐이 없는 상태로 묘사된다.
도 4는 노즐 홀더 내에서 제거된 노즐 조립체의 노즐을 위에서 바라본 사시도로, 노즐은 노즐 홀더에 부착되었을 때와 상응하는 방향에 있는 것으로 묘사된다.
도 5는 본 발명의 노즐 조립체의 노즐 중 하나의 단면도로, 스핀들이 폐쇄 위치에 있는 것을 묘사한다.
도 6은 본 발명의 노즐 조립체의 노즐 중 하나의 단면도로, 스핀들이 개방 위치에 있는 것을 묘사한다.
도 7은 본 발명의 노즐 조립체의 노즐 중 하나의 노즐 하우징을 위에서 바라본 사시도이다.
도 8은 도 7에 나타난 노즐 하우징의 단면도이다.
도 9은 본 발명의 노즐 조립체의 노즐 중 하나의 스핀들을 위에서 바라본 부분 사시도이다.
도 10은 본 발명의 노즐 조립체의 노즐 중 하나의 스핀들을 아래에서 바라본 부분 사시도이다.
도 11은 스팀 파이프의 단면도로, 본 발명에 따라 구성되어 120°의 합성 스프레이 콘을 발생시키도록 각각 적용된 세 개의 노즐 조립체를 포함하는 과열 저감기가 협력하여 맞물리는 예시적인 방식을 묘사한다.
도 12는 도 11에 나타난 노즐 조립체 중 예시적인 하나에 의해 발생하는 스프레이 콘이 스팀 파이프를 관통하여 흐르는 스팀의 경로에 경사지게 되는 방식을 묘사하는 개략도이다.

같은 구성을 지시하기 위해 도면과 상세한 설명 전반에는 공통되는 참조 번호가 사용되었다.

본 발명의 바람직한 실시예를 도시하기 위해 나타내는 것일 뿐, 이를 제한하기 위한 것은 아닌 도면을 참조하면, 도 1 및 2는 본 발명에 따라 구성된 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체(10)를 묘사한다. 노즐 조립체(10)는 동일하게 구성된 한 쌍의 스프레이 노즐(14)을 갖는 노즐 홀더(12)를 포함하는데, 스프레이 노즐(14)은 노즐 홀더(12)에 협력하여 맞물린다. 도 1에서, 노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)은 아래에서 더 상세하게 설명될 폐쇄 위치에 있는 것으로 묘사된다. 노즐 조립체(10)는 과열 제거 장치에 통합되도록 적용된다. 그 기술 분야에서 통상의 기술자에게 인지되는 바와 같이, 본 발명의 노즐 조립체(10)는 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남 없이, 폭 넓게 다양한 다른 과열 제거 장치 또는 과열 저감기 중 어느 하나에 통합될 수 있다.

도 1-3에서 보이는 바와 같이, 노즐 홀더(12)는 측벽(16)을 포함하는 길고 튜브형인 구조인데, 측벽(16)은 일반적으로 원형의 단면 형상을 갖고 제1축(A1)(즉, 홀더 축)을 한정한다. 측벽(16)의 일단에는 끝벽(18)이 형성되고, 측벽(16)과 끝벽(18)은 전체적으로 노즐 홀더(12)의 내부 유체 챔버(20)를 한정한다. 도 1 및 3에서 보이는 바와 같이, 끝벽(18)은 세(3) 개의 별개이며 일반적으로 평면인 외면부(22, 24, 26)를 한정한다. 외면부(22, 24)는, 일반적으로 삼각형의 형상을 갖고 나머지 두 외면부(22, 24) 각각으로 연장되는 외면부(26)와 대체적으로 유사한 모양이다. 이와 관련하여, 외면부(26)는 각각의 외면부(22, 24)와 공통 변을 공유하고, 외면부(22, 24)는 서로 하나의 공통 변을 공유한다. 나아가, 외면부(22, 24)는 서로에 대해 미리 정해진 각도로 연장되며, 외면부(26)에 대해서도 미리 정해진 각도로 연장된다.

외면부(22) 내에는 원형의 개구(28)가 형성되는데, 개구(28)는 유체 챔버(20)로 연장되고 제2축(A2)을 한정한다. 마찬가지로, 외면부(24) 내에는 원형의 개구(30)가 형성되는데, 개구(30) 역시 유체 챔버(20)로 연장되고 제3축(A3)을 한정한다. 도 1-3으로부터 명확히 드러나는 바와 같이, 제2축(A2)과 제3축(A3)은 제1축(A1)에 나란하지도 않고, 서로 나란하지도 않다. 오히려, 제2축(A2)과 제3축(A3)은 미리 정해진 각도로 서로 나뉘며 제1축(A1)으로부터도 각각 나뉘는데, 이는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 노즐 조립체(10)에 의해 발생하는 스프레이 워터가 스팀 파이프에 접속되는 노즐 조립체(10)를 갖는 스팀 파이프 내에서 스팀의 흐름에 효율적으로 경사지게 되도록 하기 위한 것이다. 노즐 홀더(14)는 적절한 재료로 단조된 바(bar)에 선삭과 밀링 작업을 완료함으로써 제작될 수 있다.

본 발명의 노즐 조립체(10)의 동일하게 형성된 노즐(14)은 도 5-8에서 구체적으로 나타나는 노즐 하우징(32)을 각각 포함한다. 노즐 하우징(32)은 일반적으로 실린더 형상이고, 도 5-6에서 나타나는 시각에서 바라보았을 때, 제1, 상단(34) 및 반대되는 제2, 하단(36)을 한정한다. 노즐 하우징(32)은 일반적으로 고리형인 유로(38)를 더 한정한다. 유로(38)는 세 개의 동일하게 형성되며 아치형인 유로부(40a, 40b, 40c)를 포함하는데, 각각의 유로부는 약 120°의 간격으로 퍼져있다. 각각의 유로부(40a, 40b, 40c)의 일단은 갤러리(42)와 유체 연통하는데, 갤러리(42)는 노즐 하우징(32)에 의해 한정되고 노즐 하우징(32)의 제1단(34)으로 연장된다. 각각의 유로부(40a, 40b, 40c)의 반대쪽 단은 유체 챔버(44)와 유체 연통하는데, 유체 챔버(44) 역시 노즐 하우징(32)에 의해 한정되고 노즐 하우징(32)의 제2단(36)으로 연장된다. 유체 챔버(44)를 둘러싸는 노즐 하우징(32)의 제2단(36)의 일부는 노즐 하우징(32)의 고리형 착좌면(46)을 한정하는데, 그 용도는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.

도 5-8에서 가장 쉽게 보이는 바와 같이, 노즐 하우징(32)은 튜브형이며 일반적으로 실린더형인 외벽(48) 및 튜브형이며 일반적으로 실린더형이고 외벽(48) 내에서 동심으로 배치되는 내벽(50)을 한정한다. 내벽(50)은 노즐 하우징(32)의 세 개로 동일하게 형성된 스포크(52)에 의해 외벽(48)에 일체로 연결되는데, 스포크(52)는 약 120°의 간격으로 같은 거리만큼 이격되어 서로 떨어져있다. 도 8에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 각각의 스포크(52)의 일단은 노즐 하우징(32)의 갤러리(42)에서 끝나고, 각각의 스포크(52)의 반대쪽 단은 유체 챔버(44)에서 끝난다. 노즐 하우징(32)의 내벽(50)은 중심 보어(54)를 한정한다. 중심 보어(54)는 노즐 하우징(32) 내에서 축 방향으로 연장되고, 중심 보어의 일단(30)은 제1단(34)에 배치되며, 반대쪽 단은 유체 챔버(44)에서 끝나지만 유체 챔버(44)와 유체 연통한다. 노즐 하우징(32) 내에서 중심 보어(54)의 방향 때문에, 중심 보어(54)는 개별적인 유로부(40a, 40b, 40c)에 의해 전체적으로 한정되는 고리형 유로(38)에 의해 둘러싸이는 것으로, 즉 중심 보어(54)는 유로부(40a, 40b, 40c) 내에 동심으로 배치된다.

도 8에서 더 보이는 바와 같이, 중심 보어(54)는 직경이 일정하지 않다. 오히려, 도 8에서 나타나는 시각으로 바라보았을 때, 내벽(50)은 중심 보어(54)가 반대되는 한 쌍의 단부를 한정하도록 형성되는데, 단부는 각각 제1직경을 갖고, 제1직경을 초과하는 제2직경을 갖는 중간부에 의해 서로 이격된다. 그 결과, 중간부는 내벽(50)의 연속되며 고리형인 한 쌍의 이격된 숄더(56)에 의해 중심 보어(54)의 단부로부터 이격된다. 노즐(14)에서, 유로부(40a, 40b, 40c)는 각각 외벽(48), 내벽(50) 및 이웃하는 한 쌍의 스포크(52)에 의해 전체적으로 한정된다. 도 1, 4 및 7로부터 가장 명확하게 드러나는 바와 같이, 외벽(48)의 외면의 일부는 하나 이상의 평편부(34)를 한정하도록 형성되는데, 그 용도는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. 외벽(48)의 외면은 연속되며 고리형인 숄더(35)를 더 한정하도록 형성되는데, 그 용도 역시 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. 노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)에서, 앞서 설명된 구조적 특징을 갖는 노즐 하우징(32)은, 공개 번호가 2009/0183790이고 명칭이 직접 금속 레이저 소결된 유동 제어 요소이며 공개일이 2009년 7월 23일인 출원인의 미국 특허의 교시와 여기에 인용된 개시에 따른 직접 금속 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering, DMLS) 공정으로 제작 될 수 있는 것으로 여겨진다. 또는, 노즐 하우징(32)은 다이 캐스팅 공정을 이용하거나 단조된 바(bar)를 이용하는 다른 일반적인 제조 기술을 통해 제작될 수도 있다.

노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)은 밸브 요소 또는 스핀들(60)을 더 포함하는데, 밸브 요소 또는 스핀들(60)은 노즐 하우징(32)에 이동할 수 있게 접속되고 폐쇄 위치와 개방 또는 흐름 위치 사이에서 노즐 하우징(32)에 대해 축 방향으로 왕복 이동할 수 있다. 도 9-10에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 스핀들(60)은 밸브 바디 또는 노즐 콘(62) 및 노즐 콘(62)에 일체로 연결되어 축 방향으로 연장되는 연장 밸브 스템(64)을 포함한다. 노즐 콘(62)은 아치형이며 볼록한 외면(66)을 갖고, 톱니 모양 또는 물결 모양의 말단 테두리(68)를 한정한다. 다만, 앞서 명시한 바와 같이, 노즐 콘이 둥근 말단 테두리(68)나 날카로운 말단 테두리(68)를 갖거나 아치형이라기보다는 직선형인 외면(66)을 갖는 것처럼, 다른 형상도 구체적인 적용에 따른 사용에 적합할 수 있다.

노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)에서, 스핀들(60)의 스템(64)은 중심 보어(54)를 관통해 나아가, 노즐 콘(62)은 대부분 유체 챔버(44) 내에 존재한다. 노즐(14)은 스템(64)의 일부를 둘러싸는 나선형의 바이어싱 스프링(70)을 더 포함한다. 바이어싱 스프링(70)은 해당하는 노즐 하우징(32)의 갤러리(42) 내에서 연장되고, 일단은 노즐 하우징(32)에 인접하며, 반대쪽 단은 노즐 조립체(10)의 고리형인 리텐션 칼라(72)에 인접하고, 리텐션 칼라(72)는 스템(64)의 말단부에 협력하여 맞물린다. 바이어싱 스프링(70)은 스핀들(60)이 평상시에 도 1 및 6에 나타난 폐쇄 위치로 치우치도록 작동한다. 노즐 하우징(32)과 바이어싱 스프링(70)의 바람직한 재료는 인코넬(Inconel) 718이지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남 없이, 다른 재료들이 사용될 수도 있다.

앞서 명시한 바와 같이, 노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)의 스핀들(60)은 (도 1 및 5에 나타난)폐쇄 위치와 (도 6에 나타난)개방 또는 흐름 위치 사이에서 선택적으로 이동할 수 있다. 스핀들(60)이 폐쇄 위치에 있을 때, 노즐 콘(62)의 외면(66)의 일부는 노즐 하우징(32), 특히 노즐 하우징(32)의 외벽(48)에 의해 한정되는 상보적인 착좌면(46)에 견고하게 착좌된다. 앞서 설명한 바와 같이, 노즐 하우징(32)과 리텐션 칼라(72) 사이에서 연장되는 바이어싱 스프링(70)은 평상시에 스핀들(60)이 폐쇄 위치로 치우치게 하는 방식으로 스핀들(60)에 작용하도록 형성된다.

노즐 조립체(10)에 있어서, 노즐(14)은 각각의 노즐(14)의 일부가 개구(28, 30)의 개별적인 하나로 나아감으로써, 노즐 홀더(12)에 부착된다. 보다 구체적으로, 각각의 노즐(14)은 각각의 노즐(14)의 노즐 하우징(32)에 의해 한정되는 숄더(35)가 해당하는 외면부(22, 24)의 하나에 인접할 때까지 해당하는 개구(28, 30)의 하나로 나아간다. 이렇게 인접하게 되었을 때, 노즐(14)의 바이어싱 스프링(70)과 리텐션 칼라(72) 및 스핀들(60)의 스템(64)은 각각 노즐 홀더(12)의 유체 챔버(20)로 돌출되어 유체 챔버(20) 내에서 존재한다. 추가로, 각각의 노즐(14)의 노즐 하우징(32)의 갤러리(42)는 유체 챔버(20)와 유체 연통한다. 인지되는 바와 같이, 노즐(14)이 앞서 언급한 방식으로 노즐 홀더(12)에 고정되었을 때, 개구(28)로 나아가는 노즐(14)의 스핀들(60)의 스템(64)은 제2축(A2)을 따라 연장된다. 마찬가지로, 개구(30)로 나아가는 노즐(14)의 스핀들(60)의 스템(64)은 제3축(A3)을 따라 연장된다. 이처럼, 제1축(A2)과 제2축(A3)은 노즐(14)의 개별적인 노즐 축 및 미리 정해진 각도로 제1축(A1)으로부터 나뉘는 노즐(14)의 스핀들(60)에 의해 한정되는 축으로 특징될 수도 있다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 제1축(A1)에 대한 제2축(A2) 및 제3축(A3)의 각진 방향은 노즐 조립체(10)의 노즐(14)에 의해 발생하는 스프레이 워터가 스팀 파이프에 접속되는 노즐 조립체(10)를 갖는 스팀 파이프 내에서 스팀의 흐름에 효율적으로 경사지게 되도록 하기 위해 의도된 것이다.

하나 이상의 노즐 조립체(10)를 포함하는 과열 제거기나 과열 저감기에서, 과열 제거기와 관련된 온/오프 밸브의 개방은 노즐 조립체(10)의 노즐 홀더(12)에 의해 한정되는 유체 챔버(20)로 냉각수를 흐르게 한다. 냉각수는 유체 챔버(20)로부터 노즐(14)의 노즐 하우징(32)의 갤러리(42)로 동시에 주입된다. 유리하게는, 노즐 홀더(12)의 유체 챔버(20)는 냉각수가 양 노즐(14)로 동시에 흐르게 하여 노즐(14)로부터 알맞은 흐름의 균일성을 확보하기 위한 단일인 저속 공급 채널을 제공한다. 각각의 노즐(14) 내에서, 냉각수는 노즐 하우징(32)의 갤러리(42)로부터 각각의 유로부(40a, 40b, 40c)로 흐른 후에, 해당하는 유체 챔버(44)로 흐른다. 냉각수를 유로부(40a, 40b, 40c)를 통해 유체 챔버(44)와 해당하는 스핀들(60)의 노즐 콘(62)으로 공급하는 것은 압력 손실을 감소시키고, 원자화하기 위한 목적으로 사용할 수 있는 압력 강하를 더 보장한다. 스핀들(60)이 폐쇄 위치에 있을 때, 노즐 콘(62)의 외면(66)이 해당하는 노즐 하우징(32)의 착좌면에 착좌하는 것은 유체가 유체 챔버(44) 및 관련된 노즐(14)로부터 흘러나오는 것을 막는다. 냉각수의 유체 압력을 미리 정해진 기준치 이상으로 증가시키는 것은 각각의 노즐(14)의 바이어싱 스프링(70)에 의해 가해진 바이어싱 힘을 효과적으로 극복하여, 해당하는 스핀들(60)이 폐쇄 위치에서 개방 위치로 작동하게 한다. 보다 구체적으로, 도 5 및 6에 나타난 시각에서 바라보았을 때, 각각의 노즐(14)의 바이어싱 스프링(70)의 압축은 스핀들(60)이 노즐 하우징(32)에 대해 축 방향에서 아래로 이동하게 한다.

각각의 노즐(14)의 스핀들(60)이 개방 위치에 있을 때, 노즐 콘(62) 및 착좌면(46)을 한정하는 해당하는 노즐 하우징(32)의 일부는 유체 챔버(44)와 노즐(14)의 외부 사이에서 고리형의 유출구를 전체적으로 한정한다. 해당하는 스핀들(60)의 노즐 콘(62) 및 그에 의해 한정되는 톱니 모양의 말단 테두리(68)의 모양과 연계되는 이러한 유출구의 모양은 노즐(14)로부터 흐르는 유체에 작은 방울 크기의 원뿔형 스프레이 패턴을 효과적으로 가한다. 보다 구체적으로, 개방 위치로 작동했을 때 노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)에 의해 발생하는 스프레이 콘은 약 60°의 콘 각도로 제공되는데, 그 중요성은 역시 아래에서 더 상세하게 논한다. 유리하게는, 노즐 콘(62)에 의해 한정되는 톱니 모양의 말단 테두리(68)는 노즐(14)에 의해 생성되는 스프레이 콘에서 미리 정해진 불균일성을 더 제공하는데, 그 이점 또한 아래에서 논할 것이다. 인지되는 바와 같이, 노즐 조립체(10)의 노즐(14)을 관통하여 흐르는 유체의 압력을, 바이어싱 스프링(70)에 의해 가해지는 바이어싱 힘을 극복하기 위해 필요한 기준치 이하로 감소시키는 것은 노즐(14)의 스핀들(60)이 도 6에 나타난 개방 위치로부터 도 1 및 5에 나타난 폐쇄 위치로 효과적으로 돌아가게 한다. 이때, 노즐 조립체(10) 내에 각각의 노즐(14)의 크래킹 압력은 노즐(14)에 포함된 바이어싱 스프링(70)을 선택함으로써 제어될 수 있다.

앞서 명시한 바와 같이, 각각의 노즐 하우징(32)의 중심 보어(54)는 직경이 일정하지 않으며, 오히려 각각 제1직경을 갖고, 더 큰 제2직경을 갖는 중간부에 의해 서로 이격되는 한 쌍의 반대되는 단부를 포함한다. 그 결과, 각각의 노즐(14)의 스핀들(60)이 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 움직이는 동안, 스템(64)은 해당하는 중심 보어(54)의 단부에 의해 가이드되는데, 중심 보어(54)의 제1직경은 스템(64)의 외경을 약간만 초과한다. 이는 마찰의 크기가 감소되기 때문에, 스핀들(60)이 부드럽고 정교하게 움직이도록 보장하고, 스핀들(60)이 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 움직이는 동안 끼이지 않도록 방지하기도 한다. 추가로, (단부에 비해 증가된 직경에 의한)중심 보어의 중간부에 의해 한정되어 스템(64)을 둘러싸는 공동은 데브리스(debris)가 모이게 되는 공간을 제공하는데, 이는 더 높은 물의 흐름을 보장하고 틈새 부식을 감소시킨다.

도 11을 참조하면, 과열 제거기 또는 과열 저감기에 통합되는 본 발명의 노즐 조립체(10)를 포함하도록 제작되는 어떠한 과열 제거기나 과열 저감기의 경우, 이러한 과열 제거기 또는 과열 저감기는 약 120°의 간격으로 스팀 파이프(78)에 대해 원주 방향으로 이격되는 세(3) 개의 노즐 조립체(10)를 포함할 것으로 고려된다. 이와 관련하여, 각각의 노즐 조립체에 의해 발생하는 120°의 합성 스프레이 콘을 만드는 약 60°의 스프레이 콘을 제공하는 각각의 노즐 조립체의 각각의 노즐로써, 스팀 파이프의 전체적인 단면은 알려진 비탐침형 과열 제거기 또는 과열 저감기의 설계와 비교할 때, 감소된 개수의 노즐 조립체에 의해 덮일 수 있다. 보다 구체적으로, 각각의 노즐 조립체에 의해 발생하는 합성의 120° 스프레이 콘은 스팀 파이프의 단면적을 덮는데 사용되는 노즐의 개수를 감소시키고, 전형적인 기존의 방식과 같은 다섯 개의 일반적인 노즐 대신에 세 개의 본 발명의 노즐 조립체(10)를 사용할 수 있게 한다. 더욱이, 앞서 명시되고 도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 노즐 조립체(10)에서, 각각의 노즐(14)에 의해 발생하는 약 60°로 각도가 감소된 스프레이 콘이 스팀 파이프(78)를 관통하여 흐르는 스팀의 흐름에 경사지게 되도록, 노즐 홀더(12)가 형성되고 노즐(14)이 그에 부착된다. 이렇게 경사지게 되는 것은 각각의 노즐 조립체(10)의 부차적인 원자화 성능을 개선시키고, 부차적인 브레이크업 효과를 증대시킨다. 이때, (톱니 모양의 말단 테두리(68)를 포함하여)노즐 콘(62)의 구조적 특성에 의한 것으로, 각각의 노즐에 의해 발생하는 스프레이 콘에서의 불균일성은, 스팀 파이프(78)를 관통하는 스팀의 교차 흐름이 스프레이 콘의 풍상측으로 들어가, 스프레이 콘의 풍하측 상에서 우수한 부차적 원자화를 제공하게 한다. 이와 동시에, 스프레이는 스팀 파이프(78)를 관통하는 스팀의 교차 흐름에서 더 높은 침투를 나타내어, 스팀에서 방울의 분포를 더 균일하게 보장한다. 도 11 및 12로부터 명확하게 드러나는 바와 같이, (노즐(14)의 스들(60)의 개별적인 하나의 축과 일치하는)제2축(A2)과 제3축(A3)은, 노즐 조립체(10)의 노즐(14)에 의해 발생하는 스프레이 콘이 스팀 파이프(78)를 관통하는 스팀의 흐름에 경사지게 되도록 노즐 홀더(12)의 제1축(A1)으로부터 나뉘는 것에 더하여, 스팀 파이프(78)의 축(PA)으로부터도 나뉜다(즉, 제1축(A2)과 제2축(A3) 모두 축(PA)과 교차하지 않는다). 그 기술 분야에서 통상의 기술자들은 구체적인 적용에 따라, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남 없이, 어떤 노즐 조립체(10)에서, 각각의 노즐(14)은 60°보다 크거나 작은 각도를 갖는 스프레이 콘을 제공하여, 120°보다 크거나 작은 합성 스프레이 콘을 생산하도록 구성될 수 있다는 것을 인지할 것이다.

앞서 설명한 바와 같이, 노즐 조립체(10)에서, 노즐(14)은 상보적인 노즐 홀더(12)에 협력하여 맞물린다. 앞서 명시한 바와 같이, 노즐 조립체(10)를 포함하는 과열 저감기를 통해 지나가는 스팀의 고속 수두뿐만 아니라 열적 사이클링도 노즐 홀더(12) 내에서 노즐(14)이 잠재적으로 헐거워지도록 하여, 노즐(14)로부터 흐르는 냉각수의 스프레이 각도의 방향을 바람직하지 않도록 변하게 한다. 노즐 홀더(12)에 대한 각각의 노즐(14)의 이러한 회전을 방지하기 위해, 각각의 노즐(14)에는 도 1에 나타난 예시 중의 하나인 탭 와셔(74)가 장착될 수 있다. 탭 와셔(74)는 고리 형상을 갖고, 그 주위에 배열되는 다수의 방사상으로 돌출되는 탭(76)을 한정한다.

해당하는 노즐(14)과 함께 사용되었을 때, 탭 와셔(74)는 굽혀지지 않은 원래의 상태로, 노즐 하우징(32)의 일부 위에 선행하여, 그에 의해 한정되는 숄더(35) 상에 놓인다. 그 후, 앞서 설명한 방식으로 각각의 개구(28, 30)로 노즐(14)을 나아가게 하는 것은 각각의 탭 와셔(74)가, 해당하는 노즐 하우징(32)의 숄더(35) 및 노즐 홀더(12)의 끝벽(18)에 의해 한정되는 외면부(22, 24)의 개별적인 하나 사이에서 효과적으로 압축되게 하는 결과를 낳는다. 그 후, 탭(76) 중 특정한 하나는 도 1에 도시된 방식으로 굽혀진다. 보다 구체적으로, 탭(76) 중 적어도 하나는 해당하는 노즐 하우징(32)에 의해 한정되는 평편부(58) 중 해당하는 하나를 따라 부분적으로 연장되어 대체적으로 면이 접하도록 굽혀지고, 탭(76) 중 다른 하나는 외면부(22, 24) 중 이웃하는 하나를 따라 연장되어 대체적으로 면이 접하도록 굽혀진다. 탭 와셔(74)를 도 1에 나타난 형상으로 굽히는 것은 노즐 홀더(12)에 대해 노즐 홀더(14)와 관련된 어떠한 회전이나 헐거워짐도 효과적으로 방지한다. 도 1 또는 2에 구체적으로 나타나지는 않았으나, 노즐(14)과 노즐 홀더(12)는 서로 나사 연결될 수 있고, 노즐 홀더(12)에 대해 어떤 노즐(14)이 회전하게 되는 그 밖의 방식으로 이 연결이 느슨해지는 것이 앞서 설명한 탭 와셔(74)에 의해 방지될 것으로 여겨진다.

그 기술 분야에서 통상의 기술자들은 (앞서 명시한 바와 같이, 노즐(14)의 스핀들(60)의 개별적인 하나의 축과 일치하는)제2축(A2)과 제3축(A3)이 구체적인 적용에 따라 달라질 수 있는 다양한 각도의 다른 증분 중 어느 하나로 제1축(A1)으로부터 나뉘거나 서로 나뉠 수 있다는 것을 인지할 것이다. 이와 관련하여, 노즐 홀더(12)는 구체적인 적용을 위해 스팀 파이프(78)의 내면에 대한 각각의 노즐(14)에 의해 발생하는 스프레이 콘의 (도 12에 나타나는)경사각(α) 및/또는 파이프 축(PA)에 대한 각각의 스프레이 콘의 스프레이 방향(즉, 파이프 축(PA)에 대한 제2축(A2)과 제3축(A3)의 방향)을 최적화하기 위해 필요할 수 있는 다양한 다른 변형예 중 어느 하나로 제작될 수 있다. 이때, 경사각(α) 및/또는 스프레이 방향은 하나 이상의 다음 파라미터에 기초할 수 있다. 1) (해당하는 노즐 홀더(12)에서 유체 압력 및/또는 해당하는 바이어싱 스프링(70)의 특성에 관한 함수일 수 있는)노즐 조립체(10)의 노즐(14)에 의해 발생하는 스프레이 콘의 크기, 2) 스팀 파이프(78)의 내경 및 3) 스팀 파이프(78)를 관통하여 흐르는 스팀의 속도. 다만, 각각의 경우에서, 노즐 조립체(10)가 스팀 파이프(78)에 작동하게 맞물렸을 때, 제1축(A2) 및 제2축(A3)은 서로에 대해 나란하지 않게 연장되고, 제1축(A1) 및 파이프 축(PA)에 대해서도 나란하지 않게 연장되며, 제1축(A2) 및 파이프 축(PA)에 대해 수직하지도 않게 연장될 것으로 고려된다. 예시적인 실시예에서, 스팀 파이프(78)와 함께 사용되는 과열 저감기에 포함되는 어떤 노즐 조립체(10)의 각각의 노즐(14)에 의해 생성되는 스프레이 콘에 대한 경사각(α)은 약 20°이다.

본 개시는 본 발명의 예시적인 실시예를 제공한다. 본 발명의 범위는 이들 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않는다. 본 설명에 의해 명확하게 제공되었든 또는 본 설명에 의해 암시되었든, 본 개시로부터 그 기술 분야에서 통상의 기술자는 구조, 크기, 재료의 종류 및 제조 공정의 변형과 같은 다양한 변형예를 실시할 수 있다.

Claims

스팀 파이프로 냉각수를 분무하도록 구성된 과열 제거 장치를 위한 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체에 있어서, 상기 노즐 조립체는
내부 유체 챔버와 홀더 축을 한정하는 노즐 홀더 및
상기 노즐 홀더에 부착되어, 상기 유체 챔버와 유체 연통하고, 각각 노즐 축을 한정하는 적어도 두 개의 노즐을 포함하며,
상기 노즐 홀더는 그에 부착된 상기 노즐의 노즐 축이 상기 홀더 축에 대해 나란하지 않으며 서로에 대해서도 나란하지 않게 미리 정해진 방향으로 연장되도록 하는 크기와 형상을 갖고,
상기 적어도 두 개의 노즐은 냉각수가 상기 적어도 두 개의 노즐을 통해 유동할 때 적어도 두 개의 독립적인 원뿔형 스프레이 콘인 냉각수를 제공하도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제1항에 있어서,
각각의 상기 노즐은 약 60°의 콘 각도를 갖는 일반적으로 원뿔형 스프레이 콘인 냉각수를 제공하도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제2항에 있어서,
상기 노즐은 약 120°의 합성 콘 각도를 갖는 스프레이 패턴인 냉각수를 제공하도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제1항에 있어서,
각각의 상기 노즐은
착좌면을 한정하는 노즐 하우징으로서, 상기 노즐 하우징을 관통하도록 연장되어 상기 노즐 홀더의 유체 챔버와 유체 연통하는 유로를 갖고,
상기 노즐 하우징에 이동할 수 있게 부착되어 상기 노즐 하우징에 대해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동할 수 있는 스핀들로서, 상기 스핀들의 일부는 상기 스핀들이 폐쇄 위치에 있을 때 유체가 상기 유로를 통해 상기 노즐로 흘러 나오는 것을 막는 방식으로 상기 착좌면에 착좌되고, 상기 노즐 하우징과 상기 스핀들의 일부는 상기 스핀들이 개방 위치에 있을 때 유체가 상기 유로를 통해 상기 노즐로 흘러나오게 하는 유출구를 전체적으로 한정하며,
상기 노즐 하우징 내에 부분적으로 배치되어, 상기 스핀들에 협력하여 맞물리고, 상기 스핀들이 평상시에 폐쇄 위치로 치우치도록 작동하는 바이어싱 스프링을 포함하는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제4항에 있어서,
상기 노즐 하우징은 상기 착좌면에 의해 둘러싸이고 상기 유로와 유체 연통하는 유체 챔버를 한정하며, 상기 유로는 상기 스핀들의 적어도 일부를 둘러싸는 고리형 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제5항에 있어서,
상기 유로는 각각 상기 노즐 하우징의 유체 챔버 및 상기 노즐 홀더와 유체 연통하고, 각각 약 120°의 간격으로 원주 방향에서 퍼져있는 세 개의 별개인 유로 분할부를 포함하는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제5항에 있어서,
상기 노즐 하우징은
외벽 및
상기 외벽 내에서 동심으로 배치되고, 중심 보어를 한정하는 내벽을 포함하며,
상기 유로 및 상기 노즐 하우징의 유체 챔버는 각각 상기 중심 보어 내에 있는 상기 스핀들의 일부와 함께, 상기 외벽과 내벽의 일부에 의해 전체적으로 한정되는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제7항에 있어서,
상기 스핀들은
상기 스핀들이 폐쇄 위치에 있을 때 상기 착좌면에 착좌되고, 상기 스핀들이 개방 위치에 있을 때 상기 유출구를 부분적으로 한정하는 노즐 콘 및
상기 노즐 콘으로부터 축 방향으로 연장되는 연장 밸브 스템을 포함하며,
상기 밸브 스템의 일부는 상기 바이어싱 스프링에 의해 둘러싸이고, 상기 노즐 하우징의 중심 보어 내에 있는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제8항에 있어서,
상기 스핀들의 노즐 콘은 일반적으로 톱니 모양인 말단 테두리를 한정하는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제7항에 있어서,
상기 중심 보어는 각각 제1직경을 갖고, 상기 제1직경을 초과하는 제2직경을 갖는 중간부에 의해 이격되는 한 쌍의 단부를 포함하고,
상기 스핀들은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직이는 동안, 상기 단부에 의해 가이드되는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
내면과 파이프 축을 한정하는 스팀 파이프로 냉각수를 분무하도록 구성된 과열 제거 장치를 위한 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체에 있어서, 상기 노즐 조립체는
홀더 축을 정의하는 노즐 홀더 및
상기 노즐 홀더와 유체 연결되고, 냉각수가 관통하여 유동할 때 적어도 두 개의 독립적인 원뿔형 스프레이 콘인 냉각수를 제공하도록 하는 크기와 형상을 가지며, 각각 노즐 축을 한정하는 적어도 두 개의 노즐을 포함하고,
상기 노즐 홀더는 상기 스팀 파이프에 부착되었을 때,
상기 노즐 홀더의 홀더 축이 상기 파이프 축에 대해 일반적으로 수직하게 연장되고,
상기 노즐의 노츨 축이 서로에 대해 나란하지 않게 연장되며, 상기 홀더 축 및 상기 파이프 축에 대해서도 나란하지 않게 연장되고,
상기 노즐 축이 상기 홀더 축 및 파이프 축에 대해 수직하지 않게 연장되도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제11항에 있어서,
각각의 상기 노즐은 일반적으로 약 60°의 콘 각도를 갖는 원뿔형 스프레이 콘인 냉각수를 생성하도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제12항에 있어서,
상기 노즐은 약 120°의 합성 콘 각도를 갖는 냉각수의 스프레이 패턴을 생성하도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제12항에 있어서,
각각의 상기 노즐은 상기 노즐 홀더가 상기 스팀 파이프에 부착되었을 때, 각각의 상기 노즐에 의해 생성되는 상기 스프레이 콘이 상기 스팀 파이프의 내면에 대해 약 20°의 각도로 상기 스팀 파이프로 들어가도록 하는 크기와 형상을 갖는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제11항에 있어서,
각각의 상기 노즐은
그를 관통하여 연장되는 유로와 중심 보어를 갖는 노즐 하우징으로서, 상기 유로는 상기 노즐 홀더와 유체 연통하고,
상기 노즐 하우징의 중심 보어를 관통하여 연장되며, 상기 노즐 하우징에 대해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동할 수 있는 스핀들로서, 상기 스핀들의 일부는 상기 스핀들이 폐쇄 위치에 있을 때 유체가 상기 유로를 통해 상기 노즐로 흘러 나오는 것을 막는 방식으로 상기 노즐 하우징에 착좌되고, 상기 노즐 하우징과 상기 스핀들의 일부는 상기 스핀들이 개방 위치에 있을 때 유체가 상기 유로를 통해 상기 노즐로 흘러나오게 하는 유출구를 전체적으로 한정하며,
상기 노즐 하우징 내에 부분적으로 배치되어, 상기 스핀들에 협력하여 맞물리고, 상기 스핀들이 평상시에 폐쇄 위치로 치우치도록 작동하는 바이어싱 스프링을 포함하는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제15항에 있어서,
상기 유로는 상기 스핀들의 적어도 일부를 둘러싸는 일반적으로 고리 형상인 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제16항에 있어서,
상기 유로는 각각 약 120°의 간격으로 원주 방향에서 퍼져있는 세 개의 별개인 유로 분할부를 포함하는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제15항에 있어서,
상기 스핀들은
상기 스핀들이 폐쇄 위치에 있을 때 상기 노즐 하우징에 착좌되고, 상기 스핀들이 개방 위치에 있을 때 유출구를 부분적으로 한정하는 노즐 콘 및
상기 노즐 콘으로부터 축 방향으로 연장되는 연장 밸브 스템을 포함하고,
상기 밸브 스템의 일부는 상기 바이어싱 스프링에 의해 둘러싸이며, 상기 노즐 하우징의 중심 보어 내에 있는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제18항에 있어서,
상기 스핀들의 노즐 콘은 일반적으로 톱니 모양인 말단 테두리를 한정하는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.
제15항에 있어서,
상기 중심 보어는 각각 제1직경을 갖고, 상기 제1직경을 초과하는 제2직경을 갖는 중간부에 의해 이격되는 한 쌍의 단부를 포함하고,
상기 스핀들은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직이는 동안, 상기 단부에 의해 가이드되는 멀티-스핀들 스프레이 노즐 조립체.